提高无刷电机输出功率稳定性的控制电路制造技术

本实用新型专利技术涉及到一种提高无刷电机输出功率稳定性的控制电路，包括电源、无刷电机和控制器，无刷电机的母线与电源正负极连接，控制器通过多个MOS管与无刷电机的各定子线圈电性连接，控制无刷电机的转动，无刷电机连接电源负极的母线上串联有一个采样电阻，采样电阻的两端并联有一个运算放大器，运算放大器的同相端连接采样电阻的正极端，运算放大器的反相端连接采样电阻的接地端，运算放大器的同相端还连接有一个上拉电阻，运算放大器的输出端与控制器的一个输入引脚连接。本实用新型专利技术可解决目前电动工具的无刷电机输出功率会因工况改变、供电电压改变而变化的技术问题。供电电压改变而变化的技术问题。供电电压改变而变化的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
提高无刷电机输出功率稳定性的控制电路


[0001]本技术涉及一种提高无刷电机输出功率稳定性的控制电路。

技术介绍

[0002]随着便携式电动工具的多样化，其应用范围也越来越广，便携式电动工具主要以电池包供电，电机通常采用无刷电机，电动工具在使用过程中，工况比较复杂，经常会遇到过载现象，过载时，电机的输出功率会飙升，加快电池包的电能消耗，同时对电机的安全造成影响，如果长时间过载作业，则可能导致电机损毁。电动工具过载时，很难从其动作分辨，特别是年轻的（比喻经验不够丰富的）操作人员可能无法第一时间察觉，因此，他们造成电动工具损坏的风险很高。
[0003]除了电动工具过载的情况，在实际使用中，电动工具也会因电池包电压下降而导致输出功率下降的问题，对于下降幅度不明显的情况，操作人员也是很难进行分辨的，但电机的输出扭力值的降低却是真实存在的，这将会影响电动工具的使用效果，特别是一些对输出扭力有特定要求的电动工具，如电动扳手，将会直接影响到螺栓锁紧效果。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是：提供一种提高无刷电机输出功率稳定性的控制电路，解决目前电动工具的无刷电机输出功率会因工况改变、供电电压改变而变化的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：提高无刷电机输出功率稳定性的控制电路，包括电源、无刷电机和控制器，无刷电机的母线与电源正负极连接，控制器通过多个MOS管与无刷电机的各定子线圈电性连接，控制无刷电机的转动，无刷电机连接电源负极的母线上串联有一个采样电阻，采样电阻的两端并联有一个运算放大器，运算放大器的同相端连接采样电阻的正极端，运算放大器的反相端连接采样电阻的接地端，运算放大器的同相端还连接有一个上拉电阻，运算放大器的输出端与控制器的一个输入引脚连接。
[0006]作为一种优选方案，所述电源的正极与第一三极管的发射极连接，该第一三极管的集电极依次串联第一分压电阻、第二分压电阻后接地，所述控制器的一个输入引脚连接在第一分压电阻和第二分压电阻之间，该第一三极管的基极与第二三极管的集电极连接，第二三极管的发射极接地、基极连接控制器的一个输出引脚。
[0007]作为一种优选方案，所述运算放大器的输出端与控制器之间串联有一个延时电路，运算放大器的输出端还与一个比较器的IN+端子连接，该比较器的IN
‑
端子与控制器的一个输出引脚直接连接或通过电压转换器与电源正极连接，比较器的输出端子与控制器的一个输入引脚连接。
[0008]作为一种优选方案，所述延时电路包括一个限流电阻和一个电容，限流电阻串联在运算放大器的输出端与控制器的一个输入引脚之间，电容一端连接在限流电阻和控制器
之间，另一端接地。
[0009]本技术的有益效果是：本技术通过在电源负极的电机母线上串联采样电阻来实时检测无刷电机供电电路的电流变化，当电流变化超出控制器预设范围时，电机的输出功率也会出现较大波动，此时，控制器通过调节其对无刷电机输出的PWM控制信号的占空比来对电机的输出功率进行调节，使电机的输出功率回复到预设范围内，使无刷电机的输出功率始终在一个范围内波动，控制器预设的电流变化范围越小，则无刷电机的输出功率波动范围越小，输出越稳定。
[0010]本技术还通过对电源正极电压的实时检测，根据电池电压变化情况，对控制器预设的无刷电机供电电路电流变化范围进行修正，当电池电压变化导致无刷电机供电电路电流变化范围超出当前无刷电机供电电路的实际电流时，控制器就会通过调节其对无刷电机输出的PWM控制信号的占空比来对电机的输出功率进行调节，使电机的输出功率回复到预设范围内，使无刷电机的输出功率始终在一个范围内波动。
[0011]本技术还进一步通过在运算放大器的输出端与控制器之间串联有一个延时电路，在运算放大器的输出端连接一个比较器，并将比较器的输出端直接连接控制器，这样能够避免无刷电机供电电路的电流飙升导致控制器被烧毁，当无刷电机的供电电路电流飙升，使运放输出的电压值大于控制器所能接收的安全电压时，比较器被导通，比较器输出端子就会先行输出一个高电平给控制器，控制器收到信号后会立即切断电源与无刷电机之间的连接，从而保护无刷电机和控制器的安全。
附图说明
[0012]下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
[0013]图1是本技术的电路图；
[0014]图2是比较器的另一种连接方式示意图；
[0015]图1和图2中：1、电源，2、无刷电机，3、控制器，4、采样电阻，5、运算放大器，6、上拉电阻，7、第一三极管，8、第一分压电阻，9、第二分压电阻，10、第二三极管，11、延时电路，11a、限流电阻，11b、电容，12、比较器，13、电压转换器。
具体实施方式
[0016]下面结合附图，详细描述本技术的具体实施方案。
[0017]如图1所示，提高无刷电机输出功率稳定性的控制电路包括电源1、无刷电机和控制器3，无刷电机的母线与电源1正负极连接，控制器3通过六个MOS管Q1~Q6与无刷电机的三个定子线圈2电性连接，控制器3通过六个输出引脚OUT03~OUT08向各MOS管输出PWM信号，控制各MOS管按一定的频率导通和断开，从而控制无刷电机的转动，无刷电机连接电源负极的母线上串联有一个采样电阻4，采样电阻4的两端并联有一个运算放大器5，运算放大器5的同相端连接采样电阻4的正极端，运算放大器5的反相端连接采样电阻4的接地端，运算放大器5的同相端还连接有一个上拉电阻6，上拉电阻6另一端被施加一个上拉电压，本实施例中该上拉电压为5V，运算放大器5的输出端与控制器3的一个输入引脚IN01连接。
[0018]通过设置采样电阻4，控制器3可实时监控采样电阻4上的电压并计算出母线上的电流大小，然后根据母线电流变化来调节向各MOS管输出的PWM信号的占空比，使无刷电机
的输出功率趋于稳定。
[0019]比如，当电动工具使用过程中遇到阻碍，导致电机转动阻力增大，此时母线电流就会增大，由于短期电源1电压不会发生突变，因此电流增大直接导致无刷电机输出功率增大，控制器3检测到通过运算放大器5放大后的电压值，再根据逻辑运算计算出采样电阻4两端的实际电压，根据采样电阻4的阻值计算出无刷电机母线实际电流值，将其实际电流值与控制器3预设的一个电流值范围进行比较，当实际电流值大于预设的电流值范围时，控制器3降低PWM信号占空比，使无刷电机的输出功率降低。
[0020]由于采样电阻4阻值较小，因此其两端压差也很小，直接连接控制器3向控制器3发送电压信号的话，误差会很大。而通过设置运算放大器5，就能够将采样电阻4两端电压信号放大数倍，控制器3接收后，可根据运放倍数复原采样电阻4两端的实际电压。由于采样电阻4两端电压很低，无法直接驱动运算放大器5，因此需要设置上拉电阻6，以提供足够驱动运算放大器5的电压，才能够使运算放大器5正常工作并向控制器3输出放大信号。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提高无刷电机输出功率稳定性的控制电路，包括电源(1)、无刷电机和控制器(3)，无刷电机的母线与电源(1)正负极连接，控制器(3)通过多个MOS管与无刷电机的各定子线圈(2)电性连接，控制无刷电机的转动，其特征在于，无刷电机连接电源负极的母线上串联有一个采样电阻(4)，采样电阻(4)的两端并联有一个运算放大器(5)，运算放大器(5)的同相端连接采样电阻(4)的正极端，运算放大器(5)的反相端连接采样电阻(4)的接地端，运算放大器(5)的同相端还连接有一个上拉电阻(6)，运算放大器(5)的输出端与控制器(3)的一个输入引脚连接。2.根据权利要求1所述的提高无刷电机输出功率稳定性的控制电路，其特征在于，所述电源(1)的正极与第一三极管(7)的发射极连接，该第一三极管(7)的集电极依次串联第一分压电阻(8)、第二分压电阻(9)后接地，所述控制器(3)的一个输入引脚连接在第一分压电阻(8)和第二分压电阻(9)之间，该第一三极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：高希涛，陆亚洲，刘庆江，黄双凤，
申请(专利权)人：张家港华捷电子有限公司，
类型：新型
国别省市：