CN102412770A

CN102412770A - 电机装置、电气设备及电路

Info

Publication number: CN102412770A
Application number: CN2010102955964A
Authority: CN
Inventors: 信飞; 孙持平; 王恩晖
Original assignee: Johnson Electric Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Johnson Electric Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2010-09-26
Filing date: 2010-09-26
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2030-09-26
Also published as: CN102412770B

Abstract

本发明实施例公开电机装置、电气设备及电路，所述电机装置包括电机及驱动电路，所述驱动电路包括第一开关电路和第二开关电路，每一开关电路包括第一开关和第二开关；其中，每一开关电路的第一开关的电流输出端和第二开关的电流输入端彼此电连接，所述第一开关的电流输入端接一较高电压，所述第二开关的电流输出端接一较低电压；第一、第二开关电路的两第二开关被配置为可交替导通；所述电机电连接于所述两第二开关的两电流输入端之间；所述第一、第二开关电路中至少其中之一电路的第一开关的状态跟随其中之另一电路的第二开关的状态变化。本发明实施例具有电路结构简单、成本较低、可靠性好、能耗低等优点。

Description

电机装置、电气设备及电路

技术领域

本发明涉及电路技术，尤其涉及可用于电机的驱动电路。

背景技术

图1示出现有技术中一种电机装置，包括第一半桥电路110、第二半桥电路120、及电机M，第一、第二半桥电路中的开关K1～K4在控制信号S1～S4的控制下导通或截止。该电路的工作原理如下：当开关K1、K4导通而K2、K3截止时，电流从节点n1流向节点n2；当开关K1、K4截止而K2、K3导通时，电流从节点n2流向节点n1；这样，电流以交流方式流经电机M，从而驱动其工作。传统技术中，需为开关K1～K4分别单独配置驱动电路，其中上桥臂开关K1、K3通常为隔离驱动电路(如光隔离驱动电路)，导致电路结构复杂、成本较高。

发明内容

本发明实施例的一方面提供一种电机装置，包括电机及驱动电路，所述驱动电路包括第一开关电路和第二开关电路，每一开关电路包括第一开关和第二开关，每一开关具有电流输入端、电流输出端和控制输入端；其中：每一开关电路中第一开关的电流输出端和第二开关的电流输入端彼此电连接，第一开关的电流输入端接一较高电压，第二开关的电流输出端接一较低电压；所述第一、第二开关电路的两第二开关被配置为可交替导通；所述电机电连接于所述两第二开关的两电流输入端之间；所述第一、第二开关电路其中之一电路的第一开关的状态跟随其中之另一电路的第二开关的状态变化。

较佳的，所述第一、第二开关电路其中一电路的第一开关的控制输入端经一限流单元与另一开关电路的第二开关的电流输入端连接。

较佳的，所述两第二开关被配置为分别由第一信号和对第一信号反相所获得的第二信号控制。

较佳的，所述电机装置还包括位置传感器用于检测所述电机的转子位置并输出检测信号。

较佳的，所述两第二开关被配置为分别由所述检测信号和对所述检测信号反相所获得的反相信号控制。

较佳的，所述第一、第二开关电路的两第一开关为低电平有效的开关，两第二开关为高电平有效的开关。

本发明实施例的另一方面提供一种电气设备，具有上述的电机装置。

本发明实施例的第三方面提供一种电路，包括第一开关电路和第二开关电路，每一开关电路包括第一开关和第二开关，每一开关具有电流输入端、电流输出端和控制输入端；其中：每一开关电路的第一开关的电流输出端和第二开关的电流输入端彼此电连接，第一开关的电流输入端接一较高电压，第二开关的电流输出端接一较低电压；所述第一、第二开关电路中至少其中之一电路的第一开关的状态跟随其中之另一电路的第二开关的状态变化。

较佳的，所述第一、第二开关电路至少其中之一电路的第一开关的控制输入端经一限流单元与其中之另一电路的第二开关的电流输入端连接。

较佳的，所述第一、第二开关电路的两第二开关被配置为可交替导通。

较佳的，所述电路还包括一一对应地与所述第一、第二开关电路的两第二开关的两电流输入端电连接的两端子用于连接一电负载于其中。

本发明所举实施例具有以下有益效果：由于只需为下桥臂开关K2、K4配置驱动电路，而不需为上桥臂开关K1、K3配置驱动电路，因此，本发明实施例的电路结构简单、成本较低；由于所使用的半导体器件的数量更少，还可提高电路可靠性并降低电路能耗。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1是现有技术中一种电机装置的电路结构图；

图2是本发明一实施例的电机装置中的电路结构图；

图3是图2所示电机装置的信号波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

请参阅图2，依本发明一实施例的电机装置200包括电机210、驱动电路220用于驱动电机210、及控制单元230用于控制驱动电路220。较佳的，电机210为一无刷直流电机。

驱动电路220包括第一开关电路240和第二开关电路250。其中，第一开关电路240具有两开关K1和K2，第二开关电路250具有两开关K3和K4。开关K2、K4的电流输出端I2、I4接一较低电压(本实施例中为地)，控制输入端C2、C4分别接收控制单元230输出的控制信号S2、S4，该两控制信号S2、S4控制开关K2、K4交替导通。开关K2、K4的电流输入端O2、O4分别与开关K1、K3的电流输出端O1、O3彼此连接。开关K1、K3的电流输入端I1、I3接一较高电压(本实施例中为直流电源Vdd)，控制输入端C1、C3分别经限流单元(本实施例中为电阻R1、R2)接至开关K4、K2的电流输入端O4、O2。电机210连接于开关K2、K4的电流输入端O2、O4之间。

本实施例中，开关K1、K3为低电平有效的开关，例如可以是PNP三极管、P沟道场效应晶体管(MOSFET)等。开关K2、K4为高电平有效的开关，例如可以是三极管、具有反并二极管的绝缘栅双极晶体管(IGBT)、N沟道场效应晶体管、门极可关断开关晶闸管(GTO)等。采用三极管实现时时，可为三极管配置反并二极管。反并二极管用于在开关K1～K4的状态发生变化时形成放电通路释放电机M两端形成的反向电动势，以避免反向电动势损环开关。本发明实施例中，开关为低(高)电平有效表示当输入开关控制输入端的控制信号为低电平(高)时开关导通，为高(低)电平时开关截止。

较佳的，本实施例中电机装置200可包括位置传感器(如霍尔元件或光学编码器等)260用于检测无刷直流电机210的转子位置。控制单元230可包括反相器234将一开关控制信号S0进行反相并经过电流放大后得到的控制信号S2输出到开关K2、及放大器232将开关控制信号S0进行电流放大后得到控制信号S4输出到开关K4。

一并参阅图3描述上述实施例的工作原理。当开关控制信号S0为高电平时，开关K2、K4的控制输入端C2、C4分别为低电平和高电平，开关K2截止而开关K4导通，开关K4的电流输入端O4被拉低为低电平使开关K1导通后，开关K1的电路输出端O1被拉高为高电平使开关K3截止；因此，开关控制信号S0为高电平时，开关K1、K4导通而开关K2、K3截止，电流从O2流到O4。当开关控制信号S0为低电平时，开关K2、K4的控制输入端C2、C4分别为高电平和低电平，开关K4截止而开关K2导通，开关K2的电流输入端O2被拉低为低电平使开关K3导通后，开关K3的电流输出端O3被拉高为高电平使开关K1截止；因此，开关控制信号S0为低电平时，开关K2、K3导通而开关K1、K4截止，电流从O4流向O2。本实施例中，开关K4、K2在控制信号S4、S2的控制下交替导通，而开关K1、K3的状态分别跟随开关K4、K2的状态变化，因此使电流以交流方式流经电机210，驱动其工作。

较佳的，所述开关控制信号S0为位置传感器260输出的转子位置检测信号，此时不需额外电路来产生开关控制信号S0，因此可降低电路成本。以霍尔元件为例，其工作过程描述如下：霍尔元件在通电后产生一个初始信号，由此使一对初始的互补信号被提供给开关K2和K4，依上述的工作原理，电流会流过电机的定子绕组，定子绕组的电流产生的磁场与永磁转子的磁场相互作用，使永磁转子旋转，霍尔元件检测到转子磁极的位置变化后输出反转的信号，由此提供给开关K2和K4的互补信号也相应的分别反转，使流过定子绕组的电流反向，使得永磁转子继续旋转。这样，霍尔元件不断检测转子磁极的位置变化，并可相应地控制开关K2、K4的导通和关断，使得电流以交流方式流经定子绕组，使转子持续旋转，其旋转速度取决于直流电源Vdd的输出功率。

可以理解的，在本发明更多实施例中，电机装置中也可以不配置位置传感器。此时，控制单元可以包括一微处理器，由该微处理器按照预先设置的控制程序分别向开关K2、K4输出所需的控制信号，控制两开关K2、K4交替导通。

本发明实施例还提供一种电气设备，具有上述的电机装置。所述的电气设备例如可以是风扇、泵、洗碗机、洗衣机等其中之一。

可以理解的，本发明实施例中所述的驱动电路不仅限于驱动电机，也可用于需由交流电驱动的其他类型电负载等其他情形。

本发明一实施例提供的电路包括第一开关电路和第二开关电路，每一开关电路包括第一开关和第二开关，每一开关具有电流输入端和电流输出端；其中：每一开关电路的第一开关的电流输出端和第二开关的电流输入端彼此电连接，第一开关的电流输入端接一较高电压，第二开关的电流输出端接一较低电压；所述第一、第二开关电路中至少其中之一电路的第一开关的状态跟随其中之另一电路的第二开关的状态变化。较佳的，第一、第二开关电路至少其中之一电路的第一开关的控制输入端经一限流单元与其中之另一电路的第二开关的电流输入端连接。所述第一、第二开关电路的两第二开关被配置为可交替导通。所述电路还包括一一对应地与所述两第二开关的两电流输入端电连接的两端子用于连接一电负载于其中。

本发明实施例中，由于只需为下桥臂开关K2、K4配置驱动电路，而不需为上桥臂开关K1、K3配置驱动电路，因此，本发明实施例的电路结构简单、成本较低；由于所使用的半导体器件的数量更少，还可提高电路可靠性并降低电路能耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电机装置，包括电机及驱动电路，所述驱动电路包括第一开关电路和第二开关电路，每一开关电路包括第一开关和第二开关，每一开关具有电流输入端、电流输出端和控制输入端；其中：

每一开关电路中第一开关的电流输出端和第二开关的电流输入端彼此电连接，第一开关的电流输入端接一较高电压，第二开关的电流输出端接一较低电压；

所述第一、第二开关电路的两第二开关被配置为可交替导通；

所述电机电连接于所述两第二开关的两电流输入端之间；

所述第一、第二开关电路其中之一电路的第一开关的状态跟随其中之另一电路的第二开关的状态变化。

2.如权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述第一、第二开关电路其中之一电路的第一开关的控制输入端经一限流单元与其中之另一开关电路的第二开关的电流输入端连接。

3.如权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述两第二开关被配置为分别由第一信号和对第一信号反相所获得的第二信号控制。

4.如权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述电机装置还包括位置传感器用于检测所述电机的转子位置并输出检测信号。

5.如权利要求4所述的电机装置，其特征在于，所述两第二开关被配置为分别由所述检测信号和对所述检测信号反相所获得的反相信号控制。

6.如以上任一权利要求所述的电机装置，其特征在于，所述第一、第二开关电路的两第一开关为低电平有效的开关，两第二开关为高电平有效的开关。

7.一种电气设备，具有如权利要求1至6任一项所述的电机装置。

8.一种电路，包括第一开关电路和第二开关电路，每一开关电路包括第一开关和第二开关，每一开关具有电流输入端、电流输出端和控制输入端；其中：

每一开关电路的第一开关的电流输出端和第二开关的电流输入端彼此电连接，第一开关的电流输入端接一较高电压，第二开关的电流输出端接一较低电压；

所述第一、第二开关电路中至少其中之一电路的第一开关的状态跟随其中之另一电路的第二开关的状态变化。

9.如权利要求8所述的电路，其特征在于，所述第一、第二开关电路至少其中之一电路的第一开关的控制输入端经一限流单元与其中之另一电路的第二开关的电流输入端连接。

10.如权利要求8或9所述的电路，其特征在于，所述第一、第二开关电路的两第二开关被配置为可交替导通。

11.如权利要求8或9所述的电路，其特征在于，所述电路还包括一一对应地与所述第一、第二开关电路的两第二开关的两电流输入端电连接的两端子用于连接一电负载于其中。