CN108599640A - 直流电机续流控制器及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种直流电机续流控制器及控制方法，所述直流电机续流控制器包括：直流电机控制模块，包括第一桥臂和第二桥臂，第二桥臂中设有MOS管和MOS管驱动电路；控制信号发生模块，设有第一桥臂控制驱动信号端、第二桥臂控制驱动信号端和PWM信号端；同步续流使能信号发生模块；逻辑变换电路，逻辑变换电路的信号输入端与控制信号发生模块和同步续流使能信号发生模块相连，信号输出端和MOS管驱动电路相连，第一桥臂关闭时，逻辑变换电路根据第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号、同步续流使能信号和PWM信号进行逻辑处理输出第二桥臂控制信号驱动MOS管开通使续流电流流经MOS管实现同步续流。本发明实施例有效减小了续流的损耗和发热量。
Description
技术领域
本发明实施例涉及直流电机控制领域，尤其涉及一种直流电机续流控制器及控制方法。
背景技术
在直流电机的驱动控制中，通常会采用PWM调制器来控制电机转速，扭矩等力学指标（通常是上桥臂调制，下桥臂不调制）。当PWM信号为低电平时，即上桥臂关闭时，电机绕组就会作为一个电感，但是电流又不能突变，因此，要通过该相下桥臂NMOS管的二极管进行续流，由此会产生较大的损耗。当电机负载越大，续流电流就越大，因此损耗就越严重，影响逆变器效率。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种直流电机续流控制器，以便实现高效率、低功耗的直流电机续流控制。
本发明实施例进一步所要解决的技术问题在于，提供一种直流电机续流控制方法，以便实现高效率、低功耗的直流电机续流控制。
为了解决上述技术问题，本发明实施例首先提供如下技术方案：一种直流电机续流控制器，包括：
直流电机控制模块，包括第一桥臂和第二桥臂，所述第二桥臂中设置有MOS管和用于驱动所述MOS管通断的MOS管驱动电路；
控制信号发生模块，与所述直流电机控制模块相连的并设有分别对应输出第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号和PWM信号的第一桥臂控制驱动信号端、第二桥臂控制驱动信号端和PWM信号端；
同步续流使能信号发生模块，用于产生并输出同步续流使能信号；以及
逻辑变换电路，所述逻辑变换电路的信号输入端与所述控制信号发生模块和同步续流使能信号发生模块相连，而信号输出端和所述MOS管驱动电路相连，在所述控制信号发生模块输出的PWM控制信号使第一桥臂关闭时，所述逻辑变换电路根据所述第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号、同步续流使能信号和PWM信号进行逻辑处理输出第二桥臂控制信号至所述MOS管驱动电路以驱动所述MOS管开通使续流电流流经所述MOS管实现同步续流。
进一步的，所述逻辑变换电路包括：
第一非门电路，所述第一非门电路的输入端与所述第一桥臂控制驱动信号端相连，用于将所述第一桥臂控制驱动信号反相后再输出；
或门电路，所述或门电路的输入端分别与所述第一非门电路的输出端、PWM信号端和同步续流使能信号发生模块相连以获得反相后的第一桥臂控制驱动信号、PWM信号和同步续流使能信号并进行或门运算后输出第一逻辑运算信号；
异或门电路，所述异或门电路的输入端与所述或门电路的输出端和第二桥臂控制驱动信号端相连以获得第一逻辑运算信号和第二桥臂控制驱动信号并进行异或门运算后输出第二逻辑运算信号；以及
第二非门电路，所述第二非门电路的输入端连接异或门的输出端以获得所述第二逻辑运算信号并进行非门运算后生成所述第二桥臂控制信号并输出至所述MOS管驱动电路。
进一步的，所述同步续流使能信号发生模块包括比较器及其外围电路，所述比较器的输入信号超过比较器的基准电压时，比较器生成同步续流使能信号。
进一步的，所述同步续流使能信号发生模块包括电源VCC和一端连接至电源VCC而另一端通过电阻接地的开关，所述开关连接电阻的一端还作为使能信号输出端连接至逻辑变换电路。
进一步的，所述直流电机控制模块为H桥控制模块或三相全桥控制模块。
另一方面，本发明实施例还提供如下技术方案：一种直流电机续流控制方法，包括：
输出PWM控制信号使直流电机控制模块的第一桥臂关闭；
生成并输出同步续流使能信号；
根据第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号、同步续流使能信号和PWM信号进行逻辑处理输出第二桥臂控制信号；
根据所述第二桥臂控制信号驱动直流电机控制模块的第二桥臂中的MOS管开通使续流电流流经所述MOS管实现同步续流。
进一步的，所述根据第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号、同步续流使能信号和PWM信号进行逻辑处理输出第二桥臂控制信号包括：
获得所述第一桥臂控制驱动信号并进行反相后输出；
获得反相后的所述第一桥臂控制驱动信号、PWM信号和同步续流使能信号并进行或门运算后输出第一逻辑运算信号；
获得所述第一逻辑运算信号和第二桥臂控制驱动信号并进行异或门运算后输出第二逻辑运算信号；
获得所述第二逻辑运算信号进行非门运算后生成所述第二桥臂控制信号。
进一步的，所述生成并输出同步续流使能信号包括：向一比较器的输入端输入超过比较器的基准电压的输入信号，由所述比较器生成所述同步续流使能信号。
进一步的，所述生成并输出同步续流使能信号包括：将电源VCC通过依次串联的开关和电阻接地，且所述开关的连接电阻的一端作为使能信号输出端，闭合所述开关而生成同步续流全能信号并在所述使能信号输出端输出。
进一步的，所述直流电机控制模块为H桥控制模块或三相全桥控制模块。
采用上述技术方案后，本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明实施例通过增加了同步续流使能信号发生模块和逻辑变换电路，当第一桥臂在PWM信号控制下关闭时，所述逻辑变换电路根据第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号、同步续流使能信号和PWM信号进行逻辑处理输出第二桥臂控制信号至第二桥臂的MOS管驱动电路以驱动所述第二桥臂的MOS管开通使续流电流流经所述MOS管实现同步续流，有效利用了MOS管导通阻抗低、电流可以双向流动的特点，大大减小了直流电机控制时带来的损耗，减小了续流时的发热量，提高了逆变器的效率和可靠性。
附图说明
图1是本发明直流电机续流控制器的一个可选实施例的电路原理框图。
图2是本发明直流电机续流控制器的一个可选实施例的电路原理图。
图3是本发明直流电机续流控制器的一个可选实施例的MOS管驱动电路的电路图。
图4是本发明直流电机续流控制方法的一个可选实施例的整体流程图。
图5是本发明直流电机续流控制方法的一个可选实施例的步骤S3的具体流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，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结合。
如图1及图3所示，本发明实施例提供一种直流电机续流控制器，包括：
直流电机控制模块1，包括第一桥臂10和第二桥臂12，所述第二桥臂12中设置有MOS管121和用于驱动所述MOS管121通断的MOS管驱动电路123；
控制信号发生模块3，与所述直流电机控制模块1相连的并设有分别对应输出第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号和PWM信号的第一桥臂控制驱动信号端30、第二桥臂控制驱动信号端32和PWM信号端34；
同步续流使能信号发生模块5，用于产生并输出同步续流使能信号；以及
逻辑变换电路7，所述逻辑变换电路7的信号输入端与所述控制信号发生模块3和同步续流使能信号发生模块5相连，而信号输出端和所述MOS管驱动电路123相连，在所述控制信号发生模块1输出的PWM控制信号使第一桥臂10关闭时，所述逻辑变换电路7根据所述第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号、同步续流使能信号和PWM信号进行逻辑处理输出第二桥臂控制信号至所述MOS管驱动电路123以驱动所述MOS管121开通使续流电流流经所述MOS管121实现同步续流。
在具体实施时，所述PWM信号可由所述直流电机续流控制器内置的PWM芯片产生，也可以由外接的PWM芯片产生，在本发明一个实施例中，采用外接PWM芯片的方式。
本发明实施例通过增加了同步续流使能信号发生模块5和逻辑变换电路7，当第一桥臂10在PWM信号控制下关闭时，所述逻辑变换电路7根据第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号、同步续流使能信号和PWM信号进行逻辑处理输出第二桥臂控制信号至第二桥臂12的MOS管驱动电路123以驱动所述第二桥臂12的MOS管121开通使续流电流流经所述MOS管121实现同步续流，有效利用了MOS管121导通阻抗低、电流可以双向流动的特点，大大减小了直流电机控制时带来的损耗，减小了续流时的发热量，提高了逆变器的效率和可靠性。
在本发明的一个可选实施例中，所述逻辑变换电路7包括：
第一非门电路70，所述第一非门电路70的输入端与所述第一桥臂控制驱动信号端相连，用于将所述第一桥臂控制驱动信号反相后再输出；
或门电路72，所述或门电路72的输入端分别与所述第一非门电路的输出端、PWM信号端和同步
异或门电路74，所述异或门电路74的输入端与所述或门电路的输出端和第二桥臂控制驱动信号端32相连以获得第一逻辑运算信号和第二桥臂控制驱动信号并进行异或门运算后输出第二逻辑运算信号；以及
第二非门电路76，所述第二非门电路76的输入端连接异或门电路的输出端以获得所述第二逻辑运算信号并进行非门运算后生成所述第二桥臂控制信号并输出至所述MOS管驱动电路123。
在具体实施时，可采用控制芯片、单片机或数字信号处理器等实现逻辑处理，在本发明一个实施例中，采用了控制芯片来实现逻辑处理。
本发明实施例通过采用第一非门电路70、或门电路72、异或门电路74及第二非门电路76进行一系列的逻辑处理，将第一桥臂控制驱动信号、PWM信号、同步续流使能信号及第二桥臂控制驱动信号整体处理成第二桥臂控制信号来驱动所述MOS管驱动电路123，电路结构简单，方便实施，也方便操作人员理解，成本低廉，而且可提升整体直流电机工作效率，降低损耗。
在本发明的一个可选实施例中，所述同步续流使能信号发生模块5包括比较器50及其外围电路，所述比较器50的输入信号超过比较器50的基准电压时，比较器50生成同步续流使能信号。本发明实施例通过采用比较器来生成同步续流使能信号，电路结构简单，且易于设置及操作。
在本发明的又一个可选实施例中，所述同步续流使能信号发生模块5包括电源VCC和一端连接至电源VCC而另一端通过电阻接地的开关S，所述开关S连接电阻R的一端还作为使能信号输出端连接至逻辑变换电路7。本发明实施例通过采用电源VCC和开关S及电阻R配合，只需闭合开关，电源VCC即可通过开关S为逻辑变换电路7的相应的信号输入端提供电压而产生同步续流使能信号，而断开开关S时，逻辑变换电路7的相应的信号输入端即不会获得电源VCC施加的电压，即未获得同步续流使能信号。本发明实施例的同步续流使能信号的产生和控制非常简便。
在本发明的又一个可选实施例中，所述直流电机控制模块1为H桥控制模块或三相全桥控制模块。在如图2所示的实施例中，所述直流电机控制模块1为三相全桥控制模块，对应地，所述第一桥臂10和所述第二桥臂12可分别设为三相全桥控制模块的任一相的上桥臂和下桥臂。本发明实施例通过可以采用H桥控制模块或三相全桥控制模块作为所述直流电机控制模块1，使直流电机续流控制器的适用范围更广泛。
如图4所示，本发明实施例还提供一种直流电机续流控制方法，包括：
S1：输出PWM控制信号使直流电机控制模块1的第一桥臂10关闭；
S2：生成并输出同步续流使能信号；
S3：根据第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号、同步续流使能信号和PWM信号进行逻辑处理输出第二桥臂控制信号；
S4：根据所述第二桥臂控制信号驱动直流电机控制模块1的第二桥臂12中的MOS管121开通使续流电流流经所述MOS管121实现同步续流。
本发明实施例通过输出PWM控制信号使直流电机控制模块1的第一桥臂10关闭，并生成和输出同步续流使能信号，即可根据第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号、同步续流使能信号和PWM信号进行逻辑处理输出第二桥臂控制信号，最后根据所述第二桥臂控制信号驱动直流电机控制模块1的第二桥臂12中的MOS管121开通使续流电流流经所述MOS管121实现同步续流，整个控制过程简单快捷，且有效利用的MOS管121导通阻抗低、电流可以双向流动的特点，大大减小了直流电机控制时带来的损耗，减小了第二桥臂的NMOS管的发热，提高了逆变器的效率和可靠性。
如图5所示，在本发明的又一个可选实施例中，所述步骤S3进一步包括：
S31，获得所述第一桥臂控制驱动信号并进行反相后输出；
S32，获得反相后的所述第一桥臂控制驱动信号、PWM信号和同步续流使能信号并进行或门运算后输出第一逻辑运算信号；
S33，获得所述第一逻辑运算信号和第二桥臂控制驱动信号并进行异或门运算后输出第二逻辑运算信号；以及
S34，获得所述第二逻辑运算信号进行第二非门运算后生成所述第二桥臂控制信号。
本发明实施例通过依次进行第一非门运算、或门运算、异或门运算和第二非门运算而最终获得第二桥臂控制信号，运算过程简单快捷，有效提升了控制处理的效率。
在本发明的再一个可选实施例中，所述步骤S2包括：向比较器50的输入端输入超过比较器50的基准电压的输入信号，由所述比较器50生成所述同步续流使能信号。本发明实施例通过在向比较器50的输入超过比较器50的基准电压的输入信号，从而使比较器50生成同步续流使能信号，方法非常简单方便，也利于操作人员的设置。
在本发明的再一个可选实施例中，所述步骤S2包括：将电源VCC通过依次串联的开关S和电阻R接地，且所述开关S的连接电阻R的一端作为使能信号输出端，闭合所述开关而生成同步续流使能信号。本发明实施例通过采用电源VCC和开关S及电阻R配合，只需闭合开关S，电源VCC即可通过开关S为逻辑变换电路7的相应的信号输入端提供电压而产生同步续流使能信号，而断开开关S时，逻辑变换电路7的相应的信号输入端即不会获得电源VCC施加的电压，即未获得同步续流使能信号。本发明实施例的同步续流使能信号的产生和控制非常简便。
在本发明的再一个可选实施例中，所述直流电机控制模块1为H桥控制模块或三相全桥控制模块。在如图2所示的实施例中，所述直流电机控制模块1为三相全桥控制模块，对应地，所述第一桥臂10和所述第二桥臂12可分别设为三相全桥控制模块的任一相的上桥臂和下桥臂。本发明实施例通过可以采用H桥控制模块或三相全桥控制模块作为所述直流电机控制模块1，使直流电机续流控制器的适用范围更广泛。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种直流电机续流控制器，包括：
直流电机控制模块，包括第一桥臂和第二桥臂，所述第二桥臂中设置有MOS管和用于驱动所述MOS管通断的MOS管驱动电路；
控制信号发生模块，与所述直流电机控制模块相连的并设有分别对应输出第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号和PWM信号的第一桥臂控制驱动信号端、第二桥臂控制驱动信号端和PWM信号端；
其特征在于，所述直流电机续流控制器还包括：
同步续流使能信号发生模块，用于产生并输出同步续流使能信号；以及
逻辑变换电路，所述逻辑变换电路的信号输入端与所述控制信号发生模块和同步续流使能信号发生模块相连，而信号输出端和所述MOS管驱动电路相连，在所述控制信号发生模块输出的PWM控制信号使第一桥臂关闭时，所述逻辑变换电路根据所述第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号、同步续流使能信号和PWM信号进行逻辑处理输出第二桥臂控制信号至所述MOS管驱动电路以驱动所述MOS管开通使续流电流流经所述MOS管实现同步续流。
2.如权利要求1所述的直流电机续流控制器，其特征在于，所述逻辑变换电路包括：
第一非门电路，所述第一非门电路的输入端与所述第一桥臂控制驱动信号端相连，用于将所述第一桥臂控制驱动信号反相后再输出；
或门电路，所述或门电路的输入端分别与所述第一非门电路的输出端、PWM信号端和同步续流使能信号发生模块相连以获得反相后的第一桥臂控制驱动信号、PWM信号和同步续流使能信号并进行或门运算后输出第一逻辑运算信号；
异或门电路，所述异或门电路的输入端与所述或门电路的输出端和第二桥臂控制驱动信号端相连以获得第一逻辑运算信号和第二桥臂控制驱动信号并进行异或门运算后输出第二逻辑运算信号；以及
第二非门电路，所述第二非门电路的输入端连接异或门的输出端以获得所述第二逻辑运算信号并进行非门运算后生成所述第二桥臂控制信号并输出至所述MOS管驱动电路。
3.如权利要求1或2所述的直流电机续流控制器，其特征在于，所述同步续流使能信号发生模块包括比较器及其外围电路，所述比较器的输入信号超过比较器的基准电压时，比较器生成同步续流使能信号。
4.如权利要求1或2所述的直流电机续流控制器，其特征在于，所述同步续流使能信号发生模块包括电源VCC和一端连接至电源VCC而另一端通过电阻接地的开关，所述开关连接电阻的一端还作为使能信号输出端连接至逻辑变换电路。
5.如权利要求1或2所述的直流电机续流控制器，其特征在于，所述直流电机控制模块为H桥控制模块或三相全桥控制模块。
6.一种直流电机续流控制方法，其特征在于，包括：
输出PWM控制信号使直流电机控制模块的第一桥臂关闭；
生成并输出同步续流使能信号；
根据第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号、同步续流使能信号和PWM信号进行逻辑处理输出第二桥臂控制信号；
根据所述第二桥臂控制信号驱动直流电机控制模块的第二桥臂中的MOS管开通使续流电流流经所述MOS管实现同步续流。
7.如权利要求6所述的直流电机续流控制方法，其特征在于，所述根据第一桥臂控制驱动信号、第二桥臂控制驱动信号、同步续流使能信号和PWM信号进行逻辑处理输出第二桥臂控制信号包括：
获得所述第一桥臂控制驱动信号并进行反相后输出；
获得反相后的第一桥臂控制驱动信号、PWM信号和同步续流使能信号并进行或门运算后输出第一逻辑运算信号；
获得所述第一逻辑运算信号和第二桥臂控制驱动信号并进行异或门运算后输出第二逻辑运算信号；以及
获得所述第二逻辑运算信号进行非门运算后生成所述第二桥臂控制信号。
8.如权利要求6或7所述的直流电机续流控制方法，其特征在于，所述生成并输出同步续流使能信号包括：向一比较器的输入端输入超过比较器的基准电压的输入信号，由所述比较器生成所述同步续流使能信号。
9.如权利要求6或7所述的直流电机续流控制方法，其特征在于，所述生成并输出同步续流使能信号包括：将电源VCC通过依次串联的开关和电阻接地，且所述开关的连接电阻的一端作为使能信号输出端，闭合所述开关而生成同步续流全能信号并在所述使能信号输出端输出。
10.如权利要求6或7所述的直流电机续流控制方法，其特征在于，所述直流电机控制模块为H桥控制模块或三相全桥控制模块。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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