阅读说明：本技术 一种有外续流放电电路的双绕组无刷直流电机半波驱动电路 (Double-winding brushless direct current motor half-wave driving circuit with external follow current discharge circuit ) 是由 于昊昱 于佳衣 衣美凤 于 2020-03-11 设计创作，主要内容包括：本发明是关于一种有外续流放电电路的双绕组无刷直流电机半波驱动电路,属无刷直流电机技术领域,可用于径向两极转子、双绕组无刷直流电机的驱动,这种无刷直流电机可用于车用电动水泵。发明的目的是为降低UDN3625/3626芯片(或类似芯片)的过热。其特征是,由UDN3625/3626芯片及其典型应用电路和增加的外续流放电电路组成,外续流放电电路采用稳压管和肖特基二极管串联电路,其导通电压低于芯片内续流放电电路的导通电压从而代替芯片内续流放电电路为电机绕组提供续流放电通路。(The invention relates to a half-wave drive circuit of a double-winding brushless direct current motor with an external follow current discharge circuit, which belongs to the technical field of brushless direct current motors and can be used for driving a radial two-pole rotor and the double-winding brushless direct current motor. The invention aims to reduce the overheating of a UDN3625/3626 chip (or similar chips). The device is characterized by comprising a UDN3625/3626 chip, a typical application circuit thereof and an added external follow current discharge circuit, wherein the external follow current discharge circuit adopts a voltage stabilizing tube and Schottky diode series circuit, and the conduction voltage of the external follow current discharge circuit is lower than that of the on-chip follow current discharge circuit, so that the on-chip follow current discharge circuit is replaced to provide a follow current discharge path for a motor winding.)

一种有外续流放电电路的双绕组无刷直流电机半波驱动电路

技术领域

本发明是关于一种有外续流放电电路的双绕组无刷直流电机半波驱动电路，属无刷直流(微)电机技术领域，可用于径向两极永磁转子、双绕组半波驱动无刷直流电机的驱动，这种电机可用于一种车用电动水泵(内燃机水冷却系统、电动汽车动力电机水冷却系统和机动车暖风系统循环泵或增压泵等)，也可以用于其它电器或设备的水冷却系统的循环泵及其它用途的水泵及具有类似结构的风扇(微型风机)。

背景技术

近年来，一些汽车零部件制造商开始尝试研发、制造用于发动机冷却系统的电动循环泵，一般称为电动水泵(EWP，Electric Water Pump)。一些汽车制造商(宝马、丰田等)也开始尝试采用电动水泵。基于电动水泵技术的发动机冷却系统，能根据发动机温度和负荷调节电动水泵的流量和冷却系统的散热量，不仅电动水泵本身功率消耗小，而且发动机升温快，因此能显著提高发动机燃油效率、降低排放等。

电动水泵包括水泵、无刷直流电机(BLDCM)及其驱动电路三部分，有多种技术方案，其中包括一种名称《一种一体化及液体润滑永磁无刷直流电机电动水泵》的技术方案(专利号：ZL201010185641.0)。在这种方案中，电动水泵为内转子结构，转子在水泵内，其电机是具有U型定子铁芯的单相两极无刷直流电机，转子采用径向两极充磁的磁体(极)结构，U形铁心端部有两个相对的极靴，极靴的极弧形状可形成有利于提高电机性能的不对称气隙，集中式定子绕组安装在定子铁心上组成定子，驱动电路以全控(全波)或半控(半波)驱动方式连接到绕组上，灌封材料将定子和需要安装到定子槽内的驱动电路灌封在定子槽内。实际上这种方案多采用所谓半控(半波)驱动方式，即电机有两个独立的绕组，其驱动电路驱动这两个绕组交替工作产生交变(脉振)磁场驱动两极永磁转子旋转。本发明是关于这种采用径向两极永磁转子、双绕组无刷直流电机的一体化电动水泵的驱动电路的改进。

上述这种《一种一体化及液体润滑永磁无刷直流电机电动水泵》具有结构简单的显著优点，尤其是一体化结构使其没有动密封(永磁转子在水泵中因此其轴不需要动密封)；其实际多采用所谓的半控(半波)驱动方式和驱动电路，具有简单、实用的优点。

多年前这类半控(半波)驱动电路已集成电路化，多家厂商推出了多种型号的产品，其中综合性能较好的是Allegro微系统公司的UDN3625/3626传感器/驱动器芯片，该芯片中集成了霍尔器件、逻辑控制电路、驱动输出级和过热、过流保护电路等，而且有PWM信号控制端可控制(调节)其驱动输出级的工作电流因此可调节电动水泵的转数，性能比较完善。该芯片的缺陷是驱动能力弱，其最大输出负载电流很小，UDN3625实际仅能达1A左右，3626仅能达0.5A左右(厂家数据资料的数据稍大，实际应用中达不到。对比发现，UDN3625/3626的驱动能力已属最大的，其它厂商的12V产品仅有0.5A左右)。

发明人经分析和试验，发现UDN3625/3626芯片驱动能力弱的缺陷是因厂家的设计偏见造成的，主要是对电机绕组的储能大小认识不足，把其续流放电电路设计在了该芯片内，当工作电流较大时，电机绕组的储能急剧增大(绕组(电感)的储能与电流的平方成正比)，续流放电时使芯片过热，并引起芯片发生过热保护而停止工作。本发明是关于此芯片和典型应用电路的改进，也适用于有相同原理的其它类似芯片和典型应用电路的改进。

发明内容

本发明的目的是提出一种有外续流放电电路的双绕组无刷直流电机半波驱动电路，通过在芯片外增加另外的续流放电电路来解决上述这类芯片的过热问题，以消除其实际使用中的缺陷。

本发明装置是通过这样的技术方案实现的：

一种有外续流放电电路的双绕组无刷直流电机半波驱动电路，由UDN3625/3626芯片(或有相同原理的其它类似芯片)及其典型应用电路和增加的外续流放电电路组成，其特征是，用于驱动采用径向两极永磁转子、双绕组半控(半波)驱动的无刷直流电机的一体化电动水泵，其每个外续流放电电路并联在每组电机绕组上为电机绕组提供续流放电通路；外续流放电电路采用稳压管和肖特基二极管串联电路；外续流放电电路的导通电压低于UDN3625/3626芯片内续流放电电路的导通电压；外续流放电电路代替UDN3625/3662芯片内续流放电电路为每组电机绕组提供续流放电通路。驱动电路和电机绕组以灌封材料灌封。

本发明的工作原理是：

本发明是依据上述的电动水泵的基本结构和UDN3625/3626芯片的原理及其典型应用电路而做出的，是对其中现有UDN3625/3662芯片典型应用电路的改进，其工作原理是，每个外续流放电电路并联在每组电机绕组上为电机绕组提供续流放电通路以降低其过电压；外续流放电电路采用稳压管和肖特基二极管串联电路，其中的肖特基二极管工作频率高可实现更好的续流保护，稳压管可提高电机绕组续流放电电路的导通电压因此能降低续流放电电流、延迟放电开始时间以降低电机绕组续流放电电流对正常交变磁场的干扰和对永磁转子电机运转的不利影响；外续流放电电路的导通电压低于UDN3625/3626芯片内续流放电电路的导通电压可保证外续流放电电路的导通放电而UDN3625/3626芯片内续流放电电路不导通放电；因此外续流放电电路代替UDN3625/3662芯片内续流放电电路为每组电机绕组提供续流放电通路，UDN3625/3662芯片内续流放电电路不再工作也不会发热。驱动电路和电机绕组以灌封材料灌封可起到保护作用并利于散热。

本发明可产生的有益效果是：

1、本发明可显著降低UDN3625/3626芯片的发热功率并因此提高其驱动能力，改进方案简单、可靠，对车用电动水泵的实用化具有特别积极的意义。

2、和其它通常的改进方法不同(如增加新的(片外)驱动输出级)，本发明并没改变或降低UDN3625/3626芯片及其应用电路的任何性能，因此可充分发挥UDN3625/3626芯片及其应用电路的优势。

3、本发明成本低廉，而且相比现有三相无刷直流电机电动水泵，本发明及制成的电动水泵在成本及价格上都具明显优势，而且可靠性高，对车用电动水泵的实用化也具有特别积极的意义。

附图说明

附图1是本发明的电路图。

附图1中，1、UDN3625/3626芯片及其典型应用电路，2、外续流放电电路。

与UDN3625/3626芯片有相同原理的其它类似芯片及其典型应用电路与附图1的原理和结构相同或类似。这类芯片能直接用于前述的具有双电机绕组的无刷直流电机的驱动，有OC门或OD门输出，内部有用于双电机绕组续流放电的续流放电电路。本发明适用于这类芯片及其典型应用电路。

具体实施方式

附图1说明了本发明的技术方案、技术特征和工作原理。

附图1也公开了本发明的具体实施方式和实施例。

其中的UDN3625/3626芯片及其典型应用电路(1)来自于Allegro微系统公司的数据表(DATASHEET)，在附图1中UDN3625/3626芯片及其典型应用电路(1)是以虚线围起来的部分并标记了序号1，其中PMW输入电路没有采用其典型应用电路中的图腾柱电路，而根据提示采用了OC门；按该数据表，其有些外围元件是可选装元件，但为表示简明，在附图1中均表示成必装元件(在上述数据表的原图中选装以虚线表示，在附图1中均以实线表示)；外续流放电电路(2)在附图1中有两路，只其中一路标记了序号2；外续流放电电路(2)采用稳压管(Z_M)和肖特基二极管(Z_D)串联电路，两者串联不分先后。

在图1中，供电电源V_S为12V，本实施例的实际最大输出负载电流可达1.3A，与原典型应用电路相比有显著提高，因此使电动水泵的性能得到极大改善，其扬程可达1.5m，流量可达20L/min，证明了本发明的实际效果和实用性。