CN107317528B - 一种双向直流微型电机断电反压抑制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向直流微型电机断电反压抑制电路，包括控制系统一和控制系统二，控制系统一和控制系统二的内部电路完全相同，两个控制系统并联后均与电机两输入端相连，分别用于电机的正向和反向控制。本发明实施例的应用对象为能双向施加电压，正反转动的电机在断电时的感应电压抑制。动作灵敏、迅速，电路装置体积小，应用范围广，电路中已经设置了抗扰动措施，动作可靠性高。由于没有大容量的储能元件，可以满足电机双向快速切换，且在切换过程中迅速抑制反压的需求。

Description

一种双向直流微型电机断电反压抑制电路

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种双向直流微型电机断电反压抑制电路。

背景技术

直流型微型电机由于具有供电方便、控制简单、工作稳定的特点，而被广泛应用于各种场合中。对于微型单向直流电机，如图1所示，M代表微型直流电机，K代表电机供电开关，D代表二极管，DC代表电机供电直流电源。当开关K闭合后，电机按照一个方向转动，此时电机两端电压Vab为正；当开关K断开后，电机M在减速转动，电机两端电压Vab为负，如果不采取反向电压抑制措施，反向电压电压值很大，有可能损坏系统中其它器件。因此，在实际的应用过程中，必须对反向电压进行抑制。通常采用的简单有效的反向抑制电路为在直流电机供电两端加装二极管或瞬态抑制二极管D，当直流电机供电电压断开时，电机产生的反压通过二极管D和电机本身形成回路，进而起到反压抑制作用。采用该电路可以抑制单向电机的反压，当电机在不同时刻需要转向不同，电机两端电压Vab既可以施加正电压也可以施加负电压时，该反压抑制电路无法满足实际应用需求。

在现有技术中，针对电机电压能够正负均能供电可以双向转动时，其反向电压抑制电路也可以采用如图2中所示电路，其中，R为电阻，C为无极性电容。当电机在一个方向转动断电时，产生的反向电压能够通过RC电路储存在电容中。为了起到较好的反压抑制效果，该电路所需的电容的容量较大，其体积也较大，且在正向和反向供电切换时间间隔上也不能太快，且抑制效果随着时间和环境的变化也会发生一定的变化，因此在很多场合无法满足实际使用需求。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种双向直流微型电机断电反压抑制电路，用以解决现有技术中存在的诸多问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

在基于本发明一个实施例中，提供了一种双向直流微型电机断电反压抑制电路，包括控制系统一和控制系统二，控制系统一和控制系统二的内部电路完全相同，两个控制系统并联后均与电机两输入端相连，分别用于电机的正向和反向控制。

在基于本发明电路的另一个实施例中，控制系统一、二的内部电路包括静态前级闭锁电路、驱动电路、执行电路，静态前级闭锁电路的输出端与驱动电路的输入端连接，驱动电路的输出端与执行电路的输入端连接，执行电路的输出端与电机连接。

在基于本发明电路的另一个实施例中，控制系统一的静态前级闭锁电路包括：稳压二极管D11、电阻R11、电阻R12、电阻R13、晶体管V11；稳压二极管D11的2脚、电阻R11的2脚、电阻R12的1脚分别与晶体管V11的1脚相连，电阻R13的1脚与晶体管V11的2脚相连，电阻R13的2脚为控制系统一的静态前级闭锁电路的第一输出端，D11的1脚R11的1脚分别与V11的3脚连接，连接处为控制系统一的静态前级闭锁电路的第二输出端，R12的2脚为控制系统一的静态前级闭锁电路的第三输出端；

控制系统二的静态前级闭锁电路包括：稳压二极管D21、电阻R21、电阻R22、电阻R23、晶体管V21；稳压二极管D21的2脚、电阻R21的2脚、电阻R22的1脚分别与晶体管V21的1脚相连，电阻R23的1脚与晶体管V21的2脚相连，电阻R23的2脚为控制系统二的静态前级闭锁电路的第一输出端，D21的1脚R21的1脚分别与V21的3脚连接，连接处为控制系统二的静态前级闭锁电路的第二输出端，R22的2脚为控制系统二的静态前级闭锁电路的第三输出端。

在基于本发明电路的另一个实施例中，控制系统一的驱动电路包括：稳压二极管D12、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C11；电阻R14的2脚、电阻R15的1脚分别与稳压二极管D12的1脚相连，连接处为控制系统一的驱动电路的第一输入端，稳压二极管D12的2脚、电容C11的1脚分别与电阻R16的1脚相连，C11的2脚与R16的2脚连接，连接处分别与控制系统一的静态前级闭锁电路的第三输出端和控制系统一的执行电路的第三输入端连接，电阻R15的2脚为控制系统一的驱动电路的第一输出端，R14的1脚分别与控制系统一的静态前级闭锁电路第二输出端和控制系统一的执行电路的第二输入端连接；

控制系统二的驱动电路包括：稳压二极管D22、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C21；电阻R24的2脚、电阻R25的1脚分别与稳压二极管D22的1脚相连，连接处为驱动电路的第一输入端，稳压二极管D22的2脚、电容C21的1脚分别与电阻R26的1脚相连，C21的2脚与R26的2脚连接，连接处分别与控制系统二的静态前级闭锁电路的第三输出端和控制系统二的执行电路的第三输入端连接，电阻R25的2脚为驱动电路的第一输出端，R24的1脚分别与控制系统二的静态前级闭锁电路第二输出端和控制系统二的执行电路的第二输入端连接。

在基于本发明电路的另一个实施例中，控制系统一的执行电路包括：二极管D13、电阻R17、电容C12、晶体管V12；晶体管V12的1脚为控制系统一的执行电路的第一输入端，晶体管V12的2脚、电容C12的2脚、电阻R17的2脚分别与二极管D13的1脚连接，晶体管V12的3脚、C12的1脚分别与R17的1脚连接，连接处为控制系统一的执行电路的第二输入端，该连接处也是该电路的第二输出端，D13的2脚为该电路的第三输入端，也是该电路的第一输出端；该电路的第一输出端与电机供电电压的一端A连接，第二输出端与电机供电电压的一端B相连；

控制系统二的执行电路包括：二极管D23、电阻R27、电容C22、晶体管V22；晶体管V22的1脚为控制系统二的执行电路的第一输入端，晶体管V22的2脚、电容C22的2脚、电阻R27的2脚分别与二极管D23的1脚连接，晶体管V22的3脚、C22的1脚分别与R27的1脚连接，连接处为控制系统二的执行电路的第二输入端，该连接处也是该电路的第二输出端，D23的2脚为该电路的第三输入端，也是该电路的第一输出端；该电路的第一输出端与电机供电电压的一端A连接，第二输出端与电机供电电压的一端B相连。

在基于本发明电路的另一个实施例中，稳压二极管D11的稳压电压值为12V，晶体管V11为信号晶体管；稳压二极管D21的稳压电压值为12V，晶体管V21为信号晶体管。

在基于本发明电路的另一个实施例中，稳压二极管D12的稳压电压值为8.2V，晶体管V12为功率晶体管；稳压二极管D22的稳压电压值为8.2V；晶体管V22为功率晶体管。

在基于本发明电路的另一个实施例中，二极管D13、D23为功率二极管。

本发明有益效果如下：

本发明公开了一种双向直流微型电机断电反压抑制电路，应用对象为能双向施加电压，正反转动的电机在断电时的感应电压抑制。动作灵敏、迅速，电路装置体积小，应用范围广，电路中已经设置了抗扰动措施，动作可靠性高。由于没有大容量的储能元件，可以满足电机双向快速切换，且在切换过程中迅速抑制反压的需求。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为典型的单向反压抑制电路；

图2为储能式反压抑制电路；

图3为本发明一个实施例的电路示意图；

图4为本发明另一个实施例的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

根据本发明的一个具体实施例，公开了一种双向直流微型电机断电反压抑制电路，如图3所述，包括控制系统一和控制系统二，控制系统一和控制系统二的内部电路完全相同，两个控制系统并联后均与电机两输入端相连，分别用于电机的正向和反向控制。

控制系统一、二的内部电路包括静态前级闭锁电路、驱动电路、执行电路，静态前级闭锁电路的输出端与驱动电路的输入端连接，驱动电路的输出端与执行电路的输入端连接，执行电路的输出端与电机连接；具体地，如图4所示：

控制系统一的静态前级闭锁电路包括：稳压二极管D11、电阻R11、电阻R12、电阻R13、晶体管V11；稳压二极管D11的2脚、电阻R11的2脚、电阻R12的1脚分别与晶体管V11的1脚相连，电阻R13的1脚与晶体管V11的2脚相连，电阻R13的2脚为控制系统一的静态前级闭锁电路的第一输出端，D11的1脚R11的1脚分别与V11的3脚连接，连接处为控制系统一的静态前级闭锁电路的第二输出端，R12的2脚为控制系统一的静态前级闭锁电路的第三输出端；稳压二极管D11的稳压电压值为12V，晶体管V11为信号晶体管；

控制系统二的静态前级闭锁电路包括：稳压二极管D21、电阻R21、电阻R22、电阻R23、晶体管V21；稳压二极管D21的2脚、电阻R21的2脚、电阻R22的1脚分别与晶体管V21的1脚相连，电阻R23的1脚与晶体管V21的2脚相连，电阻R23的2脚为控制系统二的静态前级闭锁电路的第一输出端，D21的1脚R21的1脚分别与V21的3脚连接，连接处为控制系统二的静态前级闭锁电路的第二输出端，R22的2脚为控制系统二的静态前级闭锁电路的第三输出端；稳压二极管D21的稳压电压值为12V，晶体管V21为信号晶体管。

控制系统一的驱动电路包括：稳压二极管D12、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C11；电阻R14的2脚、电阻R15的1脚分别与稳压二极管D12的1脚相连，连接处为控制系统一的驱动电路的第一输入端，稳压二极管D12的2脚、电容C11的1脚分别与电阻R16的1脚相连，C11的2脚与R16的2脚连接，连接处分别与控制系统一的静态前级闭锁电路的第三输出端和控制系统一的执行电路的第三输入端连接，电阻R15的2脚为控制系统一的驱动电路的第一输出端，R14的1脚分别与控制系统一的静态前级闭锁电路第二输出端和控制系统一的执行电路的第二输入端连接；稳压二极管D12的稳压电压值为8.2V，晶体管V12为功率晶体管；

控制系统二的驱动电路包括：稳压二极管D22、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C21；电阻R24的2脚、电阻R25的1脚分别与稳压二极管D22的1脚相连，连接处为驱动电路的第一输入端，稳压二极管D22的2脚、电容C21的1脚分别与电阻R26的1脚相连，C21的2脚与R26的2脚连接，连接处分别与控制系统二的静态前级闭锁电路的第三输出端和控制系统二的执行电路的第三输入端连接，电阻R25的2脚为驱动电路的第一输出端，R24的1脚分别与控制系统二的静态前级闭锁电路第二输出端和控制系统二的执行电路的第二输入端连接；稳压二极管D22的稳压电压值为8.2V；晶体管V22为功率晶体管。

控制系统一的执行电路包括：二极管D13、电阻R17、电容C12、晶体管V12；晶体管V12的1脚为控制系统一的执行电路的第一输入端，晶体管V12的2脚、电容C12的2脚、电阻R17的2脚分别与二极管D13的1脚连接，晶体管V12的3脚、C12的1脚分别与R17的1脚连接，连接处为控制系统一的执行电路的第二输入端，该连接处也是该电路的第二输出端，D13的2脚为该电路的第三输入端，也是该电路的第一输出端；该电路的第一输出端与电机供电电压的一端A连接，第二输出端与电机供电电压的一端B相连；二极管D13为功率二极管。

控制系统二的执行电路包括：二极管D23、电阻R27、电容C22、晶体管V22；晶体管V22的1脚为控制系统二的执行电路的第一输入端，晶体管V22的2脚、电容C22的2脚、电阻R27的2脚分别与二极管D23的1脚连接，晶体管V22的3脚、C22的1脚分别与R27的1脚连接，连接处为控制系统二的执行电路的第二输入端，该连接处也是该电路的第二输出端，D23的2脚为该电路的第三输入端，也是该电路的第一输出端；该电路的第一输出端与电机供电电压的一端A连接，第二输出端与电机供电电压的一端B相连；二极管D23为功率二极管。

设置C12、R17和C22、R27为抗扰动器件，保证动作可靠性。

工作时，当AB两端电压施加+28V时，即电机M两端的电压Vab为+28V。稳压二极管D11两端的电压为12V，即晶体管V11的1脚电压为12V，晶体管V11导通，电阻R14两端的电压为零，晶体管V12的1、3脚电压为零，晶体管V12截止，电压VAB不会通过二极管D13和晶体管V12形成电流通路；稳压二极管D21正向导通，晶体管V21截止，电容C21处于充电状态，电容C21的端电压为27V，晶体管V22的1、3脚之间的电压为零，晶体管V22截止，电压VAB不会通过二极管D23和晶体管V22形成电流通路。电压仅作用在电机M上，此时电机正向转动(定义Vab为正时，电机正向转动)。

当AB两端施加的+28V电压突然去除时，Vab电压瞬间变为负值，稳压二极管D11正向导通，晶体管V11截止，电容C11处于充电状态，晶体管V12的1、3脚之间的电压为零，晶体管V12截止；电容C21的电压突然泵升，使得R24两端的电压为18V，晶体管V22的1、3脚存在开通电压，晶体管V22导通，电压Vba通过D23和晶体管V22形成通路，使得Vba的值约为0.7V，当电容C21的电压能量消耗尽后，晶体管V22又处于截止状态，达到正向电压抑制的作用。

工作时，当BA两端电压施加+28V时，即电机M两端的电压Vba为+28V。稳压二极管D21两端的电压为12V，即晶体管V21的1脚电压为12V，晶体管V21导通，电阻R24两端的电压为零，晶体管V22的1、3脚电压为零，晶体管V22截止，电压VBA不会通过二极管D23和晶体管V22形成电流通路；稳压二极管D11正向导通，晶体管V11截止，电容C11处于充电状态，电容11的端电压为27V，晶体管V12的1、3脚之间的电压为零，晶体管V12截止，电压VBA不会通过二极管D13和晶体管V12形成电流通路。电压仅作用在电机M上，此时电机反向转动。

当BA两端施加的+28V电压突然去除时，Vba电压瞬间变为负值，稳压二极管D21正向导通，晶体管V21截止，电容C21处于充电状态，晶体管V22的1、3脚之间的电压为零，晶体管V22截止；电容C11的电压突然泵升，使得R14两端的电压为18V，晶体管V12的1、3脚存在开通电压，晶体管V12导通，电压Vab通过D13和晶体管V12形成通路，使得Vab的值约为0.7V，当电容C11的电压能量消耗尽后，晶体管V12又处于截止状态，达到反向电压抑制的作用。

通过以上几种状态的往复循环，电机M两端在正常工作过程中不论施加正向电压还是施加反向电压，执行电路均处于截止状态，反向电压抑制电路不会对电机的工作状态造成不良影响，当施加的电压突然去除后，执行电路即刻导通，迅速抑制反向电压，并将其控制在0.7V。该电路除晶体管V12、晶体管V22、二极管D13和二极管D23为直插器件外，其它器件全部为贴片封装，双向感应电压抑制电路体积小，且全部电子器件，可靠性高，在实际的应用中具有较高的应用价值。

在本发明电路的另一个具体实施例中，各元器件的取值及芯片型号选择为：

二极管D11、D21型号为MM3Z12VT1G，MOSFET V11、V21型号为2N7002，MOSFET V12、V22型号为IRFR024，二极管D13、D23型号为MUR1560G，二极管D12、D22型号为MM3Z7V5T1G，电阻器R11、R21、R16、R26、R17、R27阻值为100k，电阻器R12、R22、R14、R24阻值为5.1k，电阻器R13、R15、R23，R25阻值为51欧，电容器C11、C21、C12、C22容值为1uF。

本发明公开了一种双向直流微型电机断电反压抑制电路，应用对象为能双向施加电压，正反转动的电机在断电时的感应电压抑制。动作灵敏、迅速，电路装置体积小，应用范围广，电路中设置了抗扰动器件保证动作高可靠性。由于没有大容量的储能元件，可以满足电机双向快速切换，且在切换过程中迅速抑制反压的需求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双向直流微型电机断电反压抑制电路，其特征在于，包括控制系统一和控制系统二，控制系统一和控制系统二的内部电路完全相同，两个控制系统并联后均与电机两输入端相连，分别用于电机的正向和反向控制；

控制系统一、二的内部电路包括静态前级闭锁电路、驱动电路、执行电路，静态前级闭锁电路的输出端与驱动电路的输入端连接，驱动电路的输出端与执行电路的输入端连接，执行电路的输出端与电机连接；

控制系统一的静态前级闭锁电路包括：稳压二极管D11、电阻R11、电阻R12、电阻R13、晶体管V11；稳压二极管D11的2脚、电阻R11的2脚、电阻R12的1脚分别与晶体管V11的1脚相连，电阻R13的1脚与晶体管V11的2脚相连，电阻R13的2脚为控制系统一的静态前级闭锁电路的第一输出端，稳压二极管D11的1脚、电阻R11的1脚分别与晶体管V11的3脚连接，连接处为控制系统一的静态前级闭锁电路的第二输出端，电阻R12的2脚为控制系统一的静态前级闭锁电路的第三输出端；

控制系统二的静态前级闭锁电路包括：稳压二极管D21、电阻R21、电阻R22、电阻R23、晶体管V21；稳压二极管D21的2脚、电阻R21的2脚、电阻R22的1脚分别与晶体管V21的1脚相连，电阻R23的1脚与晶体管V21的2脚相连，电阻R23的2脚为控制系统二的静态前级闭锁电路的第一输出端，稳压二极管D21的1脚、电阻R21的1脚分别与晶体管V21的3脚连接，连接处为控制系统二的静态前级闭锁电路的第二输出端，电阻R22的2脚为控制系统二的静态前级闭锁电路的第三输出端；

控制系统一的驱动电路包括：稳压二极管D12、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C11；电阻R14的2脚、电阻R15的1脚分别与稳压二极管D12的1脚相连，连接处为控制系统一的驱动电路的第一输入端，稳压二极管D12的2脚、电容C11的1脚分别与电阻R16的1脚相连，电容C11的2脚与电阻R16的2脚连接，连接处分别与控制系统一的静态前级闭锁电路的第三输出端和控制系统一的执行电路的第三输入端连接，电阻R15的2脚为控制系统一的驱动电路的第一输出端，电阻R14的1脚分别与控制系统一的静态前级闭锁电路第二输出端和控制系统一的执行电路的第二输入端连接；

控制系统二的驱动电路包括：稳压二极管D22、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C21；电阻R24的2脚、电阻R25的1脚分别与稳压二极管D22的1脚相连，连接处为驱动电路的第一输入端，稳压二极管D22的2脚、电容C21的1脚分别与电阻R26的1脚相连，电容C21的2脚与电阻R26的2脚连接，连接处分别与控制系统二的静态前级闭锁电路的第三输出端和控制系统二的执行电路的第三输入端连接，电阻R25的2脚为驱动电路的第一输出端，电阻R24的1脚分别与控制系统二的静态前级闭锁电路第二输出端和控制系统二的执行电路的第二输入端连接；

控制系统一的执行电路包括：二极管D13、电阻R17、电容C12、晶体管V12；晶体管V12的1脚为控制系统一的执行电路的第一输入端，晶体管V12的2脚、电容C12的2脚、电阻R17的2脚分别与二极管D13的1脚连接，晶体管V12的3脚、电容C12的1脚分别与电阻R17的1脚连接，连接处为控制系统一的执行电路的第二输入端，该连接处也是该电路的第二输出端，二极管D13的2脚为该电路的第三输入端，也是该电路的第一输出端；该电路的第一输出端与电机供电电压的一端A连接，第二输出端与电机供电电压的一端B相连；

控制系统二的执行电路包括：二极管D23、电阻R27、电容C22、晶体管V22；晶体管V22的1脚为控制系统二的执行电路的第一输入端，晶体管V22的2脚、电容C22的2脚、电阻R27的2脚分别与二极管D23的1脚连接，晶体管V22的3脚、电容C22的1脚分别与电阻R27的1脚连接，连接处为控制系统二的执行电路的第二输入端，该连接处也是该电路的第二输出端，二极管D23的2脚为该电路的第三输入端，也是该电路的第一输出端；该电路的第一输出端与电机供电电压的一端A连接，第二输出端与电机供电电压的一端B相连。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，稳压二极管D11的稳压电压值为12V，晶体管V11为信号晶体管；稳压二极管D21的稳压电压值为12V，晶体管V21为信号晶体管。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，稳压二极管D12的稳压电压值为8.2V，晶体管V12为功率晶体管；稳压二极管D22的稳压电压值为8.2V；晶体管V22为功率晶体管。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，二极管D13、二极管D23为功率二极管。