本實(shí)用新型屬于保護(hù)電路領(lǐng)域，尤其涉及一種用于無刷直流電機(jī)的大電流保護(hù)電路。

背景技術(shù)：

無刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在各類產(chǎn)品中都有著廣泛的應(yīng)用。

無刷直流電機(jī)應(yīng)用在具體產(chǎn)品上時(shí)，可能有很高的工作電流。例如應(yīng)用在一款鏈鋸的產(chǎn)品上的額定工作電壓為120V，額定工作電流為15A。但是當(dāng)鏈據(jù)異常工作時(shí)，工作的電流可能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過15A，超過了限流保護(hù)裝置的電流臨界值，此時(shí)必須讓電機(jī)控制器檢測到這種大電流異常，進(jìn)而使電機(jī)和控制器停止工作，防止電機(jī)和控制器過流燒毀。

目前，通常應(yīng)用比較器等集成IC識(shí)別大電流，比如應(yīng)用LM358運(yùn)算放大器去驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通從而識(shí)別大電流，進(jìn)而使電機(jī)和電機(jī)控制器停止工作。但現(xiàn)有技術(shù)同時(shí)也存在成本高，復(fù)雜程度高，難以廣泛應(yīng)用的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種大電流保護(hù)電路，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中成本高，復(fù)雜程度高，難以廣泛應(yīng)用的問題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種大電流保護(hù)電路，應(yīng)用于無刷直流電機(jī)，其中，所述大電流保護(hù)電路包括采樣單元、電平轉(zhuǎn)換單元、控制單元；

所述采樣單元，設(shè)置為可采集流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流的采樣信號(hào)，并將所述采樣信號(hào)傳輸至所述電平轉(zhuǎn)換單元；

所述電平轉(zhuǎn)換單元，響應(yīng)所述采樣信號(hào)形成電平信號(hào)，并將所述電平信號(hào)輸入至所述控制單元；

所述控制單元，若根據(jù)所述電平信號(hào)判斷流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流為大電流，則控制所述無刷直流電機(jī)停止工作。

優(yōu)選的，所述采樣單元包括第一端和第二端；

流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流從所述采用單元的第一端流入，從所述采用單元的第二端流出；

所述電平轉(zhuǎn)換單元包括輸入端和輸出端；

所述電平轉(zhuǎn)換單元的輸入端用于接收所述采樣信號(hào)，所述電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端用于輸出所述電平信號(hào)；

所述采用單元的第一端連接所述電平轉(zhuǎn)換單元的輸入端，所述采用單元的第二端接地；

所述電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接所述控制單元。

優(yōu)選的，所述采樣單元包括至少1個(gè)電阻；

當(dāng)所述電阻的數(shù)量為1時(shí)，所述電阻的一端作為所述采樣單元的第一端，所述電阻的另一端作為所述采樣單元的第二端；

當(dāng)所述電阻的數(shù)量大于1時(shí)，所述電阻以串聯(lián)或并聯(lián)的方式相互連接形成電阻組，所述電阻組的一端作為所述采樣單元的第一端，所述電阻組的另一端作為所述采樣單元的第二端。

優(yōu)選的，所述電平轉(zhuǎn)換單元包括開關(guān)模塊、穩(wěn)壓模塊、第一電阻R1、第一電壓源VCC1；

所述開關(guān)模塊和所述穩(wěn)壓模塊分別包括各自的第一端和第二端；

所述開關(guān)模塊的第一端作為所述電平轉(zhuǎn)換單元的輸入端，與所述采樣單元的第一端相連，所述開關(guān)模塊的第二端連接所述穩(wěn)壓模塊的第一端和所述第一電阻R1的一端；

所述穩(wěn)壓模塊的第一端作為所述電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端，連接所述控制單元，所述穩(wěn)壓模塊的第二端接地；

所述第一電阻R1的另一端連接所述第一電壓源VCC1。

優(yōu)選的，所述電平轉(zhuǎn)換單元還包括第二電阻R2，串聯(lián)設(shè)置在所述開關(guān)模塊的第二端與所述穩(wěn)壓模塊的第一端之間。

優(yōu)選的，所述穩(wěn)壓模塊包括穩(wěn)壓二極管D1；

所述穩(wěn)壓二極管D1的負(fù)極作為所述穩(wěn)壓模塊的第一端；

所述穩(wěn)壓二極管D1的正極作為所述穩(wěn)壓模塊的第二端。

優(yōu)選的，所述穩(wěn)壓模塊還包括與所述穩(wěn)壓二極管D1并聯(lián)連接的第一電容C1。

優(yōu)選的，所述開關(guān)模塊包括三極管Q1、第二電壓源VCC2；

所述三極管Q1的發(fā)射極作為所述開關(guān)模塊的第一端；

所述三極管Q1的集電極作為所述開關(guān)模塊的第二端；

所述三極管Q1的基極連接所述第二電壓源VCC2。

優(yōu)選的，所述開關(guān)模塊還包括第三電阻R3、第四電阻R4；

所述第三電阻R3串聯(lián)設(shè)置在所述第二電壓源VCC2與所述開關(guān)模塊的第二端之間；

所述第四電阻R4的一端連接所述開關(guān)模塊的第二端，所述第四電阻R4的另一端接地。

優(yōu)選的，所述開關(guān)模塊包括三極管Q1；

所述三極管Q1的基極作為所述開關(guān)模塊的第一端；

所述三極管Q1的集電極作為所述開關(guān)模塊的第二端；

所述三極管Q1的發(fā)射極接地。

優(yōu)選的，所述開關(guān)模塊還包括第二電容C2；

所述第二電容C2的一端連接所述三極Q1的基極，所述第二電容C2的另一端連接所述三極管Q1的發(fā)射極。

本實(shí)用新型提供的大電流保護(hù)電路，應(yīng)用于無刷直流電機(jī)，通過采樣單元采集流經(jīng)無刷直流電機(jī)的電流的采樣信號(hào)，并將采樣信號(hào)傳輸至電平轉(zhuǎn)換單元，由電平轉(zhuǎn)換單元形成電平信號(hào)并提供給控制單元，控制單元可根據(jù)電平信號(hào)識(shí)別出流經(jīng)無刷直流電機(jī)的大電流，進(jìn)而控制無刷直流電機(jī)停止工作，避免無刷直流電機(jī)過流燒毀，本實(shí)用新型提供的大電流保護(hù)電路所采用的元器件均為分立式器件組成，成本低，復(fù)雜程度低，可設(shè)置于各種裝置有無刷直流電機(jī)的產(chǎn)品，適合廣泛應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的一種大電流保護(hù)電路的整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的一種大電流保護(hù)電路的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的一種大電流保護(hù)電路的另一種電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

以下將對本實(shí)用新型所提供的一種大電流保護(hù)電路進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例提供了一種大電流保護(hù)電路，應(yīng)用于無刷直流電機(jī)，所述大電流保護(hù)電路包括采樣單元、電平轉(zhuǎn)換單元、控制單元；其中，采樣單元采集所述無刷直流電機(jī)的電流的采樣信號(hào)，并將采樣信號(hào)傳輸至電平轉(zhuǎn)換單元；電平轉(zhuǎn)換單元響應(yīng)所述采樣信號(hào)形成電平信號(hào)，并將所述電平信號(hào)輸入至控制單元；控制單元根據(jù)所述電平信號(hào)控制無刷直流電機(jī)的工作狀態(tài)，若控制單元根據(jù)所述電平信號(hào)判斷流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流為大電流，則控制所述無刷直流電機(jī)停止工作，避免無刷直流電機(jī)過流燒毀。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述采樣單元包括第一端和第二端，流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流從采樣單元的第一端流入，從采樣單元的第二端流出，進(jìn)而流向地；所述電平轉(zhuǎn)換單元包括輸入端和輸出端，電平轉(zhuǎn)換單元的輸入端用于接收來自采樣單元的采樣信號(hào)，電平轉(zhuǎn)換單元的輸入端用于向控制單元輸出電平信號(hào)；采樣單元的第一端與電平轉(zhuǎn)換單元的輸入端相連，采樣單元的第二端接地，電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端與控制單元相連；

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述采樣單元可包括2個(gè)電阻，所述電阻可采用阻值小的電阻，如阻值為5mΩ的康銅電阻；所述2個(gè)電阻并聯(lián)連接形成電阻組，電阻組的一端作為采用單元的第一端，另一端作為采用單元的第二端。由于電阻的阻值小，所以在實(shí)際應(yīng)用中對無刷直流電機(jī)原本的電路幾乎無影響，利于所述大電流保護(hù)電路的廣泛應(yīng)用。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述電平轉(zhuǎn)換單元包括開關(guān)模塊、穩(wěn)壓模塊、第一電阻R1、第一電壓源VCC1；所述開關(guān)模塊和所述穩(wěn)壓模塊分別包括各自的第一端和第二端；所述開關(guān)模塊的第一端作為所述電平轉(zhuǎn)換單元的輸入端，與所述采樣單元的第一端相連，所述開關(guān)模塊的第二端連接所述穩(wěn)壓模塊的第一端和所述第一電阻R1的一端；所述穩(wěn)壓模塊的第一端作為所述電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端，連接所述控制單元，所述穩(wěn)壓模塊的第二端接地；所述第一電阻R1的另一端連接所述第一電壓源VCC1。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述電平轉(zhuǎn)換單元還包括第二電阻R2，串聯(lián)設(shè)置在所述開關(guān)模塊的第二端與所述穩(wěn)壓模塊的第一端之間，起限流、分壓作用。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述穩(wěn)壓模塊包括穩(wěn)壓二極管D1；所述穩(wěn)壓二極管D1的負(fù)極作為所述穩(wěn)壓模塊的第一端；所述穩(wěn)壓二極管D1的正極作為所述穩(wěn)壓模塊的第二端。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述穩(wěn)壓模塊還包括第一電容C1，與所述穩(wěn)壓二極管并聯(lián)連接。所述第一電容C1起濾波作用，可避免電路中的電壓或電流的瞬時(shí)波動(dòng)觸發(fā)所述大電流保護(hù)電路的保護(hù)動(dòng)作，增加所述大電流保護(hù)電路的識(shí)別精度，進(jìn)而提高無刷直流電機(jī)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述開關(guān)模塊包括三極管Q1、第二電壓源VCC2，所述三極管Q1可采用NPN型號(hào)三極管；所述三極管Q1的發(fā)射極作為所述開關(guān)模塊的第一端；所述三極管Q1的集電極作為所述開關(guān)模塊的第二端；所述三極管Q1的基極連接所述第二電壓源VCC2。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述開關(guān)模塊還包括第三電阻R3、第四電阻R4；所述第三電阻R3串聯(lián)設(shè)置在所述第二電壓源VCC2與所述開關(guān)模塊的第二端之間；所述第四電阻R4的一端連接所述開關(guān)模塊的第二端，所述第四電阻R4的另一端接地。利用第三電阻R3、第四電阻的分壓作用，可以更精確、方便的調(diào)整對三極管Q1的基極所加的電壓值，降低對第二電壓源VCC2的電壓值精度及可調(diào)節(jié)性的要求，利于所述大電流保護(hù)電路的廣泛應(yīng)用。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述控制單元可采用單片機(jī)，如市面上常見的意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的STM8S系列單片機(jī)；單片機(jī)的一個(gè)I/O口連接所述電平轉(zhuǎn)換單元，用于接收所述電平轉(zhuǎn)換單元形成的電平信號(hào)，并根據(jù)所述電平信號(hào)判斷流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流是否為大電流，若為大電流則控制所述無刷直流電機(jī)停止工作。

以下詳細(xì)說明圖1所示電路的工作原理：

流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流從所述采樣模塊的第一端流入，從所述采樣模塊的第二端流出并流向地，在所述采樣模塊的電阻組上形成壓降。假設(shè)流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流為I，所述采樣模塊的電阻組的阻值為R，所述壓降為U，則U＝I·R，所述采樣單元第一端處的電壓值及所述電平轉(zhuǎn)換單元輸入端處的電壓值也為U，即對三極管Q的發(fā)射極所施加的電壓Ue＝U；假設(shè)第二電壓源VCC2的電壓值U2，第三電阻R3的阻值為R3，第四電阻R4的阻值為R4；則對三極管Q1的基極所施加的電壓Ub＝U2·R4/(R3+R4)。

當(dāng)所述無刷直流電機(jī)正常工作時(shí)，流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流I為額定電流，即I的值較小，Ub-Ue的值較大；當(dāng)所述無刷直流電機(jī)異常工作，流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流遠(yuǎn)大于額定電流時(shí)，所述電路為大電流，即I的值較大，Ub-Ue的值較小。當(dāng)Ub-Ue的值大于三極管Q1的導(dǎo)通電壓時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通，在電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端形成低電平信號(hào)；當(dāng)Ub-Ue的值小于三極管Q1的導(dǎo)通電壓時(shí)，三極管Q1截止，通過穩(wěn)壓二極管Z1的穩(wěn)壓作用，在穩(wěn)壓模塊的第一端與第二端之間形成一定的電壓差，從而在電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端形成高電平信號(hào)。單片機(jī)通過與電平轉(zhuǎn)換單元連接的I/O口獲取電平信號(hào)，在單片機(jī)的軟件編寫中，設(shè)置為高電平觸發(fā)停機(jī)保護(hù)，則當(dāng)單片機(jī)獲取到高電平信號(hào)時(shí)，控制所述無刷直流電機(jī)停止工作，從而避免所述無刷直流電機(jī)過流燒毀。

如圖3所示，本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種大電流保護(hù)電路，應(yīng)用于無刷直流電機(jī)。本實(shí)施例與圖1所示實(shí)施例相比，差別僅在于開關(guān)模塊的結(jié)構(gòu)以及電路的工作原理不同，因此以下僅對本實(shí)施例與圖1所示實(shí)施例的差別部分進(jìn)行詳細(xì)說明，其他部分不再贅述。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述開關(guān)模塊包括三極管Q1，所述三極管Q1可以采用NPN型三極管；所述三極管Q1的基極作為所述開關(guān)模塊的第一端；所述三極管Q1的集電極作為所述開關(guān)模塊的第二端；所述三極管Q1的發(fā)射極接地。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述開關(guān)模塊還包括第二電容C2，所述第二電容C2的一端連接所述三極Q1的基極，所述第二電容C2的另一端連接所述三極管Q1的發(fā)射極。所述第二電容C2起濾波作用，可避免因流經(jīng)所述無數(shù)直流電機(jī)的電流瞬時(shí)波動(dòng)觸發(fā)所述大電流保護(hù)電路的停機(jī)保護(hù)動(dòng)作，增加所述大電流保護(hù)電路的識(shí)別精度，進(jìn)而提高無刷直流電機(jī)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。

以下詳細(xì)說明圖2所示電路的工作原理：

流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流從所述采樣模塊的第一端流入，從所述采樣模塊的第二端流出并流向地，在所述采樣模塊的電阻組上形成壓降。假設(shè)流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流為I’，所述采樣模塊的電阻組的阻值為R’，所述壓降為U’，則U’＝I’·R’，所述采樣單元第一端處的電壓值及所述電平轉(zhuǎn)換單元輸入端處的電壓值也為U’，即對三極管Q的基極所施加的電壓Ub’＝U’。

當(dāng)所述無刷直流電機(jī)正常工作時(shí)，流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流I’為額定電流，即I’的值較小，Ub’的值較??；當(dāng)所述無刷直流電機(jī)異常工作，流經(jīng)所述無刷直流電機(jī)的電流遠(yuǎn)大于額定電流時(shí)，所述電路為大電流，即I’的值較大，Ub’的值較大。當(dāng)Ub’的值大于三極管Q1的導(dǎo)通電壓時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通，在電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端形成低電平信號(hào)；當(dāng)Ub’的值小于三極管Q1的導(dǎo)通電壓時(shí)，三極管Q1截止，通過穩(wěn)壓二極管Z1的穩(wěn)壓作用，在穩(wěn)壓模塊的第一端與第二端之間形成一定的電壓差，從而在電平轉(zhuǎn)換單元的輸出端形成高電平信號(hào)。單片機(jī)通過與電平轉(zhuǎn)換單元連接的I/O口獲取電平信號(hào)，在單片機(jī)的軟件編寫中，設(shè)置為低電平觸發(fā)停機(jī)保護(hù)，則當(dāng)單片機(jī)獲取到低電平信號(hào)時(shí)，控制所述無刷直流電機(jī)停止工作，從而避免所述無刷直流電機(jī)過流燒毀。

本實(shí)用新型提供的大電流保護(hù)電路，應(yīng)用于無刷直流電機(jī)，通過采樣單元采集流經(jīng)無刷直流電機(jī)的電流的采樣信號(hào)，并將采樣信號(hào)傳輸至電平轉(zhuǎn)換單元，由電平轉(zhuǎn)換單元形成電平信號(hào)并提供給控制單元，控制單元可根據(jù)電平信號(hào)識(shí)別出流經(jīng)無刷直流電機(jī)的大電流，進(jìn)而控制無刷直流電機(jī)停止工作，避免無刷直流電機(jī)過流燒毀，本實(shí)用新型提供的大電流保護(hù)電路所采用的元器件均為分立式器件組成，成本低，復(fù)雜程度低，可設(shè)置于各種裝置有無刷直流電機(jī)的產(chǎn)品，適合廣泛應(yīng)用。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。