一种低压高速吸尘器直流无刷驱动电路的制作方法

1.本实用新型涉及吸尘技术领域，尤其涉及一种低压高速吸尘器直流无刷驱动电路。


背景技术：

2.传统技术中对于吸尘技术，一般采用有刷电机驱动或直流无刷电机驱动；采用有刷电机驱动的方法存在吸力小、吸力波动大、寿命短、功耗大、噪音大等缺点，也因为没有单片机对有刷电机进行闭环控制导致智能化程度低；采用直流无刷电机驱动的方案存在吸力波动大、功耗大、智能化低程度低的缺点，同时因为转速低导致吸力小，采用方波驱动电机虽然力矩大但是降低了电机寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种低压高速吸尘器直流无刷驱动电路，以解决传统吸尘技术中吸力不大、吸力不稳定、寿命不长、功耗和噪音大的问题。
4.根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种低压高速吸尘器直流无刷驱动电路，包括单片机foc控制电路、三相直流无刷电机接口、直流无刷电机驱动电路、单电阻采样电路和反电动势检测电路；
5.所述单片机foc控制电路连接所述直流无刷电机驱动电路、所述单电阻采样电路和所述反电动势检测电路，所述三相直流无刷电机接口连接所述直流无刷电机驱动电路和所述反电动势检测电路，所述单电阻采样电路还连接所述直流无刷电机驱动电路。
6.进一步地，所述单片机foc控制电路包含单片机，所述单片机的第一引脚和第二引脚连接所述单电阻采样电路，所述单片机的第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚连接所述直流无刷电机驱动电路，所述单片机的第九引脚、第十引脚和第十一引脚连接所述反电动势检测电路。
7.进一步地，所述单片机是集成了运算放大器、ad模数转换器、比较器和mos驱动器。
8.进一步地，所述直流无刷电机驱动电路包含：第一mos管q1、第二mos管q2、第三mos管q3、第四mos管q4、第五mos管q5、第六mos管q6、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12；
9.所述第一电阻r1的第一端连接所述单片机的第五引脚，所述第一电阻r1的第二端连接所述第一mos管q1的g极；所述第一mos管q1的d极连接电源，所述第一mos管q1的s极连接所述第二mos管q2的d极；所述第二电阻r2的第一端连接所述第一mos管q1的g极和所述第一电阻r1的第二端，所述第二电阻r2的第二端连接所述第一mos管q1的s极和所述第二mos管q2的d极；所述第三电阻r3的第一端连接所述单片机的第八引脚，所述第三电阻r3的第二端连接所述第二mos管q2的g极；所述第二mos管q2的d极连接所述第一mos管q1的s极，所述第二mos管q2的s极连接所述第四电阻r4的第二端、所述第八电阻r8的第二端、所述第四mos
管q4的s极、所述第十二电阻r12的第二端和所述第六mos管q6的s极；所述第四电阻r4的第一端连接所述第三电阻r3的第二端和所述第二mos管q2的g极；所述第五电阻r5的第一端连接所述单片机的第四引脚，所述第五电阻r5的第二端连接所述第三mos管q3的g极；所述第三mos管q3的d极连接所述第一mos管q1的d极和所述第五mos管q5的d极，所述第三mos管q3的s极连接所述第四mos管q4的d极；所述第六电阻r6的第一端连接所述第五电阻r5的第二端和所述第三mos管q3的g极，所述第六电阻r6的第二端连接所述第三mos管q3的s极和所述第四mos管q4的d极；所述第七电阻r7的第一端连接所述单片机的第七引脚，所述第七电阻r7的第二端连接所述第四mos管q4的g极；所述第四mos管q4的s极连接所述第八电阻r8的第二端、第十二电阻r12的第二端和所述第六mos管q6的s极；所述第八电阻r8的第一端连接所述第七电阻r7的第二端和所述第四mos管q4的g极；所述第九电阻r9的第一端连接所述单片机的第三引脚，所述第九电阻r9的第二端连接所述第五mos管q5的g极；所述第五mos管q5的s极连接所述第六mos管q6的d极；所述第十一电阻r11的第一端连接所述单片机的第六引脚，所述第十一电阻r11的第二端连接所述第六mos管q6的g极；所述第六mos管q6的s极连接所述第十二电阻r12的第二端；所述第十二电阻r12的第一端连接所述第十一电阻r11的第二端和所述第六mos管q6的g极；所述三相直流无刷电机接口的u端连接所述第一mos管q1的s极、所述第二mos管q2的d极和所述第二电阻r2的第二端；所述三相直流无刷电机接口的v端连接所述第三mos管q3的s极、所述第四mos管q4的d极和所述第六电阻r6的第二端；所述三相直流无刷电机接口的w端连接所述第五mos管q5的s极、所述第六mos管q6的d极和所述第十电阻r10的第二端；所述第四电阻r4的第二端、所述第二mos管q2的s极、所述第八电阻r8的第二端、所述第四mos管q4的s极、所述第十二电阻r12的第二端、所述第六mos管q6的s极共同连接于第一节点，所述第一节点连接所述单电阻采样电路。
10.进一步地，所述单电阻采样电路包含：采样电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15和第一电容c1；
11.所述采样电阻r13的第一端连接所述第十四电阻r14的第二端，所述采样电阻r13的第二端接地；所述第十四电阻r14的第一端连接所述单片机的第一引脚；所述第十五电阻r15的第一端连接所述单片机的第二引脚，所述第十五电阻r15的第二端接地；所述第一电容c1的第一端连接所述单片机的第一引脚和所述第十四电阻r14的第一端，所述第一电容c1的第二端连接所述单片机的第二引脚和所述第十五电阻r15的第一端；所述第十三电阻r13的第一端和所述第十四电阻r14的第二端共同连接于第二节点，所述第二节点连接所述直流无刷电机驱动电路。
12.进一步地，所述反电动势检测电路包含：第十六电阻r16、第十七电阻r17、第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20、第二十一电阻r21、第二十二电阻r22、第二十三电阻r23、第二十四电阻r24、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4；
13.所述第十六电阻r16的第一端连接所述三相直流无刷电机接口的u端，所述第十六电阻r16的第二端连接所述第二十二电阻r22的第一端；所述第十七电阻r17的第一端连接所述三相直流无刷电机接口的v端，所述第十七电阻r17的第二端连接所述第二十三电阻r23的第一端；所述第十八电阻r18的第一端连接所述三相直流无刷电机接口的w端，所述第十八电阻r18的第二端连接所述第二十四电阻r24的第一端；所述第十九电阻r19的第一端连接所述第十六电阻r16的第二端和所述第二十二电阻r22的第一端，所述第十九电阻r19
的第二端连接所述第二十电阻r20的第二端和所述第二十一电阻r21的第二端并接地；所述第二十电阻r20的第一端连接所述第十七电阻r17的第二端和所述第二十三电阻r23的第一端，所述第二十电阻r20的第二端接地；所述第二十一电阻r21的第一端连接所述第十八电阻r18的第二端和所述第二十四电阻r24的第一端，所述第二十一电阻r21的第二端接地；所述第二十二电阻r22的第二端连接所述单片机的第九引脚；所述第二十三电阻r23的第二端连接所述单片机的第十引脚；所述第二十三电阻r23的第二端连接所述单片机的第十一引脚；所述第二电容c2的第一端连接所述第二十二电阻r22的第二端和所述单片机的第九引脚，所述第二电容c2的第二端连接所述第三电容c3的第二端、所述第四电容c4的第二端并接地；所述第三电容c3的第一端连接所述第二十三电阻r23的第二端和所述单片机的第十引脚，所述第三电容c3的第二端接地；所述第四电容c4的第一端连接所述第二十四电阻r24的第二端和所述单片机的第十一引脚，所述第四电容c4的第二端接地。
14.进一步地，所述三相直流无刷电机接口还连接外部的三相直流无刷电机。
15.进一步地，所述直流无刷电机选用转速为每分钟十万转以上的直流无刷电机。
16.进一步地，所述三相直流无刷电机的型号选用rim.b01715220-04。
17.进一步地，所述单片机的型号选用lks32mc084d。
18.在本实用新型中，选用三相直流无刷电机，并且采用高性能单片机驱动所述三相直流无刷电机，还利用单电阻采样电路和反电动势检测电流对所述直流无刷电机的运行进行监测和保护，避免过流、短路、缺相等问题的发生，使得吸尘装置的吸力增大、吸力稳定、寿命延长、功耗和噪音降低。
附图说明
19.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的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。
20.图1是本实用新型一实施例中低压高速吸尘器直流无刷驱动电路示意图；
21.图2是本实用新型一实施例中单片机的引脚示意图；
22.图3是本实用新型一实施例中直流无刷电机驱动电路的电路图；
23.图4是本实用新型一实施例中单电阻采样电路的电路图；
24.图5是本实用新型一实施例中反电动势电路的电路图。
具体实施方式
25.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。
26.在一实施例中，如图1所示，提供一种低压高速吸尘器直流无刷驱动电路，包括单片机foc控制电路10、三相直流无刷电机接口12、直流无刷电机驱动电路11、单电阻采样电路13和反电动势检测电路14；
27.所述单片机foc控制电路连接所述直流无刷电机驱动电路、所述单电阻采样电路和所述反电动势检测电路，所述三相直流无刷电机接口连接所述直流无刷电机驱动电路和所述反电动势检测电路，所述单电阻采样电路还连接所述直流无刷电机驱动电路。
28.其中，所述单片机foc控制电路发送第一工作指令至所述直流无刷电机驱动电路，所述直流无刷电机驱动电路接收所述第一工作指令后通过所述三相直流无刷电机接口驱动高速三相直流无刷电机工作，开始进行吸尘；所述单电阻采样电路会通过所述直流无刷电机驱动电路采集电流，并发送至所述单片机foc控制电路进行判断；所述反电动势检测电路会通过所述高速三相直流无刷电机接采集电压，并发送至所述单片机foc控制电路进行判断。
29.在一实施例中，如图2所述，所述单片机foc控制电路包含单片机，所述单片机的第一引脚和第二引脚连接所述单电阻采样电路，所述单片机的第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚连接所述直流无刷电机驱动电路，所述单片机的第九引脚、第十引脚和第十一引脚连接所述反电动势检测电路；所述单片机是集成了运算放大器、ad模数转换器、比较器和mos驱动器；所述单片机同时拥有较高的主频，例如96m；所述单片机主要通过所述直流无刷电机驱动电路和所述三相直流无刷电机接口控制高速三相直流无刷电机的运行情况，以及完成单电阻采样foc计算；所述单片机使用pid控制方法控制高速三相直流无刷电机的转速更加稳定和加智能化，同时高速三相直流无刷电机的转速更加稳定后则电机的转矩也更加稳定，进一步地产生的吸力也更加稳定。
30.在一实施例中，如图3所示，所述直流无刷电机驱动电路包含：第一mos管q1、第二mos管q2、第三mos管q3、第四mos管q4、第五mos管q5、第六mos管q6、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12；
31.所述第一电阻r1的第一端连接所述单片机的第五引脚，所述第一电阻r1的第二端连接所述第一mos管q1的g极；所述第一mos管q1的d极连接电源，所述第一mos管q1的s极连接所述第二mos管q2的d极；所述第二电阻r2的第一端连接所述第一mos管q1的g极和所述第一电阻r1的第二端，所述第二电阻r2的第二端连接所述第一mos管q1的s极和所述第二mos管q2的d极；所述第三电阻r3的第一端连接所述单片机的第八引脚，所述第三电阻r3的第二端连接所述第二mos管q2的g极；所述第二mos管q2的d极连接所述第一mos管q1的s极，所述第二mos管q2的s极连接所述第四电阻r4的第二端、所述第八电阻r8的第二端、所述第四mos管q4的s极、所述第十二电阻r12的第二端和所述第六mos管q6的s极；所述第四电阻r4的第一端连接所述第三电阻r3的第二端和所述第二mos管q2的g极；所述第五电阻r5的第一端连接所述单片机的第四引脚，所述第五电阻r5的第二端连接所述第三mos管q3的g极；所述第三mos管q3的d极连接所述第一mos管q1的d极和所述第五mos管q5的d极，所述第三mos管q3的s极连接所述第四mos管q4的d极；所述第六电阻r6的第一端连接所述第五电阻r5的第二端和所述第三mos管q3的g极，所述第六电阻r6的第二端连接所述第三mos管q3的s极和所述第四mos管q4的d极；所述第七电阻r7的第一端连接所述单片机的第七引脚，所述第七电阻r7的第二端连接所述第四mos管q4的g极；所述第四mos管q4的s极连接所述第八电阻r8的第二端、第十二电阻r12的第二端和所述第六mos管q6的s极；所述第八电阻r8的第一端连接所述第七电阻r7的第二端和所述第四mos管q4的g极；所述第九电阻r9的第一端连接所述单片
机的第三引脚，所述第九电阻r9的第二端连接所述第五mos管q5的g极；所述第五mos管q5的s极连接所述第六mos管q6的d极；所述第十一电阻r11的第一端连接所述单片机的第六引脚，所述第十一电阻r11的第二端连接所述第六mos管q6的g极；所述第六mos管q6的s极连接所述第十二电阻r12的第二端；所述第十二电阻r12的第一端连接所述第十一电阻r11的第二端和所述第六mos管q6的g极；所述三相直流无刷电机接口的u端连接所述第一mos管q1的s极、所述第二mos管q2的d极和所述第二电阻r2的第二端；所述三相直流无刷电机接口的v端连接所述第三mos管q3的s极、所述第四mos管q4的d极和所述第六电阻r6的第二端；所述三相直流无刷电机接口的w端连接所述第五mos管q5的s极、所述第六mos管q6的d极和所述第十电阻r10的第二端；所述第四电阻r4的第二端、所述第二mos管q2的s极、所述第八电阻r8的第二端、所述第四mos管q4的s极、所述第十二电阻r12的第二端、所述第六mos管q6的s极共同连接于第一节点，所述第一节点连接所述单电阻采样电路。
32.在一实施例中，如图4所示，所述单电阻采样电路包含：采样电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15和第一电容c1；
33.所述采样电阻r13的第一端连接所述第十四电阻r14的第二端，所述采样电阻r13的第二端接地；所述第十四电阻r14的第一端连接所述单片机的第一引脚；所述第十五电阻r15的第一端连接所述单片机的第二引脚，所述第十五电阻r15的第二端接地；所述第一电容c1的第一端连接所述单片机的第一引脚和所述第十四电阻r14的第一端，所述第一电容c1的第二端连接所述单片机的第二引脚和所述第十五电阻r15的第一端；所述第十三电阻r13的第一端和所述第十四电阻r14的第二端共同连接于第二节点，所述第二节点连接所述直流无刷电机驱动电路。
34.其中，所述单电阻采样电路主要使用单电阻foc控制方法，采集所述高速三相直流无刷电机u、v、w三端的电流，然后将采集的电流发送至所述单片机处，通过所述单片机内部的运算放大器将所述采集的电流进行放大，并计算出相电流，再使用所述单片机内部的比较器将电流进行比较，判断是否产生过流、短路等问题，进而在产生问题的时候采取一系列保护措施，例如发送停止工作指令，达到即时保护的作用；同时因为采用了更加简单的单电阻采样电路，进一步缩小了驱动板的尺寸，可以进一步减小吸尘装置的体积。
35.在一实施例中，如图5所示，所述反电动势检测电路包含：第十六电阻r16、第十七电阻r17、第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20、第二十一电阻r21、第二十二电阻r22、第二十三电阻r23、第二十四电阻r24、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4；
36.所述第十六电阻r16的第一端连接所述三相直流无刷电机接口的u端，所述第十六电阻r16的第二端连接所述第二十二电阻r22的第一端；所述第十七电阻r17的第一端连接所述三相直流无刷电机接口的v端，所述第十七电阻r17的第二端连接所述第二十三电阻r23的第一端；所述第十八电阻r18的第一端连接所述三相直流无刷电机接口的w端，所述第十八电阻r18的第二端连接所述第二十四电阻r24的第一端；所述第十九电阻r19的第一端连接所述第十六电阻r16的第二端和所述第二十二电阻r22的第一端，所述第十九电阻r19的第二端连接所述第二十电阻r20的第二端和所述第二十一电阻r21的第二端并接地；所述第二十电阻r20的第一端连接所述第十七电阻r17的第二端和所述第二十三电阻r23的第一端，所述第二十电阻r20的第二端接地；所述第二十一电阻r21的第一端连接所述第十八电阻r18的第二端和所述第二十四电阻r24的第一端，所述第二十一电阻r21的第二端接地；所
述第二十二电阻r22的第二端连接所述单片机的第九引脚；所述第二十三电阻r23的第二端连接所述单片机的第十引脚；所述第二十三电阻r23的第二端连接所述单片机的第十一引脚；所述第二电容c2的第一端连接所述第二十二电阻r22的第二端和所述单片机的第九引脚，所述第二电容c2的第二端连接所述第三电容c3的第二端、所述第四电容c4的第二端并接地；所述第三电容c3的第一端连接所述第二十三电阻r23的第二端和所述单片机的第十引脚，所述第三电容c3的第二端接地；所述第四电容c4的第一端连接所述第二十四电阻r24的第二端和所述单片机的第十一引脚，所述第四电容c4的第二端接地。
37.其中，所述单片机通过内部ad模数转换器和所述反电动势检测电路进行ad采样，继而计算出所述高速三相直流无刷电机的电压，再通过电压值计算所述高速直流无刷电机的反电动势，根据所述反电动势判断所述高速三相直流无刷电机是否发生缺相情况，在发生缺相的情况发送停止工作指令至所述直流无刷电机驱动电路控制所述高速三相直流无刷电机停止工作，避免造成电动机烧毁事故，起到缺相保护的作用。
38.在一实施例中，所述三相直流无刷电机接口还连接外部的三相直流无刷电机。
39.在一实施例中，所述直流无刷电机选用转速为每分钟十万转以上的直流无刷电机。
40.其中，所述高速三相直流无刷电机的转速达到了每分钟十万转以上的高速，可以使得吸尘装置产生更大的吸力；其次，所述高速三相直流无刷电机采用直流无刷方式驱动，比传统方案的有刷电机驱动方式寿命更加长久。
41.在一实施例中，所述三相直流无刷电机的型号选用rim.b01715220-04。
42.在一实施例中，所述单片机的型号选用lks32mc084d。
43.在本实用新型中，选用速度每分钟十万转以上的高速三相直流无刷电机，并且采用高性能单片机驱动所述高速三相直流无刷电机，并且利用单电阻采样电路和反电动势检测电流对所述高速直流无刷电机的运行进行监测和保护，避免过流、短路、缺相等问题的发生，使得吸尘装置的吸力增大、吸力稳定、寿命延长、功耗和噪音降低。
44.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、电路的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、电路完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或电路，以完成以上描述的全部或者部分功能。
45.以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。