一种水泵三相直流无刷无霍尔电机控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及直流无刷电机技术领域，尤其涉及一种水泵三相直流无刷无霍尔电机控制电路。


背景技术：

2.当前的湿帘所采用的高脚泵较多为罩极电机，因罩极电机具有结构简单、成本低等优点，使用较为广泛，但罩极电机存在效率低、发热量大、体积重量大等缺点。当前，直流无刷电机正在被越来越广泛的使用到湿帘领域中，但由于其结构特点，使得直流无刷电机对工作环境的要求较高，具有一定的局限性。在湿帘中由于长时间持续工作，使得直流无刷电机容易产生堵转等状况，但是由于目前的直流无刷电机功能单一，无法及时检测电机堵转或缺水等状态，导致水泵设备在使用中容易损坏。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是一种水泵三相直流无刷无霍尔电机控制电路，自动判断水泵运行状态。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：提供一种水泵三相直流无刷无霍尔电机控制电路，用于驱动水泵，包括驱动电路、充电电路和检测电路；
5.所述驱动电路包括依次并联的第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路；且所述第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路的两端分别与开关电源的正负极连接；所述第一驱动电路包括串联的第一mos管和第二mos管，所述第二驱动电路包括串联的第三mos管和第四mos管，所述第三驱动电路包括串联的第五mos管和第六mos管，所述第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路分别一一与无刷三相电机的第一相、第二相和第三相连接；
6.所述检测电路包括电压检测单元和控制芯片，所述电压检测单元的输入端分别与所述第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路的两端连接，所述电压检测单元的输出端与所述控制芯片的第一输入端连接，所述控制芯片的第一输出端分别所述第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管和第六mos管连接；
7.所述充电电路包括单向交流电ac、整流全桥和第一电解电容，所述单向交流电ac与所述整流全桥连接，所述整流全桥与所述驱动电路连接，所述整流全桥的正极端分别与所述电压检测单元的输入端、第一电解电容的正极和驱动电路的一端连接，所述整流全桥的负极端分别与所述电压检测单元的输出端、第一电解电容的负极和驱动电路的另一端连接。
8.进一步的，第一驱动电路上还设有分别与所述第一mos管和第二mos管串联的第一采样电阻，第二驱动电路上还设有分别与所述第三mos管和第四mos管串联的第二采样电阻，第三驱动电路上还设有分别与所述第五mos管和第六mos管串联的第三采样电阻；
9.所述第一采样电阻、第二采样电阻和第三采样电阻的两端分别与所述电压检测单
元的输入端和控制芯片的第二输入端连接，所述控制芯片的第二输出端与pwm信号反馈输出模块连接。
10.进一步的，所述充电电路还包括第二电解电容，所述第二电解电容与所述第一电解电容并联。
11.进一步的，所述充电电路还包括第一y电容和第二y电容；
12.所述单向交流电ac的l极依次与所述第一y电容的一端和所述整流全桥的l极端连接，所述第一y电容的另一端接地；
13.所述单向交流电ac的n极依次与所述第二y电容的一端和所述整流全桥的n极端连接，所述第二y电容的另一端接地。
14.进一步的，所述第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管和第六mos管均为n极mos管；
15.所述第一mos管的源极与所述第二mos管的漏极连接，所述第一mos管的栅极与所述第二mos管的栅极分别与所述控制芯片的输出端连接，所述第一mos管的漏极与所述第二mos管的源极分别与电压检测单元的输入端连接，所述无刷三相电机的第一相连接于所述第一mos管的源极与所述第二mos管的漏极之间；
16.所述第三mos管的源极与所述第四mos管的漏极连接，所述第三mos管的栅极与所述第四mos管的栅极分别与所述控制芯片的输出端连接，所述第三mos管的漏极与所述第四mos管的源极分别与电压检测单元的输入端连接，所述无刷三相电机的第二相连接于所述第三mos管的源极与所述第四mos管的漏极之间；
17.所述第五mos管的源极与所述第六mos管的漏极连接，所述第五mos管的栅极与所述第六mos管的栅极分别与所述控制芯片的输出端连接，所述第五mos管的漏极与所述第六mos管的源极分别与电压检测单元的输入端连接，所述无刷三相电机的第三相连接于所述第五mos管的源极与所述第六mos管的漏极之间。
18.本实用新型的有益效果在于：提供一种水泵三相直流无刷无霍尔电机控制电路，通过控制驱动电路中第一至第六mos管不同时刻的导通与截止，使得无刷三相电机的定子产生旋转磁场，转子由永磁体产生的磁场跟随定子产生的旋转磁场而旋转，且转子旋转速度与定子磁场的旋转速度相同。此时通过电压检测单元不断检测无刷三相电机的反电动势参数，控制芯片根据反电动势参数得到无刷三相电机的实际转速并对比实际转速和理论转速判断水泵当前是正常运转或堵转，并且在无刷三相电机出现堵转时，主动停止无刷三相电机运行并发出报警信号，从而实现水泵故障报警和运行监测等功能。
附图说明
19.图1所示为本实用新型一种水泵三相直流无刷无霍尔电机控制电路的示意图；
20.标号说明：
21.1、第一mos管；2、第二mos管；3、第一采样电阻；4、第三mos管；5、第四mos管；6、第二采样电阻；7、第五mos管；8、第六mos管；9、第三采样电阻；10、无刷三相电机；11、电压检测单元；12、控制芯片；121、驱动保护模块；122、控制算法模块；13、单向交流电ac；14、整流全桥；15、第一电解电容；16、第二电解电容；17、开关电源；18、pwm信号反馈输出模块。
具体实施方式
22.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
23.请参照图1所示，本实用新型提供的一种水泵三相直流无刷无霍尔电机控制电路，用于驱动水泵，包括驱动电路、充电电路和检测电路；
24.所述驱动电路包括依次并联的第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路；且所述第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路的两端分别与开关电源的正负极连接；所述第一驱动电路包括串联的第一mos管和第二mos管，所述第二驱动电路包括串联的第三mos管和第四mos管，所述第三驱动电路包括串联的第五mos管和第六mos管，所述第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路分别一一与无刷三相电机的第一相、第二相和第三相连接；
25.所述检测电路包括电压检测单元和控制芯片，所述电压检测单元的输入端分别与所述第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路的两端连接，所述电压检测单元的输出端与所述控制芯片的第一输入端连接，所述控制芯片的第一输出端分别所述第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管和第六mos管连接；
26.所述充电电路包括单向交流电ac、整流全桥和第一电解电容，所述单向交流电ac与所述整流全桥连接，所述整流全桥与所述驱动电路连接，所述整流全桥的正极端分别与所述电压检测单元的输入端、第一电解电容的正极和驱动电路的一端连接，所述整流全桥的负极端分别与所述电压检测单元的输出端、第一电解电容的负极和驱动电路的另一端连接。
27.从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：提供一种水泵三相直流无刷无霍尔电机控制电路，通过控制驱动电路中第一至第六mos管不同时刻的导通与截止，使得无刷三相电机的定子产生旋转磁场，转子由永磁体产生的磁场跟随定子产生的旋转磁场而旋转，且转子旋转速度与定子磁场的旋转速度相同。此时通过电压检测单元不断检测无刷三相电机的反电动势参数，控制芯片根据反电动势参数得到无刷三相电机的实际转速并对比实际转速和理论转速判断水泵当前是正常运转或堵转，并且在无刷三相电机出现堵转时，主动停止无刷三相电机运行并发出报警信号，实现水泵运行监测并控制水泵运行状态。
28.进一步的，第一驱动电路上还设有分别与所述第一mos管和第二mos管串联的第一采样电阻，第二驱动电路上还设有分别与所述第三mos管和第四mos管串联的第二采样电阻，第三驱动电路上还设有分别与所述第五mos管和第六mos管串联的第三采样电阻；
29.所述第一采样电阻、第二采样电阻和第三采样电阻的两端分别与所述电压检测单元的输入端和控制芯片的第二输入端连接，所述控制芯片的第二输出端与pwm信号反馈输出模块连接。
30.从上述描述可知，当水泵所处的水位液面发生变化时，无刷三相电机运行负荷就会发生变化，电流大小也会随之发生变化，所以mcu通过检测采样电阻两端的电压变化，可以间接判断水位的高低，实现水位监测，从而保护水泵不会缺水运行。
31.进一步的，所述充电电路还包括第二电解电容，所述第二电解电容与所述第一电解电容并联。
32.从上述描述可知，电路中并联所述第一电解电容和第二电解电容以提高滤波效
果。
33.进一步的，所述充电电路还包括第一y电容和第二y电容；
34.所述单向交流电ac的l极依次与所述第一y电容的一端和所述整流全桥的l极端连接，所述第一y电容的另一端接地；
35.所述单向交流电ac的n极依次与所述第二y电容的一端和所述整流全桥的n极端连接，所述第二y电容的另一端接地。
36.从上述描述可知，所述充电电路中的第一y电容和第二电容能够保证输入电压质量的稳定性。
37.进一步的，所述第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管和第六mos管均为n极mos管；
38.所述第一mos管的源极与所述第二mos管的漏极连接，所述第一mos管的栅极与所述第二mos管的栅极分别与所述控制芯片的输出端连接，所述第一mos管的漏极与所述第二mos管的源极分别与电压检测单元的输入端连接，所述无刷三相电机的第一相连接于所述第一mos管的源极与所述第二mos管的漏极之间；
39.所述第三mos管的源极与所述第四mos管的漏极连接，所述第三mos管的栅极与所述第四mos管的栅极分别与所述控制芯片的输出端连接，所述第三mos管的漏极与所述第四mos管的源极分别与电压检测单元的输入端连接，所述无刷三相电机的第二相连接于所述第三mos管的源极与所述第四mos管的漏极之间；
40.所述第五mos管的源极与所述第六mos管的漏极连接，所述第五mos管的栅极与所述第六mos管的栅极分别与所述控制芯片的输出端连接，所述第五mos管的漏极与所述第六mos管的源极分别与电压检测单元的输入端连接，所述无刷三相电机的第三相连接于所述第五mos管的源极与所述第六mos管的漏极之间。
41.请参照图1所示，本实用新型的实施例一为：提供一种水泵三相直流无刷无霍尔电机控制电路，用于水泵运行且该水泵应用于湿帘领域，所述水泵抽水至湿帘湿通道中的喷淋装置。所述三相直流无刷无霍尔电机(下文简称无刷三相电机)的控制电路包括驱动电路、充电电路和检测电路。所述驱动电路包括依次并联的第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路，所述第一驱动电路依次包括串联的第一mos管1、第二mos管2和第一采样电阻3；所述第二驱动电路包括依次串联的第三mos管4、第四mos管5和第二采样电阻6；所述第三驱动电路包括依次串联的第五mos管7和第六mos管8和第三采样电阻9。所述第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路分别一一与无刷三相电机10的第一相、第二相和第三相连接。所述检测电路包括相互连接的电压检测单元11和控制芯片12，所述充电电路包括单向交流电ac13、整流全桥14、第一电解电容15和第二电解电容16，所述单向交流电ac与所述整流全桥连接，所述整流全桥与所述驱动电路连接，所述第一电解电容和第二电解电容与所述驱动电路并联。
42.具体的，所述第一mos管的漏极分别与所述第三mos管的漏极、第五mos管的漏极连接，所述第一mos管的源极与所述第二mos管的漏极连接，所述第二mos管的源极与所述第一采样电阻的一端连接，所述无刷三相电机的第一相连接于所述第一mos管的源极与所述第二mos管的漏极之间；所述第三mos管的源极与所述第四mos管的漏极连接，第四mos管的源极与所述第二采样电阻的一端连接，所述无刷三相电机的第二相连接于所述第三mos管的
源极与所述第四mos管的漏极之间；所述第五mos管的源极与所述第六mos管的漏极连接，所述第六mos管的源极与所述第三采样电阻的一端连接，所述无刷三相电机的第三相连接于所述第五mos管的源极与所述第六mos管的漏极之间。
43.所述电压检测单元的输入端分别与所述控制芯片的第一输入端、开关电源17的输出端、所述整流桥的正极、所述第一电解电容的正极、所述第二电解电容的正极、所述第一mos管的漏极、第三mos管的漏极和第五mos管的漏极连接；所述电压检测单元的输出端分别与所述开关电源的输入端、所述整流桥的负极、所述第一电解电容的负极、所述第二电解电容的负极、所述第一采样电阻的另一端、第二采样电阻的另一端和第三采样电阻的另一端连接。所述控制芯片的第一输出端分别与所述第一mos管的栅极、第二mos管的栅极、第三mos管的栅极、第四mos管的栅极、第五mos管的栅极和第六mos管的栅极连接。所述开关电源还与所述控制芯片连接。
44.所述控制芯片的第二输入端包括第一连线、第二连线和第三连线，所述第一连线连接于所述第二mos管的源极与所述第一采样电阻的一端之间，所述第二连线连接于所述第四mos管的源极与所述第二采样电阻的一端之间，所述第三连线连接于所述第六mos管的源极与所述第三采样电阻的一端之间。所述控制芯片的第二输出端与pwm信号反馈输出模块18连接。
45.所述充电电路还包括第一y电容和第二y电容，所述单向交流电ac的l极依次与所述第一y电容的一端和所述整流全桥的l极端连接，所述第一y电容的另一端接地；所述单向交流电ac的n极依次与所述第二y电容的一端和所述整流全桥的n极端连接，所述第二y电容的另一端接地。
46.所述第一mos管的源极与所述第二mos管的漏极连接，所述第一mos管的栅极与所述第二mos管的栅极分别与所述控制芯片的输出端连接，所述第一mos管的漏极与所述第二mos管的源极分别与电压检测单元的输入端连接，所述无刷三相电机的第一相连接于所述第一mos管的源极与所述第二mos管的漏极之间；
47.本实施例中，所述第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管和第六mos管均为n极mos管；
48.本实施例中，所述控制芯片包括驱动保护模块121和控制算法模块122，所述控制芯片的第一输入端和第一输出端位于所述驱动保护模块上，所述控制芯片的第二输入端和第二输出端位于所述控制算法模块上。
49.一种水泵三相直流无刷无霍尔电机控制电路的工作原理为：控制芯片输出信号控制六个mos管分别在不同时刻“导通”和“截止”，无刷三相电机中就会流过不同方向、不同大小的电流，使得无刷三相电机的定子产生旋转磁场，转子与由永磁体产生的旋转磁场相互作用产生磁力线，电磁力产生的电磁转矩驱动转子旋转起来，此时旋转速度与定子磁场的旋转速度相同。同时，电压检测单元不断检测反电动势过零点，控制芯片得到无刷三相电机的实际转速并比较实际转速和理论转速，当实际转速和理论转速不等时判断水泵当前为堵转状态，控制芯片判断无刷三相电机堵转时关停无刷三相电机并给发出报警信号。
50.综上所述，本实用新型提供的一种水泵三相直流无刷无霍尔电机控制电路，通过控制驱动电路中第一至第六mos管不同时刻的导通与截止，使得无刷三相电机的定子产生旋转磁场，旋转磁场的旋转速度n＝60f/p,单位r/min，通过电压检测单元不断检测无刷三
相电机的反电动势参数，控制芯片根据反电动势参数得到无刷三相电机的实际转速并对比实际转速和理论转速，当实际转速与理论转速不等时，则判断无刷三相电机堵转，此时控制芯片的第一输出端发出报警信号并控制无刷三相电机运行，实现水泵故障报警和运行控制。通过第一至第三采样电阻分别对第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路的电压进行采样，控制芯片获取采样电阻两端的电压变化，可以间接判断当前水泵所处的水位高低，从而保护水泵不会缺水运行。
51.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。