本实用新型涉及电机技术领域，尤其是一种无刷直流电机的带电插拔保护电路及其控制器。
背景技术：
随着国家能效标准升级，白色家电行业，尤其空调行业，使用无刷直流电机替代传统单相异步交流电机的趋势明显。因此，无刷直流电机在使用时不可避免会出现带电插拔的现象，此时，由于电源线连接器与家电主板针座会出现打火放电，从而会产生较高的电压尖峰，电压尖峰超出电机控制器耐压承受能力时，就会导致控制器的控制芯片失效，导致无刷直流电机无法正常工作。目前大部分家电厂家的控制芯片没有电压检出功能，也没有直流母线电压保护功能，大大地影响了无刷直流电机的运行安全性和使用寿命。
技术实现要素：
为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种无刷直流电机的带电插拔保护电路，用以提高无刷直流电机控制器的带电插拔保护性能和使用寿命。
本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：
本实用新型的第一方面，一种无刷直流电机的带电插拔保护电路，包括：检测单元，所述检测单元包括用于获取母线电压值的采集端口、用于设置电压阈值的控制电路、用于比较所述母线电压值和所述电压阈值的比较器，所述采集端口与所述比较器的第一输入端连接，所述控制电路的输出端与所述比较器的第二输入端连接；触发单元，所述触发单元包括开关电路、稳压电源和电源输出端口，所述开关电路的输入端与所述比较器的输出端连接；所述开关电路连接所述稳压电源和所述电源输出端口以控制开启或关闭所述电源输出端口的稳压输出。
上述无刷直流电机的带电插拔保护电路至少具有以下的有益效果：通过设置检测单元和触发单元，带电插拔保护电路能对母线电压值进行采集并与电压阈值进行对比，当母线电压值超过电压阈值时，触发单元响应并关闭电源输出端口的稳压输出，避免带电插拔引起的电压尖峰带来的损坏，保护开关电路后端的电机部件，提高无刷直流电机的使用寿命。
进一步，当所述比较器获取的所述母线电压值大于所述电压阈值，所述比较器的输出端输出高电平信号；当所述比较器获取的所述母线电压值小于所述电压阈值，所述比较器的输出端输出低电平信号。这种设置保证了母线电压值大于电压阈值时，比较器能快速向触发单元输出相应的电平信号，提高带电插拔保护电路的响应速度。
进一步，所述控制电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容；所述第一电阻与所述第二电阻串联并连接在所述稳压电源与接地端之间，所述第二电阻与所述第一电容并联并连接在所述比较器的第二输入端与接地端之间。这种结构，保证控制电路能向比较器的第二输入端稳定地输出与电压阈值一致的电压，保证带电插拔保护电路的防护功能；同时，通过改变第一电阻、第二电阻和第一电容的阻容参数，能对电压阈值进行调整，提高带电插拔保护电路的调整灵活性。
进一步，所述开关电路包括三极管、第三电阻和第二电容，所述三极管的集电极通过所述第三电阻与所述稳压电源连接；所述三极管的基极与所述比较器的输出端连接；所述三极管的发射极与接地端连接；所述第二电容的两端分别连接所述三极管的集电极和发射极。这种结构保证了开关电路接收到高电平信号后，三极管能快速进入导通状态，关闭稳压电源的稳压输出，保证带电插拔保护电路的防护功能；通过改变第三电阻和第二电容的阻容参数，能对三极管关闭稳压电源的稳压输出的时长进行调整，使无刷直流电机的带电插拔后，三极管能在预设的时长后自动恢复稳压电源的稳压输出，避免影响无刷直流电机的正常运作。
进一步，所述采集端口与所述比较器之间、所述比较器与所述开关电路之间均设置有滤波电路。通过设置滤波电路，避免了电路中的高频干扰，提高带电插拔保护电路的响应准确性。
进一步，所述滤波电路包括第四电阻和第三电容，所述第四电阻的两端分别连接所述滤波电路的输入端和输出端；所述第三电容的一端与所述第四电阻连接，所述第三电容的另一端与接地端连接。这种结构进一步避免电路中的高频干扰，保证滤波电路输出信号的稳定性。
进一步，所述比较器还连接有供电电路，所述供电电路包括稳压电源和第四电容；所述稳压电源与所述比较器连接；所述第四电容的一端与所述稳压电源连接，所述第四电容的另一端与接地端连接。通过设置供电电路，保证比较器的工作电压的稳定性，避免稳压电源对比较器造成损坏，导致带电插拔保护电路的失效。
进一步，所述比较器的输出端还连接有输出电路，所述输出电路包括第五电阻和第五电容；所述第五电阻与所述第五电容串联并连接在所述稳压电源与接地端之间，所述比较器的输出端连接在所述第五电阻和所述第五电容之间。通过设置输出电路，提高比较器输出信号的稳定性，提高带电插拔保护电路的防护精准性。
本实用新型的第二方面，一种控制器，包括控制芯片和如上所述的无刷直流电机的带电插拔保护电路，所述控制芯片与所述电源输出端口连接。
进一步，所述稳压电源还连接有功率器件。
上述控制器的有益效果是：通过设置无刷直流电机的带电插拔保护电路和功率器件，当带电插拔引起的电压尖峰导致母线电压值大于电压阈值，触发单元能关闭稳压电源的稳压输出，切断稳压电源与控制芯片的连接，避免控制芯片受到损坏；通过设置功率器件，使电压尖峰施加在功率器件上，进一步增加电机控制器抵抗过压的能力。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型实施例一种无刷直流电机的带电插拔保护电路的电路图；
图2为本实用新型实施例一种控制器的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
参照图1，本实用新型实施例提供了一种无刷直流电机的带电插拔保护电路，包括：检测单元，检测单元包括用于获取母线电压值的采集端口vbus、用于设置电压阈值的控制电路、用于比较母线电压值和电压阈值的比较器u1a，采集端口vbus与比较器u1a的第一输入端连接，控制电路的输出端与比较器u1a的第二输入端连接；触发单元，触发单元包括开关电路、稳压电源vreg和电源输出端口fib，开关电路的输入端与比较器u1a的输出端连接；开关电路连接稳压电源vreg和电源输出端口fib以控制开启或关闭电源输出端口fib的稳压输出。
通过设置检测单元和触发单元，带电插拔保护电路能对母线电压值进行采集并与电压阈值进行对比，当母线电压值超过电压阈值时，触发单元响应并关闭电源输出端口fib的稳压输出，避免带电插拔引起的电压尖峰带来的损坏，保护开关电路后端的电机部件，提高无刷直流电机的使用寿命。
另一个实施例，当比较器u1a获取的母线电压值大于电压阈值，比较器u1a的输出端输出高电平信号；当比较器u1a获取的母线电压值小于电压阈值，比较器u1a的输出端输出低电平信号。这种设置保证了母线电压值大于电压阈值时，比较器u1a能快速向触发单元输出相应的电平信号，提高带电插拔保护电路的响应速度。
另一个实施例，控制电路包括第一电阻r1、第二电阻r2和第一电容c1；第一电阻r1与第二电阻r2串联并连接在稳压电源vreg与接地端之间，第二电阻r2与第一电容c1并联并连接在比较器u1a的第二输入端与接地端之间。这种结构，保证控制电路能向比较器u1a的第二输入端稳定地输出与电压阈值一致的电压，保证带电插拔保护电路的防护功能；同时，通过改变第一电阻r1、第二电阻r2和第一电容c1的阻容参数，能对电压阈值进行调整，提高带电插拔保护电路的调整灵活性。例如，在实际应用中，r1＝16.5kω，r2＝30kω，c2＝0.1uf，则当前比较器u1a的第二输入端的输入电压值为3.225v，若母线电压值与母线电压采样增益gainvm为0.0073，则电压阈值为440v。
另一个实施例，开关电路包括三极管q1、第三电阻r3和第二电容c2，三极管q1的集电极通过第三电阻r3与稳压电源vreg连接；三极管q1的基极与比较器u1a的输出端连接；三极管q1的发射极与接地端连接；第二电容c2的两端分别连接三极管q1的集电极和发射极。这种结构保证了开关电路接收到高电平信号后，三极管q1能快速进入导通状态，关闭电源输出端口fib的稳压输出，保证带电插拔保护电路的防护功能；通过改变第三电阻r3和第二电容c2的阻容参数，能对三极管q1关闭电源输出端口fib的稳压输出的时长t进行调整，使无刷直流电机的带电插拔后，三极管q1能在预设的时长t后自动恢复电源输出端口fib的稳压输出，避免影响无刷直流电机的正常运作。例如，在实际应用中，r3＝100kω，c2＝0.1uf，三极管q1关闭电源输出端口fib的稳压输出的时长t＝3ms，即带电插拔保护电路生效3ms后，三极管q1自动恢复截止状态，并恢复电源输出端口fib的稳压输出，使控制芯片恢复与稳压电源vreg的连接状态。
另一个实施例，采集端口vbus与比较器u1a之间、比较器u1a与开关电路之间均设置有滤波电路。通过设置滤波电路，避免了电路中的高频干扰，提高带电插拔保护电路的响应准确性。
另一个实施例，滤波电路包括第四电阻r4和第三电容c3，第四电阻的两端分别连接滤波电路的输入端和输出端；第三电容c3的一端与第四电阻r4连接，第三电容c3的另一端与接地端连接。这种结构进一步避免电路中的高频干扰，保证滤波电路输出信号的稳定性。在本实施例中，不同位置的滤波电路所采用的第四电阻r4和第三电容c3的阻容参数根据实际需求进行调整。
另一个实施例，比较器u1a还连接有供电电路，供电电路包括稳压电源vreg和第四电容c4；稳压电源vreg与比较器u1a连接；第四电容c4的一端与稳压电源vreg连接，第四电容c4的另一端与接地端连接。通过设置供电电路，保证比较器u1a的工作电压的稳定性，避免稳压电源vreg对比较器u1a造成损坏，导致带电插拔保护电路的失效。
另一个实施例，比较器u1a的输出端还连接有输出电路，输出电路包括第五电阻r5和第五电容c5；第五电阻r5与第五电容c5串联并连接在稳压电源vreg与接地端之间，比较器u1a的输出端连接在第五电阻r5和第五电容c5之间。通过设置输出电路，提高比较器u1a输出信号的稳定性，提高带电插拔保护电路的防护精准性。
当电机处于正常工作状态时，采集端口vbus采集到的母线电压值低于电压阈值，比较器u1a的输出端输出低电平信号，三极管q1处于截止状态，此时电源输出端口fib输出为稳压值，保证控制芯片100的正常供电；当电机带电插拔后，采集端口vbus采集到的母线电压值大于电压阈值，比较器u1a的输出端输出高电平信号，三极管q1处于导通状态，即关断稳压电源vreg与电源输出端口fib的连接，避免电压尖峰对控制芯片100造成损害，并在预设时间t后，q1恢复截止状态，使电源输出端口fib的输出恢复为稳压值。
参照图2，本实用新型实施例还提供一种控制器，包括控制芯片100和如上所述的无刷直流电机的带电插拔保护电路，控制芯片100与电源输出端口fib连接。
另一个实施例，稳压电源vreg还连接有功率器件200。通过设置功率器件200，使电压尖峰施加在功率器件200上，进一步增加电机控制器抵抗过压的能力。
从以上的描述可以看出，本实用新型的无刷直流电机的带电插拔保护电路及其控制器通过设置带电插拔保护电路和功率器件200，当带电插拔引起的电压尖峰导致母线电压值大于电压阈值，触发单元能关闭稳压电源vreg的稳压输出，切断稳压电源vreg与控制芯片的连接，避免控制芯片100受到损坏；通过设置功率器件200，使电压尖峰施加在功率器件200上，进一步增加电机控制器抵抗过压的能力。
上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
1.一种无刷直流电机的带电插拔保护电路，其特征在于，包括：
检测单元，所述检测单元包括用于获取母线电压值的采集端口、用于设置电压阈值的控制电路、用于比较所述母线电压值和所述电压阈值的比较器，所述采集端口与所述比较器的第一输入端连接，所述控制电路的输出端与所述比较器的第二输入端连接；
触发单元，所述触发单元包括开关电路、稳压电源和电源输出端口，所述开关电路的输入端与所述比较器的输出端连接；所述开关电路连接所述稳压电源和所述电源输出端口以控制开启或关闭所述电源输出端口的稳压输出。
2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机的带电插拔保护电路，其特征在于，当所述比较器获取的所述母线电压值大于所述电压阈值，所述比较器的输出端输出高电平信号；当所述比较器获取的所述母线电压值小于所述电压阈值，所述比较器的输出端输出低电平信号。
3.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机的带电插拔保护电路，其特征在于，所述控制电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容；所述第一电阻与所述第二电阻串联并连接在所述稳压电源与接地端之间，所述第二电阻与所述第一电容并联并连接在所述比较器的第二输入端与接地端之间。
4.根据权利要求3所述的一种无刷直流电机的带电插拔保护电路，其特征在于，所述开关电路包括三极管、第三电阻和第二电容，所述三极管的集电极通过所述第三电阻与所述稳压电源连接；所述三极管的基极与所述比较器的输出端连接；所述三极管的发射极与接地端连接；所述第二电容的两端分别连接所述三极管的集电极和发射极。
5.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机的带电插拔保护电路，其特征在于，所述采集端口与所述比较器之间、所述比较器与所述开关电路之间均设置有滤波电路。
6.根据权利要求5所述的一种无刷直流电机的带电插拔保护电路，其特征在于，所述滤波电路包括第四电阻和第三电容，所述第四电阻的两端分别连接所述滤波电路的输入端和输出端；所述第三电容的一端与所述第四电阻连接，所述第三电容的另一端与接地端连接。
7.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机的带电插拔保护电路，其特征在于，所述比较器还连接有供电电路，所述供电电路包括稳压电源和第四电容；所述稳压电源与所述比较器连接；所述第四电容的一端与所述稳压电源连接，所述第四电容的另一端与接地端连接。
8.根据权利要求7所述的一种无刷直流电机的带电插拔保护电路，其特征在于，所述比较器的输出端还连接有输出电路，所述输出电路包括第五电阻和第五电容；所述第五电阻与所述第五电容串联并连接在所述稳压电源与接地端之间，所述比较器的输出端连接在所述第五电阻和所述第五电容之间。
9.一种控制器，其特征在于，包括控制芯片和上述权利要求1-8任一项所述的无刷直流电机的带电插拔保护电路，所述控制芯片与所述电源输出端口连接。
10.根据权利要求9所述的一种控制器，其特征在于，所述稳压电源还连接有功率器件。
技术总结