CN1297065C - 一种无刷直流马达 - Google Patents

Abstract

一种具交流电源控制的无刷直流马达，该无刷直流马达包含一转换电路及一直流马达驱动回路。该转换电路包含一整流单元、一突波吸收单元、一滤波单元、一稳压控制单元及一稳压单元。该整流单元、突波吸收单元、滤波单元串联于一交流电源及该直流马达驱动回路之间，以便将该交流电源进行整流、吸收突波及滤波，并供应至该直流马达驱动回路。该稳压控制单元及稳压单元另串联于该整流单元及直流马达驱动回路之间，以便在该直流马达驱动回路上允许低压通过并防止高压通过，如此该直流马达驱动回路在该稳压控制车元及稳压单元的控制下作运动。

Description

一种无刷直流马达

技术领域

本发明是关于一种无刷直流马达，其特别有关于将一交流电源控制的无刷直流马达。

背景技术

如图1所示，于2001年8月21日颁予Horgn等人的美国专利第6278248号“具交流电源驱动的无刷直流马达风扇”，其揭示一转换电路(converter circuit)1包含一桥式整流器(bridge rectifier)11、一电阻器(resistor)12及一滤波器(filter)13。该电阻器12是用以压降交流电源，以提供适用于无刷直流马达的交流电源。该转换电路1籍由该桥式整流器11将交流电源转换成直流电源，并将直流电源供应至一马达驱动电路2及一感应元件20，如此可使该无刷直流马达风扇适用于交流电源，而不必要限制该无刷直流马达这必须使用于直流电源。

然而，该转换电路1的电阻器12在进行压降时，将一般市用交流电源转换成适用于小型无刷直流马达的低压交流电源，例如AC110V压降至AC12V或AC220V压降至AC24V。此时，该电阻器12会因电能消耗而持续产生热能，因此该无刷直流马达风扇在正常运转时，必然产生温升甚至过热的现象。

此外，一旦该无刷直流马达风扇卡死、锁住或运转不顺畅时，导致通过该电阻器12的电流突增，因而增加该电阻器12的电能消耗。若该电阻器12过度消耗电能时，可能导致该电阻器12及其它马达元件烧毁。

请参照图2所示，美国专利第6278248号另揭示一转换电路1’，包含一电容器组14、一电阻器组15及一稳压二极管16。该电阻器组15具有电能消耗而产生热能的问题。同样的，该电容器组14是做为滤波使用亦会产生过热现象。

有鉴于此，本发明改良上述的缺点，将一交流电源利用一整流单元进行整流，再利用一稳压控制单元及一稳压单元进行稳压控制，即简单完成可使用交流电源的一无刷直流马达。

发明内容

本发明主要目的是提供一种具交流电源控制的无刷直流马达，其将一交流电源利用一整流单元进行整流，再利用一稳压控制单元及一稳压单元控制该整流后的直流电源使该直流电源形成高压被阻绝而低压可通过，以提供一稳定的直流电源供马达的驱动回路使用，使本发明具有低损耗及延长马达使用寿命的功效。

本发明的次要目的是提供一种具交流电源控制的无刷直流马达，其利用一整流单元串联一突波吸收单元及一滤波单元，以保护一直流马达驱动回路，使本发明具有保护马达元件的功效。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种无刷直流马达，其特征在于，其具有一个转换电路及一个马达驱动回路，该转换电路包含：一个整流单元，其连接一个交流电源以便该整流单元将交流电源转换成供应适用于该无刷直流马达之马达驱动回路的直流电源：

一个稳压控制单元，其连接于该整流单元及马达驱动回路之间，并用以检测由该整流单元供应至该马达驱动回路的直流电压是否为适用于该无刷直流马达的一个直流低电压；及一个稳压单元，其连接于该稳压控制单元及马达驱动回路之间，该稳压控制单元控制该稳压单元，以便一旦该稳压控制单元检测到该整流单元供应的直流电压符合该直流低电压时，该稳压单元提供一个稳定的直流电压至该马达驱动回路；籍由整流单元输出的直流电源经该稳压控制单元控制该稳压单元，以导通或关闭该马达驱动回路，当检测到一个高直流电压时，该稳压控制单元则切离供应至该马达驱动回路的直流电压。

其中该整流单元是一个桥式整流器。

其中另包含一个突波吸收单元，其连接于该整流单元及该马达驱动回路之间。

其中该突波吸收单元为一个变阻器。

其中另包含一个滤波单元，其连接于该整流单元及该马达驱动回路之间。

其中该滤波单元为一个电容器。

其中该稳压控制单元包含一个OP运算放大器、一个二极管、一个第一电阻器、一个第二电阻器、一个第三电阻器、一个第一电容器、一个第四电阻器及一个第二电容器；该OP运算放大器的正输入端连接至该二极管、第一电阻器、第三电阻器及第一电容器；及该OP运算放大器的负输入端连接至该第二电阻器、第四电阻器及第二电容器。

其中该OP运算放大器的正输入端连接至该二极管、第一电阻器、第三电阻器及第一电容器，借由该二极管、第一电阻器、第三电阻器及第一电容器共同用以提供一个预定浮动参考电压Vref至该OP运算放大器。

其中该稳压单元为金属氧化物半导体场效应管。

根据本发明的具交流电源控制的无刷直流马达，该无刷直流马达包含一转换电路及一直流马达驱动回路。该转换电路包含一整流单元、一突波吸收单元、一滤波单元、一稳压控制单元及一稳压单元。该整流单元、突波吸收单元、滤波单元串联于一交流电源及该直流马达驱动回路之间，以便将该交流电源进行整流、吸收突波及滤波，并供应至该直流马达驱动回路。该稳压控制单元及稳压单元另串联于该整流单元及直流马达驱动路之间，以便在该直流马达驱动回路上允许低压通过并防止高压通过，使该直流马达驱动路在该稳压控制单元及稳压单元的控制下作运动。

附图说明

图1为美国专利第6278248号无刷直流马达风扇的转换电路的电路图

图2为美国专利第6278248号无刷直流马达风扇的另一转换电路的电路图

图3为本发明较佳实施例具交流电源控制的无刷直流马达驱动回路的流程方块图

图4为本发明较佳实施例具交流电源控制的无刷直流马达的无刷直流马达的电路图

具体实施方式

如图3所示，为本发明较佳实施例具交流电源控制的无刷直流马达的流程方块图。本发明较佳实施例具交流电源控制的无刷直流马达包含一转换电路3及一直流马达驱动回路4。该转换电路3串接于一交流电源AC及该直流马达驱动

回路4之问，将交流电源AC转换成适用于无刷直流马达的直流电源，例如12V。该转换电路3包含一整流单元31、一突波吸收单元32、一滤波单元33、一稳压控制单元34及一稳压单元35

请再参照图3所示，该整流单元31、突波吸收单元32、滤波单元33串联于交流电源及该直流马达驱动回路4之间，以便将该交流电源进行整流、吸收突波及滤波，并供应至该直流马达驱动回路4。

请参照图3及图4所示，该整流单元31具有一输入端及一输出端，该输入端连接至该交流电源，该输出端则连接至该突波吸收单元32。该整流单元31将交流电源转换成直流电源，并供应至该直流马达驱动回路4。该整流单元31较佳是桥式整流器或二极管元件等。

请再参照图3及图4所示，该突波吸收单元32连接于该整流单元31及滤波单元33之间，其用以吸收该交流电源产生的突波，以防止突波破坏马达元件。

该突波吸收单元32较佳是变阻器(varistor)，其具有电压相依非线性电阻，且随施加电压增加而显著下降的双极半导体元件(dipolesemiconductor device)。

请再参照图3及图4所示，该滤波单元33是连接于该突波吸收单元32及直流马达驱动回路4之间。该滤波单元33较佳为电容器以便将电源滤波。该整流单元31将直流电源输出至该突波吸收单元32及滤波单元33，该滤波单元32将直流电源进行滤波后供应一稳定电压至该直流驱动马达回路4。

请再参照图3及图4所示。该稳压控制单元34及稳压单元35另串联于该整流单元31及直流马达驱动回路4之间以便接收经整流单元31整流后的直流电源进行稳压控制以形成一稳定的直流电压供应该直流马达驱动回路4，如此该直流马达驱动回路4在该稳压控制单元34及稳压单元35的控制下运转。该稳压控制单元34包含一OP运算放大器341、一二极管342、一第一电阻器343、一第二电阻器344、一第三电阻器345、一第一电容器346、一第四电阻器347及一第二电容器348。该OP运算放大器341具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该OP3运算放大器341的正输入端连接至二极管342、第一电阻器343、第三电阻器345及第一电容器346，藉由该二极管342、第一电阻器343、第三电阻器345及第一电容器346，共同用以提供一预定浮动参考电压Vref至该正输入端。该OP运算放大器341的负输入端连接至该第二电阻器344、第四电阻器347及第二电容器348，将直流电压Vcc输入至该负输入端。该OP运算放大器341的输出端连接至该稳压单元35。此时，该OP运算放大器341将该直流电压Vcc与预定浮动参考电压Vref进行比较，并将比较结果输出至该稳压单元35，藉此进行控制该稳压单元35。

当该直流电压Vcc低于预定浮动参考电压Vref时，该稳压控制单元34导通该稳压单元35，以允许低电压通过该直流马达驱动回路4，因此该直流马达驱动回路4仅需设置低耐压、低功率元件。

当该直流电压Vcc高于预定浮动参考电压Vref时，该稳压控制单元34切断该稳压单元35，不允许高电压大电流通过该直流马达驱动回路4，以保护该直流马达驱动回路4的低耐压、低功率元件。由于无大电流通过，所以该直流马达驱动回路4具有不需使用高耐压、高功率元件的优点。

请再参照图3及图4所示，该稳压单元较佳是金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。该稳压单元35连接于该稳压控制单元34及直流马达驱动回路4之间，其可籍由该稳压控制单元34的输出进行控制，以便只允许低压通过该直流马达驱动回路4，同时阻绝高压通过该直流马达驱动回路4。

请再参照图3及图4所示，该直流马达驱动回路4包含一驱动元件41、一第一线圈42、一第二线圈43、一第一开关44及一第二开关45。该驱动元件41依霍尔讯号交替控制该第一开关44及第二开关45，以交替导通该第一线圈42及第二线圈43。

请参照图4所示，为本发明较佳实施例具有交流电源控制的无刷直流驱动马达的无刷直流马达的电路图。当该无刷直流马达运转时，交流电源的电流经该整流单元31、突波吸收单元32、滤波单元33的整流、稳流及滤波，并输出至该直流马达驱动回路4，同时该稳压控制单元34则比较该直流电压Vcc与预定浮动参考电压Vref。

当该直流电压Vcc低于预定浮动参考电压Vref时，该稳压控制单元34的OP运算放大器341的一输出导通该稳压单元35。此时，该整流单元31的直流电压经该直流马达驱动回路4的驱动元件41控制该第一开关44及第二开关45的交替导通，如此交替经该第一线圈42及第二线圈43进行激磁再由该稳压单元35进行稳压，即允许低压通过并阻绝高压通过。

请再参照图4所示，本发明的转换电路3藉由该稳压控制单元34及稳压单元35进行稳压控制，以保护该直流马达驱动回路4。当直流电压上升时，该稳压控制单元34及稳压单元35立即关闭，以停止交流电源的大电流通过该直流马达驱动回路4。

本发明的上述较佳实施例，并非用以限定本发明，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种无刷直流马达，其特征在于，其具有一个转换电路及一个马达驱动回路，该转换电路包含：

一个整流单元，其连接一个交流电源以便该整流单元将交流电源转换成供应适用于该无刷直流马达之马达驱动回路的直流电源；

一个稳压控制单元，其连接于该整流单元及马达驱动回路之间，并用以检测由该整流单元供应至该马达驱动回路的直流电压是否为适用于该无刷直流马达的一个直流低电压；及

一个稳压单元，其连接于该稳压控制单元及马达驱动回路之间，该稳压控制单元控制该稳压单元，以便一旦该稳压控制单元检测到该整流单元供应的直流电压符合该直流低电压时，该稳压单元提供一个稳定的直流电压至该马达驱动回路；

籍由整流单元输出的直流电源经该稳压控制单元控制该稳压单元，以导通或关闭该马达驱动回路，当检测到一个高直流电压时，该稳压控制单元则切离供应至该马达驱动回路的直流电压。

2.如权利要求1所述的无刷直流马达，其特征在于，其中该整流单元是一个桥式整流器。

3.如权利要求1所述的无刷直流马达，其特征在于，其中另包含一个突波吸收单元，其连接于该整流单元及该马达驱动回路之间。

4.如权利要求3所述的无刷直流马达，其特征在于，其中该突波吸收单元为一个变阻器。

5.如权利要求1所述的无刷直流马达，其特征在于，其中另包含一个滤波单元，其连接于该整流单元及该马达驱动回路之间。

6.如权利要求5所述的无刷直流马达，其特征在于，其中该滤波单元为一个电容器。

7.如权利要求1所述的无刷直流马达，其特征在于，其中该稳压控制单元包含一个OP运算放大器、一个二极管、一个第一电阻器、一个第二电阻器、一个第三电阻器、一个第一电容器、一个第四电阻器及一个第二电容器；该0P运算放大器的正输入端连接至该二极管、第一电阻器、第三电阻器及第一电容器；及该OP运算放大器的负输入端连接至该第二电阻器、第四电阻器及第二电容器。

8.如权利要求7所述的无刷直流马达，其特征在于，其中该OP运算放大器的正输入端连接至该二极管、第一电阻器、第三电阻器及第一电容器，借由该二极管、第一电阻器、第三电阻器及第一电容器共同用以提供一个预定浮动参考电压Vref至该OP运算放大器。

9.如权利要求1所述的无刷直流马达，其特征在于，其中该稳压单元为金属氧化物半导体场效应管。

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