CN103944460A - 直流电机驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种直流电机驱动电路，分别与第一电机和第二电机耦接，所述直流电机驱动电路包括：线性隔离单元，适于将所述第一电机的电压信号按比例衰减并进行线性隔离，得到第一电压控制信号；运算放大单元，适于将所述第一电压控制信号转换成为第二电压控制信号；脉冲宽度调制单元，适于将所述第二电压控制信号调制成脉冲宽度调制信号，调节所述第二电机的转速；供电单元，适于为所述线性隔离单元、所述运算放大单元和所述脉冲宽度调制单元提供直流电源。上述的方案可以调节第二电机的转速，使得第一电机与第二电机的转速一致，降低直流电机驱动电路的功率，缩小直流电机驱动电路的体积，并可以降低成本。

Description

直流电机驱动电路

技术领域

本发明涉及电机驱动技术领域，特别是涉及一种直流电机驱动电路。

背景技术

直流电机，是指能将直流电能转换成机械能或将机械能转换成直流电能的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当直流电机作为电动机运行时便是直流电动机，它可以将电能转换为机械能。

现有技术中，远距离送丝系统一般采用第一电机和第二电机并联在同一直流驱动两端的方式，来实现第一级电机和第二级电机速度一致。但是由于采用同一直流驱动电路来实现两级电机的驱动，这就需要直流驱动电路具有较高的功率，成本较高且体积庞大。

发明内容

本发明实施例解决的是如何降低直流驱动电路的成本和体积。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种直流电机驱动电路，分别与第一电机和第二电机耦接，所述直流电机驱动电路包括：

线性隔离单元，适于将所述第一电机的电压信号按比例衰减并进行线性隔离，得到第一电压控制信号；

运算放大单元，适于将所述第一电压控制信号转换成为第二电压控制信号；

脉冲宽度调制单元，适于将所述第二电压控制信号调制成脉冲宽度调制信号，调节所述第二电机的转速。

供电单元，适于为所述线性隔离单元、所述运算放大单元和所述脉冲宽度调制单元提供直流电源。

可选地，所述供电单元包括第一电源变换器、三端稳压器、第二电源变换器和第三电源变换器；

所述第一电源变换器的第一输入端与第一直流电源的正极耦接，所述第一电源变换器的第二输入端与与所述第一直流电源的负极耦接，所述第一电源变换器的第一输出端与所述三端稳压器的输入端耦接，所述第一电源变换器的第二输出端与所述三端稳压器的接地端耦接所述三端稳压器的接地端还分别与所述第二电源变换器的第二输入端、所述第三电源变换器的第二输入端耦接，所述三端稳压器的输出端分别与所述第二电源变换器的第一输入端和所述第三电源变换器的第一输入端耦接。

可选地，所述直流电机驱动电路还包括：第一熔丝管，所述第一熔丝管的第一端与第一电机的正向输入端耦接，所述第一熔丝管的第二端与所述第一电源变换器的第一输入端耦接。

可选地，所述供电单元还包括：第一电容，所述第一电容正极与所述第一电源变换器的第一输出端耦接，所述第一电容的负极与所述第一电源变换器的第二输出端耦接。

可选地，所述供电单元还包括：第一瞬态吸收二极管，所述第一瞬态吸收二极管的正极与所述第一电源变换器的第一输出端耦接，所述第一瞬态吸收二极管的负极与所述第一电源变换器的第二输出端耦接。

可选地，所述供电单元还包括：第二滤波电容，所述第二滤波电容的正极与所述三端稳压器的输入端耦接，所述第二滤波电容的负极与所述三端变压器的接地端耦接。

可选地，所述供电单元还包括：：第二瞬态吸收二极管，所述第二瞬态吸收二极管的正极与所述三端稳压器的输出端耦接，所述第二瞬态吸收二极管的负极与所述三端变压器的接地端耦接。

可选地，所述供电单元还包括：第一电感、第二电感和第三电感；

所述第一电感的第一端与所述三端稳压器的输出端耦接，所述第一电感的第二端与所述第二电源变换器的第一输入端耦接；

所述第三电感串联于所述第二电源变换器的第二输出端；

可选地，所述供电单元还包括：第三滤波电容、第四滤波电容和第五滤波电容；

所述第三滤波电容的正极与所述第二电源变换器的第一输入端耦接，所述第三滤波电容的负极与所述第二电源变换器的第二输入端耦接；

所述第四滤波电容的正极与所述第二电源变换器的第一输出端耦接，所述第四滤波电容的负极与所述第二电源变换器的第三输出端耦接；

所述第五滤波电容的正极与所述第二电源变换器的第三输出端耦接，所述第五滤波电容的负极与所述第二电源变换器的第二输出端耦接。

可选地，所述供电单元还包括：第六滤波电容、第七滤波电容和第八滤波电容；

所述第六滤波电容的正极与所述第三电源变换器的第一输入端耦接，所述第六滤波电容的负极与所述第三电源变换器的第二输入端耦接。

所述第七滤波电容的正极与所述第三电源变换器的第一输出端耦接，所述第七滤波电容的负极与所述第三电源变换器的第三输出端耦接；

所述第八滤波电容的正极与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述第八滤波电容的负极与所述第三电源变换器的第二输出端耦接。

可选地，所述供电单元还包括：第四电感、第五电感和第六电感；

所述第四电感的第一端与所述三端稳压器的输出端耦接，所述第四电感的第二端与所述第三电源变换器的第一输入端耦接。

所述第五电感串联于所述第三电源变换器的第一输出端；

所述第六电感串联于所述第三电源变换器的第二输出端。

可选地，所述线性隔离单元包括：线性光耦、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一电阻的第一端与所述第一电机电压的正向输出端耦接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端耦接，所述第二电阻的第二端与所述第一电机电压的负向输出端耦接；

所述线性光耦输入端与所述第三电阻的第二端耦接，所述线性光耦的第一电源输入端与所述第二电源变换器的第一输出端耦接，所述线性光耦的第二电源输入端与所述第二电源变换器的第二输出端耦接，所述线性光耦的第三电源输入端与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述线性光耦的第四电源输入端与所述第三电源变换器的第一输出端耦接，所述线性光耦的第五电源输入端与所述第二电源变换器的第二输出端耦接，所述线性光耦的第六电源输入端与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述快速线性光耦的输出端与所述运算放大单元耦接。

可选地，所述线性隔离单元还包括：第二熔丝管，所述第二熔丝管耦接于所述第一电机电压的正向输出端与所述第一电阻的第一端之间。

可选地，所述线性隔离单元还包括：第三瞬态吸收二极管，所述第三瞬态吸收二极管的负极与所述第二熔丝管的第二端耦接，所述第三瞬态吸收二极管的正极与所述第一电阻的第一端耦接。

可选地，所述线性隔离单元还包括：第九滤波电容，所述第九滤波电容的正极与所述第三电阻的第二端耦接，所述第九滤波电容的负极与所述第一电机电压的负向输出端耦接。

可选地，所述线性隔离单元还包括：第十滤波电容，所述第十滤波电容的正极与所述线性光耦的第一电源输入端耦接，所述第十滤波电容的负极与所述线性光耦的第三电源输入端耦接。

可选地，所述线性隔离单元还包括：第十一滤波电容，所述第十一滤波电容的正极与所述线性光耦的第二电源输入端耦接，所述第十一滤波电容的负极与所述线性光耦的第三电源输入端耦接。

可选地，所述运算放大单元包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第一电位器、第二电位器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第十五二极管、第十六二极管；

所述第一运算放大器的第一电源输入端与所述第三电源变换器的第一输出端耦接，所述第一运算放大器的第二电源输入端与所述第三电源变换器的第二输出端耦接，所述第一运算放大器的的正向输入端与所述第六电阻的第一端耦接，所述第六电阻的第二端与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述第一运算放大器的反向输入端分别与所述第四电阻的第二端和第五电阻的第一端耦接，所述第四电阻的第一端与所述线性隔离单元的输出端耦接；

所述第一电位器的第一端与所述第五电阻的第二端耦接，所述第一电位器的第二端分别与所述第四二极管的负极和所述第七电阻的第一端耦接，所述第七电阻的第二端与所述第三电源变换器的第一输出端耦接，所述第四二极管的正极与所述第五二极管的负极耦接，所述第五二级管的正极与所述第六二级管的正极耦接，所述第六二级管的正极与所述第十五二极管的负极耦接，所述第十五二极管的正极与所述第十六二极管的负极耦接，所述第十六二极管的正极与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述第一电位器的第三端分别与所述第七二极管的正极和所述第八电阻的第一端耦接，所述第七二级管的负极与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述第一电位器的第三端与所述第八电阻的第一端耦接，所述第八电阻的第二端与所述第三电源变换器的第二输出端耦接；

所述第二电位器的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端耦接，所述第二电位器的第二端与所述第一运算放大器的输出端耦接，所述运算放大器的输出端还与所述第九电阻的第一端耦接；

所述第二运算放大器的正向输入端与所述第十电阻的第一端耦接，所述第十电阻的第二端与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述第二运算放大器的反向输入端与所述第九电阻的第二端和所述第十一电阻的第一端耦接，所述第二运算放大器的输出端与所述第十一电阻的第二端和所述脉冲宽度调制单元耦接。

可选地，所述脉冲宽度调制单元包括：脉冲宽度调制芯片、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十二电容；

所述第十二电阻的第一端与接所述第二运算放大器的输出端耦接，所述第十二电阻的第二端分别与所述第十三电阻的第一端耦接，所述第十三电阻的第二端分别与所述第十四电阻的第一端和所述脉冲宽度调节芯片的内部误差放大器同向输入端耦接；

所述脉冲宽度调制芯片的内部误差放大器的反向输入端与输出端耦接，所述脉冲宽度调制芯片的振荡器定时电阻输入端与所述第十五电阻的第一端耦接，所述第十五电阻的第二端接地，所述脉冲宽度调制芯片的内部误差放大器的同向输入端与所述运算放大单元的输出端耦接，所述脉冲宽度调制芯片的与振荡器定时电容输入端与第十二电容的正极耦接，所述第十二电容的负极接地，所述脉冲宽度调制芯片的信号地端接地，所述脉冲宽度调制芯片的A组输出级偏置电压接入端、B组输出级偏置电压接入端和供电电源输入端分别与所述第一电源变换器的第一输出端耦接，所述脉冲宽度调制芯片的第一输出端分别与所述脉冲宽度调制芯片的第二输出端、第十六电阻的第一端耦接，所述第十六电阻的第二端与所述脉冲宽度调制单元的第一输出端耦接，所述脉冲宽度调制单元的第一输出端接地。

可选地，所述脉冲宽度调制单元还包括：第十三滤波电容，所述第十三滤波电容的正极与所述第十二电阻的第二端耦接，所述第十二滤波电容的负极接地。

可选地，所述脉冲宽度调制单元还包括：第八瞬态吸收二极管，所述第八瞬态吸收二极管的正极与所述第十二电阻的第二端耦接，所述第八瞬态吸收二极管的负极接地。

可选地，所述脉冲宽度调制单元还包括：第九瞬态吸收二极管，所述第九瞬态吸收二极管的正极与所述第十三电阻的第二端耦接，所述第九瞬态吸收二极管的负极接地。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下的优点：

由于将第一电机的直流驱动电路和第二直流电机的驱动电路分离，采用直流电机驱动电路将第一电机的电压信号转换为用于对第二电机的转速进行调节的调速信号，因此，可以使得第一电机和第二电机的转速达到一致，控制准确。可以降低直流电机驱动电路的功率，缩小直流电机驱动电路的体积，并可以降低成本。且由于在采用第一电源变换器、第二电源变换器和第三电源变换器组成的供电单元将给定的直流电压转换成为直流驱动电路需要的工作电压，相较于传统的采用变压器的方式，可以简化供电单元的电路结构，缩减供电单元的体积，方便实用。

进一步地，由于采用瞬态二极管可以有效抑制其两极受到反向瞬态高能量冲击，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，可以有效地保护电器元件免受各种浪涌脉冲的损坏。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种直流电机驱动电路的结构示意图；

图2是本发明实施例中的直流电机驱动电路的供电单元的电路图；

图3是本发明实施例中的直流电机驱动电路的线性隔离单元的电路图；

图4是本发明实施例中的直流电机驱动电路的运算放大单元的电路图；

图5是本发明实施例中的直流电机驱动电路的脉冲宽度调制单元的电路图。

具体实施方式

为解决上述问题，本发明实施例采用的技术方案由于将第一电机的直流驱动电路和第二直流电机的驱动电路分离，采用直流电机驱动电路将第一电机的电压信号转换成为调速信号来对第二电机的转速进行调节，使得第一电机和第二电机的转速达到一致，控制准确，体积小，成本低，结构简单。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1示出了本发明实施例中的直流电机驱动电路的结构示意图。如图1所示的直流电机驱动电路，其分别与第一电机和第二电机耦接，可以包括线性隔离单元2、运算放大单元3和脉冲宽度调制单元4，运算放大单元3分别与线性隔离单元2和脉冲宽度调制单元4相连接。其中：

线性隔离单元2，适于将所述第一电机的电压信号按比例衰减并进行线性隔离，得到第一电压控制信号。

运算放大单元3，适于将线性隔离单元2第一电压控制信号转换成为第二电压控制信号。

脉冲宽度调制单元4，适于将所述运算放大单元3得到的第二电压控制信号调制成脉冲宽度调制信号，调节所述第二电机的转速。

在具体实施中，本发明实施例中的直流电机驱动电路还可以包括供电单元1，供电单元1适于为线性隔离单元2、运算放大单元3和脉冲宽度调制单元4提供稳定的直流电源。

本发明实施例中的直流电机驱动电路，由于将第一电机的直流驱动电路和第二直流电机的驱动电路分离，采用直流电机驱动电路将第一电机的电压信号转换为用于对第二电机的转速进行调节的调速信号，因此，可以使得第一电机和第二电机的转速达到一致，控制准确，并可以降低直流电机驱动电路的功率，缩小直流电机驱动电路的体积，降低成本。

图2示出了本发明实施例中的直流驱动电路的一种供电单元的电路图。如图2所示的供电单元，可以包括：第一电源变换器11、三端稳压器12、第二电源变换器13和第三电源变换器14。其中：

第一电源变换器11的第一输入端与第一直流电源的正极耦接，第一电源变换器11的第二输入端与与第一直流电源的负极耦接；第一电源变换器11的第一输出端与三端稳压器12的输入端耦接，第一电源变换器11的第二输出端与三端稳压器12的接地端耦接，三端稳压器12的接地端还分别与第二电源变换器13的第二输入端和第三电源变换器14的第二输入端耦接，三端稳压器12的输出端分别与第二电源变换器13的第一输入端和第三电源变换器14的第一输入端耦接。

供电单元可以为线性隔离单元2、运算放大单元3和脉冲宽度调制单元的4提供稳定的直流电源。具体来说，第一电源变换器11可以将第一供电电源转换成为第二供电电源，第二电源变换器13和第三电源变换器14通过三端稳压器12可以分别将第二供电电源转换成为第三供电电源和第四供电电源，其中，第三供电电源和第四供电电源相等。其中，第二供电电源可以为脉冲宽度调制单元4供电，第三供电电源可以用于为线性隔离单元2供电，第四供电电源可以分别为线性隔离单元2和运算放大单元3供电。

在具体实施中，供电单元还可以包括：第一熔丝管F1，第一熔丝管F1的第一端与第一电机的正向输入端耦接，第一熔丝管F1的第二端与第一电源变换器11的第一输入端耦接。第一熔丝管F1在发生短路、过流、漏电等故障时，电流超过第一熔丝管F1中熔丝的额定电流值，熔丝即刻熔断，切断用电器与供电线路的联线，起到保护的作用。

在具体实施中，供电单元还可以包括：第一滤波电容C1，第一滤波电容C1正极与第一电源变换器11的第一输出端耦接，第一滤波电容C1的负极与第一电源变换器11的第二输出端耦接。第一滤波电容C1可以对于第一电源变换器11输出的第二供电电源进行滤波处理，可以降低交流脉动波纹系数，平滑直流输出。

在具体实施中，供电单元还可以包括：第一瞬态吸收二极管D1，第一瞬态吸收二极管D1的正极与第一电源变换器11的第一输出端耦接，第一瞬态吸收二极管D1的负极与第一电源变换器11的第二输出端耦接。第一瞬态吸收二极管D1可以有效抑制其两极受到反向瞬态高能量冲击，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，可以有效地保护电器元件免受各种浪涌脉冲的损坏。

在具体实施中，供电单元还可以包括：第二滤波电容C2，第二滤波电容C2的正极与三端稳压器12的输入端耦接，第二滤波电容C2的负极与三端变压器12的接地端耦接。第一滤波电容C2可以对于第一电源变换器11输入三端稳压器12的第二供电电源进行滤波处理，可以降低交流脉动波纹系数，平滑直流输入。

在具体实施中，供电单元还可以包括：第二瞬态吸收二极管D2，第二瞬态吸收二极管D2的正极与三端稳压器12的输出端耦接，第二瞬态吸收二极管D2的负极与三端变压器12的接地端耦接。第二瞬态吸收二极管D2可以对于三端稳压器的输出电压所产生反向瞬态高能量的冲击，可以瞬间将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，可以有效地保护电器元件免受各种浪涌脉冲的损坏。

在具体实施中，供电单元还可以包括：第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3。其中：

第一电感L1的第一端与三端稳压器12的输出端耦接，第一电感L1的第二端与第二电源变换器13的第一输入端耦接。第二电感L2串联于第二电源变换器13的第一输出端VD1。第三电感L3串联于第二电源变换器13的第二输出端VS1。

第一电感L1可以降低输入第二电源变换器13的电压的波纹系数，使得直流电压更加稳定。第二电感L2可以降低第二电源变换器13的第一输出端VD1输出的电压的波纹系数，使得直流电压更加稳定。第三电感L3可以降低第二电源变换器13的第二输出端VS1输出的电压的波纹系数，使得直流电压更加稳定。

在具体实施中，供电单元还可以包括：第三滤波电容C3、第四滤波电容C4和第五滤波电容C5。其中：

第三滤波电容C3的正极与第二电源变换器13的第一输入端耦接，第三滤波电容C3的负极与第二电源变换器13的第二输入端耦接。第四滤波电容C4的正极与第二电源变换器13的第一输出端VD1耦接，第四滤波电容C4的负极与第二电源变换器的13第三输出端AGND2耦接。第五滤波电容C5的正极与第二电源变换器13的第三输出端AGND2耦接，第五滤波电容C5的负极与第二电源变换器13的第二输出端VS1耦接。

第三滤波电容C3可以用于对于输入第二电源变换器13的电压进行滤波。第四滤波电容C4可以用于对第二电源变换器13的第一输出端VD1和第三输出端AGND1输出的电压进行滤波处理。第五滤波电容C5可以为第二电源变换器13的第二输出端VS1和第三输出端输出AGND1的电压进行滤波处理。

在具体实施中，供电单元还可以包括：第六滤波电容C6、第七滤波电容C7和第八滤波电容C8。其中：

第六滤波电容C6的正极与第三电源变换器14的第一输入端耦接，第六滤波电容C6的负极与第三电源变换器14的第二输入端耦接；第七滤波电容C7的正极与第三电源变换器14的第一输出端VD2耦接，第七滤波电容C7的负极与第三电源变换器14的第三输出端AGND2耦接；第八滤波电容C8的正极与第三电源变换器14的第三输出端AGND2耦接，第八滤波电容C8的负极与所述第三电源变换器的第二输出端VS2耦接。

在具体实施中，第六滤波电容C3可以用于对于输入第三电源变换器14的电压进行滤波。第七滤波电容C7可以用于对第三电源变换器14的第一输出端VD2和第三输出端AGND2输出的电压进行滤波处理。第八滤波电容C8可以为第三电源变换器14的第二输出端VD2和第三输出端VS2输出的电压进行滤波处理。

在具体实施中，供电单元还可以包括：第四电感L4、第五电感L5和第六电感L6。其中：

第四电感L4的第一端与三端稳压器12的输出端耦接，第四电感L4的第二端与第三电源变换器14的第一输入端耦接；第五电感L5串联于第三电源变换器14的第一输出端VD2，第六电感L6串联于第三电源变换器14的第二输出端VS2。

在具体实施中，第四电感L4可以降低输入第三电源变换器14的电压的波纹系数，使得直流电压更加稳定。第五电感L5可以降低第三电源变换器14的第一输出端VD2输出的电压的波纹系数，使得直流电压更加稳定。第六电感L6可以降低第三电源变换器14的第二输出端VS2输出的电压的波纹系数，使得直流电压更加稳定。

需要说明的是，本领域技术人员应当可以理解，本发明实施例中的供电电源并不限于本实施例所述的电路结构，其还可以是其他现有的可以为线性隔离单元、运算放大单元和脉宽调制单元提供稳定的直流电源的电路。

图3示出了本发明实施例中的直流电机驱动电路的线性隔离单元的电路图。如图3所示的线性隔离单元可以包括：线性光耦31、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3。其中：

线性光耦31输入端与第三电阻R3的第二端耦接，线性光耦31的第一电源输入端与第二电源变换器13的第一输出端VD1耦接，线性光耦31的第二电源输入端与所述第二电源变换器13的第二输出端VS1耦接，线性光耦的31第三电源输入端与第三电源变换器14的第三输出端AGD1耦接，线性光耦31的第四电源输入端与第三电源变换器14的第一输出端VD2耦接，线性光耦31的第五电源输入端与第二电源变换器13的第二输出端VS2耦接，线性光耦31的第六电源输入端与第三电源变换器14的第三输出端AGD2耦接，快速线性光耦31的输出端与运算放大单元耦接。

在具体实施中，线性隔离单元可以将输入的第一电机两端的电压信号与电压控制信号进行线性隔离，得到第一电压控制信号U1。具体来说，第一直流电机两端的电压经过第一电阻R1、第二电阻R2进行比例衰减，得到的第一控制电压信号U1可以满足如下的关系：

$U1=\frac{R2}{R1+R2}U10---\left(1\right);$

其中，U1为第一电压控制信号，U10第一电机两端的电压，R1、R2分别为第一电阻和第二电阻的电阻值。

线性光耦31可以将第一直流电机两端的电压与第一电压控制信号进行线性隔离，输出第一控制电压信号U1。

在具体实施中，线性隔离单元还可以包括：第二熔丝管F2，第二熔丝管F2耦接于第一电机的电压的正向输出端与第一电阻R1的第一端之间。第二熔丝管F2可以在发生短路、过流、漏电等故障时，电流一超过第二熔丝管F2中熔丝的额定电流值，第二熔丝管F2内的熔丝即刻熔断，切断用电器与供电线路的联线，起到保护的作用。

在具体实施中，线性隔离单元还可以包括：第三瞬态吸收二极管D3，第三瞬态吸收二极管D3的负极与第二熔丝管F2的第二端耦接，第三瞬态吸收二极管D3的正极与第一电阻R1的第一端耦接。

第三瞬态吸收二极管D3可以有效抑制其两极受到反向瞬态高能量冲击，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，可以有效地保护电器元件免受各种浪涌脉冲的损坏。

在具体实施中，线性隔离单元还可以包括：第九滤波电容C9，第九滤波电容C9的正极与第三电阻R3的第二端耦接，第九滤波电容C9的负极与第一电机电压的负向输出端耦接。

第九滤波电容C9可以对于第一电机两端的电压信号所带来的其他干扰信号起到抑制的作用。

在具体实施中，线性隔离单元还可以包括：：第十滤波电容C10，第十滤波电容C10的正极与线性光耦31的第一电源输入端耦接，第十滤波电容C10的负极与线性光耦31的第三电源输入端耦接。

第十滤波电容C10可以对于供电单元的第二电源变换器13的第一输出端输出的电压进行滤波，抑制干扰信号，平滑输出。

在具体实施中，线性隔离单元还可以包括：第十一滤波电容C11，第十一滤波电容C11的正极与线性光耦31的第二电源输入端耦接，第十一滤波电容C11的负极与线性光耦31的第三电源输入端耦接。

第十一滤波电容C11可以对于供电单元的第二电源变换器13的第二输出端输出的电压进行滤波，抑制干扰信号，平滑输出。

需要说明的是，本领域技术人员应当可以理解，本发明实施例中的线性分离单元并不限于本实施例所述的电路结构，其还可以是其他现有的可以将第一直流电机的电压信号与用于控制第二电机的控制电压信号进行隔离的电路。

图4示出了本发明实施例中的直流电机驱动电路的运算放大单元的电路图。如图4所示的运算放大单元可以包括：第一运算放大器41、第二运算放大器44、第一电位器T1、第二电位器T2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第十五二极管D15和第十六二极管D16。其中：

第一运算放大器41的第一电源输入端与第三电源变换器14的第一输出端VD2耦接，第一运算放大器41的第二电源输入端与第三电源变换器14的第二输出端VS2耦接，第一运算放大器41的的正向输入端与第六电阻R6的第一端耦接，第六电阻R6的第二端与第三电源变换器14的第三输出端AGND2耦接，第一运算放大器41的反向输入端分别与第四电阻R4的第一端和第五电阻R5的第一端耦接，第四电阻R4的第二端与线性隔离单元的输出端耦接。

第一电位器T1的第一端与第五电阻R5的第二端耦接，第一电位器T1的第二端分别与第四二极管D4的负极和第七电阻R7的第一端耦接，第七电阻R7的第二端与第三电源变换器14的第一输出端VD2耦接，第四二极管D4的正极与第五二极管D5的负极耦接，第五二级管D5的正极与第六二级管D6的正极耦接，第六二级管D6的正极与第十五二极管D15的负极耦接，第十五二极管D15的正极与第十六二极管D16的负极耦接，第十六二极管D16的正极与第三电源变换器14的第三输出端AGND2耦接，第一电位器T1的第三端分别与第七二极管D7的正极和第八电阻R8的第一端耦接，第七二级管D7的负极与第三电源变换器14的第三输出端AGND2耦接，第一电位器T1的第三端与第八电阻R8的第一端耦接，第八电阻R8的第二端与第三电源变换器14的第二输出端耦接。

第二电位器T2的第一端与第一运算放大器41的反向输入端耦接，第二电位器T2的第二端与第一运算放大器41的输出端耦接。

第二运算放大器44的正向输入端与第十电阻R10的第一端耦接，第十电阻R10的第二端与第三电源变换器14的第三输出端耦接，第二运算放大器44的反向输入端与第九电阻R9的第一端和第十一电阻R11的第一端耦接，第九电阻的第二端与所述第一运算放大器41的输出端耦接，第二运算放大器44的输出端与第十一电阻R11的第二端和脉冲宽度调制单元耦接。

运算放大单元可以对输入的第一控制电压信号进行运算放大。具体来说，经过线性隔离单元线性隔离得到的第一控制电压信号通过第四电阻R4送至第一运算放大器41的反向输入端进行运算放大。

在具体实施中，第七电阻R7和第四二极管D4构成低速端正偏置补偿电压电路42，第五二极管D5、第六二极管D6、第十五二极管D15和第十六二极管D16构成低速端负偏置补偿电压电路43，第一运算放大器41输出端输出的电压满足可以满足如下的关系：

$U21=-(\frac{T1}{R4}U1+\frac{T2}{R5}U)---\left(2\right);$

其中，U21为第一运算放大器41输出端输出的电压，T1为第一电位器的阻值，T2为第二电位器的阻值，R4、R5分别为第四电阻和第五电阻的阻值，U1为输入第一运算放大器的反向输入端的电压，U为偏置补偿电压，U可以通过第七电阻R7和第四二极管D4构成低速端正偏置补偿电压以及由第五二极管D5、第六二极管D6、第十五二极管D15和第十六二极管D16构成低速端负偏置补偿电压进行调节。

在具体实施中，第一电位器T1、第七电阻R7和第四二极管D4构成低速端正偏置补偿电压电路42，以及由第五二极管D5、第六二极管D6、第十五二极管D15和第十六二极管D16构成低速端负偏置补偿电压电路43。其中，第一电位器T1两端的电压UT1可以满足如下的关系：

$\mathrm{UT}1=\frac{U2-\frac{T2}{R4}*U21}{T2/R5}---\left(4\right);$

低速端正偏置补偿电压电路42和低速端负偏置补偿电压电路43可以在第一电机的转速为最低转速时，对于第一运算放大器输出端输出的电压进行补偿。

第二运算放大器44和第九电阻R9、第十电阻R10和十一电阻R11组成1：1反向放大电路，使得经过第一运算放大器41输出的负电压转换成为为正电压。第二运算放大器44的输出端输出的的第二电压控制信号可以满足如下的公式：

$U2=\frac{T1}{R4}U1+\frac{T2}{R5}U20---\left(3\right).$

需要说明的是，本领域技术人员应当可以理解，本发明实施例中的运算放大单元并不限于本实施例所述的电路结构，其还可以是其他现有的可以将输入的电压控制信号进行运算放大得到第二控制电压信号的电路。

图5示出了本发明实施例中的直流电机驱动电路的脉冲宽度调制单元的电路图。如图5所示的脉冲宽度调制单元可以包括：脉冲宽度调制芯片51、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十二电容C12。其中：

第十二电阻R12的第一端与第二运算放大器31的输出端耦接，第十二电阻R12的第二端与第十三电阻R13的第一端耦接，第十三电阻R13的第二端分别与第十四电阻R14的第一端和脉冲宽度调节芯片41的内部误差放大器同向输入端耦接。

脉冲宽度调制芯片51的内部误差放大器的反向输入端与内部误差放大器输出端耦接，脉冲宽度调制芯片51的振荡器定时电阻输入端与第十五电阻R15的第一端耦接，第十五电阻R15的第二端接地，脉冲宽度调制芯片51的内部误差放大器的同向输入端与运算放大单元3的输出端耦接，脉冲宽度调制芯片51的与振荡器定时电容输入端与第十二电容C12的正极耦接，第十二电容C12的负极接地，脉冲宽度调制芯片31的信号地端耦接。

脉冲宽度调制芯片51的A组输出级偏置电压接入端、B组输出级偏置电压接入端和供电电源输入端分别与第一电源变换器11的第一输出端耦接，脉冲宽度调制芯片51的第一输出端分别与脉冲宽度调制芯片51的第二输出端、第十六电阻R16的第一端耦接，第十六电阻R16的第二端与脉冲宽度调制单元的第一输出端耦接，脉冲宽度调制单元的第一输出端接地。

脉冲宽度调制单元可以将运算放大单元输出的第二电压控制信号进行脉冲宽度调制，输出调制信号调节第二直流电机的占空比，使得第二电机的转速与第一电机的转速一致。

具体而言，第十三电阻R13和第十四电阻R14可以对运算放大单元输出的电压控制信号经过进行了分压，得到的电压，也即输入脉冲宽度调节芯片51的电压，可以满足下述的公式：

$U5=\frac{R14}{R13+R14}U21---\left(3\right);$

其中，U5为经过第十三电阻R13和第十四电阻R14分压后输入脉冲宽度调制芯片51输入端的控制电压信号，R13、R14分别为第十三电阻R13和第十四电阻R14的阻值，U21为运算放大单元输出的控制电压的值。

在具体实施中，脉冲宽度调制芯片51的振荡定时电路52由第十二电容C12和第十五电阻R15组成，所述振荡定时电路52的振荡频率可以满足如下的公式：

$f=\frac{1}{0.7*R15*C12}---\left(4\right);$

其中，f为第十二电容C12和第十五电阻R15组成的振荡定时电路52的振荡频率，C12第十二电容的电容值，R15为第十五电阻的电阻值。

同时，由于第二电机的占空比满足如下的公式：

$U5=U20\frac{\mathrm{Ton}}{\mathrm{Ton}+\mathrm{Toff}}---\left(5\right);$

其中，U5为输入脉冲宽度调制单元的电压，U20为第二电机的供电电压，T_on为第二电机接通的时间，T_off为第二电机断开的时间。

由公式(1)-(5)可以得出：

第二电机的最小占空比D_min可以满足如下的公式：

$D_{\min }=(\frac{T2}{R4}U5+\frac{T2}{R4}\mathrm{UT}1)\frac{R14}{R13+R14}---\left(6\right);$

第二电机的最大占空比D_max可以满足如下的公式：

$D_{\max }=(\frac{T2}{R4}U5+\frac{T2}{R4}U)\frac{R14}{R13+R14}---\left(7\right);$

由公式(6)和(7)可知，当第一电机的转速达到最低转速时，通过调节第一电位器T1可以使得第二电机的转速与第一电机的转速达到一致；当第一电机在最低转速时，通过调节第二电位器T2可以使得第二电机的转速与第一电机的转速达到一致。

在具体实施中，脉冲宽度调制单元还可以包括：第十三滤波电容C13，第十三滤波电容C13的正极与第十二电阻R12的第二端耦接，第十三滤波电容C13的负极接地。第十三滤波电容C13可以对于经过第十二电阻12限流后的电压信号进行滤波。

在具体实施中，脉冲宽度调制单元还可以包括：第八瞬态吸收二极管D8，第八瞬态吸收二极管D8的正极与第十二电阻R12的第二端耦接，第八瞬态吸收二极管D8的负极接地。第八瞬态吸收二极管D8可以有效抑制其两极受到反向瞬态高能量冲击，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，可以有效地保护电器元件免受各种浪涌脉冲的损坏。

在具体实施中，脉冲宽度调制单元还可以包括：第九瞬态吸收二极管D9，第九瞬态吸收二极管D9的正极与第十三电阻R13的第二端耦接，第九瞬态吸收二极管D9的负极接地。第九瞬态吸收二极管D9可以有效抑制其两极受到反向瞬态高能量冲击，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，可以有效地保护电器元件免受各种浪涌脉冲的损坏。

需要说明的是，本领域技术人员应当可以理解，本发明实施例中的脉宽调制单元并不限于本实施例所述的电路结构，其还可以是其他现有的可以根据输入的电压控制信号输出调速信号以调节直流电机的转速的电路。

综上所述，本发明实施例中的直流电机驱动电路，由于将第一电机的直流驱动电路和第二直流电机的驱动电路分离，采用直流电机驱动电路将第一电机的电压信号转换为用于对第二电机的转速进行调节的调速信号，使得第一电机和第二电机的转速达到一致，因此，可以降低直流电机驱动电路的功率，缩小直流电机驱动电路的体积，并可以降低成本。

以上对本发明实施例的方法及系统做了详细的介绍，本发明并不限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (22)

1.一种直流电机驱动电路，分别与第一电机和第二电机耦接，其特征在于，包括：

线性隔离单元，适于将所述第一电机的电压信号按比例衰减并进行线性隔离，得到第一电压控制信号；

运算放大单元，适于将所述第一电压控制信号转换成为第二电压控制信号；脉冲宽度调制单元，适于将所述第二电压控制信号调制成脉冲宽度调制信号，调节所述第二电机的转速；

供电单元，适于为所述线性隔离单元、所述运算放大单元和所述脉冲宽度调制单元提供直流电源。

2.根据权利要求1所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述供电单元包括第一电源变换器、三端稳压器、第二电源变换器和第三电源变换器；所述第一电源变换器的第一输入端与第一直流电源的正极耦接，所述第一电源变换器的第二输入端与与所述第一直流电源的负极耦接，所述第一电源变换器的第一输出端与所述三端稳压器的输入端耦接，所述第一电源变换器的第二输出端与所述三端稳压器的接地端耦接所述三端稳压器的接地端还分别与所述第二电源变换器的第二输入端、所述第三电源变换器的第二输入端耦接，所述三端稳压器的输出端分别与所述第二电源变换器的第一输入端和所述第三电源变换器的第一输入端耦接。

3.根据权利要求2所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述供电单元还包括：第一熔丝管，所述第一熔丝管的第一端与第一电机的正向输入端耦接，所述第一熔丝管的第二端与所述第一电源变换器的第一输入端耦接。

4.根据权利要求2所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述供电单元还包括：第一电容，所述第一电容正极与所述第一电源变换器的第一输出端耦接，所述第一电容的负极与所述第一电源变换器的第二输出端耦接。

5.根据权利要求2所述的直流电机驱动电路，其特征在于，还包括：第一瞬态吸收二极管，所述第一瞬态吸收二极管的正极与所述第一电源变换器的第一输出端耦接，所述第一瞬态吸收二极管的负极与所述第一电源变换器的第二输出端耦接。

6.根据权利要求2所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述供电单元还包括：第二滤波电容，所述第二滤波电容的正极与所述三端稳压器的输入端耦接，所述第二滤波电容的负极与所述三端变压器的接地端耦接。

7.根据权利要求2所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述供电单元还包括：第二瞬态吸收二极管，所述第二瞬态吸收二极管的正极与所述三端稳压器的输出端耦接，所述第二瞬态吸收二极管的负极与所述三端变压器的接地端耦接。

8.根据权利要求2所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述供电单元还包括：第一电感、第二电感和第三电感；

所述第一电感的第一端与所述三端稳压器的输出端耦接，所述第一电感的第二端与所述第二电源变换器的第一输入端耦接；

所述第三电感串联于所述第二电源变换器的第二输出端。

9.根据权利要求2所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述供电单元还包括：第三滤波电容、第四滤波电容和第五滤波电容；

所述第三滤波电容的正极与所述第二电源变换器的第一输入端耦接，所述第三滤波电容的负极与所述第二电源变换器的第二输入端耦接；

所述第四滤波电容的正极与所述第二电源变换器的第一输出端耦接，所述第四滤波电容的负极与所述第二电源变换器的第三输出端耦接；

所述第五滤波电容的正极与所述第二电源变换器的第三输出端耦接，所述第五滤波电容的负极与所述第二电源变换器的第二输出端耦接。

10.根据权利要求2所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述供电单元还包括：第六滤波电容、第七滤波电容和第八滤波电容；

所述第六滤波电容的正极与所述第三电源变换器的第一输入端耦接，所述第六滤波电容的负极与所述第三电源变换器的第二输入端耦接；

所述第七滤波电容的正极与所述第三电源变换器的第一输出端耦接，所述第七滤波电容的负极与所述第三电源变换器的第三输出端耦接；

所述第八滤波电容的正极与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述第八滤波电容的负极与所述第三电源变换器的第二输出端耦接。

11.根据权利要求2所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述供电单元还包括：第四电感、第五电感和第六电感；

所述第四电感的第一端与所述三端稳压器的输出端耦接，所述第四电感的第二端与所述第三电源变换器的第一输入端耦接；

所述第五电感串联于所述第三电源变换器的第一输出端；

所述第六电感串联于所述第三电源变换器的第二输出端。

12.根据权利要求1所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述线性隔离单元包括：线性光耦、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一电阻的第一端与所述第一电机电压的正向输出端耦接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端耦接，所述第二电阻的第二端与所述第一电机电压的负向输出端耦接；

所述线性光耦输入端与所述第三电阻的第二端耦接，所述线性光耦的第一电源输入端与所述第二电源变换器的第一输出端耦接，所述线性光耦的第二电源输入端与所述第二电源变换器的第二输出端耦接，所述线性光耦的第三电源输入端与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述线性光耦的第四电源输入端与所述第三电源变换器的第一输出端耦接，所述线性光耦的第五电源输入端与所述第二电源变换器的第二输出端耦接，所述线性光耦的第六电源输入端与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述快速线性光耦的输出端与所述运算放大单元耦接。

13.根据权利要求12所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述线性隔离单元还包括：第二熔丝管，所述第二熔丝管耦接于所述第一电机电压的正向输出端与所述第一电阻的第一端之间。

14.根据权利要求12所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述线性隔离单元还包括：第三瞬态吸收二极管，所述第三瞬态吸收二极管的负极与所述第二熔丝管的第二端耦接，所述第三瞬态吸收二极管的正极与所述第一电阻的第一端耦接。

15.根据权利要求12所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述线性隔离单元还包括：第九滤波电容，所述第九滤波电容的正极与所述第三电阻的第二端耦接，所述第九滤波电容的负极与所述第一电机电压的负向输出端耦接。

16.根据权利要求12所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述线性隔离单元还包括：第十滤波电容，所述第十滤波电容的正极与所述线性光耦的第一电源输入端耦接，所述第十滤波电容的负极与所述线性光耦的第三电源输入端耦接。

17.根据权利要求12所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述线性隔离单元还包括：第十一滤波电容，所述第十一滤波电容的正极与所述线性光耦的第二电源输入端耦接，所述第十一滤波电容的负极与所述线性光耦的第三电源输入端耦接。

18.根据权利要求1所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述运算放大单元包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第一电位器、第二电位器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第十五二极管、第十六二极管；

所述第一运算放大器的第一电源输入端与所述第三电源变换器的第一输出端耦接，所述第一运算放大器的第二电源输入端与所述第三电源变换器的第二输出端耦接，所述第一运算放大器的的正向输入端与所述第六电阻的第一端耦接，所述第六电阻的第二端与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述第一运算放大器的反向输入端分别与所述第四电阻的第二端和第五电阻的第一端耦接，所述第四电阻的第一端与所述线性隔离单元的输出端耦接；

所述第一电位器的第一端与所述第五电阻的第二端耦接，所述第一电位器的第二端分别与所述第四二极管的负极和所述第七电阻的第一端耦接，所述第七电阻的第二端与所述第三电源变换器的第一输出端耦接，所述第四二极管的正极与所述第五二极管的负极耦接，所述第五二级管的正极与所述第六二级管的正极耦接，所述第六二级管的正极与所述第十五二极管的负极耦接，所述第十五二极管的正极与所述第十六二极管的负极耦接，所述第十六二极管的正极与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述第一电位器的第三端分别与所述第七二极管的正极和所述第八电阻的第一端耦接，所述第七二级管的负极与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述第一电位器的第三端与所述第八电阻的第一端耦接，所述第八电阻的第二端与所述第三电源变换器的第二输出端耦接；

所述第二电位器的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端耦接，所述第二电位器的第二端与所述第一运算放大器的输出端耦接，所述运算放大器的输出端还与所述第九电阻的第一端耦接；

所述第二运算放大器的正向输入端与所述第十电阻的第一端耦接，所述第十电阻的第二端与所述第三电源变换器的第三输出端耦接，所述第二运算放大器的反向输入端与所述第九电阻的第二端和所述第十一电阻的第一端耦接，所述第二运算放大器的输出端与所述第十一电阻的第二端和所述脉冲宽度调制单元耦接。

19.根据权利要求1所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述脉冲宽度调制单元包括：脉冲宽度调制芯片、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十二电容；

所述第十二电阻的第一端与接所述第二运算放大器的输出端耦接，所述第十二电阻的第二端分别与所述第十三电阻的第一端耦接，所述第十三电阻的第二端分别与所述第十四电阻的第一端和所述脉冲宽度调节芯片的内部误差放大器同向输入端耦接；

所述脉冲宽度调制芯片的内部误差放大器的反向输入端与输出端耦接，所述脉冲宽度调制芯片的振荡器定时电阻输入端与所述第十五电阻的第一端耦接，所述第十五电阻的第二端接地，所述脉冲宽度调制芯片的内部误差放大器的同向输入端与所述运算放大单元的输出端耦接，所述脉冲宽度调制芯片的与振荡器定时电容输入端与第十二电容的正极耦接，所述第十二电容的负极接地，所述脉冲宽度调制芯片的信号地端接地，所述脉冲宽度调制芯片的A组输出级偏置电压接入端、B组输出级偏置电压接入端和供电电源输入端分别与所述第一电源变换器的第一输出端耦接，所述脉冲宽度调制芯片的第一输出端分别与所述脉冲宽度调制芯片的第二输出端、第十六电阻的第一端耦接，所述第十六电阻的第二端与所述脉冲宽度调制单元的第一输出端耦接，所述脉冲宽度调制单元的第一输出端接地。

20.根据权利要求19所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述脉冲宽度调制单元还包括：第十三滤波电容，所述第十三滤波电容的正极与所述第十二电阻的第二端耦接，所述第十二滤波电容的负极接地。

21.根据权利要求19所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述脉冲宽度调制单元还包括：第八瞬态吸收二极管，所述第八瞬态吸收二极管的正极与所述第十二电阻的第二端耦接，所述第八瞬态吸收二极管的负极接地。

22.根据权利要求19所述的直流电机驱动电路，其特征在于，所述脉冲宽度调制单元还包括：第九瞬态吸收二极管，所述第九瞬态吸收二极管的正极与所述第十三电阻的第二端耦接，所述第九瞬态吸收二极管的负极接地。