CN105977917A - 具有过温保护的电机驱动电路 - Google Patents

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陈建功
李加取
谢永梁
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    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/0833Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements
    • H02H7/0838Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements with H-bridge circuit

Abstract

本发明公开了一种具有过温保护的电机驱动电路,包括电源模块、全桥逆变驱动模块及过温保护模块。全桥逆变驱动模块电连接于电源模块,过温保护模块电连接于电源模块及全桥逆变驱动模块。全桥逆变驱动模块包括多个电子开关管,过温保护模块用于获取每一电子开关管的实时温度,并在任意一个电子开关管的实时温度大于温度阈值时,输出控制指令控制全桥逆变驱动模块停止驱动电机。上述具有过温保护的电机驱动电路具有过温保护功能,通过采集多个电子开关管的温度来作为温度判断依据,准确可靠性高。

Description

具有过温保护的电机驱动电路
技术领域
本发明涉及电机控制领域,更具体地说,涉及一种具有过温保护的电机驱动电路。
背景技术
在当今社会高度发展的浪潮中,动力系统的应用日趋广泛,电机作为动力系统的关键零部件,必须保证电机工作的安全性和可靠性,电机在工作时,电能一部分转化为机械能输出,一部分转化为热能,热量通过电机材料传播到空气中或其他介质中,如果电机持续工作产生的大量热量积聚到一定程度,电机就有被烧毁的可能。目前的电机驱动器无过温保护功能,当电机驱动器内部高温器件可能会因过热而损坏。
因此,急需提供一种改进型的电机驱动电路来克服上述缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种具有过温保护的电机驱动电路,其具有过温保护功能,通过多点采集电机驱动电路的温度,准确可靠性高。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供如下技术方案:一种具有过温保护的电机驱动电路,用于驱动电机,包括电源模块,与电源模块电连接的全桥逆变驱动模块,所述电机驱动电路还包括电连接于所述电源模块与所述全桥逆变驱动模块的过温保护模块,所述全桥逆变驱动模块包括多个电子开关管,所述过温保护模块用于获取所述多个电子开关管的实时温度,并在所述任意一个电子开关管的实时温度大于温度阈值时,输出控制指令控制所述全桥逆变驱动模块停止驱动所述电机。
进一步地,所述过温保护模块包括数量与所述电子开关管的数量相同的温度传感器,每一温度传感器通过过渡片设置于所述每一电子开关管的表面,用于检测所述每一电子开关管的实时温度。
进一步地,所述全桥逆变驱动模块包括:
全桥单元,包括第一输出端、第二输出端及多个控制端,所述第一输出端电连接于所述电机的一端,所述第二输出端电连接于所述电机的另一端,每个控制端中设置有一个电子开关管;及
驱动芯片,包括使能引脚、输入引脚及多个输出引脚,所述使能引脚电连接于所述过温保护模块,所述输入引脚用于接收PWM信号,所述多个输出引脚用于分别一一对应地电连接于所述全桥单元的多个控制端。
进一步地,所述过温保护模块还包括锁定单元,用于在控制所述全桥逆变驱动模块停止驱动所述电机时,输出控制信号锁定所述全桥逆变驱动模块的输出状态。
进一步地,所述电机驱动电路还包括与过温保护模块相连接的警示模块,所述过温保护模块根据所述每一电子开关管的实时温度来计算所述每一电子开关管的实时温度变化率,并在所述任意一个电子开关管的实时温度变化率大于变化率阈值时控制所述警示模块输出警示信息。
进一步地,所述电子开关管为功率场效应晶体管或绝缘栅晶体管。
通过采用上述技术方案,本发明实施例至少具有以下有益效果:应用本发明提供的具有过温保护的电机驱动电路,当电机驱动电路工作在大电流时,电路中电机驱动电路的四个电子开关管温度升高较快,产品外壳温度也在不断升高,当任意一个电子开关管温度升高到温度阈值时,电机驱动电路开始过温保护,关断电机驱动电路中四个电子开关管,使电子开关管处于截止状态,电机停止转动。可见,使用本申请提供的具有过温保护的电机驱动电路,具有过温保护功能,通过多点采集多个电子开关管的温度来作为温度判断依据,准确可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的具有过温保护的电机驱动电路的功能模块图。
图2为本发明另一实施例提供的具有过温保护的电机驱动电路的功能模块图。
图3为本发明一实施例提供的具有过温保护的电机驱动电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施方式提供的具有过温保护的电机驱动电路的模块图。具有过温保护的电机驱动电路10用来驱动电机20。在本实施方式中,具有过温保护的电机驱动电路10包括电源模块1、全桥逆变驱动模块2及过温保护模块3。全桥逆变驱动模块2电连接于电源模块1,过温保护模块3电连接于电源模块1及全桥逆变驱动模块2。全桥逆变驱动模块2包括多个电子开关管,过温保护模块3用于获取每一电子开关管的实时温度,并在任意一个电子开关管的实时温度大于温度阈值时,输出控制指令控制全桥逆变驱动模块2停止驱动电机20。在以下描述的实施例中,电子开关管数量为4个,4个电子开关管构成一个全桥电路,可以理解的是,根据实际需要,所述电子开关管的数量可以进行适当的调整,而并不局限为4个。温度阈值可以设置为145摄氏度,当过温保护模块3检测到任意一个电子开关的温度大于145摄氏度时,控制全桥逆变驱动模块2停止工作,进而电机20停止工作。在本发明的其他实施方式中,温度阈值也可以根据实际需求进行设定。
在本发明一实施方式中,过温保护模块3还包括锁定单元,用于在控制全桥逆变驱动模块2停止驱动电机20时,输出控制信号锁定所述全桥逆变驱动模块2的输出状态,从而使得当全桥逆变驱动模块2长时间工作在大电流驱动状态时,过温保护模块3检测到任意一个电子开关管的实时温度大于温度阈值时,切断全桥逆变驱动模块2的工作状态并且维持全桥逆变驱动模块2的断开状态,避免由于温度变化而导致电机20在短时间内重复启动而损坏电机20,系统需要重新上电以后才能恢复正常工作状态,亦即只有在电源模块1重新上电以后,电机20才能恢复工作。
请同时参阅图2,作为对本发明的进一步改进,具有过温保护的电机驱动电路还包括警示模块4,过温保护模块3还用于根据每一电子开关管的实时温度来计算每一电子开关管的实时温度变化率,及在任意一个电子开关管的实时温度变化率大于变化率阈值时,控制警示模块4输出警示信息。在本实施方式中,警示信息可以是声音警示信息和/或灯光警示信息。
图3为本发明一实施方式提供的具有过温保护的电机驱动电路的电路图。在本实施方式中,电源模块1用于给全桥逆变驱动模块2及过温保护模块3供电,可以采用现有技术中的稳压电路来实现。全桥逆变驱动模块2包括全桥单元U1及驱动芯片U2。全桥单元U1由第一至第四电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4电性连接构成,全桥单元U1包括电源端、接地端、第一输出端、第二输出端及第一控制端、第二控制端、第三控制端和第四控制端,全桥单元U1的第一输出端电连接于电机20的一端,全桥单元U1的第二输出端电连接于电机20的另一端。驱动芯片U2包括使能引脚21、输入引脚22及第一输出引脚23、第二输出引脚24、第三输出引脚25和第四输出引脚26,驱动芯片U2的使能引脚21电连接于过温保护模块3,驱动芯片U2的输入引脚22用于接收PWM信号,驱动芯片U2的第一输出引脚23、第二输出引脚24、第三输出引脚25和第四输出引脚26用于分别电连接于全桥单元U1的第一控制端、第一控制端、第一控制端和第四控制端。在本实施方式中,驱动芯片U2的使能引脚为低电平时,驱动芯片U2正常工作,当驱动芯片U2的使能引脚为高电平时,驱动芯片U2将停止工作。驱动芯片U2的输入引脚接收的PWM信号可以通过电连接PWM信号产生电路来实现。
当全桥逆变驱动模块2正常驱动电机20转动时,第一至第四电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4需要满足以下两种状况的一种:第一电子开关管Q1与第四电子开关管Q4处于导通状态而第二电子开关管Q2与第三电子开关管Q3处于截止状态,或第二电子开关管Q2与第三电子开关管Q3处于导通状态而第一电子开关管Q1与第四电子开关管Q4处于截止状态。过温保护模块3包括四个温度传感器,每一温度传感器通过一过渡片设置于每一电子开关管的表面,用于检测每一电子开关管的实时温度。
当电机20处于高速转动状态,电流将达到30A,四个电子开关管的其中一组(第一电子开关管Q1与第四电子开关管Q4或者第二电子开关管Q2与第三电子开关管Q3)温度不断上升,当达到设定的温度阈值时,温度传感器将检测到的温度转换为电压信号触发过温保护模块3,过温保护模块3输出一个高电平信号到驱动芯片U2的使能引脚21,当驱动芯片U2的使能引脚21检测到过温保护模块3输出的高电平时,驱动芯片U2关断第一输出引脚23、第二输出引脚24、第三输出引脚25和第四输出引脚26的输出电压,全桥单元U1中的4个电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4同时关断,电机20停止转动,从而实现了过温保护功能。
当电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4温度下降时,过温保护模块3继续输出高电平至驱动芯片U2的使能引脚21,驱动芯片U2的使能引脚21始终保持高电平状态,电机20需要再次转动时,整个电路系统重新上电即可。
在本发明一实施方式中,电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4可以是功率场效应晶体管或绝缘栅晶体管。
在具体的电路设计中,可以采用厚膜混合集成工艺设计,内部采用裸芯片微组装、BeO材质基板、全密封金属外壳封装,从而来同时满足输出的电流大、体积小的设计要求。
上述实施例提供的具有过温保护的电机驱动电路,具有过温保护功能,通过多点采集多个电子开关管的温度来作为温度判断依据,准确可靠性高。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种具有过温保护的电机驱动电路,用于驱动电机,包括电源模块,与电源模块电连接的全桥逆变驱动模块,其特征在于,所述电机驱动电路还包括电连接于所述电源模块与所述全桥逆变驱动模块的过温保护模块,所述全桥逆变驱动模块包括多个电子开关管,所述过温保护模块用于获取所述多个电子开关管的实时温度,并在所述任意一个电子开关管的实时温度大于温度阈值时,输出控制指令控制所述全桥逆变驱动模块停止驱动所述电机。
2.根据权利要求1所述的电机驱动电路,其特征在于,所述过温保护模块包括数量与所述电子开关管的数量相同的温度传感器,每一温度传感器通过过渡片设置于所述每一电子开关管的表面,用于检测所述每一电子开关管的实时温度。
3.根据权利要求1或2所述的电机驱动电路,其特征在于,所述全桥逆变驱动模块包括:
全桥单元,包括第一输出端、第二输出端及多个控制端,所述第一输出端电连接于所述电机的一端,所述第二输出端电连接于所述电机的另一端,每个控制端中设置有一个电子开关管;及
驱动芯片,包括使能引脚、输入引脚及多个输出引脚,所述使能引脚电连接于所述过温保护模块,所述输入引脚用于接收PWM信号,所述多个输出引脚用于分别一一对应地电连接于所述全桥单元的多个控制端。
4.根据权利要求1或2所述的电机驱动电路,其特征在于,所述过温保护模块还包括锁定单元,用于在控制所述全桥逆变驱动模块停止驱动所述电机时,输出控制信号锁定所述全桥逆变驱动模块的输出状态。
5.根据权利要求1所述的电机驱动电路,其特征在于,所述电机驱动电路还包括与过温保护模块相连接的警示模块,所述过温保护模块根据所述每一电子开关管的实时温度来计算所述每一电子开关管的实时温度变化率,并在所述任意一个电子开关管的实时温度变化率大于变化率阈值时控制所述警示模块输出警示信息。
6.根据权利要求1所述的电机驱动电路,其特征在于,所述电子开关管为功率场效应晶体管或绝缘栅晶体管。
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