CN107976629A - 一种电机电流流向的检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机电流流向的检测方法及装置。本发明中，检测装置包括第一电压比较电路、第二电压比较电路和主控电路，利用第一电压比较电路判断电机的第一连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第一判断信号；第二电压比较电路判断电机的第二连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第二判断信号；主控电路根据H桥的开关管的导通状态、第一判断信号和第二判断信号判断电机的电流流向，实现电机的电流流向的检测，有利于更好地控制电机。

Description

一种电机电流流向的检测方法及装置
技术领域
本发明涉及电机领域，尤其是一种电机电流流向的检测方法及装置。
背景技术
在电机驱动技术中，利用H桥驱动电机，通过控制电机中的电流方向，可以实现对电机的正转、反转、刹车、停止等的控制，在电机的状态切换过程中，流过H桥与电机的电流有多种状态，如图1至图6所示，图1是电机在正转状态下的电流示意图；图2是电机在正转后续流状态下的电流示意图；图3是电机在正转后反向续流状态下的电流示意图；图4是电机在反转状态下的电流示意图；图5是电机在反转后续流状态下的电流示意图；图6是电机在反转反向续流状态下的电流示意图。而电机从正转到反转的过程中会经历多种状态，电流的对应不同的流向，如图1所示，电流从电源正极端VM流过M1、电机、M4流向电源负极端；如图2所示，电流从电源负极端流过M3、电机、M4流向电源负极端VM；如图3所示，电流从电源负极端流过M3、电机、M2流向电源正极端VM；如图4所示，电流从电源正极端VM流过M2、电机M3流向电源负极端。电机的其他状态切换有着不同的电流状态组合，因此为了更好地控制电机的运转，需要知道流过电机的电流方向，来实现对电机的最优化的控制。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种电机电流流向的检测方法及装置，用于检测电机的电流流向。
本发明所采用的技术方案是：一种电机电流流向的检测装置，所述电机由H桥进行驱动，所述H桥与电机连接，所述H桥包括四个开关管，所述检测装置包括第一电压比较电路、第二电压比较电路和主控电路；所述第一电压比较电路的第一输入端与电机的第一连接端连接，所述第一电压比较电路的第二输入端与H桥的电源负极端连接；所述第二电压比较电路的第一输入端与电机的第二连接端连接，所述第二电压比较电路的第二输入端与H桥的电源负极端连接，所述第一电压比较电路的输出端、第二电压比较电路的输出端与主控电路的输入端连接；所述第一电压比较电路用于判断电机的第一连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第一判断信号；所述第二电压比较电路用于判断电机的第二连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第二判断信号；所述主控电路用于根据H桥的开关管的导通状态、第一判断信号和第二判断信号判断电机的电流流向。
进一步地，所述第一电压比较电路为第一电压比较器，所述第一电压比较器的同相输入端与电机的第一连接端连接，所述第一电压比较器的反相输入端与H桥的电源负极端连接。
进一步地，所述第二电压比较电路为第二电压比较器，所述第二电压比较器的同相输入端与电机的第二连接端连接，所述第二电压比较器的反相输入端与H桥的电源负极端连接。
进一步地，所述开关管为NMOS管，所述H桥包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管，所述第一NMOS管的漏极、第二NMOS管的漏极作为H桥的电源正极端与电源正极连接，所述第一NMOS管的源极与电机的第一连接端、第三NMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的源极与电机的第二连接端、第四NMOS管的漏极连接，所述第三NMOS管的源极、第四NMOS管的源极作为H桥的电源负极端接地。
本发明所采用的另一技术方案是：一种电机电流流向的检测方法，应用于所述的电机电流流向的检测装置，包括以下步骤：
第一电压比较电路判断电机的第一连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第一判断信号；
第二电压比较电路判断电机的第二连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第二判断信号；
主控电路根据H桥的开关管的导通状态、第一判断信号和第二判断信号判断电机的电流流向。
进一步地，当第四NMOS管处于导通开启状态，第三NMOS管处于关断截止状态时，若所述第二判断信号为高电平，则所述电机的电流方向为从电机的第一连接端流向电机的第二连接端；若所述第二判断信号为低电平，则所述电机的电流方向为从电机的第二连接端流向电机的第一连接端。
进一步地，当第三NMOS管处于导通开启状态，第四NMOS管处于关断截止状态时，若所述第一判断信号为高电平，则所述电机的电流方向为从电机的第二连接端流向电机的第一连接端；若所述第一判断信号为低电平，则所述电机的电流方向为从电机的第一连接端流向电机的第二连接端。
进一步地，当第三NMOS管和第四NMOS管同时处于导通开启状态时，若所述第一判断信号为高电平，所述第二判断信号为低电平，则所述电机的电流方向为从电机的第二连接端流向电机的第一连接端；若所述第一判断信号为低电平，所述第二判断信号为高电平，则所述电机的电流方向为从电机的第一连接端流向电机的第二连接端。
本发明的有益效果是：
本发明一种电机电流流向的检测方法及装置，检测装置包括第一电压比较电路、第二电压比较电路和主控电路，利用第一电压比较电路判断电机的第一连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第一判断信号；第二电压比较电路判断电机的第二连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第二判断信号；主控电路根据H桥的开关管的导通状态、第一判断信号和第二判断信号判断电机的电流流向，实现电机的电流流向的检测，有利于更好地控制电机。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是电机在正转状态下的电流示意图；
图2是电机在正转后续流状态下的电流示意图；
图3是电机在正转后反向续流状态下的电流示意图；
图4是电机在反转状态下的电流示意图；
图5是电机在反转后续流状态下的电流示意图；
图6是电机在反转反向续流状态下的电流示意图；
图7是本发明一种电机电流流向的检测装置的一具体实施例示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
一种电机电流流向的检测装置，电机由H桥进行驱动，H桥与电机连接，H桥包括四个开关管，开关管可以是MOS管，也可以是三极管，H桥的电路结构为公知结构；检测装置包括第一电压比较电路、第二电压比较电路和主控电路；第一电压比较电路的第一输入端与电机的第一连接端连接，第一电压比较电路的第二输入端与H桥的电源负极端(H桥的电源负极端接地)连接；第二电压比较电路的第一输入端与电机的第二连接端连接，第二电压比较电路的第二输入端与H桥的电源负极端连接，第一电压比较电路的输出端、第二电压比较电路的输出端与主控电路的输入端连接；第一电压比较电路用于判断电机的第一连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第一判断信号；第二电压比较电路用于判断电机的第二连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第二判断信号；主控电路用于根据H桥的开关管的导通状态、第一判断信号和第二判断信号判断电机的电流流向。
H桥的开关管的不同导通状态，流过H桥和电机的电流流向不同，电机的第一连接端与电源负极端的电压差、第二连接端与电源负极端的电压差不同，因此在电机运转过程中，可通过检测电机的第一连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系、电机的第二连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系来判断流过H桥和电机的电流流向。本发明通过检测电路实现了在电机运转过程中，对通过电机的电流方向的检测，有利于更好地控制电机。
参考图7，图7是本发明一种电机电流流向的检测装置的一具体实施例示意图，本实施例中，第一电压比较电路为第一电压比较器，第二电压比较电路为第二电压比较器，H桥的开关管为NMOS管，即第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3和第四NMOS管M4。具体地，第一NMOS管M1的漏极、第二NMOS管M2的漏极作为H桥的电源正极端与电源正极VM连接，第一NMOS管M1的源极与电机M的第一连接端OUTA、第三NMOS管M3的漏极连接，第二NMOS管M2的源极与电机M的第二连接端OUTB、第四NMOS管M4的漏极连接，第三NMOS管M3的源极、第四NMOS管M4的源极作为H桥的电源负极端接地。第一电压比较器的同相输入端与电机M的第一连接端OUTA连接，第一电压比较器的反相输入端与H桥的电源负极端连接。第二电压比较器的同相输入端与电机M的第二连接端OUTB连接，第二电压比较器的反相输入端与H桥的电源负极端连接。
另外，检测装置还包括用于控制开关管通断的开关管控制电路，开关管控制电路与开关管连接。具体地，第一NMOS管的栅极、第二NMOS管的栅极、第三NMOS管的栅极和第四NMOS管的栅极与开关管控制电路连接。
基于上述电机电流流向的检测装置，本发明还提供一种电机电流流向的检测方法，包括以下步骤：
第一电压比较电路判断电机的第一连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第一判断信号；
第二电压比较电路判断电机的第二连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第二判断信号；
主控电路根据H桥的开关管的导通状态、第一判断信号和第二判断信号判断电机的电流流向。
本发明在H桥的开关管的不同导通状态下，通过检测电机的第一连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系、第二连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系来判断流过H桥和电机的电流流向，实现了在电机运转过程中，对通过电机的电流方向的检测，有利于更好地控制电机。
具体地，第一电压比较电路为第一电压比较器，第二电压比较电路为第二电压比较器，H桥由NMOS管组成，检测装置的具体结构如图7所示。
主控电路根据H桥的开关管的导通状态、第一判断信号和第二判断信号判断电机的电流流向，参考图7，通过检测H桥下桥臂的开关管，在导通状态下的两端电压的大小，来判断电机的电流流向。具体的判断方法如下：
(1)、当第四NMOS管M4处于导通开启状态，第三NMOS管M3处于关断截止状态时，第二电压比较器开启，第二电压比较器检测电机的第二连接端OUTB的电位和电源负极端的电位的大小关系。
若第二电压比较器输出的第二判断信号为高电平，则可判断电机的第二连接端OUTB的电位高于电源负极端的电位，电机的电流方向为从电机的第一连接端OUTA流向电机的第二连接端OUTB，参考图1。
若第二电压比较器输出的第二判断信号为低电平，则可判断电机的第二连接端OUTB的电位低于电源负极端的电位，电机的电流方向为从电机的第二连接端OUTB流向电机的第一连接端OUTA，参考图6。
(2)、当第三NMOS管M3处于导通开启状态，第四NMOS管M4处于关断截止状态时，第一电压比较器开启，第一电压比较器检测电机的第一连接端OUTA的电位和电源负极端的电位的大小关系。
若第一电压比较器输出的第一判断信号为高电平，则可判断电机的第一连接端OUTA的电位高于电源负极端的电位，电机的电流方向为从电机的第二连接端OUTB流向电机的第一连接端OUTA，参考图4。
若第一电压比较器输出的第一判断信号为低电平，则可判断电机的第一连接端OUTA的电位低于电源负极端的电位，电机的电流方向为从电机的第一连接端OUTA流向电机的第二连接端OUTB，参考图3。
(3)、当第三NMOS管M3和第四NMOS管M4同时处于导通开启状态时，第一电压比较器、第二电压比较器开启，第一电压比较器检测电机的第一连接端OUTA的电位和电源负极端的电位的大小关系，第二电压比较器检测电机的第二连接端OUTB的电位和电源负极端的电位的大小关系。
若第一电压比较器输出的第一判断信号为高电平，第二电压比较器输出的第二判断信号为低电平，则可判断电机的第一连接端OUTA的电位高于电源负极端的电位，电机的第二连接端OUTB的电位低于电源负极端的电位，电机的电流方向为从电机的第二连接端OUTB流向电机的第一连接端OUTA，参考图5。
若第一电压比较器输出的第一判断信号为低电平，第二电压比较器输出的第二判断信号为高电平，则可判断电机的第一连接端OUTA的电位低于电源负极端的电位，电机的第二连接端OUTB的电位高于电源负极端的电位，电机的电流方向为从电机的第一连接端OUTA流向电机的第二连接端OUTB，参考图2。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种电机电流流向的检测装置，所述电机由H桥进行驱动，所述H桥与电机连接，所述H桥包括四个开关管，其特征在于，所述检测装置包括第一电压比较电路、第二电压比较电路和主控电路；所述第一电压比较电路的第一输入端与电机的第一连接端连接，所述第一电压比较电路的第二输入端与H桥的电源负极端连接；所述第二电压比较电路的第一输入端与电机的第二连接端连接，所述第二电压比较电路的第二输入端与H桥的电源负极端连接，所述第一电压比较电路的输出端、第二电压比较电路的输出端与主控电路的输入端连接；所述第一电压比较电路用于判断电机的第一连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第一判断信号；所述第二电压比较电路用于判断电机的第二连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第二判断信号；所述主控电路用于根据H桥的开关管的导通状态、第一判断信号和第二判断信号判断电机的电流流向。
2.根据权利要求1所述的电机电流流向的检测装置，其特征在于，所述第一电压比较电路为第一电压比较器，所述第一电压比较器的同相输入端与电机的第一连接端连接，所述第一电压比较器的反相输入端与H桥的电源负极端连接。
3.根据权利要求1所述的电机电流流向的检测装置，其特征在于，所述第二电压比较电路为第二电压比较器，所述第二电压比较器的同相输入端与电机的第二连接端连接，所述第二电压比较器的反相输入端与H桥的电源负极端连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的电机电流流向的检测装置，其特征在于，所述开关管为NMOS管，所述H桥包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管，所述第一NMOS管的漏极、第二NMOS管的漏极作为H桥的电源正极端与电源正极连接，所述第一NMOS管的源极与电机的第一连接端、第三NMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的源极与电机的第二连接端、第四NMOS管的漏极连接，所述第三NMOS管的源极、第四NMOS管的源极作为H桥的电源负极端接地。
5.一种电机电流流向的检测方法，应用于权利要求1至4任一项所述的电机电流流向的检测装置，其特征在于，包括以下步骤：
第一电压比较电路判断电机的第一连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第一判断信号；
第二电压比较电路判断电机的第二连接端的电位与H桥的电源负极端的电位的大小关系并输出第二判断信号；
主控电路根据H桥的开关管的导通状态、第一判断信号和第二判断信号判断电机的电流流向。
6.根据权利要求5所述的电机电流流向的检测方法，其特征在于，
当第四NMOS管处于导通开启状态，第三NMOS管处于关断截止状态时，若所述第二判断信号为高电平，则所述电机的电流方向为从电机的第一连接端流向电机的第二连接端；若所述第二判断信号为低电平，则所述电机的电流方向为从电机的第二连接端流向电机的第一连接端。
7.根据权利要求5所述的电机电流流向的检测方法，其特征在于，
当第三NMOS管处于导通开启状态，第四NMOS管处于关断截止状态时，若所述第一判断信号为高电平，则所述电机的电流方向为从电机的第二连接端流向电机的第一连接端；若所述第一判断信号为低电平，则所述电机的电流方向为从电机的第一连接端流向电机的第二连接端。
8.根据权利要求5所述的电机电流流向的检测方法，其特征在于，
当第三NMOS管和第四NMOS管同时处于导通开启状态时，若所述第一判断信号为高电平，所述第二判断信号为低电平，则所述电机的电流方向为从电机的第二连接端流向电机的第一连接端；若所述第一判断信号为低电平，所述第二判断信号为高电平，则所述电机的电流方向为从电机的第一连接端流向电机的第二连接端。
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