直流電機驅動器的製作方法
2023-05-25 07:15:01 1
專利名稱：直流電機驅動器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於直流電機控制領域，特別涉及ー種新型直流電機驅動器。
背景技術：
直流電機以其良好的調速特性、較高的起制動轉矩，在運動控制領域佔據著相當重要的地位，直流電機的驅動器是控制直流電機的核心，可以對直流電機實施各種準確、有效的控制。但直流電機在起動和換向吋，電路中產生很大的起動電流和換向電流；當電機過載時，同樣會產生很大的過載電流。過大的電流會對電路造成損壞，很大的換向電流還會損壞直流電機的電刷和換向器。 現有的很多直流電機驅動器結構都很簡單，沒有任何的過流保護機構，很難保證驅動器安全可靠、穩定準確地運行，還會大大減少直流電機的使用壽命。
實用新型內容本實用新型的目的是提供ー個既能實現直流電機自動串電阻起動，又能驅動直流電機四象限運動，還能對電路進行實時過流保護的新型直流電機驅動器，用以解決現有驅動器缺乏保護的問題。為實現上述目的，本實用新型的方案是ー種直流電機驅動器，包括用於輸出連接直流電機的全橋電路，以及驅動所述全橋電路各橋臂上開關管的PWM驅動電路，所述直流電機驅動器還設有過流保護電路，所述過流保護電路包括用於串入直流電機電樞迴路的一個檢測電阻和至少ー個保護電阻，所述各保護電阻上並聯有用於短路該保護電阻的繼電器觸頭；所述過流保護電路還包括ー個MCU，該MCU輸入採樣連接所述檢測電阻，輸出驅動控制連接所述繼電器的線圈。所述過流保護電路串設在電源與全橋電路的一個輸入端之間。所述MCU通過ー個AD轉換器連接所述檢測電阻。所述MCU通過電晶體驅動連接所述繼電器的線圈。本實用新型的直流電機驅動器分為驅動電路和過流保護電路，過流保護電路串設在電樞迴路中，其中的檢測電阻將電路中的電流值轉換為電壓值，對電路電流進行實時檢測，並傳輸給MCU，MCU根據檢測到的電流信號控制保護電阻投入或切出電樞迴路。在直流電機起動時，電路中有很大的起動電流，此時，保護機構可以充當自動的串電阻起動裝置，使直流電機安全起動。在直流電機換向時，會產生很大的換向電流，此時保護機構將保護電阻接入直流電機的電樞迴路，這樣既能減小電機的換向電流，從而保護直流電機的電刷和換向器，又能使電機的機械特性變軟，使電機更加快速地進入第三象限(反轉狀態)運行，順利完成換向。當負載轉矩增大、直流電機處於過載狀態時，保護電阻的接入可以減小電樞電流，對電機實施過載保護。
[0010]圖I是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進ー步詳細的說明。如圖I所示，ー種直流電機驅動器，包括用於輸出連接直流電機的全橋電路，驅動全橋電路各橋臂上開關管的PWM驅動電路，以及過流保護電路。PWM驅動電路包括輸入連接PWM控制信號的邏輯電路，邏輯電路包括兩個集成時序邏輯電路晶片Ul和U2，通過此邏輯電路晶片控制全橋驅動電路的四個MOS管交替導通和關斷，從而驅動直流電機四象限運動。本實施例採用國際整流器公司(International Rectifier)的IR2104晶片作為時序邏輯電路晶片。IR2104的IN端分別接PWM_1和PWM_2，用於對直流電機進行調速和調向。全橋驅動電路由四個N溝道MOS管Ql、Q2、Q3、Q4，組成，並聯接成H橋電路。每個MOS管 的漏極d和源極s間還都並聯有ー個續流ニ極管，當電機工作於制動狀態時，用於電樞電流洩流。本實施例中採用國際整流器公司(International Rectifier)的IRF3205作為組橋的N溝道MOS管，洩流ニ極管採用4148 ニ極管。在直流電機的電樞兩端還並聯有一個電容C3,用於濾去電機換向時產生的尖波。過流保護電路包括用於串入直流電機電樞迴路的ー個檢測電阻R12和三個保護電阻1 7、1 8、1 9，保護電阻1 7、1 8的串聯部分上並聯有繼電器K2的觸頭，保護電阻R9上並聯有繼電器Kl的觸頭；過流保護電路還包括ー個MCU，該MCU輸入採樣連接檢測電阻R12，輸出控制連接驅動繼電器K1、K2的電晶體Q8、Q7。具體來說，檢測電阻R12用於將實時的電流值轉換為電壓值，承擔對電流的檢測任務。將檢測電阻R12兩端的電壓分別加在集成運放ARl的正相輸入端和反向輸入端，然後將ARl輸出的模擬電壓經電容C4濾波後送入AD轉換晶片U3中。經轉換後的輸出數字量送入微處理器MCU，微處理器MCU對信號進行分析後作出判斷，繼而控制動斷繼電器Κ1、Κ2動作，將保護電阻R7、R8、R9接入或者移出電路(Kl斷開接入R9，Κ2斷開接入R7和R8，Kl和Κ2都斷開R7、R8、R9全接入)，從而對電路實施過流保護。兩個動斷繼電器分別由電晶體Q7、Q8驅動，在動斷繼電器的線圈端還並聯有洩流ニ極管D6和D7，在繼電器改變狀態時迅速洩去線圈中的電流,避免因為過高的感應電勢損壞電路。由邏輯電路和全橋驅動電路共同構成的驅動部分可以精確地驅動直流電機在四象限運動，井能方便可靠的對直流電機進行調速。過流保護電路對直流電機實施過載保護，有以下功能在直流電機起動時可以充當自動的串電阻起動器，避免過大的起動電流損壞電機電樞繞組，使直流電機安全起動；當直流電機換向時，電樞繞組中產生很大的換向電流，保護電阻將接入電路，保護電阻的接入既可以減小換向電流，保護直流電機的電刷和換向器，還可以使直流電機的機械特性變軟，使直流電機更加迅速的進入第三象限反向運行；當負載轉矩增大、直流電機處於過載狀態時，保護電阻的接入可以減小電樞電流，對電機實施過載保護。
權利要求1.直流電機驅動器，包括用於輸出連接直流電機的全橋電路，以及驅動所述全橋電路各橋臂上開關管的PWM驅動電路，其特徵在於，所述直流電機驅動器還設有過流保護電路，所述過流保護電路包括用於串入直流電機電樞迴路的一個檢測電阻和至少一個保護電阻，所述各保護電阻上並聯有用於短路該保護電阻的繼電器觸頭；所述過流保護電路還包括一個MCU，該MCU輸入採樣連接所述檢測電阻，輸出驅動控制連接所述繼電器的線圈。
2.根據權利要求I所述的直流電機驅動器，其特徵在於，所述過流保護電路串設在電源與全橋電路的一個輸入端之間。
3.根據權利要求I所述的直流電機驅動器，其特徵在於，所述MCU通過一個AD轉換器連接所述檢測電阻。
4.根據權利要求I所述的直流電機驅動器，其特徵在於，所述MCU通過電晶體驅動連接 所述繼電器的線圈。
專利摘要本實用新型涉及一種直流電機驅動器，包括用於輸出連接直流電機的全橋電路，以及驅動所述全橋電路各橋臂上開關管的PWM驅動電路，所述直流電機驅動器還設有過流保護電路，所述過流保護電路包括用於串入直流電機電樞迴路的一個檢測電阻和至少一個保護電阻，所述各保護電阻上並聯有用於短路該保護電阻的繼電器觸頭；所述過流保護電路還包括一個MCU，該MCU輸入採樣連接所述檢測電阻，輸出驅動控制連接所述繼電器的線圈。本實用新型既能實現直流電機自動串電阻起動，又能驅動直流電機四象限運動，還能對電路進行實時過流保護的新型直流電機驅動器，用以解決現有驅動器缺乏保護的問題。
文檔編號H02H7/085GK202406068SQ20122000117
公開日2012年8月29日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者付主木, 劉磊坡, 張音哲, 徐美玉, 肖雋亞, 袁瀾, 黃景濤 申請人:河南科技大學