CN100527592C - 电机驱动互锁电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机驱动互锁电路，包括若干驱动单元；每个驱动单元包括第一PNP三极管、第二PNP三极管、第一NPN三极管、第二NPN三极管，每个驱动单元具有第一控制端、第二控制端；其特征在于，每个驱动单元还包括互锁NPN三极管，所述互锁NPN三极管的基极和外部控制IO口相连，所述外部控制IO口和所述第二控制端相连，所述互锁NPN三极管的集电极和所述第一控制端相连。本发明的电机驱动互锁电路，每个驱动单元只需要一个IO单元，电路保证了第一控制端和第二控制端之间的电平反相，使软件控制变得更加简单，避免了由于干扰、软件编程不完善等原因引起的同组端口同时输出高电平，从而引起驱动电路烧坏的故障。
Description
技术领域
本发明涉及电机驱动电路，更具体地说，涉及一种电机驱动互锁电路。
背景技术
如图一所示为一种电机的驱动电路，图一中有A、B两组驱动单元，两组电路完全一样，下面以A组为例说明其工作原理。A组分为A和/A两个输入端口，工作的时候，A和/A口的电平为相反状态，即是A为高电平时，/A为低电平，A为低电平时，/A为高电平，输出端的绕组A便获得一边推，一边拉的电流驱动。如：A为高电平，/A为低电平的时候，TR2导通，引起TR3基极电位下降，TR3导通，VDD通过TR3的发射极-集电极后供给绕组A的1端，电流由绕组A的1端流到2端，再流经TR2的集电极-发射极-地，完成了对绕组A的驱动。A为低电平，/A为高电平的时候，TR4导通，引起TR1基极电位下降，TR1导通，VDD通过TR1的发射极-集电极后供给绕组A的2端，电流由绕组A的2端流到1端，再流经TR4的集电极-发射极-地，完成了对绕组A的相反方向的驱动。A组端口和B组端口轮流工作，在输出端获得不同流向的推挽电流，控制好MCU输出信号的时序，便能控制电机的正转，反转，速度和位置。八个二极管用于消除绕组产生的反相电动势，达到保护驱动三极管的目的。
该电路存在着两个缺点，一是需要占用4个I/O口，浪费MCU资源；二是当软件没控制好或其它干扰引起端口A和/A，或端口B和/B同时输出高电平的时候，VDD将通过两个同时导通的三极管直接到地，这将引起驱动三极管烧坏，无法完成控制电机的功能，严重的可能引起系统电源烧坏，整个系统瘫痪。例如：端口A和/A同时输出高电平，TR2和TR4都导通，TR2导通引起TR3基极电压下降，TR3导通，电流由VDD流经TR3，TR4到地；TR4导通引起TR1基极电压下降，TR1导通，电流由VDD流经TR1，TR2到地。这个电流将非常大，足够烧坏电源或驱动三极管。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电机驱动互锁电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电机驱动互锁电路，包括若干驱动单元；
每个驱动单元具有电源正端、电源负端、第一控制端、第二控制端、第一输出端和第二输出端；
每个驱动单元包括第一PNP三极管、第二PNP三极管、第一NPN三极管、第二NPN三极管；
所述第一PNP三极管的发射极和所述电源正端相连，所述第一PNP三极管的基极和所述第二输出端相连，所述第一PNP三极管的集电极和所述第一输出端相连；
所述第二PNP三极管的发射极和所述电源正端相连，所述第二PNP三极管的基极和所述第一输出端相连，所述第二PNP三极管的集电极和所述第二输出端相连；
所述第一NPN三极管的发射极和所述电源负端相连，所述第一NPN三极管的基极和所述第一控制端相连，所述第一NPN三极管的集电极和所述第一输出端相连；
所述第二NPN三极管的发射极和所述电源负端相连，所述第二NPN三极管的基极和所述第二控制端相连，所述第二NPN三极管的集电极和所述第二输出端相连；
每个驱动单元还包括互锁NPN三极管，所述互锁NPN三极管的基极和控制IO口相连，所述互锁NPN三极管的集电极通过电阻连接到控制电源，所述互锁NPN三极管的发射极接地，所述控制IO口和所述第二控制端相连，所述互锁NPN三极管的集电极和所述第一控制端相连。
在本发明所述的电机驱动互锁电路中，还包括关断NPN三极管，所述关断NPN三极管的基极和全局关断IO相连，所述关断NPN三极管的集电极和所述电源负端相连，所述关断NPN三极管的发射极接地。
在本发明所述的电机驱动互锁电路中，所述第一PNP三极管的集电极和发射极之间并联有第一保护二极管，所述第一保护二极管的正端和所述第一PNP三极管的集电极相连。
在本发明所述的电机驱动互锁电路中，所述第二PNP三极管的集电极和发射极之间并联有第二保护二极管，所述第二保护二极管的正端和所述第二PNP三极管的集电极相连。
在本发明所述的电机驱动互锁电路中，所述第一NPN三极管的集电极和发射极之间并联有第三保护二极管，所述第三保护二极管的正端和所述第一NPN三极管的发射相连。
在本发明所述的电机驱动互锁电路中，所述第二NPN三极管的集电极和发射极之间并联有第四保护二极管，所述第四保护二极管的正端和所述第二NPN三极管的发射极相连。
在本发明所述的电机驱动互锁电路中，所述第一PNP三极管的基极和所述第二输出端之间串联有第一限流电阻；所述第二PNP三极管的基极和所述第一输出端之间串联有第二限流电阻。
在本发明所述的电机驱动互锁电路中，所述互锁NPN三极管的基极和控制IO口之间串联有第三串联电阻，所述控制IO口和所述第二控制端之间串联有第四串联电阻。
在本发明所述的电机驱动互锁电路中，所述关断NPN三极管的基极和全局关断IO之间串联有第五串联电阻。
在本发明所述的电机驱动互锁电路中，所述关断NPN三极管的基极发射极之间连接有第一保护电阻。
实施本发明的电机驱动互锁电路，具有以下有益效果：每个驱动单元只需要一个IO单元，使用电路实现第一控制端和第二控制端之间的电平反相，使软件控制变得更加简单，避免了由于干扰、软件编程不完善等原因引起的同组端口同时输出高电平，从而引起驱动电路烧坏，甚至电源烧坏导致系统不能正常工作的故障。同时由于增加了关断三极管，可在电路切换前，关断所有驱动，切换完成后，再打开所有驱动单元，大大提高了系统的可靠性。使用关断三极管，还可实现电机的停转控制。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术的电机驱动电路图；
图2是本发明的电机驱动互锁电路一种实施例的电路图。
具体实施方式
图2为本发明的电机驱动互锁电路一种实施例的电路图，以下结合图2说明其工作原理。
图2所示的实施例，包括两个驱动单元，TR1、TR2、TR3和TR4构成A组驱动单元，其中TR1为第一PNP三极管，TR3为第二PNP三极管，TR2为第一NPN三极管，TR4为第二NPN三极管。
TR5、TR6、TR7和TR8构成B组驱动单元，其中TR5为第一PNP三极管，TR7为第二PNP三极管，TR6为第一NPN三极管，TR8为第二NPN三极管。
D1为A组驱动单元的第一保护二极管，D3为A组驱动单元的第二保护二极管，D2为A组驱动单元的第三保护二极管，D4为A组驱动单元的第四保护二极管。
D5为B组驱动单元的第一保护二极管，D7为B组驱动单元的第二保护二极管，D6为B组驱动单元的第三保护二极管，D8为B组驱动单元的第四保护二极管。
R9为A组驱动单元的第一串联电阻，R10为A组驱动单元的第二串联电阻，R5为A组驱动单元的第三串联电阻，R7为A组驱动单元的第四串联电阻。
R11为B组驱动单元的第一串联电阻，R12为B组驱动单元的第二串联电阻，R3为B组驱动单元的第三串联电阻，R8为B组驱动单元的第四串联电阻。
电阻R1为第五串联电阻，电阻R2为保护电阻。TR10为A组驱动单元的互锁NPN三极管，TR9为B组驱动单元的互锁NPN三极管，TR11为关断NPN三极管。
当控制端C为高电平，且控制端A为低电平，TR11导通，TR10集电极输出高电平，TR2导通，TR4截止。TR2导通引起TR3基极电位下降，TR3导通，VDD通过TR3的发射极-集电极后供给绕组A的1端，电流由绕组A的1端流到2端，再流经TR2的集电极-发射极-地，完成了对绕组A的驱动。
当控制端C为高电平，且控制端A为高电平，TR11导通，TR10导通，TR10集电极输出低电平，TR2截止，TR4导通。TR4导通引起TR1基极电位下降，TR1导通，VDD通过TR1的发射极-集电极后供给绕组A的2端，电流由绕组A的2端流到1端，再流经TR4的集电极-发射极-地，完成了对绕组A的相反方向的驱动。
B组的控制由控制端B控制，原理和A组一致。
当控制端C为低电平时，TR11截止，无论控制A和B处在什么状态，TR1～TR8都不会导通，电机处于停转状态。
Claims (10)
1、一种电机驱动互锁电路，包括若干驱动单元；
每个驱动单元具有电源正端、电源负端、第一控制端、第二控制端、第一输出端和第二输出端；
每个驱动单元包括第一PNP三极管、第二PNP三极管、第一NPN三极管、第二NPN三极管；
所述第一PNP三极管的发射极和所述电源正端相连，所述第一PNP三极管的基极和所述第二输出端相连，所述第一PNP三极管的集电极和所述第一输出端相连；
所述第二PNP三极管的发射极和所述电源正端相连，所述第二PNP三极管的基极和所述第一输出端相连，所述第二PNP三极管的集电极和所述第二输出端相连；
所述第一NPN三极管的发射极和所述电源负端相连，所述第一NPN三极管的基极和所述第一控制端相连，所述第一NPN三极管的集电极和所述第一输出端相连；
所述第二NPN三极管的发射极和所述电源负端相连，所述第二NPN三极管的基极和所述第二控制端相连，所述第二NPN三极管的集电极和所述第二输出端相连；
其特征在于，每个驱动单元还包括互锁NPN三极管，所述互锁NPN三极管的基极和控制IO口相连，所述互锁NPN三极管的集电极通过电阻连接到控制电源，所述互锁NPN三极管的发射极接地，所述控制IO口和所述第二控制端相连，所述互锁NPN三极管的集电极和所述第一控制端相连。
2、根据权利要求1所述的电机驱动互锁电路，其特征在于，还包括关断NPN三极管，所述关断NPN三极管的基极和全局关断IO相连，所述关断NPN三极管的集电极和所述电源负端相连，所述关断NPN三极管的发射极接地。
3、根据权利要求1所述的电机驱动互锁电路，其特征在于，所述第一PNP三极管的集电极和发射极之间并联有第一保护二极管，所述第一保护二极管的正端和所述第一PNP三极管的集电极相连。
4、根据权利要求1所述的电机驱动互锁电路，其特征在于，所述第二PNP三极管的集电极和发射极之间并联有第二保护二极管，所述第二保护二极管的正端和所述第二PNP三极管的集电极相连。
5、根据权利要求1所述的电机驱动互锁电路，其特征在于，所述第一NPN三极管的集电极和发射极之间并联有第三保护二极管，所述第三保护二极管的正端和所述第一NPN三极管的发射极相连。
6、根据权利要求1所述的电机驱动互锁电路，其特征在于，所述第二NPN三极管的集电极和发射极之间并联有第四保护二极管，所述第四保护二极管的正端和所述第二NPN三极管的发射极相连。
7、根据权利要求1所述的电机驱动互锁电路，其特征在于，所述第一PNP三极管的基极和所述第二输出端之间串联有第一限流电阻；所述第二PNP三极管的基极和所述第一输出端之间串联有第二限流电阻。
8、根据权利要求1所述的电机驱动互锁电路，其特征在于，所述互锁NPN三极管的基极和控制IO口之间串联有第三串联电阻，所述控制IO口和所述第二控制端之间串联有第四串联电阻。
9、根据权利要求2所述的电机驱动互锁电路，其特征在于，所述关断NPN三极管的基极和全局关断IO之间串联有第五串联电阻。
10、根据权利要求2所述的电机驱动互锁电路，其特征在于，所述关断NPN三极管的基极发射极之间连接有第一保护电阻。
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