CN102064803A

CN102064803A - 一种陀螺电机双电源电路

Info

Publication number: CN102064803A
Application number: CN 201010534272
Authority: CN
Inventors: 张浩然; 刘鹏; 房建峰; 尤广为; 鲁争艳
Original assignee: China North Industries Group Corp No 214 Research Institute Suzhou R&D Center
Current assignee: China North Industries Group Corp No 214 Research Institute Suzhou R&D Center
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2011-05-18

Abstract

本发明涉及一种陀螺电机双电源电路，它包括用于产生设定频率的方波信号的分频电路、将接收的方波信号转换为相位差为120度的三路正方波信号输出的移相电路、将不同大小的外部工作电源转换为适于分频电路和移相电路稳定工作的电压的稳压电路、在正电源与负电源双电源供电下将接收的三路正方波信号转换为相应电压幅值的三路正负方波信号输出的电源转换电路、将三路正负方波信号转换为大功率方波控制信号输入至陀螺电机以驱动陀螺电机高效工作的输出驱动电路，本发明陀螺电机电源外部输入电压范围在±7V～±20V之间，且陀螺电源为双电源供电模式，这样，不仅可以在单电源供电模式下使用，也可在双电源供电模式下使用，具有较大的通用性。

Description

一种陀螺电机双电源电路

技术领域

本发明涉及一种陀螺电机电源。

技术领域

陀螺电机电源一般采用三相交流电源，在实际使用中，大多需要由机载系统的直流电源经逆变得到陀螺电机的交流供电电源。在陀螺电机电源设计中，采用矩形波逆变方式，使输出级的功率MOS管工作在开关状态，输出电压为阶梯形交变电压波形，电流近似为正弦波，在为陀螺电机提供可靠工作电源的同时，力求体积小，损耗低。陀螺电机电源的设计方案有很多种，其基本原理大多是采用分频电路生成设定频率的时钟信号，然后通过移相电路将时钟信号分成两路或三路具有一定相位差的输出信号，然后该输出信号通过一输出驱动电路转换为大功率控制信号输出至陀螺电机以驱动陀螺电机工作。上述陀螺电机电源，多是单电源方案，且供电电源往往是直接加在分频电路和移相电路上的，由于分频电路、移相电路多采用CMOS器件，其工作电源最高只能在18V，因此，整个陀螺电源的外部供电电源最高不能超过18V，这对于一些供电电源超过18V的场合陀螺电机将不能适用，因此，应用场合受到一定局限。而且，由于现有陀螺电机电源都采用单电源设计，在某些必须使用双电源供电的系统中则无法应用。

发明内容

本发明目的是提供一种能够宽电压输入、大动态范围输出且可双电源供电的陀螺电机电源。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种陀螺电机双电源电路，其用于为陀螺电机提供三路相位差为120度且幅度正负对称的方波控制信号，它包括

分频电路，其用于产生设定频率的方波信号，它由分频器和外接晶振组成，所述的分频器的分频系数和晶振的大小根据设定频率选定；

移相电路，其与分频电路的方波信号输出端相连接，用于将接收的方波信号转换为相位差为120度的三路正方波信号输出；

稳压电路，其输入端与外部工作电源相连接，输出端分别与所述分频电路和移相电路相电连接，所述的稳压电路用于将不同大小的外部工作电源转换为适于分频电路和移相电路稳定工作的电压从而为分频电路和移相电路供电；

电源转换电路，其具有正电源和负电源输入端口以及与移相电路三路正方波信号输出端相对应连接的输入端口，所述的电源转换电路在正电源与负电源双电源供电下将接收的三路正方波信号转换为相应电压幅值的三路正负方波信号输出；

输出驱动电路，其也具有正电源和负电源输入端口以及与电源转换电路的三路正负方波信号输出端相对应连接的输入端口，在所述的正电源与负电源双电源供电下，所述的输出驱动电路将三路正负方波信号转换为大功率方波控制信号输入至陀螺电机以驱动陀螺电机高效工作。

在根据上述技术方案所优化地实施方式中，所述的移相电路为由门电路组成的触发器电路。

所述的稳压电路采用LM78/LM79系列稳压IC芯片构成。

所述的电源转换电路主要由集成运算放大器构成，移相电路的三路方波信号输出端分别与对应运算放大器的反相输入端相连接，各对应运算放大器的同相输入端接地。

所述的输出驱动电路由三个电路单元组成，每个电路单元包括一个N沟道MOS管、一个P沟道MOS管、两个稳压二极管，所述的N沟道MOS管的漏极与P沟道MOS管的漏极相连接作为一路控制信号的输出端，N沟道MOS管的源极与正电源相接，P沟道MOS管的源极与负电源相接，N沟道MOS管的栅极与一稳压二极管的正端相连接，P沟道MOS管的栅极与另一稳压二极管的负端相连接，两稳压二极管的两一正负端分别连接作为输出驱动电路的一路输入端。通过增加稳压二极管，不管陀螺电源的工作电压是多少，都可通过改变稳压二极管的稳压值使MOS管的VGS导通电压始终保持在10V左右，进一步实现了陀螺电源的宽电压范围输入、大动态输出的功能。

进一步地，所述的MOS管为VDMOS管。

且所述的P沟道MOS管的栅极与源极之间连接一电阻；所述的N沟道MOS管的栅极与源极之间也连接一电阻。

该双电源电路基于厚膜工艺进行封装成型，从而整个电源电路体积更小、方便调试，全温范围内温飘很小，可靠性较高。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点：本发明陀螺电机电源采用稳压电路对提供给分频电路和移相电路的电压进行稳定控制，从而可使得外部输入电压范围在±7V～±20V之间，故拓宽了陀螺电机的应用场合。同时，增加了具有正电源和负电源输入端口的电源转换电路，从而使得陀螺电源为双电源供电模式，这样，不仅可以在单电源供电模式下使用，也可在双电源供电模式下使用，具有较大的通用性。

附图说明

附图1为本发明陀螺电机双电源电路的原理框图；

附图2为本发明所具体实施的分频电路的电路图；

附图3为本发明所具体实施的移相电路的电路图；

附图4为本发明所具体实施的稳压电路的电路图；

附图5为本发明所具体实施的一路电源转换电路的电路图；

附图6为本发明所具体实施的输出驱动电路一个电路单元的电路图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明优选的具体实施例进行说明：

如图1所示的陀螺电机电源，其在主要由分频电路、移相电路、稳压电路、电源转换电路以及输出驱动电路五大功能模块组成，稳压电路的输入端用于接外部供电电源，其输出端分别与分频电路和移相电路连接，用于为分频电路与移相电路提供稳定的工作电压。分频电路用于产生适于驱动陀螺电机工作的一定频率方波信号，分频电路的输出端与移相电路输入端相连接，移相电路接收方波信号，并将该方波信号转换为三路相位差各为120度的方波信号输出。电源转换电路设置有正电源输入端口和负电压输入端口，同时，电源转换电路还具有与移相电路三路方波信号输出端相对应连接的输入端口，电源转换电路在双电源供电下，将输入的三路方波信号转换为幅度为正负对称的方波信号后输出。输出驱动电路输入端与电源转换电路的输出端对应连接，输出驱动电路也具有正负电源输入端，在双电源供电下，输出驱动电路将接收的三路正负方波信号转换为大功率信号输出，以驱动陀螺电机工作。

上述对各功能电路功能原理进行了说明，下面将对各功能电路的具体实现进行介绍，以更清楚理解本发明：

图2所示的为分频电路的电路图，该分频电路由分频器外接晶振组成，分频器的分频系数以及晶振大小决定了分频电路的输出时钟频率。本实施例中，分频器采用CD4060芯片，分频系数为1024次，外接晶振为2.4576M，故通过该分频电路后将输出2.4kHz的方波信号。

图3所示的为移相电路，该电路由三个D触发器和一个与非门构成，第一个触发器D1A的输入端与第二个触发器D2B的正输出端相连，再连接到三与非门D3A的一个输入端；第一个触发器D1A的正输出端连接到电源转换电路的一个输入端；第一个触发器D1A的负输出端连接到三与非门D3A的一个输入端；第二个触发器D2B的输入端与第三个触发器D2A的负输出端相连，再连接到电源转换电路的一个输入端；第二个触发器D2B的负输出端连接到电源转换电路的一个输入端；第三个触发器D2A的输入端与第一个触发器D1A的正输出端相连，再连接到三与非门D3A的一个输入端；第三个触发器D2A的正输出端连接到三与非门D3A的一个输入端；三个触发器的时钟端CK都连接到分频电路的输出端，置位端PRE都连接到电源端，清零端CLR都连接到三与非门的输出端。移相电路对分频电路输入的2.4k方波信号经过逻辑组合处理后，不仅能实现相位差120度的功能，同时对输入的分频信号又进行了六分频，即产生400Hz的方波信号。

图4为稳压电路示意图，其主要由LM78/LM79系列稳压IC芯片实现，本实施例中，稳压芯片采用LM7805，外部输入电源接LM7805的输入引脚，即第2脚，输出电压经其第3引脚输出，引脚1接地，同时，在其输入引脚与地之间以及输出引脚与地之间分别连接有滤波电容。LM7805可将外部输入的不同大小的电压转换为+5V直流电压稳定输出，从而为分频电路的分频器以及移相电路的D触发器提供合适的工作电压。通过设置该稳压电路，外部输入电压范围可达到30V。

图5所示的是接收其中一路方波信号的电源转换电路，其主要由运算放大器实现，一路方波信号经电阻R5输入至运放的反相输入端，运放的同相输入端接地。本实施例中，三路接收运算放大器可通过一集成运放实现，如四运放，其还具有接正电源VDD和负电源VEE的接口，三路经转换的方波信号经转换后分别输出三路幅度为正负的方波信号。

图6所示的为输出驱动电路的一个电路单元，输出驱动电路由此三个电路单元组成，每个电路单元由二个稳压二极管V7和V8、两个VDMOS管组成。两个稳压二极管的正负端分别相连，一端与电源转换电路的输出端相连，另一端分别与两个VDMOS管的G极相连。两个VDMOS管的D极相连做为输出。N沟道VDMOS管的S极接VDD，P沟道VDMOS管的S极接VEE。两个电阻分别接在两个VDMOS管的G极和S极之间。由于在电源转换电路的运放输出端与MOS管的栅极输入端之间连接稳压二极管，通过改变稳压二极管的稳压值可使VDMOS的VGS导通电压始终保持在10V左右，即，不再受限于VDMOS管的VGS导通电压(一般为4V-10V)，这样，不管外部正电源与负电源的电压是多少，都可实现对陀螺电机的输出驱动。从而进一步实现陀螺电源的宽电压范围输入、大动态输出的效果。

上述对本发明陀螺电机电源的具体实施电路进行了说明，在硬件实现上，本发明可采用厚膜工艺进行加工制作，元器件采用军品级的裸芯片，全温范围内温飘很小，金属管壳进行全密闭封装，具有电路结构简洁，体积小，集成化程度高，调试方便等特点，同时电路具有很高的精度和可靠性，可工作于±7V～±20V的宽电压范围。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种陀螺电机双电源电路，其用于为陀螺电机提供三路相位差为120度且幅度正负对称的方波控制信号，它包括

2.根据权利要求1所述的陀螺电机双电源电路，其特征在于：所述的移相电路为由门电路组成的触发器电路。

3.根据权利要求1所述的陀螺电机双电源电路，其特征在于：所述的稳压电路采用LM78/LM79系列稳压IC芯片构成。

4.根据权利要求1所述的陀螺电机双电源电路，其特征在于：所述的电源转换电路主要由集成运算放大器构成，移相电路的三路方波信号输出端分别与对应运算放大器的反相输入端相连接，各对应运算放大器的同相输入端接地。

5.根据权利要求1或4所述的陀螺电机双电源电路，其特征在于：所述的输出驱动电路由三个电路单元组成，每个电路单元包括一个N沟道MOS管、一个P沟道MOS管、两个稳压二极管，所述的N沟道MOS管的漏极与P沟道MOS管的漏极相连接作为一路控制信号的输出端，N沟道MOS管的源极与正电源相接，P沟道MOS管的源极与负电源相接，N沟道MOS管的栅极与一稳压二极管的正端相连接，P沟道MOS管的栅极与另一稳压二极管的负端相连接，两稳压二极管的两一正负端分别连接作为输出驱动电路的一路输入端。

6.根据权利要求5所述的陀螺电机双电源电路，其特征在于：所述的MOS管为VDMOS管。

7.根据权利要求5所述的陀螺电机双电源电路，其特征在于：所述的P沟道MOS管的栅极与源极之间连接一电阻；所述的N沟道MOS管的栅极与源极之间也连接一电阻。

8.根据权利要求1所述的陀螺电机双电源电路，其特征在于：该双电源电路基于厚膜工艺进行封装成型。