一种电机控制器及其独立ＭＯＳ模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电机控制器及其独立ＭＯＳ模块，涉及电机控制领域。所述电机控制器将控制器中ＭＯＳ管部分与控制模块部分分立，所述控制模块包含主控模块和前置驱动模块，所述前置驱动模块用于将接收到的信号转换为驱动ＭＯＳ管的门极控制信号，并输出给所述ＭＯＳ模块；ＭＯＳ模块至少包含三只上桥ＭＯＳ管和三只下桥ＭＯＳ管，分别控制电机的Ｕ／Ｖ／Ｗ三相，所述ＭＯＳ模块用于根据接收到的控制信号，将与电机旋转所对应相位的上桥及下桥ＭＯＳ管与电源导通，驱动电机旋转。本实用新型专利技术的分立设计可最大限度的降低ＭＯＳ管的损坏率。ＭＯＳ管烧毁基本不会影响控制模块的印刷电路板，而且ＭＯＳ模块的印刷电路板上电子元器件很少，即使烧毁也不会带来太大的损失，可大幅降低维修费用。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电机控制领域，具体涉及一种电机控制器。
技术介绍
国内控制三相直流无刷电机的电动自行车及电动摩托车的控制器结构如附图说明图1所示，主要包括电源转换、各种输入输出接口、单片机(MCU)、前置驱动部分、及由金属氧化 物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,简称 MOSFET或MOS管)组成的大功率驱动部分。而电机有U、V、W三相，这就决定了必须至少有 6只MOS管来控制电机，一个电动车电机控制器中至少包含有6只MOS管。现今市场出售的电动车电机控制器，其主控部分的电源转换、MCU、输入输出接口、 前置驱动部分及MOS管均统一在一块印刷电路板上。MOS管在工作时，会产生较大的热量， 故必须考虑其散热问题。现今厂商均通过控制器的铝质外壳来助其散热。结合电机控制的 驱动原理，在印刷电路板布局时，通常都将6只MOS管呈一字型排开，位于印刷电路板的板 端。以250W控制器为例，如图2所示，采用MOS管与MCU及前置驱动合为一体，90度直立焊 接，散热板与铝合金外壳紧密接触，比较有效地达到了 MOS管散热，外壳坚固及生产成本低 等实用产品的基本要素。该种方式存在如下弊端1、控制器常年处于剧烈颠簸环境下工作，由于MOS管与PCB板成90度垂直焊接的 硬接续，并且MOS管为散热被紧固在铝合金外壳上，从力学结构角度说，成90度两个方向的 力学应力很容易使硬接续的焊接部产生金属疲劳导致开裂，是产生烧毁MOS管及PCB板的 重要原因之一。2、在电动车的故障中，有很大一部分是MOS管烧毁，其烧毁时产生的高温会将控 制电路板也一并烧穿，从而使控制电路板随之报废。维修时，只能调换整块控制电路板，维 修成本较高。3、控制器中每一只MOS管的第2脚及第3脚都要在导通瞬间最大承受12A-35A以 上的电流，称之为大电流管脚。因最大电流的流量与导线截面积成正比，而MOS管的第2脚 及第3脚的间距只有2. 5毫米，也就是说PCB的管脚部布线被限定在线宽1. 5毫米XPCB 板铜箔厚0. 035毫米X双面板=0. 105平方毫米以内，该面积的理论设计的安全极限电流 只有3安培。因此实际生产时只能通过对管脚与PCB焊接部加厚焊锡的粗暴方法来解决。 随之而来的就是MOS管脚的焊接需要手工操作，手工焊接时很难确保焊锡厚度均勻，由此 造成控制器会经常发生MOS管焊接部在运行时产生高温而被烧毁，乃至PCB板被击穿烧毁， 导致整个控制板报废。4、根据上述描述，控制器必须至少有6只MOS管，而要加大控制器的输出功率，现 行作法多数是通过相应增加MOS管的数量来实现的。因电机有U、V、W三相，故增加的MOS 管的数量必须为3的倍数。根据电机控制的驱动原理，要求控制同一相的上桥MOS管与下 桥MOS管需就近放置。结合散热要求，在印刷电路板布局时，现行作法是将所有的MOS管呈一字排开，位于印刷电路板的板端。欲将这些MOS管放入，在上述理念下只能增加印刷电路 板的长度。市面上的基本款为6只MOS管的控制器，其长度一般为80-100mm，如图3所示， 而要将控制器中的MOS管增加为12只，其控制器长度一般在180-200mm，如图4所示，增加 了印刷电路板的长度势必要同时增加铝质外壳的长度。这样一来，生产成本也随之大幅增 加。上述电机控制器的弊端，不仅仅存在电动车上，其他应用三相电机控制的设备，如 汽车、电梯、有马达的家电等，在不同场合同样可能出现类似的问题。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是提供一种电机控制器及其独立MOS模块，使得 控制器中MOS管的损毁率降低，且即使MOS管发生损坏时亦能够避免损坏控制电路板，降低 控制器维修成本。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种电机控制器，包含速度控制单元、 霍尔传感器、控制模块和至少一个独立的MOS模块；所述控制模块包含主控模块和前置驱动模块，所述主控模块用于根据速度控制单 元的输出结果、及霍尔传感器的位置信号，计算出控制电机旋转所需的υ/v/w相序及相应 的脉冲/载波信号及时序，输出给所述前置驱动模块；所述前置驱动模块用于将接收到的信号转换为驱动MOS管的门极控制信号，并输 出给所述MOS模块；所述MOS模块至少包含三只上桥MOS管和三只下桥MOS管，分别控制电机的U/V/ W三相，所述MOS模块用于根据接收到的控制信号，将与电机旋转所对应相位的上桥及下桥 MOS管与电源导通，驱动电机旋转。作为上述技术方案的改进，所述独立的MOS模块中包含MOS管的数量为3的整数倍。作为上述技术方案的改进，所述MOS模块中每个MOS管的管脚分两列排列，位于印 刷电路板的正反两侧，所述各MOS管中的两个大电流管脚分别位于不同列，焊接在所述印 刷电路板的两侧，所述MOS模块通过多芯线与控制模块软连接。作为上述技术方案的改进，所述MOS模块的上下桥MOS管对峙排列。作为上述技术方案的改进，所述控制器包含铝制外壳，所述MOS模块置于所述铝 制外壳的顶部或底部，平行于所述控制模块。本技术的实施方式还提供了一种电机控制器独立MOS模块，所述MOS模块至 少包含至少三只上桥MOS管和三只下桥MOS管，分别控制电机的三相；所述MOS模块中上下 桥MOS管对峙排列。作为上述技术方案的改进，所述MOS模块中每个MOS管的管脚分两列排列，位于印 刷电路板的正反两侧，所述各MOS管种的两个大电流管脚分别位于不同列，焊接在所述印 刷电路板的两侧，所述各MOS管中的控制管脚与所述大电流管脚通过多芯线软连接。作为上述技术方案的改进，所述独立的MOS模块中包含MOS管的数量为3的整数倍。本技术与现有技术相比，主要区别及其效果在于将控制器中MOS管部分与控制模块部分分离，使得MOS模块布局布线最大限度地满足了大功率器件的设计技术规 范，提高了产品电气特性，即使MOS管烧毁时，控制模块的印刷电路板亦不受影响，而仅是 MOS模块的印刷电路板可能会连带烧毁。因MOS模块的印刷电路板上电子元器件很少(仅 包含6只MOS管及对应的电容和电阻)，即使烧毁了，也不会带来太大的损失，最坏情况将该 MOS模块更换即可，将经济损失降至最低，大幅降低维修费用。由于控制模块部分的印刷电路板与MOS管部分分立，控制模块部分的印刷电路板 的面积就不会因MOS管的增加而增加。而不同控制器的控制模块部分(包括主控模块及前 置驱动模块)的原理基本一致，所以无论控制器输出功率大小，主控模块及前置驱动模块 部分大小几乎相等，减少因功率不同而造成多种规格的产品库存。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。图1是
技术介绍
中国内三相直流无刷电机的电动自行车及电动摩托车的控制器 结构示意图；图2是
技术介绍
中控制器中MOS管90度直立焊接示意图；图3是
技术介绍
中包含6只MOS管的控制器的结构和长度示意图；图4是
技术介绍
中包含12只MOS管的控制器的结构和长度示意图；图5是本技术第一实施方式的电机控制器结构图；图6是本技术第二实施方式的电动车电机控制器中6管MOS模块示意图；图7是本技术第二实施方式的电动车电机控制器中前置驱动模块与独立的 MOS模块之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机控制器，包含速度控制单元、霍尔传感器、其特征在于，所述电机控制器还包含：控制模块和至少一个独立的ＭＯＳ模块；　　所述控制模块包含主控模块和前置驱动模块，所述主控模块用于根据速度控制单元的输出结果、及霍尔传感器的位置信号，计算出控制电机旋转所需的Ｕ／Ｖ／Ｗ相序及相应的脉冲／载波信号及时序，输出给所述前置驱动模块；　　所述前置驱动模块用于将接收到的信号转换为驱动ＭＯＳ管的门极控制信号，并输出给所述ＭＯＳ模块；　　所述ＭＯＳ模块至少包含三只上桥ＭＯＳ管和三只下桥ＭＯＳ管，分别控制电机的Ｕ／Ｖ／Ｗ三相，所述ＭＯＳ模块用于根据接收到的控制信号，将与电机旋转所对应相位的上桥及下桥ＭＯＳ管与电源导通，驱动电机旋转。

【技术特征摘要】
一种电机控制器，包含速度控制单元、霍尔传感器、其特征在于，所述电机控制器还包含控制模块和至少一个独立的MOS模块；所述控制模块包含主控模块和前置驱动模块，所述主控模块用于根据速度控制单元的输出结果、及霍尔传感器的位置信号，计算出控制电机旋转所需的U/V/W相序及相应的脉冲/载波信号及时序，输出给所述前置驱动模块；所述前置驱动模块用于将接收到的信号转换为驱动MOS管的门极控制信号，并输出给所述MOS模块；所述MOS模块至少包含三只上桥MOS管和三只下桥MOS管，分别控制电机的U/V/W三相，所述MOS模块用于根据接收到的控制信号，将与电机旋转所对应相位的上桥及下桥MOS管与电源导通，驱动电机旋转。2.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述独立的MOS模块中包含MOS管 的数量为3的整数倍。3.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述MOS模块中每个MOS管的管脚 分两列排列，位于印刷电路板的正反两侧，所述各MOS管中的两个大电流管脚分别位于不 同列...

【专利技术属性】
技术研发人员：温田学，
申请(专利权)人：上海雅泰电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]