【導讀】多功能豆漿機一般是由電動和電熱系統集成在一起的產品，整機程序由微電腦系統自動控制，形成一個相對復雜的系統。其中馬達是一個非常重要的部件，它的使用安全問題直接影響到豆漿機的可靠性。
多功能豆漿機從結構上分析，主要有機頭，機身，馬達，聯軸器，杯蓋，杯體，刀軸，控制電路板，液晶顯示屏等組成。豆漿機里有溫度傳感器，用于檢測加熱器加熱時杯體內的水溫，當水溫達到 MCU 設定溫度（假設 80°C 左右）時，MCU 啟動馬達開始磨制豆漿。一般多功能豆漿機的預熱、打漿、榨果汁等全自動化過程，都是通過 MCU 控制，相應的驅動三極管，再由多個繼電器組成的繼電器組電路轉換來完成。其中馬達在多功能豆漿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漿機的可靠性。
下圖1為多功能豆漿機馬達和加熱器的簡單電路示意圖。豆漿機所用馬達為 220V 直流馬達，繼電器的工作電壓為 12V，豆漿機利用繼電器把 MCU 發出的低壓控制信號 I/O 來控制交流高壓信號的通斷，R3 為 PPTC 可恢復電阻，T1 和 T2 為繼電器。
圖1：豆漿機馬達和加熱器的電路示意圖
由于在使用多功能豆漿機時，豆漿機往往在制作果汁的時候會發生堵轉，馬達的堵轉指的是杯體中的物品將馬達軸承固定不使其轉動，這時電壓還加在馬達的兩端，這時候的電流就是堵轉電流，一般的馬達都是不允許發生堵轉的，因為馬達發生堵轉之后馬達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，這即增加了消費者的不便，也增加了生產者的維修成本。所以在豆漿機中增加馬達保護裝置是必不可少的，而且是在堵轉消除后能自動恢復的保護。
用上文所述的 PPTC 設計流程可以用在多功能豆漿機馬達防堵保護設計中，但這是往往會碰到選擇 PPTC 型號困難的問題，也就是說多功能豆漿機的馬達保護設計會較普通的小家電馬達保護復雜的多，圖2為磨制豆漿時 PCB 板周圍環境溫度和馬達外殼溫度的實測圖，可見控制電路 PCB 板 PPTC 周圍的環境溫度最高可以到達85°C。由于豆漿機的PPTC 最高環境溫度 85 度會比普通的小家電最高環境溫度要求高，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 度的堵轉電流情況下能及時的保護，相應的就增大了設計難度。下面就具體的闡述此類多功能豆漿機馬達堵轉的保護設計方案。
圖2：磨制豆漿時 PCB 板子和馬達外殼的溫度
以磨制豆漿時的電流確定最大工作電流，根據該最大工作電流和最大環境溫度初步確定TE connectivity LVR 系列 PPTC 的相關型號。圖3為多功能豆漿機磨制豆漿時的工作電流，測得多功能豆漿機的直流馬達的最大電流為 800mA，由于磨制豆漿時馬達是間隔一定時間工作的，并不是一直連續工作的，間隔時間由豆漿機 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3：多功能豆漿機磨制豆漿時的工作電流
[page]圖4為多功能豆漿機的堵轉電流。在榨水果的堵轉情況下，實測馬達的堵轉最大電流為2A，由于榨果汁時馬達也不是一直連續工作的，也是間隔一定時間工作，間隔時間是馬達工作 6S，停 3S，這樣換算成在一個榨水果完整工作周期內平均電流是 1.6~1.7A。在1.6~1.7A 堵轉電流下，馬達堵轉需要保護的時間要求在 150S
圖4：多功能豆漿機的堵轉電流
從上述數據看到豆漿機的堵轉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，磨制豆漿的時間較長，要在比如半小時之內能維持馬達的正常工作，這樣造成馬達保護的設計很復雜，因為很難滿足 PPTC 動作時間快的要求，因為當堵轉電流和正常工作時電流的比值越大， PPTC 保護的時間越快，PPTC 的選型也越容易。現在在 0°C 溫度下 1.6~1.7A 的堵轉電流下，LVR100 的保護時間會非常長，遠遠不能滿足在 0°C 溫度下 150S 保護時間的要求。
那如何實現上述多功能豆漿機馬達保護的問題呢？TE connectivity 研發出一種用 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多功能豆漿機馬達的快速堵轉保護。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的時候加熱 LVR100 使其更快的保護，選取 1ohm 的功率電阻是為了減小對直流馬達的影響。
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行 0°C 溫度下榨水果馬達堵轉保護時間。
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 為馬達的保護時間。
表1：Rmin電阻的 LVR100 和功率電阻集成的組件在 0°C 下馬達保護時間
由上表可見保護時間都在 150S 之內，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，來進行 0°C/25°C 溫度下榨水果馬達堵轉保護時間，下表 2 為馬達的保護時間。
表2：典型值電阻的 LVR100 和功率電阻集成的組件在 0°C/25°C 下馬達保護時間
可見 LVR100 的典型值組件在 0°C/25°C 溫度下馬達保護時間還會更快，完全滿足小于150S 的馬達保護要求。圖5為在 25 度下馬達堵轉保護的實測波形。
圖5：PPTC組件在多功能豆漿機馬達堵轉保護波形
然后選取 R1max 電阻 0.58ohm 的 LVR100 和功率電阻集成的組件來進行磨制豆漿的 hold 試驗，實驗結果證明組件能在一次完整的磨制豆漿過程中不誤動作。
由以上的試驗證明，TE的 LVR PPTC 和功率電阻集成在一起的組件既可以滿足馬達的保護時間的要求，又可以在一次完整的磨制豆漿的周期內不誤動作，達到了設計和保護要求。
