CN105610376A - 单相交流电动机无级调速电路emc改善方法及相应的直流电源电路 - Google Patents

单相交流电动机无级调速电路emc改善方法及相应的直流电源电路 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种单相交流电动机无级调速电路的开关管驱动电路的电源电路方案，该方案中，将流过单相交流电动机无级调速电路中偏置电阻的电流，注入稳压和滤波电路，经过稳压和滤波后，作为开关管驱动电路的直流电源；同时，在偏置电阻与开关管连接的一端连接一个电容，电容的另一端通过二极管连接到稳压和滤波电路，使得在开关管关断的瞬间，流过电容的充电电流注入稳压和滤波电路。

Description

单相交流电动机无级调速电路EMC改善方法及相应的直流电源电路
技术领域
本发明涉及一种单相交流电动机无级调速电路，尤其是单相交流电动机无级调速电路的EMC改善的方法及与之相关的驱动电路的直流电源电路。
背景技术
专利号为201010560552.x的发明专利公开了一种单相交流电动机无级调速电路，其优点在于结构简单，可靠性高，成本低廉。在该发明的权利要求8和权利要求9中，涉及到一个偏置电阻，当开关管关断时，该偏置电阻中会有电流流过。该发明存在的问题是：驱动开关管的脉冲信号产生电路和开关管共地，由于经过桥式整流电路的整流，该地电位相对于交流电源处于变动状态。在交流电的负半周，也就是本专利附图1中B为高电平时，在开关管Q3关断和导通时，相对于交流电源，该地电位会产生突变，与之共地的脉冲信号产生电路及脉冲信号产生电路的控制电路会对外产生严重的电磁干扰。在实际应用当中，由于Q3驱动电路及与驱动电路共地的脉冲信号产生电路及控制电路比较复杂，面积较大，很难使EMC达标。
本发明采用隔离器将驱动电路与脉冲信号产生电路及脉冲信号产生电路的控制电路隔离开，以改善EMC；但隔离器后面的驱动电路工作时，又需要独立的直流电源供电，如果电源电路太复杂，不但增加成本，还会降低可靠性，又会增加电路对外的电磁干扰。
发明内容
本发明的目的是，结合专利号为201010560552.x的发明专利公开的一种单相交流电动机无级调速电路的特定结构，采用隔离驱动的方法以改善电路的EMC，同时设计出一种简单实用的直流电源，用于作为开关管驱动电路的电源，并且还利用该电源电路的特定结构，起到EMC改善的作用。
本发明采用下述技术方案：
一种单相交流电动机无级调速电路的EMC改善方法：在单相交流电动机无级调速电路中，采用隔离器将开关管及其驱动电路与与其共地的脉冲信号产生电路及控制电路隔离开来，从而减小电磁干扰辐射元件的数量和电磁干扰辐射电路的面积，达到改善EMC的目的。
一种单相交流电动机无级调速电路的开关管驱动电路的电源电路方案：在单相交流电动机无级调速电路中偏置电阻的低电位端连接稳压和滤波电路，将流过单相交流电动机无级调速电路中偏置电阻的电流，注入稳压和滤波电路，经过稳压和滤波后，作为开关管驱动电路的直流电源。
一种单相交流电动机无级调速电路的开关管驱动电路的电源电路方案：在单相交流电动机无级调速电路中偏置电阻的低电位端连接稳压和滤波电路，将流过单相交流电动机无级调速电路中偏置电阻的电流，注入稳压和滤波电路，经过稳压和滤波后，作为开关管驱动电路的直流电源；同时，在偏置电阻与开关管连接的一端连接一个电容，电容的另一端通过二极管连接到稳压和滤波电路，使得在开关管关断的瞬间，流过电容的充电电流注入稳压和滤波电路。
一种单相交流电动机无级调速电路的开关管驱动电路的电源电路方案：在单相交流电动机无级调速电路中偏置电阻的低电位端连接稳压和滤波电路，将流过单相交流电动机无级调速电路中偏置电阻的电流，注入稳压和滤波电路，经过稳压和滤波后，作为开关管驱动电路的直流电源；同时，在偏置电阻与开关管连接的一端连接一个电容，电容的另一端通过二极管连接到稳压和滤波电路，使得在开关管关断的瞬间，流过电容的充电电流注入稳压和滤波电路；并且，在电路中增加一个电感线圈，并在电感线圈上串联一个二极管，通过电路连接，使电容的放电电流流过电感线圈，并使电容放电结束后，电感线圈的持续电流注入稳压和滤波电路。
附图说明
图1为专利号为201010560552.x的发明一个典型的实施例，该图仅用于帮助理解本专利的原理。
图2为本发明实施例１的电路原理图。为了简化制图并便于理解，本图及以下附图省略了图1中D3、D4、D5、D6组成的硅桥以左的电路及脉冲信号产生电路。
图3为本发明实施例２的电路原理图。
图4为本发明实施例３的电路原理图。
图5为本发明实施例4的电路原理图。
图6为本发明实施例５的电路原理图。
图7为本发明实施例6的电路原理图。
图8为本发明实施例7的电路原理图。
具体实施方式
附图1为专利号为201010560552.x的发明的一个典型的实施例，在单相交流电的正半周，即A端为正电压，B端为负电压期间，当脉冲信号产生电路产生的脉冲信号为高电平时，Q3导通，此时电流流过电流耦合器T的初级绕组、电机L1、Q1发射极、基极、D4、Q3、D5，驱动电动机运行；同时由于D1的存在，电流不能流过Q1集电极、基极；由于Q2的基极反向偏置，Q2不导通；当脉冲信号产生电路产生的脉冲信号为低电平时，单相交流电开关电路关断，电流流过电流耦合器T、电机L1、Q1发射极、基极、D4、R1、D5，流过Q1基极的电流对Q1形成正向偏置，Q1导通，L1的感性电流经Q1的发射极、集电极、D1，形成感性电流的泄放回路。在单相交流电的负半周期间，即A端为负电压，B端为正电压时，同样道理，L1的感性电流经D2、Q2的集电极、发射极，形成感性电流的泄放回路。该发明中，开关管Q3导通时，交流电直接驱动电动机工作，开关管关断时，电动机的感性电流通过感性电流泄放电路形成回路，从而解决了单相交流电动机直接开关调速的难题。
附图1中，R1为感性电流泄放电路的偏置电阻，在Q3处于开关工作状态时，当Q3关断时，电机的一部分电流流过R1；在Q3处于完全关断状态时，全部电流流过电流耦合器T、L1、Q1发射极、基极、D4、R1、D5，或者流过D6、R1、D3、Q2的基极、电机L1、电流耦合器。
从图中可以看出，脉冲信号产生电路和开关管Q3共地，由于整流桥的和开关管的开关作用，此地电位相对于单相交流电的输入端A端和B端处于变动状态。由于脉冲信号产生电路、脉冲信号产生电路的控制电路以及其它电路共地相连，结果是相关元件多，共地面积大，在开关管的开关过程中，会导致严重的电磁干扰。
实施例一：如图2所示，本实施例中，通过隔离器将脉冲信号产生电路和开关管及开关管驱动电路隔离开来，这样由于驱动电路元件少，电路面积小，会减小电路对外界的电磁干扰。
实施例二：实施例二是一种单相交流电动机无级调速电路的驱动电源的方案。如图3所示，在Q3处于关断状态时，Q3漏极为高电位，电流从偏置电阻R1与Q3连接的一端流入，从R1的另一端流出，注入由稳压二极管D7和电容C2组成的稳压滤波电路，然后从V端输出，作为驱动电路的电源。
本实施例中的稳压和滤波电路也可以是其它形式的稳压滤波电路，比如串联式稳压电路。
实施例三：相比于实施例二，实施例三中提出了一种新的电源方案。实施例二中，当驱动Q3的脉宽信号占空比较高时，Q3大部分时间处于导通状态，Q3漏极的高电位时间很短，流过R1的平均电流很小，这样导致驱动电源的电流不够；如果减小R1的阻值，可以增加输出电流，但在Q3完全关断时，双会使R1上消耗的功率过大，这样即不利于节能，还增加了电路的散热成本。
如图4所示，本实施例中，在电阻R1的两端并联了一个电容C3，并且在R1和稳压二极管D7之间串接了一个二极管D8。本实施例中，在Q3关断后的短时间内，由于Q3漏极电位升高，会有较大的电机电流流过C3，对C3充电，这个充电电流和流过R1的电流共同通过D8注入稳压滤波电路，这样就会产生较的电流，弥补驱动Q3的脉宽信号占空比较高时电流不够的问题。同时，由于对电容的充电，Q3漏极的及与其同电位的其它部分电路上，电压不会突变，从而减小了电路对外界的电磁干扰。当Q3导通时，电容C3通过R1放电。D8是用于阻止电容通过Q3、C2放电，这样会将注入稳压滤波电路的电流再释放掉。
本实施例中，增加了电容C3，这样不仅吸收了原本对外界的电磁干扰，而且将这部分能量用于作为驱动电路的电源，并解决了在驱动电压占空比较大时偏置电流不够，从而导致驱动电源电流不足的问题，使驱动电路的电源简单而有效。
实施例四：实施例四是实施例三的改进。实施例三中，电容C3通过R1放电，如果R1阻值过大，会导致放电太慢，在Q3导通期间，电容不能完全放电，这样在Q3关断时，流过电容的电流较小，从而导致驱动电源的电流不够，如果R1阻值过小，又会导致R1上消耗的功率过大，其结果是，该电路也不能适应较大的驱动电压占空比的变化。
如图5所示，本实施例中，在D8和D7的旁边并联了一个电阻R2。这样，在Q3导通时，电容C3可以同时通过电阻R1及由Q3、电阻R2构成的回路放电，这样就可以使C3充分放电。由于该驱动电源输出的电压较低，当电流由R1、C3注入稳压滤波电路时，R2的分流作用很小，这样R2的阻值可以灵活设定，使得该驱动电源在驱动电路输出较大的占空比变化范围内，输出稳定的电源电流。
实施例五：实施例五在实施例四的基础上做了一点小的改动。实施例四中，当R1和C3的电流注入到稳压滤波电路当中时，R2会产生一定的分流作用，从而减小电源的输出电流。
如图6所示，本实施例中，增加了一个二极管D9，使得R2不会对电源产生分流作用，又不影响R2对电容C3的放电。
相比于实施例四，实施例五增加了一个二极管，稍微增加了电路的复杂性，同时也稍微提高了电路的效率。
实施例六：实施例六提出一种新的电源方案。实施例三、实施例四和实施例五中，电容要通过电阻放电，当需要较大的驱动电源电流时，R1、R2上会产生较大的损耗。
如图7所示，本实施例中，由电感L2和二极管D9串联，取代实施例四和实施例五中的R2。本实施例中，C3充电的过程和实施例三、实施例四基本相同，不同之处在于C3放电过程。当Q3导通时，C3主要通过Q3、L2、D9构成的回路放电。C3放电结束后，C3储存的能量转移到L2中，此时L2输出的持续电流经D9、D8注入稳压滤波电路。本实施例中，电容放电时只有很小的能量损耗，充分利用了电容充电时储存的电能，可以获得更大的输出电流，并减小了电路的功率耗散。
实施例七：实施例七是实施例六的改进。实施例六当中，电容放电时，一部分电流流过R1，这会产生损耗。
如图8所示，本实施例中，将流过偏置电阻R1的电流通过二极管D10直接注入稳压滤波电路，电容放电时电流全部流过L2，这样电容的放电电流就不会产生损耗。
相比于实施例六，本实施例稍微增加了电路的复杂性，也稍微提高了电路的效率。
以上实施例只是本发明的一些优化的实施例，根据本发明所提出的单相交流电动机无级调速电路的开关管驱动电路的电源电路方案，在上述实施例的基础上做些小的修改，还可以产生许多其它的具体实施例，但其并不具备创造性。
本发明中的直流电源电路，还可以应用于其它的PWW控制电路。

Claims (4)

1.一种单相交流电动机无级调速电路的EMC改善方法，其特征在于：在单相交流电动机无级调速电路中，采用隔离器将开关管及其驱动电路与与其共地的脉冲信号产生电路及控制电路隔离开来，从而减小电磁干扰辐射元件的数量和电磁干扰辐射电路的面积，达到改善EMC的目的。
2.一种单相交流电动机无级调速电路的开关管驱动电路的电源电路方案，其特征在于：将流过单相交流电动机无级调速电路中偏置电阻的电流，注入稳压和滤波电路，经过稳压和滤波后，作为开关管驱动电路的直流电源。
3.一种单相交流电动机无级调速电路的开关管驱动电路的电源电路方案，其特征在于：将流过单相交流电动机无级调速电路中偏置电阻的电流，注入稳压和滤波电路，经过稳压和滤波后，作为开关管驱动电路的直流电源；同时，在偏置电阻与开关管连接的一端连接一个电容，电容的另一端通过二极管连接到稳压和滤波电路，使得在开关管关断的瞬间，流过电容的充电电流注入稳压和滤波电路。
4.一种单相交流电动机无级调速电路的开关管驱动电路的电源电路方案，其特征在于：将流过单相交流电动机无级调速电路中偏置电阻的电流，注入稳压和滤波电路，经过稳压和滤波后，作为开关管驱动电路的直流电源；同时，在偏置电阻与开关管连接的一端连接一个电容，电容的另一端通过二极管连接到稳压和滤波电路，使得在开关管关断的瞬间，流过电容的充电电流注入稳压和滤波电路；并且，在电路中增加一个电感线圈，在电感线圈上串联一个二极管，通过电路连接，使电容的放电电流流过电感线圈，并使电容放电结束后，电感线圈的持续电流注入稳压和滤波电路。
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