CN104506091B - 一种直流电机的延时控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流电机的延时控制电路，包括有驱动电源模块、电池充放电模块、电机驱动模块以及控制模块MCU；所述驱动电源模块可将AC转换成降压稳压成12V的直流电源；所述电池充放电模块包括充电电路以及通过MCU控制的延时放电电路，可对电池进行充电和放电，放电时向电机驱动模块供电；所述电机驱动模块用于控制三相电机的工作，所述三相电机由所述MCU的6个信号控制，这6个控制信号由MCU的内部电路提供。由于该电路本身具有电池充放电功能，因此不需要外部电源就能实现电机延时工作，即使在关闭外部电源的状况下也能实现电机的延时工作，有效为设备降温，保护设备安全，该延时控制电路简单，而且能耗低，有效降低了成本，便于用户使用。

Description

一种直流电机的延时控制电路

技术领域

本发明涉及一种控制电路，具体说是一种直流电机的延时控制电路。

背景技术

现有的延时控制电路基本上是由外部延时控制电路，通过时间继电器来控制电机的延时工作，它的前提是一定要有外部供电电源和外部延时控制电路同时工作，这样导致控制电路比较复杂，而且体积大、能耗高，相对成本增加且不便于用户使用。

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种能耗低、无需外部供电即可实现延时工作的直流电机的延时控制电路。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种直流电机的延时控制电路，其特点是包括有将AC变成DC的驱动电源模块、电池充放电模块、电机驱动模块以及控制模块MCU；

所述驱动电源模块包括有将220V交流电转变成直流电的整流滤波电路和将转变后的直流电降压成12V直流电的降压稳压电路；

所述电池充放电模块包括有充电电路以及通过MCU控制的延时放电电路，所述MCU的工作电压是由所述驱动电源模块所输出的12V电源再经D28进入三端集成稳压器及其前后端稳压滤波电容C20、C21后由VCC输出的电压，当外部电路断开时，则由电池向MCU提供工作电压，当电池电压低于8.4V时充电电路接通，电池进入充电状态，电池电压达到8.4V时充电电路断开，当MCU采样端(POWER)得到外部电源关断时，输出控制信号P30，所述延时放电电路导通使电池并向电机驱动模块供电；

所述电机驱动模块用于控制三相电机的工作，所述三相电机的驱动电路由所述MCU的6个信号WL、VL、UL、WH、VH、UH控制，每个信号控制三相电机电压和切换以及对应三相电路的开关，这6个控制信号由MCU的内部电路提供，分别经过三极管Q3—Q5、Q9—Q17、Q21—Q26和MOS芯片U5/U6/U7的处理后由各自的第7引脚输出相对应的三相驱动电源给所述三相电机；

所述驱动电源模块中设有开关电源自激振荡电路，所述开关电源自激振荡电路由稳压二极管ZD1、二极管D4、D7、电阻R1、R2、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、电容C3、C5、C6和三极管Q1、Q2组成，所述开关电源自激振荡电路中通过三极管Q1、Q2的导通状态和关闭状态，从而控制变压器T1前级的1/3脚电压。

上述驱动电源模块中的降压稳压电路包括由变压器T1的次级7/8脚和二极管D9、D10，电容C4、C8、C9、C10，电感L3及电阻R3、R13、R14、R15组成的降压整流滤波电路，以及一个稳压芯片U2，所述稳压芯片通过调整电阻R20、R21、R22的阻值，保证所述驱动电源模块的VOUT输出稳定的工作电压。

为了进一步达到更稳定的工作电压，上述降压稳压电路中还包括有由光电耦合反馈芯片U1通过R17电阻和D11二极管组成的反馈信号，所述反馈信号用于调整变压器T1的4/5引脚输出电压以使所述驱动电源模块的VOUT输出稳定的工作电压。

上述驱动电源模块的电路模拟地和数字地间使用C11电容进行连接，以减少高頻干扰。

根据权利要求1所述的直流电机的延时控制电路，其特征在于上述充电电路由开关管Q27、Q28、Q31、Q32，二极管D29、D30、D31、D33和电阻R72、R74、R76—R81、R85、R86组成，电池电压低于8.4V时Q27、Q28、Q31、Q32导通，电池进入充电状态，电池电压达到8.4V时Q32截止，充电完成

根据权利要求1所述的直流电机的延时控制电路，其特征在于上述延时放电电路由三极管Q29、Q30和电阻R82、R83、R84、R87、二极管D32组成，当MCU采样端POWER脚得到外部电源关断时，通过P30脚输出控制信号，使Q29、Q30导通，此时通过电池向电机驱动模块供电，供电时间由MCU内部定时器设定的时间控制，当供电时间完成后整个系统完全关闭。

上述UL信号输出高电平时，Q21和Q15两个三极管截止，Q24三极管基极为高电平，Q24三极管导通，此时三相电压的U相打开，相反UL输出低电平时，Q24三极管截止，此时三相电压的U相断开；上述UH输出低电平时，Q9，Q3三极管导通，Q10三极管截止，MOS管U5的U端和12V电压导通，U端输出高电平，相反UH输出高电平时，U端输出低电平，通过控制UL、UH可以控制三相电压的U相输出；上述V、W两相的输出原理与所述U相输出原理相同。

上述电机驱动模块中对三相电机转速控制为：OAI是电流检测端口，上述MCU通过检测OAI处的电压，再计算出流过R69电阻的电流，MCU通过检测到的电流作为反馈，然后通过MCU实现对电机的转速控制。

上述电机驱动模块中对三相电机转向控制为：通过采样电路对上述U、W、V三相电压进行采样，分别输出采样电压ADU、ADW、ADV到MCU，当输出电压U、W、V经过电阻分压和电容滤波后输入到MCU的AD转换口，MCU根据检测到的电压计算出U、W、V端电压变化从而进行转向判断和控制。

本发明由于采用由驱动电源模块、电池充放电模块以及电机驱动模块组成的延时控制电路，电路本身具有电池充放电功能，因此不需要外部电源就能实现电机延时工作，即使在关闭外部电源的状况下也能实现电机的延时工作，有效为设备降温，保护设备安全，该延时控制电路简单，而且能耗低，有效降低了成本，便于用户使用。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的电路方框图。

图2为本发明驱动电源模块的电路原理图。

图3为本发明MCU工作电压的电路原理图。

图4为本发明电池充放电模块的电路原理图。

图5为本发明电机驱动模块的电路原理图。

图6为本发明电机转向控制电路的电路原理图。

图7为本发明控制模块MCU的电路原理图。

具体实施方式

如图1至图7所示，本发明直流电机的延时控制电路，包括有将AC变成DC的驱动电源模块、电池充放电模块、电机驱动模块以及控制模块MCU，其中：

如图2所示，该实施例的驱动电源模块包括：由L/N输入220V交流电经过保险管F1，电容C1、C2，电感L2，二极管D1、D2、D3、D5整流滤波得到直流电压。稳压二极管ZD1、二极管D4、D7、电阻R1、R2、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、电容C3、C5、C6和三极管Q1、Q2组成了开关电源自激振荡电路，电路中通过三极管Q1、Q2的导通状态和关闭状态，从而控制变压器T1前级的1/3脚电压。由变压器T1的次级7/8脚和二极管D9、D10，电容C4、C8、C9、C10，电感L3及电阻R3、R13、R14、R15组成的降压整流滤波电路得到12V的直流电源。并由R23电阻和发光二极管组成电路工作正常指示电路。TL431是一个稳压芯片，通过调整电阻R20、R21、R22的阻值，保证VOUT输出稳定的工作电压，为了更加可靠的保证输出工作电压的稳定性，由光电耦合反馈芯片EL817通过R17电阻和D11二极管组成反馈信号调整变压器T1的4/5引脚输出电压，从而使VOUT输出稳定的工作电压。此电路模拟地和数字地间使用C11进行连接，减少高頻干扰。

如图3所示，该实施例的MCU工作电压是通过将12V电源进入三端稳压78L05芯片及其前后端稳压滤波电容C20、C21后由VCC输出5V电压做为MCU的工作电压。如图4所示,由开关管Q27、Q28、Q31、Q32，二极管D29、D30、D31、D33和电阻R72、R74、R76—R81、R85、R86组成，电池电压低于8.4V时Q27、Q28、Q31、Q32导通，电池进入充电状态，电池电压达到8.4V时Q32截止，充电完成.放电电路由Q29、Q30和R82、R83、R84、R87、D32组成，当MCU采样端POWER脚得到外部电源关断时，通过P30脚输出控制信号，使Q29、Q30导通，此时通过电池向电机驱动模块供电，供电时间由MCU内部定时器设定的时间控制，当供电时间完成后整个系统完全关闭。

如图5所示，该实施例的电机驱动模块中，三相电机由MCU的6个信号WL、VL、UL、WH、VH、UH控制，每对信号，即WL—WH为一对，VL—VH为一对，UL—UH为一对，这三对信号共同控制电机电压和切换以及对应三相电路的开关。这6个控制信号由MCU的内部电路提供，分别经过三极管Q3—Q5、Q9—Q17、Q21—Q26和MOS芯片U5、U6、U7的处理。各相导通控制如下：当UL输出高电平时，Q21和Q15两个三极管截止，Q24三极管基极为高电平，Q24三极管导通，此时三相电压的U相打开；相反，UL输出低电平时，Q24三极管截止，此时三相电压的U相断开。当UH输出低电平时，Q9，Q3三极管导通，Q10三极管截止，MOS管U5的U端和12V电压导通，U端输出高电平；相反，UH输出高电平时，U端输出低电平，通过控制UL,UH可以控制三相电压的U相输出。该实施例的V、W两相的输出原理与U相输出原理相同。该实施例的三相电机转速控制为：OAI是电流检测端口，MCU通过检测OAI处的电压，再和R69电阻阻值相除从而计算出流过R69的电流，也就是说通过检测OAI点的电压来实现电流检测，MCU通过检测到的电流作为反馈，然后通过MCU实现对电机的转速控制，最终输出12V三相控制信号分别是U、V、W驱动电机定子线圈工作。

如图6所示，该实施例的三相电机的转向控制为：通过采样电路对上述U、W、V三相电压进行采样，分别输出采样电压ADU、ADW、ADV，其中以采样电路ADU为例，当输出电压U经过R26，R31电阻分压和C15电容滤波后输入到MCU的AD转换口，MCU根据检测到的电压计算出U端电压变化从而进行转向判断和控制。该实施例的采样电路ADW和ADV的工作原理同ADU。

如图7所示，该控制模块MCU的各个引脚分别与上述各模块中的电路有相应的连接，连接后形成了完整的延时控制电路，该电路不需要外部电源就能实现电机延时工作，即使在关闭外部电源的状况下也能实现电机的延时工作，而且能耗低，有效降低了成本，便于用户使用。

尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种直流电机的延时控制电路，其特征在于包括有将AC变成DC的驱动电源模块、电池充放电模块、电机驱动模块以及控制模块MCU；

所述驱动电源模块包括有将220V交流电转变成直流电的整流滤波电路和将转变后的直流电降压成12V直流电的降压稳压电路；

所述电池充放电模块包括有充电电路以及通过MCU控制的延时放电电路，所述MCU的工作电压是由所述驱动电源模块所输出的12V电源经二极管整流后再经三端集成稳压器及其前后端稳压滤波电容后由VCC输出的电压，当外部电路断开时，则由电池向MCU提供工作电压，当电池电压低于8.4V时充电电路接通，电池进入充电状态，电池电压达到8.4V时充电电路断开，当MCU采样端得到外部电源关断时，所述延时放电电路导通使电池向电机驱动模块供电；

所述电机驱动模块用于控制三相电机的工作，所述三相电机的驱动电源由所述MCU的6个信号WL、VL、UL、WH、VH、UH控制，每个信号控制三相电机电压和切换以及对应三相电路的开关，这6个控制信号由MCU的内部电路提供，分别经过三极管和MOS芯片的处理，输出相对应的三相驱动电源给所述三相电机；

所述驱动电源模块中设有开关电源自激振荡电路，所述开关电源自激振荡电路由稳压二极管ZD1、二极管D4、D7、电阻R1、R2、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、电容C3、C5、C6和三极管Q1、Q2组成，所述开关电源自激振荡电路中通过三极管Q1、Q2的导通状态和关闭状态，从而控制变压器T1前级的1/3脚电压。

2.根据权利要求1所述的直流电机的延时控制电路，其特征在于上述驱动电源模块中的降压稳压电路包括由变压器T1的次级7/8脚和二极管D9、D10，电容C4、C8、C9、C10，电感L3及电阻R3、R13、R14、R15组成的降压整流滤波电路，以及一个稳压芯片，所述稳压芯片U2通过调整电阻R20、R21、R22的阻值，保证所述驱动电源模块的VOUT输出稳定的工作电压。

3.根据权利要求2所述的直流电机的延时控制电路，其特征在于上述降压稳压电路中还包括有由光电耦合反馈芯片U1通过R17电阻和D11二极管组成的反馈信号，所述反馈信号用于调整变压器T1的4/5引脚输出电压以使所述驱动电源模块的VOUT输出稳定的工作电压。

4.根据权利要求1所述的直流电机的延时控制电路，其特征在于上述驱动电源模块的电路模拟地和数字地间使用C11电容进行连接，以减少高频干扰。

5.根据权利要求1所述的直流电机的延时控制电路，其特征在于上述充电电路由开关管Q27、Q28、Q31、Q32，二极管D29、D30、D31、D33和电阻R72、R74、R76、R77、R78、R79、R80、R81、R85、R86组成，电池电压低于8.4V时Q27、Q28、Q31、Q32导通，电池进入充电状态，电池电压达到8.4V时Q32截止，充电完成。

6.根据权利要求1所述的直流电机的延时控制电路，其特征在于上述延时放电电路由三极管Q29、Q30、电阻R82、R83、R84、R87和二极管D32组成，当MCU采样端POWER脚得到外部电源关断时，通过P30脚输出控制信号，使Q29、Q30导通，此时通过电池向电机驱动模块供电，供电时间由MCU内部定时器设定的时间控制，当供电时间完成后整个系统完全关闭。

7.根据权利要求1所述的直流电机的延时控制电路，其特征在于上述UL信号输出高电平时，Q21和Q15两个三极管截止，Q24三极管基极为高电平，Q24三极管导通，此时三相电压的U相打开，相反UL输出低电平时，Q24三极管截止，此时三相电压的U相断开；上述UH输出低电平时，Q9，Q3三极管导通，Q10三极管截止，MOS管U5的U端和12V电压导通，U端输出高电平，相反UH输出高电平时，U端输出低电平，通过控制UL、UH可以控制三相电压的U相输出；V、W两相的输出原理与所述U相输出原理相同。

8.根据权利要求1所述的直流电机的延时控制电路，其特征在于上述电机驱动模块中对三相电机转速控制为：OAI是电流检测端口，上述MCU通过检测OAI处的电压，再和R69电阻阻值相除从而计算出流过R69电阻的电流，MCU通过检测到的电流作为反馈，然后通过MCU实现对电机的转速控制。

9.根据权利要求1所述的直流电机的延时控制电路，其特征在于上述电机驱动模块中对三相电机转向控制为：通过采样电路对U、W、V三相电压进行采样，分别输出采样电压ADU、ADW、ADV到MCU，当输出电压U、W、V经过电阻分压和电容滤波后输入到MCU的AD转换口，MCU根据检测到的电压计算出U、W、V端电压变化从而进行转向判断和控制。