閉環控制電機驅動電路的製作方法
2023-05-31 10:05:01 2
專利名稱：閉環控制電機驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車電子技術領域，特別是涉及一種應用於汽車電機的閉環控制電機驅動電路。
背景技術：
在汽車電機控制驅動電路中，大功率直流電機的轉速是通過調節電機兩端直流電壓來調整的。所述電機轉動的最大電流在30A左右，工作電壓範圍在3V 12V。所述電機轉動速度的控制指令是由主控晶片(例如為CPU)發出的，通過閉環控制電路和電機驅動電路，調節電機兩端電壓和轉動速度。在功能實現上，控制要求不變時電機兩端電壓恆定且轉速恆定，控制要求所述電機轉速增大或減小時，所述電機轉速能夠即刻增大或減小。現有技術中常見的做法是，將所述電機與調速電阻串聯，接入到12V汽車電源中， 通過調整電阻值大小，也可以實現電機轉速的調整。但這種方法只能調整有限的檔位，無法實現任意檔位的調節。所以，如何提供一種閉環控制電機驅動電路，以避免現有技術中的缺點，已經成為相關領域之業者目前亟待解決的問題。
發明內容
鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種閉環控制電機驅動電路，以解決現有技術中，只能調整有限的檔位，而無法實現任意檔位的調節的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種閉環控制電機驅動電路，用於對連接有主控電源的電機進行閉環控制，其特徵在於，所述閉環控制電機驅動電路至少包括主控晶片、積分電路、誤差放大器、電機驅動電路、以及分壓電路，其中，所述主控晶片通過積分電路連接到誤差放大器的反相輸入端，用以於所述主控晶片輸出脈衝寬度調製信號為所述電機兩端控制電壓提供控制基準，用於當改變脈衝寬度調製信號的佔空比以改變控制基準電壓；所述電機的負端連接到電機驅動電路的輸出端，同時作為反饋信號通過分壓電路及積分電路連接到誤差放大器的同相輸入端；所述誤差放大器的輸出通過分壓電路連接到電機驅動電路，並通過電機驅動電路控制電機兩端的電壓進而控制所述電機的轉速。在本發明的閉環控制電機驅動電路中，所述電機驅動電路的控制端和輸出端跨接有一電容器，用以加大高頻負反饋量，進而消除由電機轉動造成的高頻或音頻騷擾，具體的，所述電機驅動電路為大功率電晶體或N溝道大功率MOS管。於具體的實施方式中，所述主控晶片為CPU (Central Processing Unit,中央微處理器)，所述主控電源為12V電源。在本發明的閉環控制電機驅動電路中，所述積分電路包括第一積分電路及第二積分電路，其中，第一積分電路連接所述誤差放大器的反相輸入端，第二積分電路連接到所述誤差放大器的同相輸入端。如上所述，本發明的閉環控制電機驅動電路與現有技術中的調速電阻調整方式相比，本發明具有任意檔位調整的優點，利用主控晶片的程序控制，輸出穩定可靠，可廣泛應用於汽車電機驅動場合。
圖1顯示為本發明的閉環控制電機驅動電路示意圖。
具體實施例方式以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式
加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在不背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。請參閱圖1，圖1顯示為本發明的閉環控制電機驅動電路示意圖；需要說明的是， 本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目繪製，其實際實施時各組件的型態及數量可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。如圖所示，本發明提供一種閉環控制電機驅動電路，用於對連接有主控電源的電機1進行閉環控制，其特徵在於，所述閉環控制電機驅動電路至少包括主控晶片2、積分電路31及32、誤差放大器4、電機驅動電路5、以及分壓電路6。於本實施方式中，所述主控晶片2為CPU (Central Processing Unit，中央微處理器)，所述主控電源為12V電源。所述主控晶片2通過積分電路31連接到誤差放大器4的反相輸入端，用以於所述主控晶片2輸出脈衝寬度調製信號為所述電機1兩端控制電壓提供控制基準，用於當改變脈衝寬度調製信號的佔空比以改變控制基準電壓；所述電機1的負端連接到電機驅動電路 5的輸出端，同時作為反饋信號通過分壓電路6及積分電路32連接到誤差放大器4的同相輸入端；所述誤差放大器4的輸出通過分壓電路6連接到電機驅動電路5，並通過電機驅動電路5控制電機1兩端的電壓進而控制所述電機1的轉速。在本發明的閉環控制電機驅動電路中，所述積分電路包括第一積分電路31及第二積分電路32，其中，第一積分電路31連接所述誤差放大器4的反相輸入端，第二積分電路 32連接到所述誤差放大器4的同相輸入端。於本實施方式中，呈如圖1所示，所述主控晶片2輸出脈衝寬度調製(PWM)信號， 通過第一積分電路31 (呈如圖1中所示的R1、Cl)連接到誤差放大器4的反相輸入端，為電機1兩端控制電壓提供控制基準，改變脈衝寬度調製信號的佔空比就可以改變控制基準電壓；所述電機1正端連接到為+12V的主控電源，所述電機1的負端連接到電機驅動電路 5的輸出，同時作為反饋信號通過分壓電路6、第二積分電路32(呈如圖1中所示的R6、C4) 連接到誤差放大器4的同相輸入端。於本實施方式中，所述電機驅動電路為大功率電晶體或N溝道大功率MOS管。所述電機1的負端連接到電機驅動電路5的輸出，即為電晶體的集電極或為MOS管的漏極。所述誤差放大器4的輸出通過分壓電路(R2、R!3)、濾波電路C2連接到電機驅動電路5控制端，並通過電機驅動電路5控制電機1兩端的電壓和轉速。於本實施方式中，在電機驅動電路5的控制端和輸出端，即電晶體的集電極與基極之間跨接了一個電容器C5，用來提高高頻負反饋分量，消除由於電機1轉動造成的高頻或音頻騷擾。誠如上述，所述電機驅動電路5為大功率電晶體，也可以是N溝道大功率MOS
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由於所述電機1正端接為+12V的主控電源，負端接電機驅動電路6的輸出端，當電機1驅動電路控制端電壓升高時，所述電機驅動電路5的輸出端電壓降低，從而使電機1 的負端電壓降低，所述電機1兩端電勢差增大，轉速變大；反之當所述電機驅動電路5控制端電壓降低時，電機驅動電路5的輸出端電壓升高，從而使電機1的負端電壓升高，電機1 兩端的電勢差減小，轉速變小。為進一步突顯本發明的功效，本發明的工作原理為所述主控晶片2輸出佔空比可調的脈衝寬度調製(PWM)信號，即幅度在5V、佔空比可調的周期性方波，經積分電路後， 形成一個含有紋波的直流分量，作為電機1兩端控制電壓的基準。電機1負端電壓經過分壓電路6、積分電路後，輸入到誤差放大器4的同相輸入端，跟隨反相輸入端的控制電壓。誤差放大器4比較兩個輸入端分量的差值，輸出信號經分壓後連接到電機驅動電路5的控制端。系統平衡後，同相輸入端電壓等於反相輸入端電壓，即達到比例控制電機1負端電壓的目的。改變主控晶片2輸出的脈衝寬度調製信號的佔空比，就可以增大或減小電機驅動電路5輸出端電壓，從而調節電機1兩端電壓和轉速大小。綜上所述，本發明主要是利用主控晶片的程序控制，輸出穩定可靠，可廣泛應用於汽車電機驅動場合，具有任意檔位調整的優點，本發明的閉環控制電機驅動電路與現有技術中的調速電阻調整方式相比，本發明解決了現有技術中只能調整有限的檔位而無法實現任意檔位的調節的問題，而具高度產業利用價值。上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種閉環控制電機驅動電路，用於對連接有主控電源的電機進行閉環控制，其特徵在於，所述閉環控制電機驅動電路至少包括主控晶片、積分電路、誤差放大器、電機驅動電路、以及分壓電路，其中，所述主控晶片通過積分電路連接到誤差放大器的反相輸入端，用以於所述主控晶片輸出脈衝寬度調製信號為所述電機兩端控制電壓提供控制基準，用於當改變脈衝寬度調製信號的佔空比以改變控制基準電壓；所述電機的負端連接到電機驅動電路的輸出端，同時作為反饋信號通過分壓電路及積分電路連接到誤差放大器的同相輸入端；所述誤差放大器的輸出通過分壓電路連接到電機驅動電路，並通過電機驅動電路控制電機兩端的電壓進而控制所述電機的轉速。
2.根據權利要求1所述的閉環控制電機驅動電路，其特徵在於所述電機驅動電路的控制端和輸出端跨接有一電容器，用以加大高頻負反饋量，進而消除由電機轉動造成的高頻或音頻騷擾。
3.根據權利要求2所述的閉環控制電機驅動電路，其特徵在於所述電機驅動電路為大功率電晶體。
4.根據權利要求2所述的閉環控制電機驅動電路，其特徵在於所述電機驅動電路為N 溝道大功率MOS管。
5.根據權利要求1所述的閉環控制電機驅動電路，其特徵在於所述積分電路包括第一積分電路及第二積分電路。
6.根據權利要求5所述的閉環控制電機驅動電路，其特徵在於所述第一積分電路連接所述誤差放大器的反相輸入端。
7.根據權利要求5所述的閉環控制電機驅動電路，其特徵在於所述第二積分電路連接到所述誤差放大器的同相輸入端。
8.根據權利要求1所述的閉環控制電機驅動電路，其特徵在於所述主控晶片為 CPU (Central Processing Unit，中央微處理器)。
9.根據權利要求1所述的閉環控制電機驅動電路，其特徵在於所述主控電源為12V 電源。
全文摘要
本發明提供一種閉環控制電機驅動電路，用於對連接有主控電源的電機進行閉環控制，其至少包括主控晶片、積分電路、誤差放大器、電機驅動電路、及分壓電路，所述主控晶片通過積分電路連接到誤差放大器的反相輸入端，用以於所述主控晶片輸出脈衝寬度調製信號為電機兩端控制電壓提供控制基準；所述電機的負端連接到電機驅動電路的輸出端，同時作為反饋信號通過分壓電路及積分電路連接到誤差放大器的同相輸入端；所述誤差放大器的輸出通過分壓電路連接到電機驅動電路，並通過電機驅動電路控制電機兩端的電壓進而控制所述電機的轉速，進而解決現有技術中只能調整有限的檔位而無法實現任意檔位的調節的問題。
文檔編號H02P7/00GK102163948SQ20101011206
公開日2011年8月24日 申請日期2010年2月23日 優先權日2010年2月23日
發明者彭雄飛, 徐亮 申請人:上海奉天電子有限公司