小家电马达堵转保护方案探讨

小家电中会使用到马达的有豆浆机、食物料理机、榨汁机、搅拌机、绞肉机、打浆机、咖啡机等，马达在这些小家电中是非常关键的设备，如何设计一个高可靠性的马达系统是判断这些小家电质量的一个很重要的指标，本文正是讨论小家电中会经常碰到的马达堵转的保护问题。

TE LVR系列PPTC产品介绍

TE connectivity是全球最大的无源器件专业提供商，同时也是全球最大的电路保护器件专业供应商，它是PPTC高分子材料正温度系数电阻的发明者，其过流过压保护器件广泛应用于消费电子、IT、通信、工业、汽车等多个领域。在过流保护方面，泰科电子提供PolySwith自复式元件，在过压保护方面，泰科电子提供GDT气体放电管和PESD/SESD静电保护元件，此外，泰科电子还提供综合保护元件2Pro和Polyzen，MHP，RTP等众多产品。

TE connectivity有众多的PPTC型号可供用户选择，LVR系列可复位电路保护器件，是专门用于防止商用和家用电器中使用的马达和变压器因过载、过热、堵转、零线故障和其它潜在因素导致的损坏的器件，PPTC的初始小电阻值在马达正常工作时不影响马达的工作，当PPTC在马达过载或者堵转的时候电阻迅速增加，以降低过载电流保护马达，当故障消除以后PPTC又可以恢复正常电阻让马达正常工作。TE connectivity LVR系列产品包括了多种额定值为120 VAC和240 VAC线电压等级产品，这些产品阻抗低、动作时间快、体积小并具备可复位功能，有助于电路设计者推出安全和可靠性良好的产品，并且减少了保修期内的修理费用。

与一次性使用的保险丝不同，PPTC器件无需在发生故障后进行更换。在过电流状况排除以及供电断开后，电路将恢复至正常的运行条件。与双金属型断路器产品相比，这种产品具有更高的灵活性、更长的使用期限以及更低的电磁干扰（EMI）。

小家电马达堵转保护的一般设计流程

下面先介绍一下在小家电马达堵转保护设计中PPTC选型的一般程序。

首先要确认PPTC的阻值上限R1max。下图1为PPTC阻值上限R1max的设计流程。

图1 PPTC阻值上限R1max的计算流程

总之选择PPTC 的R1max就是要保证PPTC在马达工作在最高温度以及最大运行电流等最恶劣情况下不会误动作，那么在其他工作情况下PPTC肯定也不会误动作。

其次确认PPTC的阻值下限Rmin。下图2为PPTC阻值下限Rmin的设计流程。

图2 PPTC阻值下限Rmin的计算流程

总之选择PPTC 的Rmin就是要保证PPTC在马达工作在最低温度以及最小故障电流等最恶劣情况下的保护时间能满足要求，那么在其他故障情况下PPTC肯定也会及时的保护。

最后确认PPTC的物理参数，比如PPTC的封装尺寸，PPTC是安装在控制板上还是安装在马达内等。

一般在小家电马达保护中使用以上的设计流程就可以设计出PPTC的型号，当然也有例外，多功能豆浆机的马达保护既有一般小家电马达堵转保护的共性问题，也有它的特性，下面就用多功能豆浆机的马达保护来阐述一下它的特殊解决方案。多功能豆浆机马达堵转保护实例介绍

多功能豆浆机功能强大，不但可以磨制豆浆，还可以制作果汁、果蔬浓汤、营养米糊、五谷杂粮、玉米汁、绿豆汁等几十个品种，既可制作热饮同时又可制作冷饮。

一般多功能豆浆机是由电动和电热系统集成在一起的产品，整机程序由微电脑系统自动控制，形成一个相对复杂的系统。多功能豆浆机从结构上分析，主要有机头，机身，马达，联轴器，杯盖，杯体，刀轴，控制电路板，液晶显示屏等组成。豆浆机里有温度传感器，用于检测加热器加热时杯体内的水温，当水温达到MCU设定温度（假设80 ℃左右）时，MCU启动马达开始磨制豆浆。一般多功能豆浆机的预热、打浆、榨果汁等全自动化过程，都是通过MCU控制，相应的驱动三极管，再由多个继电器组成的继电器组电路转换来完成。其中马达在多功能豆浆机中是一个非常重要的部件，它的使用安全问题直接影响到豆浆机的可靠性。

下图3为多功能豆浆机马达和加热器的简单电路示意图。豆浆机所用马达为220V直流马达，继电器的工作电压为12V，豆浆机利用继电器把MCU发出的低压控制信号I/O来控制交流高压信号的通断，R3为PPTC可恢复电阻，T1和T2为继电器。

图3 豆浆机马达和加热器的电路示意图

由于在使用多功能豆浆机时，豆浆机往往在制作果汁的时候会发生堵转，马达的堵转指的是杯体中的物品将马达轴承固定不使其转动，这时电压还加在马达的两端，这时候的电流就是堵转电流，一般的马达都是不允许发生堵转的，因为马达发生堵转之后马达线圈的温度会急剧上升，温度超过线圈的最高温度之后，时间稍长就会烧坏马达，这即增加了消费者的不便，也增加了生产者的维