CN104883101A - 一种直流电动机转速控制电路及具有该电路的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流电动机转速控制电路及具有该电路的电子设备，其中，所述直流电动机转速控制电路包括：启动单元，调速控制单元，镜像控制单元和滤波续流单元；所述启动单元，接收系统控制器发送的开启使能信号，并启动其内部电路以及所述调速控制单元；所述调速控制单元，接收系统控制器发送的调速控制信号，调整其内部电路结构，并进行调速控制；所述镜像控制单元，根据所述调速控制单元的调速控制，控制调整直流电动机的电流；所述滤波续流单元，用于过滤所述调整后的直流电动机电流的干扰信号以及回流余能。本发明通过调速控制单元以及镜像控制单元对直流电动机进行电流调整，从而避免了直流电动机内部电流过大造成的损失。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种直流电动机转速控制电路及具有该电路的电子设备。
背景技术
目前，直流电动机以其优越的调速性能应用于工业的各个领域。直流电动机按照其励磁方式不同可以分为并励直流电动机，串励直流电动机及复励直流电动机等形式。然而，在工业上直流电动机转速决定于加在其两端的电压。通常，直流电动机转速采用调压线圈来改变直流电动机线圈两端的电压来调整转速，或者采用单片机自动控制直流电动机的转速。
因此，在发明人设计直流电动机控制电路的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：
现有直流电动机在工作过程中发生堵转等故障，很容易导致直流电动机内部电流持续升高从而引起直流电动机电流过大，造成直流电动机损坏。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的，本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明提供了一种直流电动机转速控制电路，包括：启动单元，调速控制单元，镜像控制单元和滤波续流单元；
所述启动单元，接收系统控制器发送的开启使能信号，并启动其内部电路以及所述调速控制单元；
所述调速控制单元，接收系统控制器发送的调速控制信号，调整其内部电路结构，并进行调速控制；
所述镜像控制单元，根据所述调速控制单元的调速控制，控制调整直流电动机的电流；
所述滤波续流单元，用于过滤所述调整后的直流电动机电流的干扰信号以及回流余能。
优选地，所述启动单元包括：第一电阻R1，第一开关管Q1，第二开关管Q2；
所述第一电阻R1一端分别接电源VCC，所述第一开关管Q1的管脚2；所述第一电阻R1另一端分别接所述第一开关管Q1的管脚1，所述第二开关管Q2管脚C；
所述第一开关管Q1的管脚3接所述调速控制单元；
所述第二开关管Q2管脚B接系统控制器发送开启使能信号端；
所述第二开关管Q2管脚E接地。
优选地，所述调速控制单元包括：第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第五开关管Q5，第六开关管Q6，第七开关管Q7；
所述第三电阻R3一端分别接所述第一开关管Q1管脚3，所述第六电阻R6一端；所述第三电阻R3另一端分别接所述镜像控制单元，所述第四电阻R4一端，所述第五电阻R5一端；
所述第六电阻R6另一端分别接所述第五开关管Q5管脚1，所述第七开关管Q7管脚C；所述第五开关管Q5管脚3接所述第五电阻R5另一端；所述第五开关管Q5管脚2接所述第一开关管Q1管脚3与所述第三电阻R3的连接端；所述第七开关管管脚E接地，所述第七开关管管脚B接所述系统控制器发送的调速控制信号SPEED-A端；
所述第四电阻R4另一端接所述第六开关管管脚3；
所述第六开关管管脚2接所述第一开关管Q1管脚3与所述第三电阻R3的连接端；所述第六开关管管脚1分别接所述第七电阻R7一端，所述第八开关管Q8管脚C；所述第七电阻另一端接所述第一开关管Q1管脚3与所述第三电阻R3的连接端；
所述第八开关管Q8管脚E接地；
所述第八开关管Q8管脚B接所述系统控制器发送的调速控制信号SPEED-B端。
优选地，所述第一电阻R1，第六电阻R6，第七电阻R7的阻值均大于100k。
优选地，所述镜像控制单元包括：第三开关管Q3，第四开关管Q4，第八电阻R8，第九电阻R9，第九开关管Q9；
所述第三开关管Q3管脚C接所述第三电阻R3与所述第四电阻R4连接端；所述第三开关管Q3管脚E接地；所述第三开关管Q3管脚B分别接所述第四开关管Q4管脚B，所述第三开关管Q3管脚C；
所述第四开关管Q4管脚E接地；所述第四开关管Q4管脚C接所述第八电阻R8一端；所述第八电阻R8另一端分别接所述第九电阻R9，所述第九开关管Q9管脚1；所述第九电阻R9另一端接电源VCC；所述第九开关管Q9管脚2接地，所述第九开关管Q9管脚3接所述滤波续流单元。
优选地，所述第九开关管Q9为电压控制电流型器件。
优选地，所述第一开关管Q1为PMOS管；所述第五开关管Q5，所述第六开关管Q6为PMOS管；所述第九开关管Q9为NMOS管；所述第二开关管Q2，所述第三开关管Q3，所述第四开关管Q4，所述第七开关管Q7，所述第八开关管Q8均为NPN管。
优选地，所述滤波续流单元包括：第一二极管D I,第一电容C1；
所述第一二极管D1正极端分别接所述第九开关管Q9管脚3，所述第一电容C1一端，所述直流电动机负极端；
所述第一二极管D1负极端分别接电源VDD，所述第一电容C1另一端，所述直流电动机正极端。
优选地，所述第一二极管D1为续流二极管。
本发明提供了一种电子设备，包括：如上任意一项所述直流电动机转速控制电路。
本发明的技术方案通过调速控制单元以及镜像控制单元对直流电动机进行电流调整，从而避免了直流电动机内部电流过大造成的损失。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种直流电动机转速控制电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种直流电动机转速控制电路图；
图3为本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图1为所示为本发明实施例提供的一种直流电动机转速控制电路结构示意图；该包括：启动单元101，调速控制单元102，镜像控制单元103和滤波续流单元104；
所述启动单元101，接收系统控制器发送的开启使能信号，并启动其内部电路以及所述调速控制单元；
所述调速控制单元102，接收系统控制器发送的调速控制信号，调整其内部电路结构，并进行调速控制；
所述镜像控制单元103，根据所述调速控制单元的调速控制，控制调整直流电动机的电流；
所述滤波续流单元104，用于过滤所述调整后的直流电动机电流的干扰信号以及回流余能。
基于以上实施例，如图2所示，为本发明实施例提供的一种直流电动机转速控制电路图；该电路包括：启动单元，调速控制单元，镜像控制单元和滤波续流单元；
所述启动单元包括：第一电阻R1，第一开关管Q1，第二开关管Q2；
所述第一电阻R1一端分别接电源VCC，所述第一开关管Q1的管脚2；所述第一电阻R1另一端分别接所述第一开关管Q1的管脚1，所述第二开关管Q2管脚C；
所述第一开关管Q1的管脚3接所述调速控制单元；
所述第二开关管Q2管脚B接到系统控制器的发送开启使能信号端；
所述第二开关管Q2管脚E接地。
所述调速控制单元包括：第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第五开关管Q5，第六开关管Q6，第七开关管Q7；
所述第三电阻R3一端分别接所述第一开关管Q1管脚3，所述第六电阻R6一端；所述第三电阻R3另一端分别接所述镜像控制单元，所述第四电阻R4一端，所述第五电阻R5一端；
所述第六电阻R6另一端分别接所述第五开关管Q5管脚1，所述第七开关管Q7管脚C；所述第五开关管Q5管脚3接所述第五电阻R5另一端；所述第五开关管Q5管脚2接所述第一开关管Q1管脚3与所述第三电阻R3的连接端；所述第七开关管管脚E接地，所述第七开关管管脚B接所述系统控制器发送的调速控制信号SPEED-A端；
所述第四电阻R4另一端接所述第六开关管管脚3；
所述第六开关管管脚2接所述第一开关管Q1管脚3与所述第三电阻R3的连接端；所述第六开关管管脚1分别接所述第七电阻R7一端，所述第八开关管Q8管脚C；所述第七电阻另一端接所述第一开关管Q1管脚3与所述第三电阻R3的连接端；
所述第八开关管Q8管脚E接地；
所述第八开关管Q8管脚B接所述系统控制器发送的调速控制信号SPEED-B端。
所述镜像控制单元包括：第三开关管Q3，第四开关管Q4，第八电阻R8，第九电阻R9，第九开关管Q9；
所述第三开关管Q3管脚C接所述第三电阻R3与所述第四电阻R4连接端；所述第三开关管Q3管脚E接地；所述第三开关管Q3管脚B分别接所述第四开关管Q4管脚B，所述第三开关管Q3管脚C；
所述第四开关管Q4管脚E接地；所述第四开关管Q4管脚C接所述第八电阻R8一端；所述第八电阻R8另一端分别接所述第九电阻R9，所述第九开关管Q9管脚1；所述第九电阻R9另一端接电源VCC；所述第九开关管Q9管脚2接地，所述第九开关管Q9管脚3接所述滤波续流单元。
所述滤波续流单元包括：第一二极管DI,第一电容C1；
所述第一二极管D1正极端分别接所述第九开关管Q9管脚3，所述第一电容C1一端，所述直流电动机负极端；
所述第一二极管D1负极端分别接电源VDD，所述第一电容C1另一端，所述直流电动机正极端。
需要说明的是，所述第一电阻R1，第六电阻R6，第七电阻R7的阻值均大于100k，保证未发出使能控制信号时，开关管Q1/Q5/Q6为可靠关断状态。
还需要说明的是，所述第九开关管Q9为电压控制电流型器件，例如：NMOS管。
还需要说明的是，所述第一开关管Q1为PMOS管；所述第五开关管Q5，所述第六开关管Q6为PMOS管；所述第九开关管Q9为NMOS管；所述第二开关管Q2，所述第三开关管Q3，所述第四开关管Q4，所述第七开关管Q7，所述第八开关管Q8均为NPN管。
还需要说明的是，所述第一二极管D1为续流二极管；当直流电动机停转的瞬间，提供一个能量的泄放回路；所述第一电容C1一般用100nF左右，防止干扰造成的直流电动机的不稳定。
基于以上电路，结合附图2，对本发明工作原理进行详细说明；
采用本发明设计的直流电动机转速控制电路可以通过系统控制器直接设定通过直流电动机的不同的电流，来控制直流电动机的转速，采用本发明设计方案，可以避免直流电动机的堵转等故障导致的电流持续升高而引起的电流过大，造成的损坏。其具体控制过程如下：
开机启动后，即系统控制器发出使能信号START_EN高电平，使得启动单元的开关管Q2导通，继而开关管Q1导通；
所述第三开关管Q3和第四开关管Q4是特性完全相同的NPN三极管.所述第三开关管Q3和第四开关管Q4的基极到地的电压相等，所以IB2＝IB4＝IB。IR3＝(VD-VQ3CE)/R3＝IC3+2IB；
而IC3＝βIB，所以，IR3＝(β+2)IB,IB＝IR3/(β+2)；
IC4＝βIB＝[β/(β+2)]*IR3,
因为VQ3CE是定值，三极管的饱和压降,因为B极和C极电压相等，所以三极管饱和。
由上可知，当以上所述三极管选定，且电压确定后，IC4只由R3的阻值来决定，所以可以通过改变R3的阻值大小，来实现对IC4的控制调整。通过系统控制器发送调速控制信号SPEED-A和SPEED-B的控制，来实现R5,R4和R3的不同的并联模式，比如R5和R3并联，R4和R3并联，R5，R4和R3三个电阻并联等。依次调整不同并联方式的阻值，来实现对IC4的控制调整。
而C点的电压VC＝R8*IC4+VQ4CE,VQ4CE是三极管Q4的饱和压降，为定值。所以通过调整电阻R3,R4,R5的不同的组合方式，进一步实现了对电压VC的控制。
对于NMOS管Q9来说，它是电压控制电流型的器件，即由栅极和源极之间的压降来控制漏源极之间的电流，而该器件又是串联在直流电动机MOTOR电路中的，所以，通过对电阻R3,R4,R5的不同的组合方式的控制，实现了对电压VC的控制，进而实现了对流过直流电动机的电流的控制，进而实现了对直流电动机转速的控制。
由以上分析得出，通过对电阻R3,R4,R5的不同的组合方式的控制，实现了对直流电动机转速的控制。
如果把直流电动机直接串联在Q4的电路中，由于直流电动机的转动时候的电流一般会比较大，所以就会导致在电阻R3上面的电流也会比较大，造成的损耗比较大，而采用所述第九开关管Q9进行控制，由于所述第九开关管Q9是电压控制电流型的器件，通过电阻R8的阻值的选择，就可以实现通过小的IC4来对VC的调整，即VC＝R8*IC4+VQ4CE。以此来降低了在电阻R3,R4,R5上面因为电流较大造成的较大的损耗。
如图3所示，为本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图；该电子设备包括：如上任一所述直流电动机转速控制电路。
本发明通过系统控制器发送的控制信号调整调速控制单元内部R3,R4,R5组合方式的控制，实现了对直流电动机转速的控制，通过调速控制单元与镜像控制单元内部第八电阻与第九开关管的配合使用，使得本发明不但可以避免直流电动机内部电流过大造成的损失，还可以大大降低调速控制单元内部第三电阻，第四电阻和第五电阻的损耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种直流电动机转速控制电路，其特征在于，包括：启动单元，调速控制单元，镜像控制单元和滤波续流单元；
所述启动单元，接收系统控制器发送的开启使能信号，并启动其内部电路以及所述调速控制单元；
所述调速控制单元，接收系统控制器发送的调速控制信号，调整其内部电路结构，并进行调速控制；
所述镜像控制单元，根据所述调速控制单元的调速控制，控制调整直流电动机的电流；
所述滤波续流单元，用于过滤所述调整后的直流电动机电流的干扰信号以及回流余能。
2.根据权利要求1所述的直流电动机转速控制电路，其特征在于，所述启动单元包括：第一电阻R1，第一开关管Q1，第二开关管Q2；
所述第一电阻R1一端分别接电源VCC，所述第一开关管Q1的管脚2；所述第一电阻R1另一端分别接所述第一开关管Q1的管脚1，所述第二开关管Q2管脚C；
所述第一开关管Q1的管脚3接所述调速控制单元；
所述第二开关管Q2管脚B接到系统控制器的发送开启使能信号端；
所述第二开关管Q2管脚E接地。
3.根据权利要求2所述的直流电动机转速控制电路，其特征在于，所述调速控制单元包括：第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第五开关管Q5，第六开关管Q6，第七开关管Q7；
所述第三电阻R3一端分别接所述第一开关管Q1管脚3，所述第六电阻R6一端；所述第三电阻R3另一端分别接所述镜像控制单元，所述第四电阻R4一端，所述第五电阻R5一端；
所述第六电阻R6另一端分别接所述第五开关管Q5管脚1，所述第七开关管Q7管脚C；所述第五开关管Q5管脚3接所述第五电阻R5另一端；所述第五开关管Q5管脚2接所述第一开关管Q1管脚3与所述第三电阻R3的连接端；所述第七开关管管脚E接地，所述第七开关管管脚B接所述系统控制器发送的调速控制信号SPEED-A端；
所述第四电阻R4另一端接所述第六开关管管脚3；
所述第六开关管管脚2接所述第一开关管Q1管脚3与所述第三电阻R3的连接端；所述第六开关管管脚1分别接所述第七电阻R7一端，所述第八开关管Q8管脚C；所述第七电阻另一端接所述第一开关管Q1管脚3与所述第三电阻R3的连接端；
所述第八开关管Q8管脚E接地；
所述第八开关管Q8管脚B接所述系统控制器发送的调速控制信号SPEED-B端。
4.根据权利要求3所述的直流电动机转速控制电路，其特征在于，所述第一电阻R1，第六电阻R6，第七电阻R7的阻值均大于100k。
5.根据权利要求4所述的直流电动机转速控制电路，其特征在于，所述镜像控制单元包括：第三开关管Q3，第四开关管Q4，第八电阻R8，第九电阻R9，第九开关管Q9；
所述第三开关管Q3管脚C接所述第三电阻R3与所述第四电阻R4连接端；所述第三开关管Q3管脚E接地；所述第三开关管Q3管脚B分别接所述第四开关管Q4管脚B，所述第三开关管Q3管脚C；
所述第四开关管Q4管脚E接地；所述第四开关管Q4管脚C接所述第八电阻R8一端；所述第八电阻R8另一端分别接所述第九电阻R9，所述第九开关管Q9管脚1；所述第九电阻R9另一端接电源VCC；所述第九开关管Q9管脚2接地，所述第九开关管Q9管脚3接所述滤波续流单元。
6.根据权利要求5所述的直流电动机转速控制电路，其特征在于，所述第九开关管Q9为电压控制电流型器件。
7.根据权利要求6所述的直流电动机转速控制电路，其特征在于，所述第一开关管Q1为PMOS管；所述第五开关管Q5，所述第六开关管Q6为PMOS管；所述第九开关管Q9为NMOS管；所述第二开关管Q2，所述第三开关管Q3，所述第四开关管Q4，所述第七开关管Q7，所述第八开关管Q8均为NPN管。
8.根据权利要求7所述的直流电动机转速控制电路，其特征在于，所述滤波续流单元包括：第一二极管DI,第一电容C1；
所述第一二极管D1正极端分别接所述第九开关管Q9管脚3，所述第一电容C1一端，所述直流电动机负极端；
所述第一二极管D1负极端分别接电源VDD，所述第一电容C1另一端，所述直流电动机正极端。
9.根据权利要求8所述的直流电动机转速控制电路，其特征在于，所述第一二极管D1为续流二极管。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：如上权利要求1至9中任意一项所述的直流电动机转速控制电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |