开关电路、电机控制系统和吸尘器

文档序号:721052 发布日期:2021-04-16 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 开关电路、电机控制系统和吸尘器 (Switch circuit, motor control system and dust catcher ) 是由 卢铁斌 宾宏 赵小安 于 2019-10-16 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种开关电路、电机控制系统和吸尘器,其中,开关电路包括:供电单元;使能单元;控制器;开关单元;其中,控制器用于在接收端接收到开信号时,通过发送端持续输出使能信号,直至接收端接收到关信号,且将该使能信号维持到执行完停机控制程序后,其中,控制器还用于,在接收端接收到开信号时,开始执行电机运行控制程序,在接收端接收到关信号时,开始执行电机停机控制程序。该开关电路能够在实现零电流待机功耗的同时,避免由于开关电路处于不可控的状态而使得电机进入自由停机状态,从而避免出现较长时间的停机尾音和低频振动,提升用户使用体验,且无需增加延时处理电路,具有成本低、可靠性强的优点。(The invention discloses a switching circuit, a motor control system and a dust collector, wherein the switching circuit comprises: a power supply unit; an enabling unit; a controller; a switch unit; the controller is used for continuously outputting an enabling signal through the sending end when the receiving end receives the on signal until the receiving end receives the off signal and maintaining the enabling signal until the stop control program is executed, wherein the controller is also used for starting to execute the motor operation control program when the receiving end receives the on signal and starting to execute the motor stop control program when the receiving end receives the off signal. This switch circuit can avoid making the motor get into free shutdown state because switch circuit is in uncontrollable state when realizing zero current standby power consumption to avoid appearing longer shut down tail sound and low frequency vibration, promote the user and use and experience, and need not to increase delay processing circuit, have with low costs, advantage that the reliability is strong.)

开关电路、电机控制系统和吸尘器

技术领域

本发明涉及供电技术领域,尤其涉及一种开关电路、电机控制系统和吸尘器。

背景技术

对于电池供电用电设备,常常对待机功耗有一定的要求,需在用电设备停机时切断控制器电源,保证最低的待机功耗,而控制器断电后,对用电设备失去了控制,用电设备即处于不可控的状态,例如手持式吸尘器,在断电后其电机自由停机,将出现较长时间的停机尾音和低频振动,严重影响了用户使用体验。

为解决该问题,常用的处理手段是增加延时处理电路,这就必然需要增加物料成本,增加器件料号,降低了系统可靠性,而且还需对延时时长进行整定,增加了系统调试时间。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此,本发明的一个目的在于提出一种开关电路,能够在实现零电流待机功耗的同时,避免由于开关电路处于不可控的状态而使得电机进入自由停机状态,从而避免出现较长时间的停机尾音和低频振动,提升用户使用体验,且无需增加延时处理电路,具有成本低、可靠性强的优点。

本发明的另一个目的在于提出一种电机控制系统。

本发明的又一个目的在于提出一种吸尘器。

为达上述目的,本发明第一方面实施例提出了一种开关电路,包括:供电单元;使能单元,所述使能单元用于输出开关信号,其中,所述开关信号包括开信号和关信号;控制器,所述控制器包括供电端、接收端和发送端,所述接收端与所述使能单元连接;开关单元,所述开关单元分别与所述供电单元、所述使能单元、所述供电端和所述发送端连接,所述开关单元用于在接收到所述使能单元输出的开信号或者所述发送端输出的使能信号时,根据所述开信号或者所述发送端输出的使能信号,建立所述控制器与所述供电单元之间的供电连接:其中,所述控制器用于在所述接收端接收到所述开信号时,通过所述发送端持续输出所述使能信号,直至所述接收端接收到所述关信号,且将所述使能信号维持到执行完电机停机控制程序后,其中,所述控制器还用于在所述接收端接收到所述开信号时,开始执行电机运行控制程序;在所述接收端接收到所述关信号时,开始执行所述电机停机控制程序。

根据本发明实施例的开关电路,通过其开关单元根据开信号和使能信号控制供电单元供电给控制器,在接收端接收到关信号时,开始执行停机控制程序,在停机控制程序执行结束后,控制器停止工作。由此,能够在实现零电流待机功耗的同时,避免由于开关电路处于不可控的状态而使得电机进入自由停机状态,避免出现较长时间的停机尾音和低频振动,提升用户使用体验,且无需增加延时处理电路,使其具有成本低、可靠性强的优点。

另外,根据本发明上述实施例的开关电路还可以具有如下附加的技术特征:

根据本发明的一个实施例,所述开关单元包括:第一开关子单元,所述第一开关子单元的第一端与所述供电单元连接,所述第一开关子单元的第二端与所述供电端连接;第二开关子单元,所述第二开关子单元的第一端与所述第一开关子单元的控制端连接,所述第二开关子单元的第二端接地,所述第二开关子单元的控制端分别与所述使能单元、所述发送端连接。

根据本发明的一个实施例,所述第一开关子单元包括:第一开关管,所述第一开关管的第一端与所述供电单元连接,所述第一开关管的第二端与所述控制器的供电端连接,所述第一开关管的控制端与所述第二开关子单元的第一端连接。

根据本发明的一个实施例,所述第二开关子单元包括:第二开关管,所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的控制端连接,所述第二开关管的第二端接地,所述第二开关管的控制端分别与所述使能单元、所述控制器的接收端和发送端连接。

根据本发明的一个实施例,所述第一开关子单元还包括:第一电阻,所述第一电阻的一端与所述第一开关管的第一端连接,所述第一电阻的另一端与所述第一开关管的控制端连接,并形成第一节点。

根据本发明的一个实施例,所述第二开关子单元还包括:第二电阻,所述第二电阻的一端与所述第一节点连接,所述第二电阻的另一端与所述第二开关管的第一端连接;第三电阻,所述第三电阻的一端与所述控制器的接收端连接,所述第三电阻的另一端与所述使能单元连接,并形成第二节点;第四电阻,所述第四电阻的一端与所述第二节点连接,所述第四电阻的另一端与所述第二开关管的控制端连接,并形成第三节点;第五电阻,所述第五电阻的一端与所述控制器的发送端连接,所述第五电阻的另一端与所述第三节点连接。

根据本发明的一个实施例,所述第二开关子单元还包括:第六电阻,所述第六电阻的一端与所述第三节点连接,所述第六电阻的另一端接地;第一电容,所述第一电容与所述第六电阻并联连接。

根据本发明的一个实施例,所述第一开关管采用P-MOS管,所述第二开关管采用NPN三极管。

为达上述目的,本发明第二方面实施例提出了一种电机控制系统,包括:电机;驱动电路,所述电机驱动电路与所述电机连接;本发明第一方面实施例提出的开关电路,所述开关电路包括控制器,所述控制器用于通过所述驱动电路对所述电机进行控制。

根据本发明实施例的电机控制系统,通过本发明实施例的开关电路,能够在实现零电流待机功耗的同时,避免电机失去控制而处于不可控的自由停机状态,避免出现较长时间的停机尾音和低频振动,提升用户使用体验,且无需增加延时处理电路,使其具有成本低、可靠性强的优点。

为达上述目的,本发明第三方面实施例提出了一种吸尘器,包括本发明第二方面实施例提出的电机控制系统。

根据本发明实施例的吸尘器,通过本发明实施例的电机控制系统,能够在实现零电流待机功耗的同时,避免电机失去控制而处于不可控的自由停机状态,避免出现较长时间的停机尾音和低频振动,提升用户使用体验,且无需增加延时处理电路,使其具有成本低、可靠性强的优点。

本发明附加的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,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明实施例的开关电路的结构框图;

图2是本发明一个实施例的开关电路的结构示意图;

图3是本发明一个示例的开关电路的结构示意图;

图4是本发明另一个示例的开关电路的结构示意图;

图5是本发明实施例的电机控制系统的结构框图;

图6是本发明一个示例的电机控制系统的结构示意图;

图7是本发明实施例的吸尘器的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述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,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的开关电路、电机控制系统和吸尘器。

图1是本发明实施例的开关电路的结构框图。

如图1所示,该开关电路100包括:供电单元10、使能单元20、控制器30和开关单元40。

其中,使能单元20用于输出开关信号,其中,开关信号包括开信号和关信号;控制器30包括供电端31、接收端32和发送端33,接收端32与使能单元20连接;开关单元40分别与供电单元10、使能单元20、供电端31和发送端33连接,开关单元40用于在接收到使能单元20输出的开信号或者发送端33输出的使能信号时,根据开信号或者发送端33输出的使能信号,建立控制器30与供电单元10之间的供电连接:其中,控制器30用于在接收端32接收到开信号时,通过发送端33持续输出使能信号,直至接收端32接收到关信号,且将使能信号维持到执行完电机停机控制程序后,其中,控制器30还用于在接收端32结收到开信号时,开始执行电机运行控制程序,在接收端32接收到关信号时,开始执行电机停机控制程序。

该实施例中,使能信号有低电平使能信号和高电平使能信号两种,发送端33输出的使能信号为高电平或低电平时,开关单元40根据使能单元20输出的开信号和高电平使能信号,建立控制器30与供电单元10之间的供电连接,使控制器30通电工作。开信号可以是高电平信号,关信号可以是低电平信号。

具体地,开关单元40在接收到开信号或使能信号时,其中,该使能信号可以为高电平,也可以为低电平,控制供电单元10与控制器30之间的供电电路导通,也就是说,开关单元40将开关信号和使能信号进行或运算之后,再根据或运算后的信号控制供电电路的通断。

具体而言,在实际应用中,用户可输入开机(ON)指令至使能单元20,使能单元20根据开机指令发出开信号至开关单元40和接收端32,开关单元40根据开信号控制供电单元10与控制器30之间的供电电路导通,进而控制器30得电;接收端32在接收来自使能单元20的开信号时,控制器30开始执行电机运行控制程序,并通过发送端33持续输出高电平使能信号,将该高电平使能信号发送至开关单元40,此时,供电电路因开信号和高电平使能信号继续保持导通,控制器30继续执行电机运行控制程序。

在该工作过程中,如果用户输入关机(OFF)指令至使能单元20,则开关单元40和接收端32分别接收到来自使能单元20的关信号,控制器30开始执行电机停机控制程序,同时控制发送端33继续发送高电平使能信号,进而开关单元40因该高电平使能信号的维持继续保持供电电路的导通,即供电正常,在控制器30执行完电机停机控制程序时,发送端33输出低电平使能信号,此时,开关单元40根据关信号和低电平使能信号断开供电单元10与控制器30之间的供电连接。

总的来说,在控制器30接收到关信号时,开始执行电机停机控制程序,此时,该开关电路100并不处于不可控的状态,开关单元40并不断开供电单元10与控制器30之间的供电电路,而是因使能信号的维持仍然保持正常供电,直至控制器30执行的电机停机控制程序结束时,开关单元40才断开供电连接,使控制器30失电,实现零电流待机。相较于通过增加延时处理电路使控制器30在开始执行停机控制程序时,继续控制开关电路100,本发明实施例无需增加物料成本,无需进行延时时长的调试,具有成本低,操作简单可靠的优点。

本发明实施例的开关电路,通过其开关单元根据开关信号和使能信号控制控制器的通断电,能够在实现零电流待机功耗的同时,避免由于开关电路处于不可控的状态,使得电机进入自由停机状态,避免出现较长时间的停机尾音和低频振动,提升用户使用体验,且无需增加延时处理电路,使其具有成本低、可靠性强的优点。

在本发明的一个实施例中,如图2所示,开关单元40可包括:第一开关子单元41和第二开关子单元42。

其中,第一开关子单元41的第一端与供电单元10连接,第一开关子单元41的第二端与供电端31连接;第二开关子单元42的第一端与第一开关子单元41的控制端连接,第二开关子单元42的第二端接地GND,第二开关子单元42的控制端分别与使能单元20、发送端33连接。

具体地,开关单元40在根据开信号或者发送端33输出的使能信号,建立控制器30与供电单元10之间的供电连接时,可用于:第二开关子单元42将开信号和使能信号进行或运算,再通过或运算后的信号控制第一开关子单元41的导通,以建立控制器30与供电单元10之间的供电连接。由此,使得开关电路具有简单、易操作的优点。

在该实施例的一个示例中,如图3所示,第一开关子单元41可包括第一开关管Q1。第一开关管Q1的第一端与供电单元10连接,第一开关管Q1的第二端与控制器30的供电端31连接,第一开关管Q1的控制端与第二开关子单元42的第一端连接。其中,第一开关管Q1可采用P-MOS(Metal Oxide Semiconductor,金属氧化物半导体)管,其第一端可以是漏极或源极,第二端可以是源极或漏极,控制端是栅极。

进一步地,参照图3,第二开关子单元42可包括第二开关管Q2。第二开关管Q2的第一端与第一开关管Q1的控制端连接,第二开关管Q2的第二端接地GND,第二开关管Q2的控制端分别与使能单元20、控制器的接收端32和发送端33连接。其中,第二开关管Q2可采用NPN三极管,其第一端可以是集电极,第二端可以是发射极,控制端可以是基极。

具体地,在实际应用中,用户可输入开机(ON)指令至使能单元20,使能单元20根据开机指令发出开信号至第二开关管Q2的控制端,第二开关管Q2导通,使第一开关管Q1导通,于是供电单元10通过第一开关管Q1给控制器30的供电端31供电,以使控制器30得电;同时,接收端32接收到该开信号,且在接收端32接收到该开信号时控制器30开始执行电机运行控制程序,并通过发送端33持续输出高电平使能信号,并将该高电平使能信号发送第二开关管Q2的控制端,此时,第一开关管Q1仍然保持导通,控制器30继续执行电机运行控制程序。

在该工作过程中,如果用户输入关机(OFF)指令至使能单元20,则第二开关管Q2和接收端32分别接收到来自使能单元20的关信号,控制器30开始执行电机停机控制程序,同时控制发送端33继续发送高电平使能信号,进而第二开关管Q2因该高电平使能信号继续保持供电电路的导通,第一开关管Q1保持导通,即供电正常,在控制器30执行完电机停机控制程序时,发送端33输出低电平使能信号,此时,第二开关管Q2根据关信号和低电平使能信号关断第一开关管Q1,即断开供电单元10与控制器30之间的供电连接。

也就是说,第二开关管Q2根据开关信号和使能信号控制第一开关管Q1的导通和关断,以控制供电单元10与供电单元10控制器30之间的供电连接的通断。由此,该开关电路无需延时处理电路,即可避免开关电路在控制器执行停机程序时处于不可控的状态,提升用户使用体验,具有简单、易操作的优点。

在另一个示例中,如图4所示,第一开关子单元41还可包括第一电阻R1。第一电阻R1的一端与第一开关管Q1的第一端连接,第一电阻R1的另一端与第一开关管Q1的控制端连接,并形成第一节点d1。第一电阻R1可用于保护第二开关管Q2,以避免第二开关管Q2的控制端电流过大而导致第二开关管Q2损坏,保证了第二开关管Q2的使用寿命。

进一步地,参照图4,第二开关子单元42还可包括:第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5。

其中,第二电阻R2的一端与第一节点d1连接,第二电阻R2的另一端与第二开关管Q2的第一端连接;第三电阻R3的一端与控制器30的接收端32连接,第三电阻R3的另一端与使能单元20连接,并形成第二节点d2;第四电阻R4的一端与第二节点d2连接,第四电阻R4的另一端与第二开关管Q2的控制端连接,并形成第三节点d3;第五电阻R5的一端与控制器30的发送端33连接,第五电阻R5的另一端与第三节点d3连接。

更进一步地,参照图4,第二开关子单元42还可包括:第六电阻R6和第一电容C1。其中,第六电阻R6的一端与第三节点d3连接,第六电阻R6的另一端接地GND;第一电容C1与第六电阻R6并联连接。

具体地,如果用户输入关机(OFF)指令至使能单元20,则第二开关管Q2和接收端32分别接收到来自使能单元20的关信号,第三电阻R3中有电流流过,控制器30开始执行电机停机控制程序,同时控制发送端33继续发送高电平使能信号至第二开关管Q2的控制端,使第四电阻R4上产生一个压降,进而第二开关管Q2因该压降继续保持第一开关管Q1的导通,即供电正常,在控制器30执行完电机停机控制程序时,发送端33输出低电平使能信号,此时,第二开关管Q2根据关信号和低电平使能信号关断第一开关挂Q1,即断开供电单元10与控制器30之间的供电连接。

综上所述,本发明实施例的开关电路,根据开关信号和使能信号控制控制器的通断电,能够在实现零电流待机功耗的同时,避免由于开关电路处于不可控的状态导致的电机控制电路失电,使得电机进入自由停机状态,避免出现较长时间的停机尾音和低频振动,提升用户使用体验,且无需增加延时处理电路,使其具有成本低、可靠性强的优点。

基于相同的发明构思,本发明提出了一种电机控制系统,图5是本发明实施例的电机控制系统的结构框图。

如图5所示,该电机控制系统1000包括:电机M、驱动电路200和本发明上述实施例的开关电路100。

其中,驱动电路200与电机M连接,开关电路100包括控制器30,控制器30用于通过驱动电路200对电机M进行控制。

下面参照图6描述该电机控制系统1000的具体实施方式:

具体地,在实际应用中,用户可输入开机(ON)指令至使能单元20,使能单元20根据开机指令发出开信号至第二开关管Q2的控制端,第二开关管Q2导通,使第一开关管Q1导通,于是供电单元10通过第一开关管Q1给控制器30的供电端31供电,以使控制器30得电;同时,接收端32接收到该开信号,且在接收端32接收到该开信号时,控制器30开始执行电机运行控制程序,即控制驱动电路200驱动电机M运行,并通过发送端33持续输出高电平使能信号,并将该高电平使能信号发送第二开关管Q2的控制端,此时,第一开关管Q1仍然保持导通,控制器30继续控制驱动电路200驱动电机M运行。

在该运行过程中,如果用户输入关机(OFF)指令至使能单元20,则第二开关管Q2和接收端32分别接收到来自使能单元20的关信号,控制器30开始执行电机停机控制程序,同时控制发送端33继续发送高电平使能信号,进而第二开关管Q2因该高电平使能信号的维持继续保持供电电路的导通,第一开关管Q1保持导通,即供电正常,在控制器30结束执行停机控制程序时,发送端33输出低电平使能信号,此时,第二开关管Q2根据关信号和低电平使能信号关断第一开关挂Q1,即断开供电单元10与控制器30之间的供电连接。

也就是说,在用户输入关机(OFF)指令时,第一开关管Q1不会立即关断,控制器30仍然通过驱动电路200驱动电机M运行,同时,控制器30开始执行停机控制程序,并控制电机M进行制动,避免电机M出现不可控的自由停机现象,在判断出电机停机控制程序执行结束,例如制动完成时,控制第一开关管Q1关断,控制器30即失电,实现零电流待机功耗,避免电机出现较长时间的停机尾音和低频震动。

本发明实施例的电机控制系统,通过本发明实施例的开关电路,根据开关信号和使能信号控制控制器的通断电,能够在实现零电流待机功耗的同时,避免电机失去控制而处于不可控的自由停机状态,避免出现较长时间的停机尾音和低频振动,提升用户使用体验,且无需增加延时处理电路,使其具有成本低、可靠性强的优点。

基于相同的发明构思,本发明提出了一种吸尘器,图7是本发明实施例的吸尘器的结构框图。

如图7所示,该吸尘器10000包括本发明上述实施例的电机控制系统1000。

具体地,在实际应用中,在吸尘器10000接收到用户的停机指令时,电机控制系统1000的开关电路100中的控制器30并不立即断电,而是仍然正常工作,并开始执行电机停机控制程序,即控制吸尘器10000进行刹车制动,避免吸尘器10000出现较长时间的停机尾音,控制器30在判断出刹车制动结束后,控制其断电,由此实现零电流待机功耗。其中,该吸尘器10000可以是手持式吸尘器。

本发明实施例的吸尘器,通过本发明实施例的电机控制系统,能够在实现零电流待机功耗的同时,避免电机失去控制而处于不可控的自由停机状态,避免出现较长时间的停机尾音和低频振动,提升用户使用体验,且无需增加延时处理电路,使其具有成本低、可靠性强的优点。

应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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