CN105024598B - 一种直流电动机驱动电路及具有该电路的电子设备 - Google Patents

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本发明公开了一种直流电动机驱动电路及具有该电路的电子设备，其中，所述直流电动机驱动电路包括：脉冲信号发生单元，控制单元和驱动单元；所述脉冲信号发生单元，用于产生直流电动机驱动脉冲信号；所述控制单元，用于调节所述驱动脉冲信号的占空比；所述驱动单元，用于将所述调节后的驱动脉冲信号，发送给所述直流电动机，驱动所述直流电动机转动。本发明通过采用分立电子元件构成脉冲信号发生单元，控制单元和驱动单元，实现直流电动机速度控制，从而简化了设计难度，降低生产成本。

Description

一种直流电动机驱动电路及具有该电路的电子设备
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驱动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。
如图1所示，为传统方波发生电路图，现有的直流电动机驱动电路的工作原理如下：
如图1所示电阻R1’与电容C1’连接于所述运放U1’的反相输入端，构成积分电路，通过设置所述电阻R1’或所述电容C1’的数值参数，调整充放电时间，即可确定脉冲宽度调制(Pulse-Width Modulation，简称PWM)方波信号的频率；所述运放U1’和所述电阻R2’，所述电阻R3’组成滞回比较器，且所述电阻R2’和所述电阻R3’对运放输出分压，作为所述运放U1’同相输入端的基准电压；所述电阻R5’为所述运放U1’的输出电阻，所述运放的输出信号通过所述电阻R5’，驱动负载。
因此，在发明人设计直流电动机驱动电路的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：
现有直流电动机的速度控制电路复杂，设计成本较高，且现有的PWM方波信号发生电路不能调整占空比。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，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驱动电路，包括：脉冲信号发生单元，控制单元和驱动单元；
所述脉冲信号发生单元，用于产生直流电动机驱动脉冲信号；
所述控制单元，用于调节所述驱动脉冲信号的占空比；
所述驱动单元，用于将所述调节后的驱动脉冲信号，发送给所述直流电动机，驱动所述直流电动机转动。
优选地，所述脉冲信号发生单元包括：第一电阻，第二电阻，第三电阻，第五电阻，第一运放和第一电容；
所述第一电阻一端接所述控制单元，另一端接所述第一电容和所述第一运放管脚3连接端；
所述第一电容另一端接地；
所述第一运放管脚1接所述第二电阻与所述第三电阻连接端；所述第一运放管脚5接地，所述第一运放管脚4接所述第五电阻一端；
所述第二电阻另一端接地；所述第三电阻另一端接所述控制单元，所述驱动单元与所述第五电阻连接端。
优选地，所述控制单元包括：第四电阻，第一二极管，第二二极管；
所述第四电阻管脚1接所述第二二极管正极端，所述第四电阻管脚3接所述第一二极管负极端，所述第四电阻管脚2接所述第五电阻，所述第三电阻和所述驱动单元连接端；
所述第一二极管正极端与所述第二二极管负极端，所述第一电阻一端相连。
其中，所述第四电阻为可调节电阻。
优选地，所述驱动单元包括：第六电阻和第一开关管；
所述第六电阻一端接所述第一开关管管脚3，所述第五电阻，所述第三电阻和所述第四电阻管脚2连接端；所述第六电阻另一端接地；
所述第一开关管管脚1接所述直流电动机，所述第一开关管管脚2接地。
另一方面，本发明提供了一种电子设备，包括：直流电动机驱动电路；所述直流电动机驱动电路包括：脉冲信号发生单元，控制单元和驱动单元；
所述脉冲信号发生单元，用于产生直流电动机驱动脉冲信号；
所述控制单元，用于调节所述驱动脉冲信号的占空比；
所述驱动单元，用于将所述调节后的驱动脉冲信号，发送给所述直流电动机，驱动所述直流电动机转动。
优选地，所述脉冲信号发生单元包括：第一电阻，第二电阻，第三电阻，第五电阻，第一运放和第一电容；
所述第一电阻一端接所述控制单元，另一端接所述第一电容和所述第一运放管脚3连接端；
所述第一电容另一端接地；
所述第一运放管脚1接所述第二电阻与所述第三电阻连接端；所述第一运放管脚5接地，所述第一运放管脚4接所述第五电阻一端；
所述第二电阻另一端接地；所述第三电阻另一端接所述控制单元，所述驱动单元与所述第五电阻连接端。
优选地，所述控制单元包括：第四电阻，第一二极管，第二二极管；
所述第四电阻管脚1接所述第二二极管正极端，所述第四电阻管脚3接所述第一二极管负极端，所述第四电阻管脚2接所述第五电阻，所述第三电阻和所述驱动单元连接端；
所述第一二极管正极端与所述第二二极管负极端，所述第一电阻一端相连。
其中，所述第四电阻为可调节电阻。
优选地，所述驱动单元包括：第六电阻和第一开关管；
所述第六电阻一端接所述第一开关管管脚3，所述第五电阻，所述第三电阻和所述第四电阻管脚2连接端；所述第六电阻另一端接地；
所述第一开关管管脚1接所述直流电动机，所述第一开关管管脚2接地。
本发明的技术方案通过采用分立电子元件构成脉冲信号发生单元，控制单元和驱动单元，实现直流电动机速度控制，从而简化了设计难度，降低生产成本；与现有技术中PWM方波信号发生电路不能调整占空比相比，本发明通过调整控制单元的第四电阻R4的阻值，可以改变脉冲信号，即方波信号的占空比。
附图说明
图1为现有技术中方波发生电路图；
图2为本发明实施例提供的一种直流电动机驱动电路结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种直流电动机驱动电路图；
图4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2所示为本发明实施例提供的一种直流电动机驱动电路结构示意图；该直流电动机驱动电路包括：脉冲信号发生单元101，控制单元102和驱动单元103；
所述脉冲信号发生单元101，用于产生直流电动机驱动脉冲信号；
所述控制单元102，用于调节所述驱动脉冲信号的占空比；
所述驱动单元103，用于将所述调节后的驱动脉冲信号，发送给所述直流电动机，驱动所述直流电动机转动。
需要说明的是，所述脉冲信号发生单元包括：第一电阻，第二电阻，第三电阻，第五电阻，第一运放和第一电容；
所述第一电阻一端接所述控制单元，另一端接所述第一电容和所述第一运放管脚3连接端；
所述第一电容另一端接地；
所述第一运放管脚1接所述第二电阻与所述第三电阻连接端；所述第一运放管脚5接地，所述第一运放管脚4接所述第五电阻一端；
所述第二电阻另一端接地；所述第三电阻另一端接所述控制单元，所述驱动单元与所述第五电阻连接端。
还需要说明的是，所述控制单元包括：第四电阻，第一二极管，第二二极管；
所述第四电阻管脚1接所述第二二极管正极端，所述第四电阻管脚3接所述第一二极管负极端，所述第四电阻管脚2接所述第五电阻，所述第三电阻和所述驱动单元连接端；
所述第一二极管正极端与所述第二二极管负极端，所述第一电阻一端相连。
其中，所述第四电阻为可调节电阻。
还需要说明的是，所述驱动单元包括：第六电阻和第一开关管；
所述第六电阻一端接所述第一开关管管脚3，所述第五电阻，所述第三电阻和所述第四电阻管脚2连接端；所述第六电阻另一端接地；
所述第一开关管管脚1接所述直流电动机，所述第一开关管管脚2接地。
基于以上实施例，如图3所示，为本发明实施例提供的一种直流电动机驱动电路图；该电路包括：脉冲信号发生单元，控制单元和驱动单元；
所述脉冲信号发生单元包括：第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第五电阻R5，第一运放U1和第一电容C1；
所述控制单元包括：第四电阻R4，第一二极管D1，第二二极管D2；
所述驱动单元包括：第六电阻R6和第一开关管Q1；
所述第一电阻R1一端接所述第一二极管D1正极端和所述第二二极管D2负极端的连接端，另一端接所述第一电容C1和所述第一运放U1管脚3连接端；
所述第一电容C1另一端接地；
所述第一运放U1管脚1接所述第二电阻R2与所述第三电阻R3连接端；所述第一运放U1管脚5接地，所述第一运放U1管脚4接所述第五电阻R5一端；
所述第二电阻R2另一端接地。
所述第四电阻R4管脚1接所述第二二极管D2正极端，所述第四电阻R4管脚3接所述第一二极管D1负极端，所述第四电阻R4管脚2接所述第五电阻R5，所述第三电阻R3和所述第六电阻，所述第一开关管Q1管脚1连接端；
所述第一二极管D1正极端与所述第二二极管D2负极端，所述第一电阻R1一端相连。
所述第六电阻R6一端接所述第一开关管Q1管脚3，所述第五电阻R5，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4管脚2连接端；所述第六电阻R6另一端接地；
所述第一开关Q1管管脚1接所述直流电动机MOTOR，所述第一开关管Q1管脚2接地。
基于以上电路，对本发明工作原理进行详细说明；
本发明技术方案的由脉冲信号发生单元、控制单元和驱动单元三个主要部分组成。所述脉冲信号发生单元由所述控制单元进行速度调节，输出变化的脉冲信号，例如：方波信号，输出给驱动单元，驱动负载直流电动机按照要求的速度运行。其具体的实现原理如下：
所述第一运放U1及其周围的第一电阻R1,第二电阻R2,第三电阻R3,第五电阻R5,第一电容C1构成脉冲信号发生单元，产生脉冲信号，如方波信号；同时，所述第四电阻R4及第一二极管D1,第二二极管D2构成控制部分，该控制部分通过调整第四电阻R4的阻值，可以改变脉冲信号，如方波信号的占空比；所述第一开关管Q1和第六电阻R6构成驱动电路，输出脉冲宽度调制信号，驱动直流电动机转动。
本发明技术方案实施例，是在传统方波发生电路基础上,增加了占空比可调整功能。
脉冲信号发生单元，即方波信号发生电路，由所述运放U1,所述电阻R1,所述电阻R2,所述电阻R3,所述电阻R5,所述电容C1构成；其中，所述电阻R1与所述电容C1连接于所述运放U1的反相输入端，构成积分电路，通过设置所述电阻R1或所述电容C1的数值参数，调整充放电时间，即可确定PWM方波信号的频率；
所述运放U1和所述电阻R2，电阻R3构成滞回比较器，且所述电阻R2和所述电阻R3对运放输出分压，作为所述运放U1同相输入端的基准电压；
所述电阻R5为所述运放U1的输出电阻，所述运放的输出信号通过所述电阻R5，驱动负载。
控制单元由所述电阻R4及所述第一二极管D1,所述第二二极管D2构成，通过调整所述电阻R4，改变其两端阻值，可以调整输出的方波占空比：当所述运放U1输出端信号为正(高)时，通过所述电阻R4的管脚1和管脚2之间的电阻R41-2和所述第二二极管D2及所述第一电阻R1，对所述电容C1充电；当所述运放U1输出端信号为负(低)时，所述电容C1两端电压通过所述电阻R1和所述第一二极管D1及所述电阻R4的管脚2和管脚3之间的电阻R42-3放电。调整所述电阻R4，即改变了所述电阻R41-2和所述电阻R42-3的阻值，就可以改变所述电容C1的充电和放电时间，即改变运放输出信号为正(高)和为负(低)的时间，即改变输出信号的占空比。
该电路方波频率为：f＝1/(2R1+R4)C1*ln(1+2R2/R3)。
其中，所述第一电容C1充电时，所述电容C1两端电压Vc1增加；所述第一电容C1放电时，Vc1减少。
驱动单元由Q1和R6组成，输出PWM信号，驱动直流电动机转动：R6为下拉电阻，用于稳定Q1控制极电压，Q1为N沟道的MOS开关管，当输入PWM方波电压信号时，Q1随信号导通和关断，完成直流电动机的驱动。
如图4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：直流电动机驱动电路；所述直流电动机驱动电路包括：脉冲信号发生单元，控制单元和驱动单元；
所述脉冲信号发生单元，用于产生直流电动机驱动脉冲信号；
所述控制单元，用于调节所述驱动脉冲信号的占空比；
所述驱动单元，用于将所述调节后的驱动脉冲信号，发送给所述直流电动机，驱动所述直流电动机转动。
优选地，所述脉冲信号发生单元包括：第一电阻，第二电阻，第三电阻，第五电阻，第一运放和第一电容；
所述第一电阻一端接所述控制单元，另一端接所述第一电容和所述第一运放管脚3连接端；
所述第一电容另一端接地；
所述第一运放管脚1接所述第二电阻与所述第三电阻连接端；所述第一运放管脚5接地，所述第一运放管脚4接所述第五电阻一端；
所述第二电阻另一端接地；所述第三电阻另一端接所述控制单元，所述驱动单元与所述第五电阻连接端。
优选地，所述控制单元包括：第四电阻，第一二极管，第二二极管；
所述第四电阻管脚1接所述第二二极管正极端，所述第四电阻管脚3接所述第一二极管负极端，所述第四电阻管脚2接所述第五电阻，所述第三电阻和所述驱动单元连接端；
所述第一二极管正极端与所述第二二极管负极端，所述第一电阻一端相连。
其中，所述第四电阻为可调节电阻。
优选地，所述驱动单元包括：第六电阻和第一开关管；
所述第六电阻一端接所述第一开关管管脚3，所述第五电阻，所述第三电阻和所述第四电阻管脚2连接端；所述第六电阻另一端接地；
所述第一开关管管脚1接所述直流电动机，所述第一开关管管脚2接地。
本发明的技术方案通过采用分立电子元件构成脉冲信号发生单元，控制单元和驱动单元，实现直流电动机速度控制，从而简化了设计难度，降低生产成本；与现有技术中PWM方波信号发生电路不能调整占空比相比，本发明通过调整控制单元的第四电阻R4的阻值，可以改变脉冲信号，即方波信号的占空比。
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 (6)

1.一种直流电动机驱动电路，其特征在于，包括：脉冲信号发生单元，控制单元和驱动单元；
所述脉冲信号发生单元，用于产生直流电动机驱动脉冲信号；
所述控制单元，用于调节所述驱动脉冲信号的占空比；
所述驱动单元，用于将所述调节后的驱动脉冲信号，发送给所述直流电动机，驱动所述直流电动机转动；
所述脉冲信号发生单元包括：第一电阻，第二电阻，第三电阻，第五电阻，第一运放和第一电容；
所述第一电阻一端接所述控制单元，另一端接所述第一电容和所述第一运放管脚3连接端；
所述第一电容另一端接地；
所述第一运放管脚1接所述第二电阻与所述第三电阻连接端；所述第一运放管脚5接地，所述第一运放管脚4接所述第五电阻一端；
所述第二电阻另一端接地；所述第三电阻另一端接所述控制单元、所述驱动单元与所述第五电阻连接端；
所述控制单元包括：第四电阻，第一二极管，第二二极管；
所述第四电阻管脚1接所述第二二极管正极端，所述第四电阻管脚3接所述第一二极管负极端，所述第四电阻管脚2接所述第五电阻、所述第三电阻和所述驱动单元连接端；
所述第一二极管正极端与所述第二二极管负极端、所述第一电阻一端相连。
2.根据权利要求1所述的直流电动机驱动电路，其特征在于，所述第四电阻为可调节电阻。
3.根据权利要求2所述的直流电动机驱动电路，其特征在于，所述驱动单元包括：第六电阻和第一开关管；
所述第六电阻一端接所述第一开关管管脚3、所述第五电阻、所述第三电阻和所述第四电阻管脚2连接端；所述第六电阻另一端接地；
所述第一开关管管脚1接所述直流电动机，所述第一开关管管脚2接地。
4.一种电子设备，其特征在于，包括：直流电动机驱动电路；所述直流电动机驱动电路包括：脉冲信号发生单元，控制单元和驱动单元；
所述脉冲信号发生单元，用于产生直流电动机驱动脉冲信号；
所述控制单元，用于调节所述驱动脉冲信号的占空比；
所述驱动单元，用于将所述调节后的驱动脉冲信号，发送给所述直流电动机，驱动所述直流电动机转动；
所述脉冲信号发生单元包括：第一电阻，第二电阻，第三电阻，第五电阻，第一运放和第一电容；
所述第一电阻一端接所述控制单元，另一端接所述第一电容和所述第一运放管脚3连接端；
所述第一电容另一端接地；
所述第一运放管脚1接所述第二电阻与所述第三电阻连接端；所述第一运放管脚5接地，所述第一运放管脚4接所述第五电阻一端；
所述第二电阻另一端接地；所述第三电阻另一端接所述控制单元、所述驱动单元与所述第五电阻连接端；
所述控制单元包括：第四电阻，第一二极管，第二二极管；
所述第四电阻管脚1接所述第二二极管正极端，所述第四电阻管脚3接所述第一二极管负极端，所述第四电阻管脚2接所述第五电阻、所述第三电阻和所述驱动单元连接端；
所述第一二极管正极端与所述第二二极管负极端、所述第一电阻一端相连。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述第四电阻为可调节电阻。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述驱动单元包括：第六电阻和第一开关管；
所述第六电阻一端接所述第一开关管管脚3、所述第五电阻、所述第三电阻和所述第四电阻管脚2连接端；所述第六电阻另一端接地；
所述第一开关管管脚1接所述直流电动机，所述第一开关管管脚2接地。
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