CN101719754A

CN101719754A - 一种低压直流电机控制方法及装置

Info

Publication number: CN101719754A
Application number: CN200910188828A
Authority: CN
Inventors: 邓宝宁; 杨卫洲
Original assignee: FOSHAN SHUNDE H&T ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd; Shenzhen H&T Intelligent Control Co Ltd
Current assignee: FOSHAN SHUNDE H&T ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd; Shenzhen H&T Intelligent Control Co Ltd
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2010-06-02

Abstract

本发明涉及一种低压直流电机的控制方法，包括如下步骤：按照电机转速的要求，输出与其速度对应的占空比的脉冲驱动波形；将所述驱动波形转换为直流电压提供给所述电机。本发明还涉及一种低压直流电机的控制装置。实施本发明的低压直流电机控制方法及装置，具有以下有益效果：由于将现有技术中的驱动低压直流电机的PWM脉冲驱动信号转换为直流电平再去驱动电机，再加上使用了降低高频干扰的电容，所以在该驱动信号的驱动下，电机的转速较为稳定，噪声较小。

Description

一种低压直流电机控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电机控制及驱动，更具体地说，涉及一种低压直流电机控制方法及装置。

背景技术

目前市面上有很多低压的直流电机，如5VDC，12VDC，24VDC等，应用很广，如用于电脑排气扇，小型的电风扇，个人空气清新机等。针对这种电机，一般都是采用PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)的方式去控制，通过调整PWM的输出的频率或占空比来调整电机的运行速度。而决定电机速度的是取得的一些参数，例如，取得的温度值等，温度值越高电机运转的速度越快，上述PWM波形的占空比就越大或其频率越高。通常，是将上述PWM波形通过放大或隔离后，直接提供到电机线圈上，这种驱动方式虽然也可以使电机按照PWM的波形运转，但是其转动速度不稳定、噪声较大。

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运转速度不稳定、噪声较大缺陷，提供一种运转速度稳定、噪声小且成本低廉的一种低压直流电机控制方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种低压直流电机的控制方法，包括如下步骤：

A)按照电机转速的要求，输出与其速度对应的占空比的脉冲驱动波形；

B)将所述驱动波形转换为直流电压提供给所述电机。

在本发明所述的低压直流电机的控制方法中，所述步骤A)进一步包括：

A1)取得决定电机转速的参数；

A2)取得该参数对应的驱动波形占空比，产生并输出该占空比的脉冲驱动波形。

在本发明所述的低压直流电机的控制方法中，所述步骤B)中，通过连接在所述电机线圈上的储能元件的充放电使得脉冲波形转换为直流电平。

本发明还涉及一种低压直流电机的控制装置，包括接受电机数据、产生电机驱动脉冲波形的控制及波形产生模块，用于将所述驱动波形转换为驱动电流的驱动电流放大器，还包括连接在所述驱动放大器与所述电机之间，将所述驱动波形由所述脉冲波形转换为直流电平的直流发生模块。

在本发明所述的低压直流电机控制装置中，所述直流发生模块包括串接在所述驱动电流放大器与电源端之间的电容电感并联电路，其电感支路包括电机线圈与第一电感串联，其电容支路为电解电容。

在本发明所述的低压直流电机控制装置中，所述直流发生模块还包括用于提供电感支路放电回路的二极管，所述二极管正端与所述电解电容负端连接，所述二极管负端与所述电解电容正端连接。

在本发明所述的低压直流电机控制装置中，所述直流发生模块还包括用于减少高频电磁干扰的电容，所述电容并接在所述电解电容两端。

在本发明所述的低压直流电机控制装置中，所述驱动波形放大器包括晶体管或场效应管，其基极或栅极与控制及波形产生模块相连，其发射极或源极接地，其集电极或漏极通过所述直流发生模块连接在电源端。

在本发明所述的低压直流电机控制装置中，所述晶体管或场效应管的集电极和发射极或漏极及源极之间还并接有用于消除高频电磁干扰的电容。

实施本发明的低压直流电机控制方法及装置，具有以下有益效果：由于将现有技术中的驱动低压直流电机的PWM脉冲驱动信号转换为直流电平再去驱动电机，再加上使用了降低高频干扰的电容，所以在该驱动信号的驱动下，电机的转速较为稳定，噪声较小。

附图说明

图1是本发明一种低压直流电机控制方法及装置实施例中方法流程图；

图2是所述实施例中装置电路图；

图3是图2中I/O PWM端口的波形图；

图4是图2中施加于电机线圈的波形图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1所示，在本发明的低压直流电机控制方法及装置实施例中，所述方法包括如下步骤：

步骤S11取得决定电机转速的数据：通常而言，这些低压直流电机的转速是可以变化的，而其转速的变化决定于其驱动波形的占空比，而输出何种占空比的驱动波形，又是由该系统或装置中的一些或特定的参数决定的。在一些情况下，这些低压直流电机并不是总是工作的，其在一些状态下可能工作，在另一些状态下就可能不工作，同样，这些低压直流电机甚至连是否工作也是由这些参数或数据决定的。这些数据或参数通常是系统本身的数据或参数，例如，可以是某一特定点的温度值等。在本步骤中，所要做的就是取得这些数据或参数，至于取得的方法或过程，与现有技术中的该参数的取得方法或过程并无不同之处。

步骤S12取得该电机转速对应的驱动波形的占空比：正如上面描述的一样，这些低压直流电机的转速是可调的，而使得其转速不同的直流电机的驱动波形，通常是这些驱动波形的占空比不同，较大的占空比将使得电机的转速较快。当然，由于上述驱动波形是PWM脉冲，也可以是在其占空比相同的情况下加大其脉冲频率。这些驱动波形的占空比或频率的数值又是由上述参数或数据而得到的，在上述步骤中，已经取得了上述的数据或参数，在本步骤中，就是依据该数据或参数，得到(通常是查表)驱动波形的占空比数据(也可以是驱动波形的频率)。

步骤S13输出具有上述占空比的驱动波形：在本步骤中，由于已经取得上述数据，结合本实施例中的设定(通过调节驱动波形的占空比来调节电机的转动速度)，可以确定并输出具有上述占空比的驱动波形。

步骤S14将驱动波形转换为直流电平：在现有技术中，通常是将上一步骤输出的驱动波形通过放大器或跟随器后，直接传送到电机的线圈，带动负载，使得电机按照规定的转速转动。这种方法正如上述的一样，其电机转动的速度是不稳定的，而且其电机转动时噪声较大。比较容易得知的是电机在其驱动波形中电平较高部分时段的转速肯定高于其驱动波形中电平较低时段的转速。由此带来的噪声问题也是不容忽视的。在本实施例中，上述驱动波形在通过上述放大器或跟随器后并不是直接将该驱动波形传送到电机，而是将该PWM脉冲波形转换为与其占空比相对应的直流电平传后，在传送到上述电机的线圈上驱动该电机，这样，由于是直流电平直接作用在该电机上，所以其电机转速较为稳定、其转动的噪声也较小。值得一提的是，在本实施例中，通过对一个储能元件的充放电来实现上述由PWM脉冲波形转化为直流电平的过程，电机的线圈作为一部分也加入到上述过程中。而在其他实施例中，可以采用别的方式将其转换，同时，也可以不使用电机的线圈作为该电路的一部分。

步骤S15驱动电机：在本步骤中，上述直流电平施加到上述电机线圈上，电机转动，其中，直流电平越高，电机的转动速度就越快，直流电平越低，电机的转动就越慢。在执行完本步骤后，返回步骤S11，开始下一轮的驱动，驱动不停地进行下去，电机也不停地转动。

本发明还揭示了一种低压直流电机的控制装置，图2是该装置的电路图，如图2所示，该装置由电解电容C3，贴片电容C5、C4，贴片二极管4148，电感L1，贴片场效应管Q1，电阻R4组成。图2中M1为直流驱动电机。是被驱动的对象，其通过接插件与上述驱动电路相连接，此处驱动电压是12V直流。

作为取得参数或数据以及控制的单片机(图2中未示出)在I/O PWM端口输出如图3的PWM脉冲波形作为电机的驱动波形，该PWM脉冲驱动波的作用有两个：驱动电机，让电机转动起来；通过调整周期(或频率)和占空比来调整电机的转动速度，便于根据用户的要求得出不同的电机转速。在现有技术中，该PWM脉冲波形直接施加在电机M1的线圈两端，该电机M1也可以被驱动并调速。但是，这种PWM脉冲波形对直流电机来说是很不好的，其导致电机M1的运转的速度不稳定，而且噪音很大，不是一种理想的驱动线路和方式。而在图2中，上述PWM脉冲驱动波形在有上述I/O PWM输出后，输送到场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极接地，其漏极通过电容C5和电感支路的并联电路连接在电源端，在本实施例中，上述电源端输出的直流电压为12V；上述由电容C5和电感支路构成的感容回路将上述PWM脉冲波形转换为直流电平，其中该直流电平的电压值与上述PWM脉冲波形的占空比成正比，在脉冲频率相同的情况下，其占空比越大，上述直流电平的电平值就越高；当然，如果该PWM脉冲波形的占空比相同，那么，该脉冲波形的频率越高，上述直流电平的电平值就越高。值得一提的是，在上述电路中，电机M1的线圈作为电感的一部分与电感L1一起被串联在电感支路中，该电感支路作为一个整体，再与电容支路(即电容C5)并联。在本实施例中，电解电容C3和电感L1的作用是把PWM脉冲波形整流滤波成为直流电平，如图4所示，此种波形基本上真正的直流，对直流电机的驱动是最理想的，没有噪音，转动非常稳定。

在本实施例中，上述电容C5两端还并接有二极管D1，该二极管D1的负极与电容C5的正极相连，其正极与电容C5的负极相连。二极管D1的作用是当场效应管Q1关断后，为电感L1提供放电回路，并以此放电电流对电容C5进行充电。

在本实施例中，为了防止或降低高频的电磁干扰，还设置了电容C3和电容C4，其中，电容C3并接在上述电容C5的两端，而电容C4并接在上述场效应管Q1的源极和漏极之间。

在本实施例中，使用了场效应管Q1作为放大器件，在其他实施例中，也可以使用晶体管作为放大器件。当使用晶体管时，其基极与上述I/O PWM端口连接，其发射极接地，上述电容C4则并接在其集电极和发射极之间。

本实施例中的线路通过实际应用，在抗干扰和电机驱动方面都比较理想，并通过了各项EMC的测试。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种低压直流电机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

B)将所述驱动波形转换为直流电压提供给所述电机。

2.根据权利要求1所述的低压直流电机的控制方法，其特征在于，所述步骤A)进一步包括：

A1)取得决定电机转速的参数；

3.根据权利要求1所述的低压直流电机的控制方法，其特征在于，所述步骤B)中，通过连接在所述电机线圈上的储能元件的充放电使得脉冲波形转换为直流电平。

4.一种低压直流电机的控制装置，包括接受电机数据、产生电机驱动脉冲波形的控制及波形产生模块，用于将所述驱动波形转换为驱动电流的驱动电流放大器，其特征在于，还包括连接在所述驱动放大器与所述电机之间，将所述驱动波形由所述脉冲波形转换为直流电平的直流发生模块。

5.根据权利要求4所述的低压直流电机的控制装置，其特征在于，所述直流发生模块包括串接在所述驱动电流放大器与电源端之间的电容电感并联电路，其电感支路包括电机线圈与第一电感串联，其电容支路为电解电容。

6.根据权利要求5所述的低压直流电机的控制装置，其特征在于，所述直流发生模块还包括用于提供电感支路放电回路的二极管，所述二极管正端与所述电解电容负端连接，所述二极管负端与所述电解电容正端连接。

7.根据权利要求6所述的低压直流电机的控制装置，其特征在于，所述直流发生模块还包括用于减少高频电磁干扰的电容，所述电容并接在所述电解电容两端。

8.根据权利要求4-7任意一项所述的低压直流电机的控制装置，其特征在于，所述驱动波形放大器包括晶体管或场效应管，其基极或栅极与控制及波形产生模块相连，其发射极或源极接地，其集电极或漏极通过所述直流发生模块连接在电源端。

9.根据权利要求6所述的低压直流电机的控制装置，其特征在于，所述晶体管或场效应管的集电极和发射极或漏极及源极之间还并接有用于消除高频电磁干扰的电容。