本實(shí)用新型涉及直流無(wú)刷電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種BLDC電機(jī)控制器。

背景技術(shù)：

BLDC(Brushless Direct Current，直流無(wú)刷)電機(jī)主要由電機(jī)主體和BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。無(wú)刷電機(jī)是指無(wú)電刷和換向器(或集電環(huán))的電機(jī)，又稱無(wú)換向器電機(jī)。直流無(wú)刷電機(jī)一經(jīng)產(chǎn)生就在工業(yè)生產(chǎn)中取得了廣泛的應(yīng)用，具有體積小、重量輕、效率高、噪音低、容量大以及可靠性高等特點(diǎn)，因而極有希望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電機(jī)稱為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流。

BLDC電機(jī)控制器用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)主體，如圖1所示，BLDC電機(jī)控制器主要包括電源保護(hù)電路模塊1、控制器模塊(MCU)2、驅(qū)動(dòng)器模塊(MOS Driver IC)3、相位橋模塊(MOS Model)4、為控制器模塊提供5V低工作電壓的低電壓輸出模塊(LDO)5、PWM輸入模塊(PWM_IN)6和PWM輸出模塊(PWM_OUT)7。其中，控制器模塊2輸出的六路PWM波都為5V，所以需要使用驅(qū)動(dòng)器模塊3，將六路PWM波由5V變?yōu)殡妷簽閂DH的PWM波輸出；如圖1中的PWM1H/PWM1L、PWM2H/PWM2L以及PWM3H/PWM3L分別為電壓幅度5V的MCU PWM輸出信號(hào)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器模塊3中的MOS Driver IC芯片，使得5V的PWM1H/PWM1L、PWM2H/PWM2L以及PWM3H/PWM3L分別對(duì)應(yīng)MOS Driver IC芯片的輸出管腳為GH1/GL1、GH2/GL2以及GH3/GL3，這些輸出管腳的電壓為VDH可直接驅(qū)動(dòng)相位橋模塊4，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)主體8。

從圖1所示的整個(gè)框圖中可以看出，現(xiàn)有BLDC電機(jī)控制器的工作模塊比較多，因此會(huì)有較多不足之處，主要在于：(1)從設(shè)計(jì)方面看：元器件多，成本高；(2)從PCB布局方面看：元器件多，使PCB板體積大，由于現(xiàn)在生產(chǎn)的產(chǎn)品越來(lái)越趨向于小型化，現(xiàn)有BLDC電機(jī)控制器無(wú)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；(3)從售后維修方面看：元器件多，BLDC電機(jī)控制器一旦出現(xiàn)問(wèn)題，不易立刻排查出問(wèn)題所在。

為此，本實(shí)用新型提出了一種改進(jìn)的BLDC電機(jī)控制器，以解決上述BLDC電機(jī)控制器的諸多不足之處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種BLDC電機(jī)控制器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中BLDC電機(jī)控制器工作模塊較多造成的元器件多、成本高、PCB板體積大，以及故障時(shí)排查困難的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種BLDC電機(jī)控制器，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)主體，其中，所述BLDC電機(jī)控制器至少包括：

用以接入電源電壓并在所述電源電壓未反接時(shí)輸出直流輸入電壓的電源防反接保護(hù)電路模塊；

與所述電源防反接保護(hù)電路模塊連接的用以使所述直流輸入電壓升高的升壓模塊；

分別與所述電源防反接保護(hù)電路模塊、所述升壓模塊連接的用以基于升高后的直流輸入電壓產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制器芯片模塊；以及

分別與所述電源防反接保護(hù)電路模塊、所述控制器芯片模塊連接的用以基于所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制其自身通斷，以控制驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)主體的相位橋模塊。

優(yōu)選地，所述升壓電路至少包括：電荷泵電路或者增壓電容。

優(yōu)選地，所述控制器芯片模塊至少包括：與所述電荷泵電路或者增壓電容連接的電源驅(qū)動(dòng)電路。

優(yōu)選地，所述電源驅(qū)動(dòng)電路至少包括：串聯(lián)連接的兩個(gè)MOS晶體管。

優(yōu)選地，所述控制器芯片模塊還包括：與所述電源防反接保護(hù)電路模塊連接的用以將所述直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為供所述控制器芯片模塊正常工作的工作電壓的電壓轉(zhuǎn)換電路。

優(yōu)選地，所述直流輸入電壓的電壓范圍為5.5V～40V。

優(yōu)選地，所述控制器芯片模塊還包括：與所述電源防反接保護(hù)電路模塊連接的用以使所述直流輸入電壓降低為第一低電壓并輸出至外部的第一低電壓輸出電路。

優(yōu)選地，所述控制器芯片模塊還包括：與所述第一低電壓輸出電路連接的用以使所述第一低電壓降低為第二低電壓并輸出至外部的第二低電壓輸出電路。

優(yōu)選地，所述BLDC電機(jī)控制器還包括：

與所述控制器芯片模塊連接的用以將采樣電源電壓進(jìn)行濾波的濾波模塊；

其中，所述控制器芯片模塊還包括：與所述濾波模塊連接的用以檢測(cè)濾波后的采樣電源電壓輸入是否正確的電壓檢測(cè)電路。

優(yōu)選地，所述BLDC電機(jī)控制器還包括：

與所述控制器芯片模塊連接的用以輸入產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)所需的PWM脈沖信號(hào)的PWM輸入模塊；

與所述控制器芯片模塊連接的用以輸出不同占空比的PWM脈沖信號(hào)的PWM輸出模塊。

如上所述，本實(shí)用新型的BLDC電機(jī)控制器，具有以下有益效果：本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，將多個(gè)工作模塊集成于一個(gè)控制器芯片模塊中，體積小、集成度高，周圍所用元器件少、成本低；在設(shè)計(jì)時(shí)更方便，畫(huà)PCB板時(shí)可使空間縮?。辉贐LDC電機(jī)控制器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，更容易排查出問(wèn)題所在。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于燃油泵、水泵及風(fēng)扇等中小型控制器中。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為本實(shí)用新型現(xiàn)有技術(shù)中的BLDC電機(jī)控制器示意圖。

圖2顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例的BLDC電機(jī)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例的BLDC電機(jī)控制器的原理示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1 電源保護(hù)電路模塊

2 控制器模塊

3 驅(qū)動(dòng)器模塊

4 相位橋模塊

5 低電壓輸出模塊

6 PWM輸入模塊

7 PWM輸出模塊

8 電機(jī)主體(Motor)

10 電源防反接保護(hù)電路模塊

20 升壓模塊

30 控制器芯片模塊

31 電源驅(qū)動(dòng)電路

32 電壓轉(zhuǎn)換電路

33 第一低電壓輸出電路

34 第二低電壓輸出電路

35 電壓檢測(cè)電路

40 相位橋模塊

50 電機(jī)主體

60 濾波模塊

70 PWM輸入模塊

80 PWM輸出模塊

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本實(shí)用新型還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本實(shí)用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請(qǐng)參閱圖2和圖3，本實(shí)用新型一實(shí)施例涉及一種BLDC電機(jī)控制器，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)主體50。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實(shí)用新型中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖2所示，本實(shí)施例的BLDC電機(jī)控制器至少包括：用以接入電源電壓并在所述電源電壓未反接時(shí)輸出直流輸入電壓的電源防反接保護(hù)電路模塊10；與所述電源防反接保護(hù)電路模塊10連接的用以使所述直流輸入電壓升高的升壓模塊20；分別與所述電源防反接保護(hù)電路模塊10、所述升壓模塊20連接的用以基于升高后的直流輸入電壓產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制器芯片模塊30；以及分別與所述電源防反接保護(hù)電路模塊10、所述控制器芯片模塊30連接的用以基于所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制其自身通斷，以控制驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)主體的相位橋模塊40。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖3，作為本實(shí)施例的BLDC電機(jī)控制器的一個(gè)示例，升壓電路20至少包括：電荷泵電路或者增壓電容。相應(yīng)的，所述控制器芯片模塊30至少包括：與所述電荷泵電路或者增壓電容連接的電源驅(qū)動(dòng)電路31。優(yōu)選地，所述電源驅(qū)動(dòng)電路31至少包括：串聯(lián)連接的兩個(gè)MOS晶體管。

此外，如圖3所示，在本實(shí)施方式中，所述控制器芯片模塊30還包括：與所述電源防反接保護(hù)電路模塊10連接的用以將所述直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為供所述控制器芯片模塊30正常工作的工作電壓的電壓轉(zhuǎn)換電路32。

在本實(shí)施例或者其他的實(shí)施例中，如圖3所示，所述控制器芯片模塊30還包括：與所述電源防反接保護(hù)電路模塊10連接的用以使所述直流輸入電壓降低為第一低電壓并輸出至外部的第一低電壓輸出電路33。以及，作為一個(gè)更優(yōu)的選擇，所述控制器芯片模塊還可以包括：與所述第一低電壓輸出電路33連接的用以使所述第一低電壓降低為第二低電壓并輸出至外部的第二低電壓輸出電路34。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖3，本實(shí)施例的BLDC電機(jī)控制器的工作原理如下：電源防反接保護(hù)電路模塊10接入電源電壓VBAT，若電源電壓VBAT反接，則電源防反接保護(hù)電路模塊10截止，整個(gè)BLDC電機(jī)控制器不工作；若電源電壓VBAT未反接，則電源防反接保護(hù)電路模塊10輸出直流輸入電壓VDH，并且將該直流輸入電壓VDH分為至少三路。其中一路直流輸入電壓VDH通過(guò)控制器芯片模塊30的VS端口輸入到電壓轉(zhuǎn)換電路32，電壓轉(zhuǎn)換電路32將所述直流輸入電壓VDH轉(zhuǎn)換為供控制器芯片模塊30正常工作的工作電壓。另一路直流輸入電壓VDH經(jīng)過(guò)升壓模塊20使直流輸入電壓VDH升高，且升高后的直流輸入電壓VDH的幅度可供電源驅(qū)動(dòng)電路31產(chǎn)生控制相位橋模塊40通斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，作為一個(gè)示例，由兩個(gè)MOS管共同輸出一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)為具有三路高電平和三路低電平的PWM波形信號(hào)，如圖3中的PWM1H/PWM1L、PWM2H/PWM2L以及PWM3H/PWM3L，在使用時(shí)通過(guò)預(yù)先設(shè)置它們的出場(chǎng)時(shí)序來(lái)控制它們的輸出。第三路直流輸入電壓VDH作為相位橋模塊40的工作電壓。相位橋模塊40受驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制導(dǎo)通時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)主體50。

值得一提的是，本實(shí)施例的電源驅(qū)動(dòng)電路31輸出的六路基于PWM波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，具有直接控制相位橋通斷的能力，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)省去了如圖1中的驅(qū)動(dòng)器模塊3。

需要說(shuō)明的是，直流輸入電壓VDH的電壓范圍(也即輸入VS端口的電壓范圍)可以為5.5V～40V，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中如圖1中輸入控制器模塊2的VS端口的直流輸入電壓VDH必須控制為5V工作電壓來(lái)說(shuō)，本實(shí)施例的BLDC電機(jī)控制器的直流輸入電壓VDH范圍更寬。且直流輸入電壓VDH是由接收到的外部電源電壓VBAT通過(guò)電源防反接保護(hù)電路模塊10而來(lái)，電源電壓VBAT在通過(guò)電源防反接保護(hù)電路模塊10時(shí)有一定的損耗，但損耗量較小，通常可以忽略不計(jì)，也就是說(shuō)，電源電壓VBAT約等于直流輸入電壓VDH。因而本實(shí)施例的BLDC電機(jī)控制器具有可接收的外部電源電壓范圍寬、隔離電壓高的特點(diǎn)。作為一個(gè)示例，控制器芯片模塊30正常工作的工作電壓通常為5V，升高后的直流輸入電壓VDH的幅度為VDH+14V。

在本實(shí)施例或者其他的實(shí)施例中，如圖3所示，BLDC電機(jī)控制器的工作原理還包括：直流輸入電壓VDH還具有第四路，第四路直流輸入電壓VDH輸入到第一低電壓輸出電路33中，第一低電壓輸出電路33使所述直流輸入電壓VDH降低為第一低電壓并輸出至外部，第二低電壓輸出電路34使所述第一低電壓降低為第二低電壓并輸出至外部。作為一個(gè)示例，直流輸入電壓VDH通過(guò)第一低電壓輸出電路33后產(chǎn)生的第一低電壓為5V，第一低電壓5V再通過(guò)第二低電壓輸出電路34后產(chǎn)生第二低電壓1.5V，從而使得控制器芯片模塊30具有5V和1.5V的電壓向有需要的外部電路輸出，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)省去了如圖1中的低電壓輸出模塊5。

由此可見(jiàn)，本實(shí)施例的BLDC電機(jī)控制器與現(xiàn)有技術(shù)的最大不同之處在于芯片的集成化，如圖3中國(guó)的控制器芯片模塊30直接將如圖1中的控制器模塊2、驅(qū)動(dòng)器模塊3和低電壓輸出模塊5集成化，集成化后的控制器芯片模塊30體積小、集成度高，周圍所用元器件少、成本低，在設(shè)計(jì)時(shí)更方便，畫(huà)PCB板時(shí)可使空間縮小，在BLDC電機(jī)控制器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，更容易排查出問(wèn)題所在。

在本實(shí)施例或者其他的實(shí)施例中，如圖3所示，BLDC電機(jī)控制器還包括：與所述控制器芯片模塊30連接的用以將采樣電源電壓進(jìn)行濾波的濾波模塊60。作為一個(gè)示例，濾波模塊60至少包括RC濾波電路。其中，所述控制器芯片模塊30還包括：與所述濾波模塊60連接的用以檢測(cè)濾波后的采樣電源電壓輸入是否正確的電壓檢測(cè)電路35。作為一個(gè)示例，電壓檢測(cè)電路35至少包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。也就是說(shuō)，控制器芯片模塊30還可以具有電壓檢測(cè)功能，將需要采樣的電源電壓VBAT經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單RC濾波，直接進(jìn)入控制器芯片模塊30的電壓檢測(cè)端口(如圖3中的MON端口)，然后在模數(shù)轉(zhuǎn)換器通道進(jìn)行處理，用于判斷電源電壓VBAT輸入是否正確。

另外，本實(shí)施例的BLDC電機(jī)控制器還包括：與所述控制器芯片模塊30連接的用以輸入產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)所需的PWM脈沖信號(hào)的PWM輸入模塊70；以及與所述控制器芯片模塊30連接的用以輸出代表不同占空比的PWM脈沖信號(hào)的PWM輸出模塊80。其中，根據(jù)PWM輸出模塊80輸出的PWM脈沖信號(hào)的占空比不同，可以判斷BLDC電機(jī)控制器的不同工作狀態(tài)。

值得一提的是，本實(shí)施例中所涉及到的各模塊均為邏輯模塊，在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)邏輯單元可以是一個(gè)物理單元，也可以是一個(gè)物理單元的一部分，還可以以多個(gè)物理單元的組合實(shí)現(xiàn)。此外，為了突出本實(shí)用新型的創(chuàng)新部分，本實(shí)施例中并沒(méi)有將與解決本實(shí)用新型所提出的技術(shù)問(wèn)題關(guān)系不太密切的單元引入，但這并不表明本實(shí)施例中不存在其它的單元。

綜上所述，本實(shí)用新型的BLDC電機(jī)控制器，具有以下有益效果：本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，將多個(gè)工作模塊集成于一個(gè)控制器芯片模塊中，體積小、集成度高，周圍所用元器件少、成本低；在設(shè)計(jì)時(shí)更方便，畫(huà)PCB板時(shí)可使空間縮小；在BLDC電機(jī)控制器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，更容易排查出問(wèn)題所在。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于燃油泵、水泵及風(fēng)扇等中小型控制器中。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。