CN216216602U - 一种直流无刷电机控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种直流无刷电机控制器，包括：控制器主板，设置于控制器主板上的控制处理芯片、与控制处理芯片连接的输入电压电路模块、逆变电路模块以及信号电路模块，输入电压电路模块用于给控制处理芯片和逆变电路模块供电；控制处理芯片集成有微控制器单元、电机驱动器单元、运算放大器单元以及低压差线性稳压器单元，输入电压电路模块经低压差线性稳压器单元给控制处理芯片供电，低压差线性稳压器单元用于将输入电压电路模块输入的电压转换成微控制器单元的工作电压，微控制器单元经电机驱动器单元和逆变电路模块连接直流无刷电机，信号电路模块经运算放大器单元连接微控制器单元，该控制器线路简单，占用空间更小且整体成本更低。
Description
技术领域
本实用新型属于电机控制技术领域，尤其涉及一种直流无刷电机控制器。
背景技术
从简单的钻机到复杂的工业机器人，许多机器设备都使用无刷直流电机将电能转换为旋转运动。无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。相比有刷直流电机，无刷直流电机具备诸多优势：直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能。然而目前的直流无刷电机控制器往往采用微处理芯片和模拟驱动电路分开的设计，这样使得整个控制器占用空间大，线路复杂且成本高。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种直流无刷电机控制器，以解决现有控制器占用空间大，线路复杂且成本高的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种直流无刷电机控制器，包括：控制器主板，设置于所述控制器主板上的控制处理芯片、与所述控制处理芯片连接的输入电压电路模块、逆变电路模块以及信号电路模块，所述输入电压电路模块用于给所述控制处理芯片和所述逆变电路模块供电；
所述控制处理芯片集成有微控制器单元、电机驱动器单元、运算放大器单元以及低压差线性稳压器单元，所述输入电压电路模块经所述低压差线性稳压器单元给所述所述控制处理芯片供电，所述低压差线性稳压器单元用于将所述输入电压电路模块输入的电压转换成所述微控制器单元的工作电压，所述微控制器单元经所述电机驱动器单元和所述逆变电路模块连接直流无刷电机，所述信号电路模块经所述运算放大器单元连接所述微控制器单元。
根据本实用新型的一实施方式，所述控制处理芯片的型号为OB6628。
根据本实用新型的另一实施方式，所述控制处理芯片的VCC引脚连接所述输入电压电路模块的电压输出端，所述控制处理芯片的OPA0_P引脚、OPA0_N引脚、PWM-IN引脚和FG引脚均连接所述信号电路模块，所述控制处理芯片的VB1-VB3引脚、GH1-GH3引脚、HB1-HB3引脚以及GL1-GL3引脚均连接所述逆变电路模块。
根据本实用新型的另一实施方式，所述输入电压电路模块包括电压转换芯片，所述电压转换芯片的输入引脚经第一电阻连接外部电源的正极，所述电压转换芯片的转换引脚经第一电感连接所述输入电压电路模块的电压输出端，所述电压转换芯片的反馈引脚经并联的第二电阻和第一电容接地，所述第二电阻经第三电阻连接所述第一电感的负极，所述第一电感的负极经第二电容接地，所述电压转换芯片的使能引脚经第四电阻连接并联的第五电阻和第三电容后接地，所述第五电阻经第六电阻连接所述外部电源的正极。
根据本实用新型的另一实施方式，所述电压转换芯片的型号为OB2105。
根据本实用新型的另一实施方式，所述逆变电路模块包括三个相互并联的逆变电路单元，每个逆变电路单元由串联的两个PMOS管组成。
根据本实用新型的另一实施方式，所述信号电路模块包括调速信号单元和反馈测速信号单元。
根据本实用新型的另一实施方式，所述调速信号单元包括第七电阻、第八电阻和第四电容，测速信号接口经所述第七电阻连接所述控制处理芯片的PWM-IN引脚，所述控制处理芯片的PWM-IN引脚经并联的所述第八电阻和所述第四电容接地。
根据本实用新型的另一实施方式，所述反馈测速信号单元包括第九电阻、第一三极管、第一二极管、第十电阻和第十一电阻，所述控制处理芯片的FG引脚经所述第九电阻连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极经所述第十电阻连接反馈信号接口，所述第十电阻和地之间串联第一二级管，所述第一三极管的集电极经所述第十一电阻连接所述控制处理芯片的VDD引脚。
根据本实用新型的另一实施方式，所述控制处理芯片的OPA0_P引脚经第十二电阻连接外部的COM接口，所述控制处理芯片的OPA0_N引脚经第十三电阻接地，所述控制处理芯片的CS引脚经第五电容接地，所述COM接口经第十四电阻连接所述第十三电阻，所述控制处理芯片的CS引脚经第十五电阻和所述第十四电阻连接所述COM接口。
本实用新型的有益效果：
本实用新型实施例的直流无刷电机控制器中控制处理芯片集成了微控制器单元、电机驱动器单元、运算放大器单元以及低压差线性稳压器单元，即将MCU和外部线路设计在一起，其线路简单，占用空间更小，适用小体积应用，且整体成本更低，具有很高的性价比，适合更多的消费类应用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的直流无刷电机控制器的一个实施例的结构框图；
图2是本实用新型的直流无刷电机控制器的控制处理芯片的一个实施例的电路原理示意图；
图3是本实用新型的直流无刷电机控制器的输入电压电路模块的一个实施例的电路原理示意图；
图4是本实用新型的直流无刷电机控制器的逆变电路模块的一个实施例的电路原理示意图；
图5是本实用新型的直流无刷电机控制器的调速信号单元的一个实施例的电路原理示意图；
图6是本实用新型的直流无刷电机控制器的反馈测速信号单元的一个实施例的电路原理示意图；
图7是本实用新型的直流无刷电机控制器的运算放大器单元外围电路的一个实施例的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1-7所示，本实用新型实施例提供了一种直流无刷电机控制器100，包括：控制器主板1，设置于控制器主板1上的控制处理芯片2、与控制处理芯片2连接的输入电压电路模块3、逆变电路模块4以及信号电路模块5，输入电压电路模块3用于给控制处理芯片2和逆变电路模块4供电；
控制处理芯片2(U2)集成有微控制器单元21、电机驱动器单元22、运算放大器单元23以及低压差线性稳压器单元24，输入电压电路模块3经低压差线性稳压器单元24给控制处理芯片2供电，低压差线性稳压器单元24用于将输入电压电路模块3输入的电压转换成微控制器单元2的工作电压，微控制器单元21经电机驱动器单元22和逆变电路模块4连接直流无刷电机200，信号电路模块5经运算放大器单元23连接微控制器单元21。
可选的，本实用新型实施例的直流无刷电机控制器100中控制处理芯片2的型号为OB6628。需要说明的是，本实施例中控制处理芯片的型号还可以为其他型号，只要能够满足要求即可，在此不一一例举说明。
在一些实施例中，本实用新型的直流无刷电机控制器100中控制处理芯片2的VCC引脚连接输入电压电路模块3的电压输出端(+12V)，控制处理芯片2的OPA0_P引脚(引脚5)、OPA0_N引脚(引脚6)、PWM-IN引脚(引脚3)和FG引脚(引脚2)均连接信号电路模块5，控制处理芯片2的VB1-VB3引脚(引脚36、31、26)、GH1-GH3引脚(引脚35、30、25)、HB1-HB3引脚(引脚34、29、24)以及GL1-GL3引脚(引脚33、28、23)均连接逆变电路模块4。
在一些实施例中，本实用新型的直流无刷电机控制器100中输入电压电路模块3包括电压转换芯片U1，电压转换芯片U1的输入引脚VIN经第一电阻R2连接外部电源的正极V+，电压转换芯片U1的转换引脚SW经第一电感L1连接输入电压电路模块3的电压输出端(+12V)，电压转换芯片U1的反馈引脚FB经并联的第二电阻R6和第一电容C7接地GND，第二电阻R6经第三电阻R3连接第一电感L1的负极，第一电感L1的负极经第二电容C1接地，电压转换芯片U1的使能引脚EN经第四电阻R38连接并联的第五电阻R5和第三电容C8后接地GND，第五电阻R5经第六电阻R4连接外部电源的正极V+。
在一些实施例中，本实用新型的直流无刷电机控制器100中电压转换芯片U1的型号为OB2105。
在一些实施例中，本实用新型的直流无刷电机控制器100中逆变电路模块4包括三个相互并联的逆变电路单元，每个逆变电路单元由串联的两个PMOS管组成。
在一些实施例中，本实用新型的直流无刷电机控制器100中信号电路模块5包括调速信号单元和反馈测速信号单元。
在一些实施例中，本实用新型的直流无刷电机控制器100中调速信号单元包括第七电阻R21、第八电阻R22和第四电容C10，测速信号接口经第七电阻R21连接控制处理芯片的PWM-IN引脚，控制处理芯片的PWM-IN引脚经并联的第八电阻R22和第四电容C10接地。
在一些实施例中，本实用新型的直流无刷电机控制器100中反馈测速信号单元包括第九电阻R36、第一三极管Q8、第一二极管D4、第十电阻R34和第十一电阻R28，控制处理芯片的FG引脚经第九电阻R36连接第一三极管Q8的基极，第一三极管Q8的发射极接地，第一三极管Q8的集电极经第十电阻R34连接反馈信号接口J4，第十电阻R34和地GND之间串联第一二级管D4，第一三极管Q8的集电极经第十一电阻R28连接控制处理芯片的VDD引脚。
在一些实施例中，本实用新型的直流无刷电机控制器100中控制处理芯片的OPA0_P引脚经第十二电阻R30连接外部的COM接口，控制处理芯片的OPA0_N引脚经第十三电阻R29接地，控制处理芯片的CS引脚经第五电容C11接地GND，COM接口经第十四电阻R33连接第十三电阻R29，控制处理芯片的CS引脚经第十五电阻R32和第十四电阻R33连接COM接口。
本实用新型实施例的直流无刷电机控制器中控制处理芯片集成了微控制器单元、电机驱动器单元、运算放大器单元以及低压差线性稳压器单元，即将MCU和外部线路设计在一起，其线路简单，占用空间更小，适用小体积应用，且整体成本更低，具有很高的性价比，适合更多的消费类应用。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。
Claims (10)
1.一种直流无刷电机控制器，其特征在于，包括：控制器主板，设置于所述控制器主板上的控制处理芯片、与所述控制处理芯片连接的输入电压电路模块、逆变电路模块以及信号电路模块，所述输入电压电路模块用于给所述控制处理芯片和所述逆变电路模块供电；
所述控制处理芯片集成有微控制器单元、电机驱动器单元、运算放大器单元以及低压差线性稳压器单元，所述输入电压电路模块经所述低压差线性稳压器单元给所述控制处理芯片供电，所述低压差线性稳压器单元用于将所述输入电压电路模块输入的电压转换成所述微控制器单元的工作电压，所述微控制器单元经所述电机驱动器单元和所述逆变电路模块连接直流无刷电机，所述信号电路模块经所述运算放大器单元连接所述微控制器单元。
2.根据权利要求1所述的直流无刷电机控制器，其特征在于，所述控制处理芯片的型号为OB6628。
3.根据权利要求2所述的直流无刷电机控制器，其特征在于，所述控制处理芯片的VCC引脚连接所述输入电压电路模块的电压输出端，所述控制处理芯片的OPA0_P引脚、OPA0_N引脚、PWM-IN引脚和FG引脚均连接所述信号电路模块，所述控制处理芯片的VB1-VB3引脚、GH1-GH3引脚、HB1-HB3引脚以及GL1-GL3引脚均连接所述逆变电路模块。
4.根据权利要求3所述的直流无刷电机控制器，其特征在于，所述输入电压电路模块包括电压转换芯片，所述电压转换芯片的输入引脚经第一电阻连接外部电源的正极，所述电压转换芯片的转换引脚经第一电感连接所述输入电压电路模块的电压输出端，所述电压转换芯片的反馈引脚经并联的第二电阻和第一电容接地，所述第二电阻经第三电阻连接所述第一电感的负极，所述第一电感的负极经第二电容接地，所述电压转换芯片的使能引脚经第四电阻连接并联的第五电阻和第三电容后接地，所述第五电阻经第六电阻连接所述外部电源的正极。
5.根据权利要求4所述的直流无刷电机控制器，其特征在于，所述电压转换芯片的型号为OB2105。
6.根据权利要求4所述的直流无刷电机控制器，其特征在于，所述逆变电路模块包括三个相互并联的逆变电路单元，每个所述逆变电路单元由串联的两个PMOS管组成。
7.根据权利要求6所述的直流无刷电机控制器，其特征在于，所述信号电路模块包括调速信号单元和反馈测速信号单元。
8.根据权利要求7所述的直流无刷电机控制器，其特征在于，所述调速信号单元包括第七电阻、第八电阻和第四电容，测速信号接口经所述第七电阻连接所述控制处理芯片的PWM-IN引脚，所述控制处理芯片的PWM-IN引脚经并联的所述第八电阻和所述第四电容接地。
9.根据权利要求8所述的直流无刷电机控制器，其特征在于，所述反馈测速信号单元包括第九电阻、第一三极管、第一二极管、第十电阻和第十一电阻，所述控制处理芯片的FG引脚经所述第九电阻连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极经所述第十电阻连接反馈信号接口，所述第十电阻和地之间串联所述第一二极管，所述第一三极管的集电极经所述第十一电阻连接所述控制处理芯片的VDD引脚。
10.根据权利要求9所述的直流无刷电机控制器，其特征在于，所述控制处理芯片的OPA0_P引脚经第十二电阻连接外部的COM接口，所述控制处理芯片的OPA0_N引脚经第十三电阻接地，所述控制处理芯片的CS引脚经第五电容接地，所述COM接口经第十四电阻连接所述第十三电阻，所述控制处理芯片的CS引脚经第十五电阻和所述第十四电阻连接所述COM接口。
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