專利名稱：電機(jī)控制電路過(guò)電流保護(hù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)控制電路，尤其涉及無(wú)刷直流電機(jī)的電機(jī)控制電路中的過(guò)電流保護(hù)。
背景技術(shù)：
附圖的圖1是在諸如通風(fēng)扇(air moving fans)的應(yīng)用中使用的傳統(tǒng)直流無(wú)刷電機(jī)控制電路的示意性電路圖。該電路使用微控制器來(lái)控制電機(jī)。
在圖1的電機(jī)控制電路中，將電源電壓輸入上干線(top rail)，例如根據(jù)電機(jī)的需要該電源電壓在直流18到32伏之間或直流36到60伏之間。電機(jī)繞組1與一全橋電路相連，該全橋電路包括四個(gè)n型FET 2a、2b、2c和2d，上部的兩個(gè)FET器件2a和2b由一對(duì)電荷泵電路(IR2104)3a、3b驅(qū)動(dòng)。這些電荷泵電路各從微控制器IC 4(例如PIC16C712)接收直接輸入，并且這些電荷泵電路各與由相應(yīng)的電容器5a、5b提供的上干線電壓相連。
包括線性直流-直流轉(zhuǎn)換器的電壓調(diào)節(jié)器6向微控制器IC 4提供5伏的直流電壓。但是，需要比由電壓調(diào)節(jié)器提供的電壓更高的電壓來(lái)導(dǎo)通這四個(gè)FET中的兩個(gè)，因此需要用于全橋電路上半部分中的FET的電荷泵電路。全橋電路下半部分中的FET的漏極與電阻器7相連，以提供用于感測(cè)由電機(jī)繞組1所支取的電流的輸出。
這兩個(gè)n型FET 2a和2b可由p型FET替換，但p型FET價(jià)格昂貴，不容易獲得，且效率要比n型FET低。
存在由于過(guò)載或過(guò)電流而使電機(jī)繞組損壞的危險(xiǎn)。因此，通過(guò)微控制器IC 4定期地輪詢(從電阻器7)所支取的電流以確保該電流低于預(yù)定的閾值，如果該電流超過(guò)了閾值，則微控制器IC 4通過(guò)使下部的兩個(gè)FET2c、2d截止來(lái)切斷繞組1的電源。
設(shè)置該電流閾值在微控制器IC 4內(nèi)，并且通常可以由軟件來(lái)控制。然而，存在與圖1的電路以及電流感測(cè)和過(guò)電流保護(hù)的其它類似形式相關(guān)的問(wèn)題。雖然在感測(cè)到過(guò)電流時(shí)這種電學(xué)保護(hù)的電機(jī)簡(jiǎn)單地關(guān)閉，但是微控制器可能不能足夠頻繁或者足夠迅速地輪詢所感測(cè)的電流以檢測(cè)潛在的過(guò)電流，因此可能無(wú)法在繞組或FET損壞之前切斷電機(jī)電源。理想地，應(yīng)該在少于10毫秒的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到可能的過(guò)電流狀態(tài)并采取措施。因此，微控制器IC 4感測(cè)過(guò)電流以及防止損壞的反應(yīng)時(shí)間受其處理速度的限制一這種情況是不希望有的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)法克服上述困難并提供一種電機(jī)控制電路，該電機(jī)控制電路不依賴于微控制器IC 4的處理速度或輪詢頻率。
因此，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了用于控制電機(jī)的電機(jī)控制電路，該電路包括微控制器，該微控制器可操作地用來(lái)為要被控制的電機(jī)的多個(gè)繞組提供驅(qū)動(dòng)電流，并且該微控制器具有一中斷輸入，一旦該中斷輸入被觸發(fā)，則該中斷輸入停止該多個(gè)繞組的驅(qū)動(dòng)電流；以及閾值處理電路，該閾值處理電路可操作地用來(lái)確定表示繞組電流的信號(hào)是否超過(guò)基準(zhǔn)電平，如果超過(guò)，則觸發(fā)該中斷輸入，其中，該閾值處理電路包括基準(zhǔn)電平設(shè)置電路，用于設(shè)置可變基準(zhǔn)電平；以及比較器電路，用于將表示繞組電流的信號(hào)與該可變基準(zhǔn)電平進(jìn)行比較。
為方便起見(jiàn)，該可變基準(zhǔn)電平是軟件控制的。
優(yōu)選地，該基準(zhǔn)電平設(shè)置電路包括以可變頻率和/或傳號(hào)空號(hào)比的脈沖波形為輸入的低通濾波器，該低通濾波器的輸出包括可變基準(zhǔn)電壓。
優(yōu)選地，該可變頻率和/或傳號(hào)空號(hào)比的脈沖波形是該微控制器的一個(gè)輸出。
為方便起見(jiàn)，該波形的頻率是軟件控制的。


為了使本發(fā)明更容易理解，現(xiàn)將參照附圖通過(guò)示例的方式描述其實(shí)施例，其中圖1是傳統(tǒng)電機(jī)控制電路的示意性電路圖；圖2是設(shè)置有固定基準(zhǔn)電平的電機(jī)控制電路的示意性電路圖；圖3是實(shí)施本發(fā)明的電機(jī)控制電路的示意性電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖2顯示了一種電機(jī)控制電路，相同的元器件與圖1中所使用的標(biāo)號(hào)一致。
在圖1所示的電機(jī)控制電路中，通過(guò)電阻器7感測(cè)通過(guò)電機(jī)繞組的電流，并且將其輸入一軟件控制的閾值檢測(cè)器，該閾值檢測(cè)器位于微控制器IC 4內(nèi)部。相反，在圖2所示的電機(jī)控制電路中，省卻了該設(shè)置，并將所感測(cè)的電流輸入運(yùn)算放大器或其他形式的比較器8。將所感測(cè)的電流輸入比較器8的第一輸入9，而該比較器的第二輸入10通過(guò)形成分壓器電路的兩個(gè)電阻器11、12的連接點(diǎn)輸入。電阻器11、12串聯(lián)在線性直流-直流轉(zhuǎn)換器(電壓調(diào)節(jié)器)6的輸出和下干線(bottom rail)之間。該分壓器設(shè)定了表示閾值電流的基準(zhǔn)電壓，在過(guò)電流的情況下，通過(guò)電流感測(cè)電阻器7的感測(cè)電流不能超過(guò)該閾值電流。重要的是，將比較器8的輸出輸入到微控制器IC 4上的中斷輸入13。比較器8和分壓器構(gòu)成閾值處理電路，該閾值處理電路可操作地用來(lái)確定表示繞組電流(也就是所感測(cè)的電流)的信號(hào)是否超過(guò)基準(zhǔn)電平。
當(dāng)超過(guò)由通過(guò)分壓器設(shè)定的基準(zhǔn)電壓確定的閾值電流時(shí)，觸發(fā)中斷輸入，并且微控制器IC 4立即切斷繞組1的電源。該設(shè)置提供了實(shí)時(shí)的電流限制或保護(hù)，而傳統(tǒng)技術(shù)的反應(yīng)時(shí)間受內(nèi)部閾值檢測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間和微控制器IC 4的處理速度的限制。應(yīng)該理解，該設(shè)置從微控制器IC 4中除去了閾值處理功能，從而不需要內(nèi)部閾值檢測(cè)器。
因此，概括地說(shuō)，該電機(jī)控制電路包括微控制器IC，該微控制器IC可操作地用來(lái)為要被控制的電機(jī)的多個(gè)繞組提供驅(qū)動(dòng)電流，并且該微控制器IC具有一中斷輸入，一旦該中斷輸入被觸發(fā)，則該中斷輸入停止該多個(gè)繞組的驅(qū)動(dòng)電流；以及閾值處理電路，該閾值處理電路可操作地用來(lái)確定表示繞組電流的信號(hào)是否超過(guò)基準(zhǔn)電平，如果超過(guò)，則觸發(fā)該中斷輸入。
雖然從微控制器IC 4中有效地去除了閾值處理功能，以提供得到很大提高的過(guò)電流響應(yīng)時(shí)間(2-3毫秒的量級(jí)，而不是傳統(tǒng)設(shè)置的50-100毫秒)，但是圖2所示的電機(jī)控制電路不能改變閾值。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，除了上述實(shí)施例中所允許的更快的過(guò)電流反應(yīng)時(shí)間外，還提供了閾值變化?，F(xiàn)參照?qǐng)D3，比較器8的第一輸入9仍然是來(lái)自電阻器7的用于電流的電壓。該比較器的第二輸入10與包括電阻器14和電容器15的低通濾波器相連。該低通濾波器的輸入是來(lái)自微控制器IC 4的由軟件控制的脈沖輸出16-由該微控制器產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)。該脈沖波形的頻率和/或傳號(hào)空號(hào)比可以通過(guò)軟件來(lái)改變。因此，該低通濾波器的輸出包括一電壓，該電壓的輻值通過(guò)由微控制器IC 4產(chǎn)生并軟件控制的脈沖波形的頻率和/或傳號(hào)空號(hào)比來(lái)控制。這被用于設(shè)置一軟件控制的可變基準(zhǔn)電壓，可以將用于感測(cè)電流的電壓與該可變基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。
如同圖2所示的實(shí)施例一樣，將該比較器的輸出輸入到微控制器IC4上的中斷輸入13以獲得改善過(guò)電流響應(yīng)時(shí)間的益處。
在本說(shuō)明書(shū)中，“包括(comprise)”意思是“包括(include)或由…組成(consists of)”，而“包括(comprising)”意思是“包括(including)或由…組成(consisting of)”。
可以理解，在以上描述、或者以下權(quán)利要求、或者附圖中所公開(kāi)的多個(gè)特征可以分別地或者以這些特征的任意組合的方式用于以其多種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，其中，該多個(gè)特征是以它們特定的形式表述的，或者是根據(jù)用于執(zhí)行所公開(kāi)的功能、或方法、或過(guò)程的裝置來(lái)表述的，其中所公開(kāi)的功能、或方法、或過(guò)程用于獲得所公開(kāi)的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種用于控制電機(jī)的電機(jī)控制電路，該電路包括微控制器，該微控制器可操作地用來(lái)為要被控制的電機(jī)的多個(gè)繞組提供驅(qū)動(dòng)電流，并且該微控制器具有一中斷輸入，一旦該中斷輸入被觸發(fā)，則該中斷輸入停止所述多個(gè)繞組的所述驅(qū)動(dòng)電流；以及閾值處理電路，該閾值處理電路可操作地用于確定表示繞組電流的信號(hào)是否超過(guò)基準(zhǔn)電平，如果超過(guò)，則觸發(fā)所述中斷輸入，其中所述閾值處理電路包括基準(zhǔn)電平設(shè)置電路，用于設(shè)置可變基準(zhǔn)電平；以及比較器電路，用于將表示所述繞組電流的所述信號(hào)與所述可變基準(zhǔn)電平進(jìn)行比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電路，其中所述可變基準(zhǔn)電平是軟件控制的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的電路，其中所述基準(zhǔn)電平設(shè)置電路包括以可變頻率和/或傳號(hào)空號(hào)比的脈沖波形為輸入的低通濾波器，該低通濾波器的輸出包括可變基準(zhǔn)電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電路，其中所述可變頻率和/或傳號(hào)空號(hào)比脈沖波形是所述微控制器的一個(gè)輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的電路，其中所述波形的頻率是軟件控制的。
6.一種電機(jī)控制電路，該電機(jī)控制電路基本上如上文中參照附圖的圖3所述，并且如附圖的圖3所示。
全文摘要
一種用于控制電機(jī)的電機(jī)控制電路，該電路包括微控制器，該微控制器可操作地用來(lái)為要被控制的電機(jī)的多個(gè)繞組提供驅(qū)動(dòng)電流，并且該微控制器具有一中斷輸入，一旦該中斷輸入被觸發(fā)，則該中斷輸入停止這些繞組的驅(qū)動(dòng)電流；以及閾值處理電路，該閾值處理電路可操作地用來(lái)確定表示繞組電流的信號(hào)是否超過(guò)基準(zhǔn)電平，如果超過(guò)，則觸發(fā)該中斷輸入。
文檔編號(hào)H02H7/08GK1565070SQ02819751
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2002年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月5日
發(fā)明者奈杰爾·大衛(wèi)·斯特克, 亨利·瑞迪歐茨 申請(qǐng)人:美蓓亞株式會(huì)社