一种电机削峰抑堵用PPTC自恢复保险丝保护电路的制作方法

一种电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路
技术领域
1.本实用新型涉及保护电路，尤其涉及一种电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路。


背景技术：

2.现有的机器人电机、按摩椅电机、升降桌椅电机、足浴盆电机、医疗床升降电机、汽车玻璃升降电机、工业伺服电机、面条机电机、汽车雨蓬电机、工控电机、高速球电机
……
等设备，都有一个共同特点，就是工作中都是需要正向转动和反向转动，在正转与反转之间频繁的切换；而在这种频繁切换的过程中，电机会产生较高的反峰压，这个反向电动势会反馈到前级，而损坏前面的控制电路。到目前为止，大多厂家都没有一种全面的、有效的削反峰保护和过流、过载、短路抑堵保护电路。大多厂家中都采用简单的压敏电阻或tvs管来达到削反峰压的目的，还有并联电容器以削弱反峰压对前级电路的影响，而tvs和压敏电阻动作误差大，容易误动作和损坏,实际上:上述方法或方案应用的结果,都没有较好的效果或根本没有效果；有的厂家采用分裂电路的mos管做正反向极性切换，这种情况下的mos管也很容易被反峰压击穿烧坏形成短路、烧线、严重情况会引起火灾，并且使设备的使用寿命大大缩短，为了避免这个问题，大多设计停止时间较长，然后再启动反转功能，这会大大降低生产效率，就是以损失生产效率来避免ic2 的损坏,但这种方法也难以避免操作员的操作准确性而使控制电路烧坏；有的厂家不应用mos电路做正反转切换，而是用继电器完成正反转的极性切换，但因继电器在频繁的切换过程中，其触头容易出现打火、发热、氧化、烧蚀、触头粘连等等问题而失去控制作用，就是继电器本身的触头易损，就会让设备的使用寿命大大缩短，而后级电机在频繁的正反转切换中所产生的高反峰压也会通过继电器反馈到电源前端产生emi干扰，尽管应用了压敏电阻、tvs、电容器等抑制一部分，但不能很好的解决对前级的emi干扰问题；然而其小电机本身因功率小、绕组用线较细、有的为了节约成本而应用铜包铝线绕制、或纯铝线绕制、使其负荷能力有限、温升快而高，而且在上述特定设备中正常使用并不影响实际使用结果，也不会有明显的问题表现。但其使用中常有电机转子被卡、受潮锈蚀、导致负载加重、电机电流变大、电机温升太高、电机的长时发热积累会使电机本身烧毁、电线起火等隐患，而在设备外壳上并不会有明显表现，变为防不胜防；因不同厂家使用的方案不同，其设备寿命长与短也是用户无法判断的。可能带来的高温升破坏、电机绕组的漆包线因长期高温遭到破坏而使电机内部短路烧毁电机、电机堵转发热、长期过载发热烧毁电机、严重的到烧线起火后才会被发现。上述隐患、及寿命短等特点，其高可靠控制与驱动电路的设计，是各厂家设计生产中最难做好的瓶颈工程，到目前为止，各厂家要么大多应用上述简易电路、或者为了市场竞争节约成本，而没有使用过流保护电路，但有部分厂家会使用一次性玻璃保险丝的，为了避免经常更换保险丝，在选择保险丝时，都选择更大电流的保险丝，所以不会经常坏，而一旦保险丝断的情况，用户并不知道，至使设备就废弃了。因消费者都喜欢物美价廉的产品，这就使得理想化的设计方案变成并不理想的市场了，特别是中后期失效元件给消费者带来的短寿命产品，使其难以接受、和产生质量争议，使得
生产厂家的美誉度和竞争力大受影响。
3.因此，如何提供一种元件少、可靠性高、不易损坏的、具有高效削反峰、防呆或防反接功能的、防电机堵转保护（抑堵）的、交直流通用的、能提高生产效率的、能有效延长小电机设备寿命的保护电路，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路。
5.本实用新型提供了一种电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路，包括自恢复保险丝pptc、整流桥ic1、正反转控制芯片ic2、电容c1、电容c2和共模电感l1,其中，所述整流桥ic1的第一个输入端接所述自恢复保险丝pptc后接输入电源，所述整流桥ic1的第二个输入端接输入电源，所述整流桥ic1的正极输出端与所述正反转控制芯片ic2的正极输入端连接，所述整流桥ic1的负极输出端与所述正反转控制芯片ic2的负极输入端连接，所述正反转控制芯片ic2的引脚1与所述共模电感l1的引脚1连接，所述正反转控制芯片ic2的引脚2与所述共模电感l1的引脚2连接，所述电容c1的两端分别与所述共模电感l1的引脚1、引脚2连接，所述电容c2的两端分别与所述共模电感l1的引脚3、引脚4连接。
6.作为本实用新型的进一步改进，所述电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路还包括电机m，所述共模电感l1的引脚3、引脚4分别与所述电机m连接。
7.作为本实用新型的进一步改进，所述自恢复保险丝pptc、整流桥ic1、正反转控制芯片ic2、电容c1、电容c2和共模电感l1均采用贴片器件，并贴于独立的pcb板上，该pcb板与所述电机m保持至少10mm的间距。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述电容c1采用0.22nf的电容。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述共模电感l1采用7660贴片封装线绕，线径φ0.5mm-φ1.0mm的共模电感。其电感量依据不同电机而不同,以实际测试效果为准。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述电容c2采用0.1uf的聚丙烯电容。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述正反转控制芯片ic2的内部电路为mos管组成的h桥。
12.本实用新型的有益效果是：通过上述方案，提供了一种电机的保护电路，具有元件少、可靠性高、不易损坏的优点，并且，还具有高效削反峰、防呆或防反接功能的、防电机堵转保护（抑堵）的、交直流通用的、能提高生产效率的、能有效延长小电机设备寿命的优点。
附图说明
13.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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的方案。
14.图1是本实用新型一种电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路图。
具体实施方式
15.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
16.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
17.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
18.下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
19.如图1所示，一种电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路，包括自恢复保险丝pptc、整流桥ic1、正反转控制芯片ic2、电容c1、电容c2和共模电感l1,其中，所述整流桥ic1的第一个输入端接所述自恢复保险丝pptc后接输入电源，所述整流桥ic1的第二个输入端接输入电源，所述整流桥ic1的正极输出端与所述正反转控制芯片ic2的正极输入端连接，所述整流桥ic1的负极输出端与所述正反转控制芯片ic2的负极输入端连接，所述正反转控制芯片ic2的引脚1与所述共模电感l1的引脚1连接，所述正反转控制芯片ic2的引脚2与所述共模电感l1的引脚2连接，所述电容c1的两端分别与所述共模电感l1的引脚1、引脚2连接，所述电容c2的两端分别与所述共模电感l1的引脚3、引脚4连接。
20.所述电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路还包括电机m，所述共模电感l1的引脚3、引脚4分别与所述电机m连接。
21.该电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路，主要完成对小电机m的短路保护、整流桥的短路保护、电机m的过载保护、电机m被卡或完全堵转后的保护、以及对正反转控制芯片ic2的内部功率mos击穿短路的保护等多功能于一体，由整流桥ic1、自恢复保险丝pptc、正反转控制芯片ic2、电容c1、共模电感l1、电容c2通过巧妙而紧奏的设计组合而成，是一种交直流两用的单元电路或模块，其防反接作用，是通过整流桥完成的，利用整流桥ic1的固定输出极性预来防用户接反直流电源时对本单元电路没有任何伤害，即预防电源线反接后的保护作用，在用户没有仪器、无法判断出电源的极性时，用户不需要特意判断正接或是负极，正反接线，电路都能正常工作。所说的整流桥是一种交流转换为直流的器件，整流桥的输入端可以是交流、也可以是直流，而且不分正负极性，即正极线和反接线都不妨碍其输出端的输出极性，因整流桥的输出端极性是固定不变的，这就是实现防反接的作用。上述自恢复保险丝pptc完成的功能，是完成过流、短路、电机堵转后的保护功能，其整流桥ic1、正反转控制芯片ic2和电机线圈都有短路的情况出现。这时自恢复保险丝pptc可以及
时对其所在电路完成限流保护。使整个设备系统电路得到有效的、及时的保护。对于直流电源的输入是不需要分正负极性而直接接入的，如果没有整流桥ic1的转换，则不能确保正反转控制芯片ic2得电的极性，则正反转控制芯片ic2可能烧毁，同时电机的正反转会产生紊乱，同时整流桥ic1也是一个易损元件，一旦其后级电路有短路，会导致大电流的产生，可能出现烧毁整流桥ic1及电线。严重情况可能引发火灾，同理，正反转控制芯片ic2内部短路和电机线圈短路也是常见的故障。当有短路发生时也会出现烧毁电线会引起火灾的情况，但有自恢复保险丝pptc的及时限流控制，就可以避免上述损失或火灾的出现；电机本身的堵转故障也是常见的，电机堵转后会产生数倍于工作电流的大电流，这时此大电流反应到自恢复保险丝pptc，因自恢复保险丝pptc能达到及时或提前限流保护目的，可免于整流桥ic1、正反转控制芯片ic2或小电机的烧毁，以避免引发同样的灾难性后果，所述抑堵功能就是防止电机堵转后被损坏的功能；上述正反转控制芯片ic2完成定时输出正极性电源或反极性电源，通过共模电感l1使电机m能按设计定时正传或反转（顺时针旋转或逆时针旋转）工作，其正反转控制芯片ic2内部是通过控制mos管组成的h桥的不同桥背上mos的导通与截止完成输出电源极性的翻转；上述电容c1、电容c2和共模电感l1共同完成削峰功能，因电机在正转、停、反转、停、正转的切换过程中会产生很高反电动势（即突变反峰高压脉冲，又称反峰压），如果没有电容c1、电容c2和共模电感l1，则这个反峰压会向前反馈，损坏正反转控制芯片ic2内部的mos管，当接入电容c1、电容c2和共模电感l1后，就能有效消除这个反峰压，使正反转控制芯片ic2得到有效的保护。所以当使用本次发明的单元电路或模块后，无论是偶然因素、必然因素、或无意的人为因素等，自恢复保险丝pptc的限流控制和电容c1、电容c2和共模电感l1组合的削峰，让系统电路得到及时保护。因全部采用贴片器件、紧奏型设计，不仅使用的元器件数量少、而且能让相关产品的安全性和可靠性大大提高、成本大大降低、占用的pcb面积和空间大大缩小。还更有利于工程师的设计，而且可采用自动化、规模化生产。
22.该电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路，整体电路简单，电路中的小电机都是直流电机，电机在工作中需要正转和反转，而且正转和反转间的停顿时间短、反向速度快，电机会产生较高的反峰压（反电动势）而反馈到正反转控制芯片ic2损坏内部的mos管，必须要对其消减，而设计通过电容c1、电容c2和共模电感l1的削峰电路，有效抑制反峰压，就能使正反转控制芯片ic2 得到有效保护，共模电感l1利用环形铁氧体高居里点磁芯，绕组对称，接成差模方式，不影响电机m的直流供电；利用h桥的mos架构的控制正反转控制芯片ic2，其在完成正负极性转换过程中，无触点的通断使系统电路的工作寿命大大延长。而整个控制与供电、保护电路是通过巧妙而紧奏的设计组合成单元电路，也可以做成模块型器件。模块本身使用元器件少、完成的功能多、电路简洁、控制准确、安全性高、可靠性高、可有效延长产品的使用寿命、生产与维护成本低、因贴片器件的应用使其占用的pcb面积和空间大大缩小、利用这种特殊组合、完成交直流通用、防反接。可采用自动化、规模化生产、同比提高工程师的设计与生产效率。
23.如图1所法，本实用新型提供的一种电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路，其具体的工作原理如下：
24.输入电源压经自恢复保险丝pptc、整流桥ic1、正反转控制芯片ic2以及电容c1、共模电感l1、电容c2后输出给电机m提供电源，其所有元件全部选用贴片器件，并贴于独立的
pcb板上，使电机正常工作，电机正常工作的状态，是正方向（顺时针）转动一个规定时间后停止供电，然后在反向电源作用下进行反向转动（逆时针转动），这个正反向转动是反复、高效、连续进行下去的，这是设备工作的特点和要求。其电源输入可以是交流vac也可以是直流vdc，当交流输入时整流桥ic1起到电流变换作用，将交流变为直流电；当电源输入是直流电时，则整流桥ic1起到防反接作用，无论用户是正向接线或是反向接线，其整流桥ic1的输出端极性都是固定的，即整流桥ic1的输出为正反转控制芯片ic2提供固定极性的电源，供正反转控制芯片ic2工作。即无论输入电流是交流电还是直流电、无论输入端电源线是正接或反接，该正反转控制芯片ic2都能获得固定极性的电源输入，也就是说不仅具有应用交流供电、还可以是直流供电、并不怕用户接错线（所说的防反接或防呆技术）；所述电路的自恢复保险丝pptc，起到过流、过载、短路后的保护作用，当有异常大电流通过自恢复保险丝pptc时，其电阻值会突变为高电阻，而达到限流作用，一旦自恢复保险丝pptc处于保护状态，则是对整个系统电路、设备的保护；上述整流桥ic1如出现内部短路也会因自恢复保险丝pptc的存在而达到保护，没有自恢复保险丝pptc的保护时，整流桥ic1可能会有炸裂、起火、烧电线或起明火等情况或隐患；上述小电机如出现线圈短路、持续过载大电流、被卡堵转等状况后，会出现特大电流，不仅电机发热烧坏，还可能烧毁正反转控制芯片ic2、同时大电流反馈到前端而烧坏整流桥ic1，这时会因自恢复保险丝pptc的限流保护作用而变的安全，如果没有自恢复保险丝pptc的限流保护，还可能出现烧坏电线或引发起火情况；上述电路的正反转控制芯片ic2为电机工作提供正向转动或反向转动的工作电流，正反转控制芯片ic2的内部电路是大功率mos管组成的h桥，通过两个对角桥背的轮流导通和截止，来完成电源极性的无触点转换的，因其无触点，当设计使用正确时其寿命是无限长的（外界因素导致的损伤、烧坏则另当别论）；上述的电容c1、电容c2起到减振纹波、减振小电机反电动势及削尖峰波的干扰作用，使电机工作在一个安全直流的环境，使其负载能得到稳定的连续动力能力而稳定工作，而不至于出现电机电流忽大忽小的、负载不稳定的忽强忽弱能量想的不稳定状态，如有这种状态，则电机将会发热乃至于损坏；上述的电容c1、电容c2、共模电感l1组合单元，完成消减抑制电机在正转、停、反转过程所产生的反电动势，即所述的反峰压，因这个反峰压发峰峰值很高，会反馈到正反转控制芯片ic2，从而导致正反转控制芯片ic2的mos管击穿短路，有了上述的电容c1、电容c2、共模电感l1的作用，会大大抑制或吸收或过滤掉反峰压，从而使正反转控制芯片ic2得到有效的保护，l1是普通的贴片型共模电感，可接成差模应用，在这种设计中对反峰压吸收抑制的效果最好；在电容c1、电容c2、共模电感l1的作用下，使电机电源极性的切换没有顾虑，使停机时间大大缩短，生产效率大大提高；上述的电机，在工作中有轴承被卡、因灰尘、杂质、氧化、生锈而卡住产生过载、或直接堵转的情况，无论出现哪种情况都会使电流成数倍增加，时间长了后会使电机的温度大幅升高，或烧毁电机、同时大电流或前馈而烧坏正反转控制芯片ic2 、整流桥ic1等，有前面的自恢复保险丝pptc的保护作用而使电机得到有效的保护；还有：这种紧奏型设计的pcb在生产、加工中难免有局部电路锡尖桥接短路情况（普通pcba加工中也会有类似现象），会产生电源的短路，只有到加电检测工序时才会被发现，在没有自恢复保险丝pptc参与保护时，电路系统就会直接烧坏整流桥ic1，时间稍长就会烧坏电路板的铜箔，而且上述损坏都是通过电源回路的，损坏也是不可逆、或不可修复的，在有自恢复保险丝pptc参与时，会及时因短路产生的大电流使自恢复保险丝pptc电阻值突变而限流，以达到制程中的限流保护作用；通过
上面的分析与论述，不难发现上述发挥作用的核心是自恢复保险丝pptc元件、以及电容c1、电容c2、共模电感l1的巧妙应用，而其中的pptc是非线性热敏电阻，有叫自恢复保险丝，在电路回路中能起到过流、过温、短路后的限流保护作用，自恢复保险丝pptc产生作用的本质是：当大电流通过自恢复保险丝pptc后，自恢复保险丝pptc内部发热温度升高，在设定温度范围内，其电阻值会在一个很小范围内变化，当自恢复保险丝pptc因内发热、外温度叠加后， 自恢复保险丝pptc产生热膨胀，使自恢复保险丝pptc内部的大部分导电链路断开，电阻值突然变大而达到限流作用，而在断开电源后自恢复保险丝pptc温度降低，自恢复保险丝pptc产生遇冷收缩，导电链路重新接通恢复到初始状态。所以pptc又叫做自恢复保险丝。由上述可见：有自恢复保险丝pptc的限流保护作用，使其能完成对整流桥ic1的短路保护、正反转控制芯片ic2那边短路的保护作用、电容c1、电容c2的反接后的保护、小电机的过载过流和堵转后的保护，还能对生产制程中人为、非人为的短路保护。使电路系统有短路出现后不会因短路、元器件损坏而烧坏电路、更不会产生烧坏电线或严重火灾的情况。
25.这种巧妙的单元电路或模块化设计，不仅能解决了元器件损坏、短路的限流保护，还能对小电机电路系统完成人为、非人为的短路保护，以避免因短路烧坏电路、产生严重火灾的情况。同时也解决了相关设备生产厂家及工程师设计工作中的难题，并且使用元器件最少，占用的空间小、成本低、可靠性高、使产品更安全、不会改变相关设备的整体外观、使得相关设备具有真正的安全保障、直接提升了生产厂家的市场竞争优势。
26.本实用新型提供的一种电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路，其器件的选择如下：
27.1、自恢复保险丝pptc：特制贴片型非线性热敏电阻或紧贴与pcb板安装的插件pptc热敏电阻：电阻值选择在正常工作时微发热状态即可，不同功率电机电路以实测为主。
28.2、整流桥ic1：选择贴片型，电流大于小电机电路工作电流5倍左右即可。
29.3、电容c1选择0.22nf电容即可。
30.4、共模电感l1:选择7660贴片封装线绕共模电感，线径选择φ0.5mm-1.0mm的即可。其电感量依据不同电机而不同,以实际测试效果为准。
31.5、电容c2：选择0.1uf的cbb电容。
32.6、小电机m：依据设备要求选择。
33.本实用新型提供的一种电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路，安装时，该单元电路或模块与小电机之间需要离开10-20mm的有效空间距离，没有其它特殊要求。
34.本实用新型提供的一种电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路，经2年多的实际测试与市场应用，没有出现过任何问题，其安全性、可靠性、稳定性、适用性已得到证实。
35.本实用新型提供的一种电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路，主要由整流桥ic1、自恢复保险丝pptc、正反转控制芯片ic2、共模电感l1、电容c1、电容c2通过巧妙而紧奏的设计组合而成的单元或模块型电路,给被控小电机m供能工作。是一个能独立完成小电机正反转削反峰、电机堵转保护、直流输入防反接等多功能为一体的方案，元件少、低成本、高可靠性、高安全性、并能有效延长设备的使用寿命。
36.本实用新型提供的一种电机削峰抑堵用pptc自恢复保险丝保护电路，主要应用于具有小型电动机（500w以下，简称小电机）的、需要完成正反转功能的所有产品或设备。如机
器人电机、按摩椅电机、升降桌椅电机、足浴盆电机、医疗床升降电机、汽车玻璃升降电机、工业伺服电机、面条机电机、汽车雨蓬电机、工控电机、高速球电机
……
等等。是一种元件少、低成本、高可靠的保护电路。
37.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。