一種新型汽車空調風機調速器制造技術

本實用新型專利技術屬于電機調速領域，特別涉及用于汽車空調風機的調速設備。目的是克服現有調速器體積大，電路結構復雜、無法無級調速、通用性差、保護功能不齊全的不足，而提出一種新型汽車空調風機調速器。本實用新型專利技術采用先進的ASIC技術，把所有功能均集成到一塊硅片上并封裝成芯片，采用這種芯片設計了一款新型汽車空調風機調速器。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于電機調速領域，特別涉及用于汽車空調風機的調速設備。
技術介紹
目前國內大部分汽車空調風機采用的是有刷直流電機串電阻的調速，無刷直流電機調速，變極調速。文獻“交流調速系統(第一版)(劉競成·上海上海交通大學出版社，1984.) ”指出，串電阻調速方法是在直流單相電機的電驅回路中串接多個附加電阻，通過換擋開關改變串入的電阻數，從而改變電機電驅回路串入的電阻R，使電驅電流發生改變來實現電機調速的，這種調速方法效率低下，很大一部分功耗消耗在串入的電阻上，而且調節范圍有限， 只有固定的幾個檔，無法實現平滑連續的無級調速，串電阻調速的原理如圖I所示。文獻“毛維杰，沈云寶.汽車空調無刷直流風機的驅動和保護J.汽車電器，1995(4) ;8-10. ”，“夏長亮.薛向黨.汽車空調無刷直流電機設計研究J.微電機，1999(3) :7-8. ”，“夏長亮.史婷娜.汽車空調用非橋式無刷直流電機仿真研究J.微電機，2001(3) :7-9. ”介紹了無刷直流電動機調速系統在汽車空調風機中的應用。其驅動電路如圖2所示。在圖2所示調速系統中，驅動電路采用三相星形非橋式線路，功率管選用MOSFET管，雙管并聯，R、C串聯電路為緩沖電路，用來保護功率MOSFET管，轉子位置信號由霍爾式位置傳感器獲得，3個霍爾元件沿圓周均布，位置傳感器的旋轉部分由磁體和非磁體組成一圓環，并與電機本體主轉子同軸連接，當位置傳感器轉子的扇形片(非磁體)對準霍爾元件時，霍爾元件由于感應不到磁場而輸出高電平，使由其控制的功率管導通，電源給相應的ー組電驅繞組饋電，其他兩相電驅繞組由于霍爾元件輸出低電平而無法和電源接通。這樣，隨著電機主轉子的轉動，位置傳感器轉子扇形片也跟著轉動，電驅繞組便一相一相地依次饋電，從而實現各繞組的換流，通過改變電驅繞組通電時間和加在其上的電壓，即可實現電機調速，從而控制汽車空調風機的運行。但是這種調速裝置電路結構相對復雜，所采用的元器件多，成本大大提高，通用性也差。文獻“阮明旺.多速電動機在拖動空調風機設備中的應用J.山東紡織科技，1995(4) :41-43. ”指出有關變極調速在空調風機中的應用。通過設計相應的控制電路來控制變極多速三相異步電機在不同負載情況下分別在低速、中速和高速三個速度段下運行，從而起到調速并節能的作用。它包括主電路和控制電路兩大部分，其中主電路主要由空氣開關，互感器，接觸器主觸點及熱繼電器和YD系列變極多速三相異步電動機組成，控制電路主要由電源及運行狀態指標，風機低速段，中速段和高速段運行四個控制部分組成，另外在回路中還有保護電路和測量電路，同樣電路結構相對復雜，電機的結構也比較復雜，制造成本大大提高，更為嚴重的是只有低速段、中速段、高速段3個段，無法實現無級調速。由此可見，目前國內大部分汽車的空調風機調速器體積大、電路復雜、無法無級調速，除此外，這些調速器通用性差，一款型號的調速器只能對幾種相對固定型號的電機進行調速。
技術實現思路
本技術的目的是克服現有調速器體積大，電路結構復雜、無法無級調速、通用性差、保護功能不齊全的不足，而提出一種新型汽車空調風機調速器及其工作方法。本技術采用先進的ASIC技術，把所有功能均集成到一塊硅片上并封裝成芯片，采用這種芯片設計了ー款新型汽車空調風機調速器。具體技術方案如下ー種新型汽車空調風機調速器，包括電源保護電路、控制電路、功率電路和信號輸入模塊以及接ロ電路，其特征在干上述電源保護電路包含電阻、電容、和肖特基ニ極管，所述電源保護電路的電容ClO和C12并聯，其中C12為極性電容，肖特基ニ極管Dl與電容C13并聯，電阻R3 —端與C12相連，另一端與肖特基ニ極管Dl相連，電容C12和肖特基ニ極管Dl另一端接地；所述控制電路包括PWM信號處理模塊、控制模塊、輸出驅動模塊、反饋接ロ、溫度檢測、過壓欠壓檢測模塊和電源模塊，上述各模塊通過各個電壓控制信號相互級聯在一起；所述功率電路包括功率開關管Tl、反相串聯的ニ極管D5和D7、相互并聯的電容C9和C11、電阻R9和電容C15、以及第一 I腳接ロ M0T0R1和第二 I腳接ロ M0T0R2 ;所述第一 I腳接ロ M0T0R1與電源BATT相連，所述第二 I腳接ロ M0T0R2與功率開關管Tl的D腳相連接，所述相互并聯的電容C9和Cll跨接于第一 I腳接口和第二 I腳接ロ之間，所述反相串聯的ニ極管D5和D7跨接于功率管Tl的D腳和G腳之間，所述的電容C15跨接于功率管Tl的D腳和S腳之間，并且功率開關管Tl的S腳與地相連接。上述控制電路采用ASIC技木，把控制部分的各個模塊集成于ー塊專用IC上，其型號為 AA539B。上述電源保護電路的ニ極管Dl的型號是SMAJ18A，所述電容C12型號為X2. 22VZR，所述電容ClO型號為1206B106K250NT ;上述功率電路包含的功率開關管Tl的型號是IRFBA1405P，ニ極管 D5、D7 的型號是 SMAJ18A，電容 C11、C15 的型號是 1206B106K250NT，電容 Cl 的型號是 0805 104K/100V。上述電源保護電路、控制電路和功率電路的所有元器件均采用貼片封裝焊接在一塊長寬分別為61. 5mm和45. 7mm的PCB板上，整個電路板高度為5. 6mm,并通過第三5腳接ロ與外部電源、PWM信號及電機相連接。本技術調速器的散熱部件采用ー個長4. 5cm、寬3cm、高2cm的鋁合金散熱器，且該鋁合金散熱器通過導熱油脂和功率電路的功率開關管Tl緊密結合在一起，并固定在ー個塑料盒中。ー種新型汽車空調風機調速器的工作方法，具有以下步驟I)系統上電，進行下列判斷a、供電電壓在9. Iv到16. 9v之間嗎？b、PWM信號低電平小于2. 3v，且高電平高于3. 3v嗎？C、PWM信號頻率在IOHz到25Hz之間嗎？d、溫度在-30度到110度之間嗎？e、輸入電源反接嗎？如果a、b、C、d和e中有一個不滿足條件則關閉空調風機；2)測出輸入PWM信號的相關參數，計算出對應控制信號的相關參數，產生對應的控制信號；3)控制信號輸出給驅動電路；4)由驅動電路驅動空調風機運轉；5)判斷供電電壓小于8. 7v或者大于17. 5v嗎？如果滿足條件則關閉空調風機，否則返回步驟I)進行下ー個循環。本技術的有益效果是整個控制電路體積大大縮小，長、寬、高的尺寸分別為61. 5mm、45. 7mm,5. 6mm,整個電路只有ー塊集成1C，一個功率管和一些貼片電阻，貼片電容和貼片ニ極管，ー個5腳插拔接ロ焊接在ー塊PCB板上，結構非常簡單；通過改變輸入PWM信號的占空比，風機轉速就可以線性地在O至最大速度間無級平滑的調節，達到了無級調 速的目的；并且只要在控制電路所能提供的最大功率范圍內，任何ー款直流單相電機均可以采用這個調速器來調節轉速，具有很強的通用性；同時還具有齊全的檢測與保護功能，比如過壓保護、欠壓保護、輸入PWM信號高低電平的檢測、輸入PWM信號頻率的檢測、溫度檢測與保護、電機轉速的檢測與穩定、供電電壓的反接與保護。附圖說明圖I為現有技術中汽車空調風機串電阻的調速電路圖。圖2為現有技術中汽車空調風機調速系統驅動電路圖。圖3為本技術調速器的組成本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.ー種新型汽車空調風機調速器，包括電源保護電路、控制電路、功率電路和信號輸入模塊以及接ロ電路，其特征在干上述電源保護電路包含電阻、電容、和肖特基ニ極管，所述電源保護電路的電容Cio和C12并聯，其中C12為極性電容，肖特基ニ極管Dl與電容C13并聯，電阻R3 —端與C12相連，另一端與肖特基ニ極管Dl相連，電容C12和肖特基ニ極管Dl另一端接地；所述控制電路包括PWM信號處理模塊、控制模塊、輸出驅動模塊、反饋接ロ、溫度檢測、過壓欠壓檢測模塊和電源模塊，上述各模塊通過各個電壓控制信號相互級聯在一起；所述功率電路包括功率開關管Tl、反相串聯的ニ極管D5和D7、相互并聯的電容C9和C11、電阻R9和電容C15、以及第一 I腳接ロ MOTORl和第二 I腳接ロ M0T0R2 ;所述第一 I腳接ロ M0T0R1與電源BATT相連，所述第二 I腳接ロ M0T0R2與功率開關管Tl的D腳相連接，所述相互并聯的電容C9和Cll跨接于第一 I腳接口和第二 I腳接ロ之間，所述反相串聯的ニ極管D5和D7跨接于功率管Tl的D腳和G腳之間，所述的電容C15跨接于功率管Tl的D腳和S腳之間，并且功率開關管Tl的S腳與地相連接。2.根據權利要求I所述的ー種...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孔令成，徐達，張志華，趙賢相，駱長俊，
申請(專利權)人：中國科學院合肥物質科學研究院，常州先進制造技術研究所，
類型：實用新型
國別省市：