多功能豆?jié){機功能強大，不但可以磨制豆?jié){，還可以制作果汁、果蔬濃湯、營養(yǎng)米糊、五谷雜糧、玉米汁、綠豆汁等幾十個品種，既可制作熱飲同時又可制作冷飲。

一般多功能豆?jié){機是由電動和電熱系統(tǒng)集成在一起的產(chǎn)品，整機程序由微電腦系統(tǒng)自動控制，形成一個相對復(fù)雜的系統(tǒng)。多功能豆?jié){機從結(jié)構(gòu)上分析，主要有機頭，機身，馬達(dá)，聯(lián)軸器，杯蓋，杯體，刀軸，控制電路板，液晶顯示屏等組成。豆?jié){機里有溫度傳感器，用于檢測加熱器加熱時杯體內(nèi)的水溫，當(dāng)水溫達(dá)到MCU設(shè)定溫度（假設(shè)80 ℃左右）時，MCU啟動馬達(dá)開始磨制豆?jié){。一般多功能豆?jié){機的預(yù)熱、打漿、榨果汁等全自動化過程，都是通過MCU控制，相應(yīng)的驅(qū)動三極管，再由多個繼電器組成的繼電器組電路轉(zhuǎn)換來完成。其中馬達(dá)在多功能豆?jié){機中是一個非常重要的部件，它的使用安全問題直接影響到豆?jié){機的可靠性。

下圖3為多功能豆?jié){機馬達(dá)和加熱器的簡單電路示意圖。豆?jié){機所用馬達(dá)為220V直流馬達(dá)，繼電器的工作電壓為12V，豆?jié){機利用繼電器把MCU發(fā)出的低壓控制信號I/O來控制交流高壓信號的通斷，R3為PPTC可恢復(fù)電阻，T1和T2為繼電器。

圖3 豆?jié){機馬達(dá)和加熱器的電路示意圖

由于在使用多功能豆?jié){機時，豆?jié){機往往在制作果汁的時候會發(fā)生堵轉(zhuǎn)，馬達(dá)的堵轉(zhuǎn)指的是杯體中的物品將馬達(dá)軸承固定不使其轉(zhuǎn)動，這時電壓還加在馬達(dá)的兩端，這時候的電流就是堵轉(zhuǎn)電流，一般的馬達(dá)都是不允許發(fā)生堵轉(zhuǎn)的，因為馬達(dá)發(fā)生堵轉(zhuǎn)之后馬達(dá)線圈的溫度會急劇上升，溫度超過線圈的最高溫度之后，時間稍長就會燒壞馬達(dá)，這即增加了消費者的不便，也增加了生產(chǎn)者的維修成本。所以在豆?jié){機中增加馬達(dá)保護(hù)裝置是必不可少的，而且是在堵轉(zhuǎn)消除后能自動恢復(fù)的保護(hù)，因此選擇TE connectivity公司的可恢復(fù)PPTC是一個不錯的解決方案。

用上文所述的PPTC設(shè)計流程可以用在多功能豆?jié){機馬達(dá)防堵保護(hù)設(shè)計中，但這是往往會碰到選擇PPTC型號困難的問題，也就是說多功能豆?jié){機的馬達(dá)保護(hù)設(shè)計會較普通的小家電馬達(dá)保護(hù)復(fù)雜的多，圖4為磨制豆?jié){時PCB板周圍環(huán)境溫度和馬達(dá)外殼溫度的實測圖，可見控制電路PCB板PPTC周圍的環(huán)境溫度最高可以到達(dá)85C。由于豆?jié){機的PPTC最高環(huán)境溫度85度會比普通的小家電最高環(huán)境溫度要求高，這樣既要在85度的最大工作電流下能正常工作，還要保證在最低溫度0度的堵轉(zhuǎn)電流情況下能及時的保護(hù)，相應(yīng)的就增大了設(shè)計難度。下面就具體的闡述此類多功能豆?jié){機馬達(dá)堵轉(zhuǎn)的保護(hù)設(shè)計方案。

圖4 磨制豆?jié){時PCB板子和馬達(dá)外殼的溫度

以磨制豆?jié){時的電流確定最大工作電流，根據(jù)該最大工作電流和最大環(huán)境溫度初步確定TE connectivity LVR系列PPTC的相關(guān)型號。圖5為多功能豆?jié){機磨制豆?jié){時的工作電流，測得多功能豆?jié){機的直流馬達(dá)的最大電流為800mA，由于磨制豆?jié){時馬達(dá)是間隔一定時間工作的，并不是一直連續(xù)工作的，間隔時間由豆?jié){機MCU計時電路控制，所以計算PPTC要能維持的最大工作電流指的是馬達(dá)工作整個周期的平均電流，圖中所示的800mA的最大電流換算成在一個完整工作周期內(nèi)為450mA。查閱LVR100在85度下的hold電流大約是550mA，所以首先選取LVR100。

圖5 多功能豆?jié){機磨制豆?jié){時的工作電流

圖6為多功能豆?jié){機的堵轉(zhuǎn)電流。在榨水果的堵轉(zhuǎn)情況下，實測馬達(dá)的堵轉(zhuǎn)最大電流為2A，由于榨果汁時馬達(dá)也不是一直連續(xù)工作的，也是間隔一定時間工作，間隔時間是馬達(dá)工作6S，停3S，這樣換算成在一個榨水果完整工作周期內(nèi)平均電流是1.6~1.7A。在1.6~1.7A堵轉(zhuǎn)電流下，馬達(dá)堵轉(zhuǎn)需要保護(hù)的時間要求在150S內(nèi)。

圖6 多功能豆?jié){機的堵轉(zhuǎn)電流

從上述數(shù)據(jù)看到豆?jié){機的堵轉(zhuǎn)電流僅僅只是正常工作時電流的3倍，還要考慮85度的最高溫度和0度的最低溫度的情況，磨制豆?jié){的時間較長，要在比如半小時之內(nèi)能維持馬達(dá)的正常工作，這樣造成馬達(dá)保護(hù)的設(shè)計很復(fù)雜，因為很難滿足PPTC動作時間快的要求，因為當(dāng)堵轉(zhuǎn)電流和正常工作時電流的比值越大， PPTC保護(hù)的時間越快，PPTC的選型也越容易。現(xiàn)在在0C溫度下1.6~1.7A的堵轉(zhuǎn)電流下，LVR100的保護(hù)時間會非常長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足在0C溫度下150S保護(hù)時間的要求。

那如何實現(xiàn)上述多功能豆?jié){機馬達(dá)保護(hù)的問題呢？TE connectivity公司研發(fā)出一種用LVR PPTC和功率電阻利用熱耦合的方式連接在一起的組件來實現(xiàn)多功能豆?jié){機馬達(dá)的快速堵轉(zhuǎn)保護(hù)。本實例中采用LVR100和1ohm/3W的功率電阻熱耦合的組件，讓功率電阻和LVR100能很好的熱接觸，目的就是為了使功率電阻能在堵轉(zhuǎn)的時候加熱LVR100使其更快的保護(hù)，選取1ohm的功率電阻是為了減小對直流馬達(dá)的影響。

首先選取LVR100的Rmin電阻和1ohm/3W的功率電阻熱耦合的組件來進(jìn)行0C溫度下榨水果馬達(dá)堵轉(zhuǎn)保護(hù)時間。

選取兩片Rmin電阻0.22ohm 的LVR100和功率電阻集成的組件，下面表1為馬達(dá)的保護(hù)時間。

表1 Rmin電阻的LVR100和功率電阻集成的組件在0C下馬達(dá)保護(hù)時間

由上表可見保護(hù)時間都在150S之內(nèi)，滿足要求。

其次選取典型值電阻的LVR100和功率電阻集成的組件，來進(jìn)行0C/25C溫度下榨水果馬達(dá)堵轉(zhuǎn)保護(hù)時間，下表2為馬達(dá)的保護(hù)時間。

表2 典型值電阻的LVR100和功率電阻集成的組件在0C/25C下馬達(dá)保護(hù)時間

可見LVR100的典型值組件在0C/25C溫度下馬達(dá)保護(hù)時間還會更快，完全滿足小于150S的馬達(dá)保護(hù)要求。圖7為在25度下馬達(dá)堵轉(zhuǎn)保護(hù)的實測波形。

圖7 PPTC組件在多功能豆?jié){機馬達(dá)堵轉(zhuǎn)保護(hù)波形

然后選取R1max電阻0.58ohm 的LVR100和功率電阻集成的組件來進(jìn)行磨制豆?jié){的hold試驗，實驗結(jié)果證明組件能在一次完整的磨制豆?jié){過程中不誤動作。

由以上的試驗證明，TE connectivity公司研發(fā)出的LVR PPTC和功率電阻集成在一起的組件既可以滿足馬達(dá)的保護(hù)時間的要求，又可以在一次完整的磨制豆?jié){的周期內(nèi)不誤動作，達(dá)到了設(shè)計和保護(hù)要求。

結(jié)論

PPTC可以用在小家電的馬達(dá)堵轉(zhuǎn)保護(hù)中，對于多功能豆?jié){機等較為復(fù)雜的馬達(dá)堵轉(zhuǎn)保護(hù)，TE connectivity也針對此類問題，研發(fā)出LVR PPTC和功率電阻利用熱耦合集成在一起的組件，解決了原來PPTC在豆?jié){機等家用電器中直流馬達(dá)堵轉(zhuǎn)保護(hù)時間慢的問題，為客戶解決此類問題提供了一種全新的方案。