CN106788005A - 延时电流控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种延时电流控制装置。所述装置包括：电流采样电路、延时电路以及电压比较电路；电流采样电路，用于对驱动控制电路输出的电流进行采样，并将采样的电流信号转换为采样电压信号，驱动控制电路用于驱动目标电器；延时电路，用于获取采样电压信号，并在设定延时时间后，将采样电压信号输入至电压比较电路；电压比较电路，用于将采样电压信号与参考电压信号进行比较，并将比较结果反馈至驱动控制电路，以实现对目标电器的电流控制。本发明实施例的技术方案实现了直流电机在启动和制动时，在设定延时时间内不受过流限制，可以大电流启动和制动。

Description

延时电流控制装置
技术领域
本发明实施例涉及电机驱动电流控制技术领域，尤其涉及一种延时电流控制装置。
背景技术
电机作为最主要的机电能量的转换装置，其应用范围已遍及经济中的各个领域和人们的日常生活，直流电机是电机中的一个重要分支，其具有良好的启动和调速特性以及较大的转矩，因此应用领域也是十分广泛，例如金融、医疗卫生等领域。
在直流电机的使用过程中，一般都会对直流电机的工作电流进行检测，一旦检测到工作电流超过直流电机的额定电流，就会通过电机驱动芯片等器件控制降低直流电机的工作电流或者直接使直流电机停止工作。
但是，在实际的使用过程中，直流电机在启动和制动的过程中往往需要较大的电流，一般都会大于直流电机的额定电流，然而，如果为此将额定电流设置得过高，会导致直流电机和驱动电路中的电子器件(例如场效应晶体管)长时间工作在超负荷状态，容易烧毁。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种延时电流控制装置，以解决现有技术中在对直流电机进行工作电流采样及反馈控制的同时，无法对直流电机进行大于额定电流的大电流启动和制动的技术缺陷。
本发明实施例提供了一种延时电流控制装置，包括：电流采样电路、延时电路以及电压比较电路；
所述电流采样电路，用于对驱动控制电路输出的采样电流进行采样，并将所述采样电流信号转换为采样电压信号，所述驱动控制电路用于驱动目标电器；
所述延时电路，用于获取所述采样电压信号，并在设定延时时间后，将所述采样电压信号输入至所述电压比较电路；
所述电压比较电路，用于将所述采样电压信号与参考电压信号进行比较，并将比较结果反馈至所述驱动控制电路，以实现对所述目标电器的电流控制。
在上述装置的基础上，优选的是，所述电流采样电路，包括：电流采样电阻R1；
其中，所述电流采样电阻R1的第一端与所述驱动控制电路的采样电流输出端、以及所述延时电路的输入端相连；所述电流采样电阻R1的第二端接地。
在上述装置的基础上，优选的是，所述延时电路，包括：延时电阻R2和延时电容C1；
其中，所述延时电阻R2的第一端与所述电流采样电路的输出端相连，所述延时电阻R2的第二端与所述延时电容C1的第一端，以及所述电压比较电路的输入端相连；所述延时电容C1的第二端接地。
在上述装置的基础上，优选的是，所述电压比较电路包括：电压比较器、第一分压电阻R3和第二分压电阻R4；
所述第一分压电阻R3的第一端与电源Vcc相连，所述第一分压电阻R3的第二端与所述第二分压电阻R4的第一端、以及所述电压比较器的同向输入端相连，所述第二分压电阻R4的第二端接地；
所述电压比较器的反向输入端与所述延时电路的输出端相连，所述电压比较器的输出端与所述驱动控制电路相连。
在上述装置的基础上，优选的是，所述目标电器包括：三相直流电机；所述驱动控制电路包括：场效应晶体管驱动控制电路；
其中，所述场效应晶体管驱动控制电路的第一输出端、第二输出端以及第三输出端分别与所述三相直流电机的第一输入端、第二输入端以及第三输入端相连；
所述场效应晶体管驱动控制电路的采样电流输出端与所述电流采样电路的输入端相连。
在上述装置的基础上，优选的是，所述延时电路的延时时间的时间量级为毫秒级。
在上述装置的基础上，优选的是，所述电流采样电阻R1、所述第一分压电阻R3、所述第二分压电阻R4以及所述电源Vcc满足下述对应关系：
其中：I额为所述目标电器的额定电流。
在上述装置的基础上，优选的是，所述三相直流电机进一步包括：三相直流有刷电机，以及三相直流无刷电机。
本发明实施例提供了一种延时电流控制装置，通过使用电流采样电路对驱动控制电路输出的采样电流进行采样，并将采样电流信号转换为采样电压信号，使用延时电路获取采样电压信号，并在设定延时时间后，将采样电压信号输入至电压比较电路，以及使用电压比较电路将采样电压信号与参考电压信号进行比较，并将比较结果反馈至驱动控制电路，解决了现有技术中在对直流电机进行工作电流采样及反馈控制的同时，无法对直流电机进行大于额定电流的大电流启动和制动的技术缺陷，实现了直流电机在启动和制动时，在设定延时时间内不受过流限制，可以大电流启动和制动。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种延时电流控制装置的结构图；
图2a是本发明实施例二提供的一种延时电流控制装置的结构图；
图2b是本发明实施例二提供的一种三相直流电机的延时电流控制装置的结构图；
图2c是本发明实施例二提供的三相直流电机启动、正常工作和制动时的工作电流。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种延时电流控制装置的结构图，本实施例中延时电流控制装置的结构具体包括：电流采样电路101、延时电路102以及电压比较电路103。
电流采样电路101，用于对驱动控制电路201的输出的采样电流进行采样，并将采样电流信号转换为采样电压信号，驱动控制电路201用于驱动目标电器202。
在本实施例中，电流采样电路101具体可以包括电流采样电阻等，电流采样电阻的阻值具体可以依据电压比较器103同相输入端输入的参考电压信号的电压值和目标电器202的额定电流值来确定，电流采样电阻的功率参数具体可以依据目标电器202大电流启动时的电流值和电流采样电阻自身的阻值来确定。
在本实施例中，驱动控制电路201在向目标电器202输出驱动电流的同时，还会向电流采样电路101输出相同的采样电流，以便电流采样电路101进行采样。其中，驱动控制电路201典型的可以是场效应管驱动控制电路等，目标电器202典型的可以是直流电机等。
延时电路102，用于获取采样电压信号，并在设定延时时间后，将采样电压信号输入至电压比较电路103。
在本实施例中，延时电路102具体可以包括延时电阻和延时电容等，延时电阻的阻值和延时电容的容值具体可以依据设定延时时间来确定。延时电路102典型的可以是RC延时电路等。
进一步地，当使用RC延时电路作为本实施例中的延时电路102时，可以依据实际需求设置多级延时，也就是可以将多个RC延时电路串联，以使其总体延时时间满足实际需求。
电压比较电路103，用于将采样电压信号与参考电压信号进行比较，并将比较结果反馈至驱动控制电路201，以实现对目标电器202的电流控制。
在本实施例中，电压比较电路103具体可以包括电压比较器、第一分压电阻和第二分压电阻等。其中，电压比较器典型的可以是LM339和LM393等。其中，第一分压电阻和第二分压电阻的阻值比值具体可以依据参考电压信号的电压值和所接入电源的电压值来确定。
在本实施例中，当采样电压信号大于参考电压信号时，电压比较器电路103输出比较结果至驱动控制电路201，以使驱动控制电路201减小目标电器202的驱动电流或使目标电器202停止工作；当采样电压信号小于参考电压信号时，电压比较器电路103输出比较结果至驱动控制电路201，以使驱动控制电路201按照现有状态继续向目标电器202输出驱动电流。
本发明实施例一提供了一种延时电流控制装置，通过增加延时电路102，使得电流采样电路101的采样电压信号可以经过设定延时时间后，再输入至电压比较电路103，由此，可以使得直流电机的工作电流在设定延时时间内不受其自身的额定电流限制，从而实现直流电机的大电流启动和大电流制动。
实施例二
本实施例以上述实施例为基础进行优化，在图2a中示出了实施例二的一种延时电流控制装置的结构图。
如图2a所示，电流采样电路101具体优化为：电流采样电阻R1，电流采样电阻R1的第一端与驱动控制电路201的采样电流输出端、以及延时电路102的输入端相连，电流采样电阻R1的第二端接地。
在本实施例中，驱动控制电路201输出的采样电流经过电流采样电阻R1到地，因此，在电流采样电阻R1的第一端产生与采样电流对应的采样电压信号。
进一步地，如图2a所示，延时电路102具体优化为：延时电阻R2和延时电容C1，其中，延时电阻R2的第一端与电流采样电路101的输出端相连，延时电阻R2的第二端与延时电容C1的第一端，以及电压比较电路103的输入端相连，延时电容C1的第二端接地。
进一步地，如图2a所示，电压比较电路103具体优化为：电压比较器1031、第一分压电阻R3和第二分压电阻R4，第一分压电阻R3的第一端与电源Vcc相连，第一分压电阻R3的第二端与第二分压电阻R4的第一端、以及电压比较器1031的同向输入端相连，第二分压电阻R4的第二端接地，电压比较器1031的反向输入端与延时电路102的输出端相连，电压比较器1031的输出端与驱动控制电路201相连。
在本实施例中，通过第一分压电阻R3和第二分压电阻R4对电源Vcc进行分压，并将分压结果即参考电压信号输入至电压比较器1031的同相输入端。一般来说，参考电压的数值应该等于或小于目标电器202的额定电流值与电流采样电阻的阻值的乘积。当参考电压的数值等于目标电器的额定电流值与电流采样电阻的阻值的乘积时，电流采样电阻R1、第一分压电阻R3、第二分压电阻R4和电源Vcc之间应该满足公式中所表明的关系，其中，I额为目标电器的额定电流。其中，电源Vcc典型的可以是+5V电源。
本实施例二提供了一种延时电流控制装置，具体优化了电流采样电路101、延时电路102和电压比较电路103，优化后的电路结构较为简洁，且可以方便地实现直流电机的工作电流在设定延时时间内不受其自身的额定电流限制，进而能够采取大电流启动和大电流制动。
在上述实施例的基础上，如图2b所示，将目标电器具体优化为：三相直流电机；将驱动控制电路具体优化为：场效应晶体管驱动控制电路，其中，场效应晶体管驱动控制电路的第一输出端、第二输出端以及第三输出端分别与三相直流电机的第一输入端、第二输入端以及第三输入端相连，场效应晶体管驱动控制电路的采样电流输出端与电流采样电路的输入端相连。三相直流电机是直流电机中使用较为广泛的一种，三相直流电机包括三相直流有刷电机和三相直流无刷电机，这两种直流电机均适用于本实施例及上述各实施例。如图2b所示，三相直流电机需要三路驱动电流同时进行驱动，因此，场效应晶体管驱动控制电路有三个驱动电流输出端和一个采样电流输出端。场效应晶体管驱动控制电路具体可以是包含有场效应晶体管驱动电路的直流电机驱动芯片，还可以是由直流电机驱动芯片和场效应晶体管驱动芯片组成的，本实施例对此不进行限制。进一步地，电压比较电路103输出的比较结果具体可以作为脉冲宽度调制信号的使能信号，该使能信号和对应的脉冲宽度调制信号可以作为同一个与门的输入，当使能信号为0时，脉冲宽度调制信号失效，场效应晶体管驱动电路停止或减小输出的驱动电流；当使能信号为1时，脉冲宽度调制信号有效，场效应晶体管驱动电路开始或继续输出驱动电流。如图2c所示，左边的图为三相直流电机大电流启动时的工作电流，中间的图为三相直流电机正常工作时的工作电流，右边的图是三相直流电机大电流制动时的工作电流，从图2c中可以看出，三相直流电机在启动和制动时的工作电流与正常工作时的工作电流的差值较大，且可持续一段时间，典型的可以是50毫秒，三相直流电机在启动和制动时的工作电流典型的可以是5A或6A等，三相直流电机正常工作时的工作电流典型的可以是2A等。
在上述各实施例的基础上，将延时电路的延时时间的时间量级具体优化为毫秒级。这样设置的好处是：既保证了在延时时间内，电流不受限制，可以大电流启动，同时较短的大电流时间，不会造成导致场效应晶体管驱动控制电路和电机烧损。本领域技术人员可以理解的是，直流电机的启动和制动时间一般较短，基本上启动和制动的时间均为毫秒级。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种延时电流控制装置，其特征在于，包括：电流采样电路、延时电路以及电压比较电路；
所述电流采样电路，用于对驱动控制电路输出的采样电流进行采样，并将所述采样电流信号转换为采样电压信号，所述驱动控制电路用于驱动目标电器；
所述延时电路，用于获取所述采样电压信号，并在设定延时时间后，将所述采样电压信号输入至所述电压比较电路；
所述电压比较电路，用于将所述采样电压信号与参考电压信号进行比较，并将比较结果反馈至所述驱动控制电路，以实现对所述目标电器的电流控制。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流采样电路，包括：电流采样电阻R1；
其中，所述电流采样电阻R1的第一端与所述驱动控制电路的采样电流输出端、以及所述延时电路的输入端相连；所述电流采样电阻R1的第二端接地。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述延时电路，包括：延时电阻R2和延时电容C1；
其中，所述延时电阻R2的第一端与所述电流采样电路的输出端相连，所述延时电阻R2的第二端与所述延时电容C1的第一端，以及所述电压比较电路的输入端相连；所述延时电容C1的第二端接地。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压比较电路包括：电压比较器、第一分压电阻R3和第二分压电阻R4；
所述第一分压电阻R3的第一端与电源Vcc相连，所述第一分压电阻R3的第二端与所述第二分压电阻R4的第一端、以及所述电压比较器的同向输入端相连，所述第二分压电阻R4的第二端接地；
所述电压比较器的反向输入端与所述延时电路的输出端相连，所述电压比较器的输出端与所述驱动控制电路相连。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述目标电器包括：三相直流电机；所述驱动控制电路包括：场效应晶体管驱动控制电路；
其中，所述场效应晶体管驱动控制电路的第一输出端、第二输出端以及第三输出端分别与所述三相直流电机的第一输入端、第二输入端以及第三输入端相连；
所述场效应晶体管驱动控制电路的采样电流输出端与所述电流采样电路的输入端相连。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述延时电路的延时时间的时间量级为毫秒级。
7.根据权利要求1-4所述的装置，其特征在于，所述电流采样电阻R1、所述第一分压电阻R3、所述第二分压电阻R4以及所述电源Vcc满足下述对应关系：
其中：I额为所述目标电器的额定电流。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述三相直流电机进一步包括：三相直流有刷电机，以及三相直流无刷电机。
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