CN101710810B - 一种电机启动电路及电机启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机启动电路，包括控制模块，用于产生并输出预定时间的方波信号；整形模块，与控制模块和第一开关模块连接，用于将方波信号调整为第一高电平信号并输出给第一开关模块，将直流电源模块产生的高电平电压提供给电机；控制模块还用于产生并输出第二高电平信号；第二开关模块，与控制模块以及电机连接，用于接收第二高电平信号后导通，以使电机接地后启动；第一开关模块还用于在控制模块产生并输出第二高电平信号后关闭；稳压模块用于在第一开关模块关闭后，将高电平电压调整为低电平电压作为电机的工作电压。本发明还提供一种电机启动方法。上述电机启动电路及方法可提供电机启动时需要的大力矩。

Description

一种电机启动电路及电机启动方法

技术领域

本发明涉及一种电机启动技术，尤其涉及电机的启动方法及电路。

背景技术

电机可精确地控制旋转速度或转矩，其是通过两个磁场的互作用产生旋转。定子通过永磁体或受激励电磁铁产生一个固定磁场，转子由一系列电磁体构成，当电流通过其中一个绕组时会产生一个磁场。对有刷电机而言，转子上的换向器和定子的电刷在电机旋转时为每个绕组供给电能。通电转子绕组与定子磁体有相反极性，因而相互吸引，使转子转动至与定子磁场对准的位置。当转子到达对准位置时，电刷通过换向器为下一组绕组供电，从而使转子维持旋转运动。

但是在一般的小型电机控制电路里，只有一种电压供电机工作，而电机启动时由于需要一个大力矩，因而在低压启动较容易导致电机启动困难、并且有噪声。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机启动电路及电机启动方法，以提供电机启动时需要的大力矩，提高电机的启动效率，以及降低电机启动时的噪声。

本发明提供一种电机启动电路，用于控制直流电源模块向电机供电，其包括控制模块、整形模块、第一开关模块、第二开关模块和稳压模块。所述控制模块，用于产生并输出预定时间的方波信号；所述整形模块，与所述控制模块和第一开关模块连接，用于将所述方波信号调整为第一高电平信号并输出给第一开关模块，以通过所述第一高电平信号使所述第一开关模块导通，将直流电源模块产生的高电平电压提供给所述电机；所述控制模块还用于产生并输出第二高电平信号；所述第二开关模块，与所述控制模块以及电机连接，用于接收所述第二高电平信号后导通，以使所述电机接地后启动；所述第一开关模块还用于在所述控制模块产生并输出第二高电平信号后关闭；所述稳压模块用于在所述第一开关模块关闭后，将所述高电平电压调整为低电平电压作为所述电机的工作电压。

优选的，上述整形模块包括电容C3、二极管D2、电容C1和二极管D2，其中所述电容C3的一端与控制模块连接，另一端与二极管D2连接；二极管D2的一端与电容C3连接，另一端与电容C1以及第一开关模块连接；电容C1一端接地，另一端与二极管D2以及第一开关模块连接；二极管D2一端接地，另一端连接于电容C3与二极管D2之间。

优选的，上述第一开关模块包括三极管T1、三极管M1、电阻R2、电阻R4、和电阻R5，其中电阻R2的一端与整形模块连接，另一端与三极管T1的基极连接；所述三极管T1的发射极接地，三极管T1集电极与电阻R4连接；所述电阻R4一端与三极管T1的集电极连接，另一端与电阻R5和三极管M1连接；电阻R5一端与稳压模块的输入端以及电源模块连接，另一端与电阻R4连接；三极管M1的基极与电阻R4、R5连接，三极管M1集电极与稳压模块连接，三极管M1发射极与电机连接。

优选的，上述第二开关模块包括三极管T2和电阻R3，所述电阻R3的一端与控制模块连接，另一端与三极管T2的基极连接；所述三极管T2的基极与电阻R3连接，发射极接地，集电极与电机连接。

本发明还提供另一种电机启动电路，用于控制直流电源模块向电机供电，其包括控制模块、第一开关模块、第二开关模块和稳压模块。所述控制模块，用于产生并输出预定时间的第一高电平信号和第二高电平信号；所述第一开关模块，与所述控制模块以及直流电源模块连接，用于接收所述第一高电平信号后导通，将直流电源模块产生的高电平电压提供给所述电机；所述第二开关模块，与所述控制模块以及电机连接，用于接收所述第二高电平信号后导通，以使所述电机接地后启动；所述稳压模块用于在所述控制模块停止输出所述第一高电平信号后，将所述高电平电压调整为低电平电压作为所述电机的工作电压。

优选的，上述第一开关模块包括三极管T1、三极管M1、电阻R2、电阻R4、和电阻R5，其中电阻R2的一端与整形模块连接，另一端与三极管T1的基极连接；所述三极管T1的发射极接地，三极管T1集电极与电阻R4连接；所述电阻R4一端与三极管T1的集电极连接，另一端与电阻R5和三极管M1连接；电阻R5一端与稳压模块的输入端以及电源模块连接，另一端与电阻R4连接；三极管M1的基极与电阻R4、R5连接，三极管M1集电极与稳压模块连接，三极管M1发射极与电机连接。

优选的，上述第二开关模块包括三极管T2和电阻R3，所述电阻R3的一端与控制模块连接，另一端与三极管T2的基极连接；所述三极管T2的基极与电阻R3连接，发射极接地，集电极与电机连接。

本发明还提供一种电机启动方法，包括：产生并输出预定时间的方波信号；在所述预定时间内，将所述方波信号整形为第一高电平信号，通过所述第一高电平信号控制直流电源模块将高电平电压提供给电机；产生并输出第二高电平信号，使所述电机接地后启动；所述电机启动后，停止输出所述第一高电平信号，将所述高电平电压调整为低电平电压作为所述电机的工作电压。

本发明还提供另一种电机启动方法，包括：产生并输出预定时间的第一高电平信号和第二高电平信号；在所述预定时间内，通过所述第一高电平信号控制直流电源模块将高电平电压提供给电机，同时通过所述第二高电平信号使所述电机接地，以启动电机；所述电机启动后，停止输出所述第一高电平信号，将所述高电平电压调整为低电平电压作为所述电机的工作电压。

本发明实施例所提供的电机启动电路及电机启动方法，可提供电机启动时需要的大力矩，提高电机的启动效率，以及降低电机启动时的噪声。

附图说明

图1所示为本发明电机启动电路一种实施例的模块示意图；

图2所示为图1所示的电机启动电路的电路图；

图3所示为本发明电机启动电路另一种实施例的模块示意图；

图4所示为图3所示的电机启动电路的电路图；

图5所示为本发明电机启动方法一种实施例的流程图；

图6所示为本发明电机启动方法另一种实施例的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

图1所示为本发明电机启动电路一种实施例的模块示意图。

电机启动电路20，用于控制直流电源模块10向电机30供电。电机启动电路20包括控制模块201、整形模块202、第一开关模块203、第二开关模块204和稳压模块205。

控制模块201用于产生并输出预定时间的方波信号。整形模块202，与控制模块201和第一开关模块203连接，用于将方波信号调整为第一高电平信号并输出给第一开关模块203，以通过第一高电平信号使第一开关模块203导通，将直流电源模块10产生的高电平电压提供给电机30。控制模块201还用于产生并输出第二高电平信号。第二开关模块204与控制模块201以及电机30连接，用于接收第二高电平信号后导通，以使电机接地后启动。第一开关模块203还用于在控制模块201产生并输出第二高电平信号后关闭。稳压模块205用于在第一开关模块203关闭后，将高电平电压调整为低电平电压作为电机30的工作电压。

图2所示为图1所示的电机启动电路的电路图。

整形模块202包括电容C3、二极管D2、电容C1和二极管D2。电容C3的一端与控制模块201连接，另一端与二极管D2连接；二极管D2的一端与电容C3连接，另一端与电容C1以及第一开关模块203连接；电容C1一端接地，另一端与二极管D2以及第一开关模块203连接；二极管D2一端接地，另一端连接于电容C3与二极管D2之间。

第一开关模块203包括三极管T1、三极管M1、电阻R2、电阻R4、和电阻R5。电阻R2的一端与整形模块202连接，另一端与三极管T1的基极连接；三极管T1的发射极接地，集电极与电阻R4连接；电阻R4一端与三极管T1的集电极连接，另一端与电阻R5和三极管M1连接；电阻R5一端与稳压模块205的输入端以及电源模块10(图2中的VCC)连接，另一端与电阻R4连接；三极管M1的基极与电阻R4、R5连接，集电极与稳压模块205连接，发射极与电机30连接。

第二开关模块204包括三极管T2和电阻R3。电阻R3的一端与控制模块201连接，另一端与三极管T2的基极连接；三极管T2的基极与电阻R3连接，发射极接地，集电极与电机连接。

稳压模块205可以为三端稳压器U1或者是其他具有稳压作用的电子元件，三端稳压器U1包括输入端、输出端和接地端，输入端与直流电源模块10及电阻R5连接，输出端与电机30连接，接地端接地。此外，为了保护三极管M1和三极管T1，还在三端稳压器U1的输出端与三极管M1的集电极之间串联有二极管D4。

在本实施例中，控制模块201为中央控制器(MCU)，控制模块201通过同一输出端首先输出方波信号然后再输出高电平信号，方波信号的频率为500Hz，该预定时间为1秒钟。控制模块201所产生得500Hz的方波信号经过电容C3及二极管D1整形之后，在电容C1上形成高电平，从而使三极管T1导通，进而触发三极管M1导通。同时，方波信号的高电平或者低电平也分别相应的触发三极管T2形成导通状态或者关闭状态，使得直流电源模块10所提供的24伏高电平电压直接通过三极管M1加到电机上进行启动，该方波信号持续1秒之后，控制模块201直接改发高电平信号关闭三极管M1，使得直流电源模块10所提供的24伏高电平电压经过三端稳压器U1调整为12V的工作电压加到电机上，完成了高压启动，低压工作的时序。

图3所示为本发明电机启动电路另一种实施例的模块示意图。

电机启动电路20用于控制直流电源模块10向电机30供电，其包括控制模块201、第一开关模块203、第二开关模块204和稳压模块205。控制模块201用于产生并输出预定时间的第一高电平信号和第二高电平信号。第一开关模块203与控制模块201以及直流电源模块10连接，用于接收第一高电平信号后导通，将直流电源模块10产生的高电平电压提供给电机30。第二开关模块204与控制模块201以及电机30连接用于接收第二高电平信号后导通，以使电机30接地后启动。稳压模块205用于在控制模块201停止输出第一高电平信号后，将高电平电压调整为低电平电压作为电机30的工作电压。

图4所示为图3所示的电机启动电路的电路图。

第一开关模块203包括三极管T1、三极管M1、电阻R2、电阻R4、和电阻R5。电阻R2的一端与整形模块202连接，另一端与三极管T1的基极连接；三极管T1的发射极接地，集电极与电阻R4连接；电阻R4一端与三极管T1的集电极连接，另一端与电阻R5和三极管M1连接；电阻R5一端与稳压模块205的输入端以及电源模块10(图2中的VCC)连接，另一端与电阻R4连接；三极管M1的基极与电阻R4、R5连接，集电极与稳压模块205连接，发射极与电机30连接。

第二开关模块204包括三极管T2和电阻R3。电阻R3的一端与控制模块201连接，另一端与三极管T2的基极连接；三极管T2的基极与电阻R3连接，发射极接地，集电极与电机30连接。

稳压模块205可以为三端稳压器U1或者是其他具有稳压作用的电子元件，三端稳压器U1包括输入端、输出端和接地端，输入端与直流电源模块10及电阻R5连接，输出端与电机30连接，接地端接地。此外，为了保护三极管M1和三极管T1，还在三端稳压器U1的输出端与三极管M1的集电极之间串联有二极管D4。

在本实施例中，控制模块201为中央控制器(MCU)，通过其中一个输出端输出预定时间的第一高电平信号，以及通过另一输出端输出第二高电平信号。在启动电机时，通过第一高电平信号打开三极管T1和M1，使得直流电源模块10所提供的24伏高电平电压直接通过三极管M1加到电机上进行启动，第一高电平信号持续1秒钟之后关闭，T1和M1也相应的关闭，使得直流电源模块10所提供的24伏高电平电压经过三端稳压器U1调整为12V的工作电压加到电机上，完成了高压启动，低压工作的时序。

图5所示为本发明电机启动方法一种实施例的流程图。

步骤S501，产生并输出预定时间的方波信号。

步骤S502，在该预定时间内，将方波信号整形为第一高电平信号，通过第一高电平信号控制直流电源模块将高电平电压提供给电机。

步骤S503，产生并输出第二高电平信号，使电机接地后启动。

步骤S504，电机启动后，将高电平电压调整为低电平电压作为电机的工作电压。

图6所示为本发明电机启动方法另一种实施例的流程图。

步骤S601，产生并输出预定时间的第一高电平信号和第二高电平信号。

步骤S602，在该预定时间内，通过第一高电平信号控制直流电源模块将高电平电压提供给电机，同时通过第二高电平信号使电机接地，以启动电机。

步骤S603，电机启动后，停止输出所述第一高电平信号，将高电平电压调整为低电平电压作为电机的工作电压。

本发明上述实施例所提供的电机启动电路及电机启动方法，可提供电机启动时需要的大力矩，提高电机的启动效率，以及降低电机启动时的噪声。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种电机启动电路，用于控制直流电源模块向电机供电，其特征在于，包括控制模块、整形模块、第一开关模块、第二开关模块和稳压模块，其中：

所述控制模块，用于产生并输出预定时间的方波信号；

所述整形模块，与所述控制模块和第一开关模块连接，用于将所述方波信号调整为第一高电平信号并输出给第一开关模块，以通过所述第一高电平信号使所述第一开关模块导通，将直流电源模块产生的高电平电压提供给所述电机；

所述控制模块还用于产生并输出第二高电平信号；

所述第二开关模块，与所述控制模块以及电机连接，用于接收所述第二高电平信号后导通，以使所述电机接地后启动；

所述第一开关模块还用于在所述控制模块产生并输出第二高电平信号后关闭；

所述稳压模块用于在所述第一开关模块关闭后，将所述高电平电压调整为低电平电压作为所述电机的工作电压。

2.如权利要求1所述的电机启动电路，其特征在于，所述第一开关模块包括三极管T1、三极管M1、电阻R2、电阻R4、和电阻R5，其中电阻R2的一端与整形模块连接，另一端与三极管T1的基极连接；所述三极管T1的发射极接地，三极管T1集电极与电阻R4连接；所述电阻R4一端与三极管T1的集电极连接，另一端与电阻R5和三极管M1连接；电阻R5一端与稳压模块的输入端以及电源模块连接，另一端与电阻R4连接；三极管M1的基极与电阻R4和R5连接，三极管M1集电极与稳压模块连接，三极管M1发射极与电机连接。

3.如权利要求1所述的电机启动电路，其特征在于，所述第二开关模块包括三极管T2和电阻R3，所述电阻R3的一端与控制模块连接，另一端与三极管T2的基极连接；所述三极管T2的基极与电阻R3连接，发射极接地，集电极与电机连接。

4.一种电机启动电路，用于控制直流电源模块向电机供电，其特征在于，包括控制模块、第一开关模块、第二开关模块和稳压模块，其中：

所述控制模块，用于产生并输出预定时间的第一高电平信号和第二高电平信号；

所述第一开关模块，与所述控制模块以及直流电源模块连接，用于接收所述第一高电平信号后导通，将直流电源模块产生的高电平电压提供给所述电机；

所述第二开关模块，与所述控制模块以及电机连接，用于接收所述第二高电平信号后导通，以使所述电机接地后启动；

所述稳压模块用于在所述控制模块停止输出所述第一高电平信号后，将所述高电平电压调整为低电平电压作为所述电机的工作电压。

5.如权利要求4所述的电机启动电路，其特征在于，所述第一开关模块包括三极管T1、三极管M1、电阻R2、电阻R4、和电阻R5，其中电阻R2的一端与整形模块连接，另一端与三极管T1的基极连接；所述三极管T1的发射极接地，三极管T1集电极与电阻R4连接；所述电阻R4一端与三极管T1的集电极连接，另一端与电阻R5和三极管M1连接；电阻R5一端与稳压模块的输入端以及电源模块连接，另一端与电阻R4连接；三极管M1的基极与电阻R4和R5连接，三极管M1集电极与稳压模块连接，三极管M1发射极与电机连接。

6.如权利要求4所述的电机启动电路，其特征在于，所述第二开关模块包括三极管T2和电阻R3，所述电阻R3的一端与控制模块连接，另一端与三极管T2的基极连接；所述三极管T2的基极与电阻R3连接，发射极接地，集电极与电机连接。

7.一种电机启动方法，其特征在于，包括：

产生并输出预定时间的方波信号；

在所述预定时间内，将所述方波信号整形为第一高电平信号，通过所述第一高电平信号控制直流电源模块将高电平电压提供给电机；

产生并输出第二高电平信号，使所述电机接地后启动；

所述电机启动后，停止输出所述第一高电平信号，将所述高电平电压调整为低电平电压作为所述电机的工作电压。

8.一种电机启动方法，其特征在于，包括：

产生并输出预定时间的第一高电平信号和第二高电平信号；

在所述预定时间内，通过所述第一高电平信号控制直流电源模块将高电平电压提供给电机，同时通过所述第二高电平信号使所述电机接地，以启动电机；

所述电机启动后，停止输出所述第一高电平信号，将所述高电平电压调整为低电平电压作为所述电机的工作电压。

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