CN109347377A - 一种直流电机换向电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流电机换向电路，包括第一转向电路、第二转向电路、第一延时驱动电路、第二延时驱动电路、转向关断电路，电机换向控制端与第一延时驱动电路输入端连接，第一延时驱动电路输出端通过第一转向电路与直流电机连接，电机换向控制端与第二延时驱动电路输入端连接，第二延时驱动电路输出端通过第二转向电路与直流电机连接，电机换向控制端与转向关断电路输入端连接，转向关断电路输出端通过第一转向电路与直流电机连接。本发明利用第一电容、第二电容的充电延时功能，在直流电机的供电方向改变时，将新的转向电路开启时间做适当延时，同时快速关闭原转向电路，保证转向电路不会发生短时电流急剧上升，甚至短路的问题。

Description

一种直流电机换向电路

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种直流电机换向电路。

背景技术

直流电机在医疗器械、机器人等领域有着广泛的应用。直流电机在实际应用中一般都会遇到电机转子转向问题，即转子从顺时针旋转切换到逆时针旋转，或转子从逆时针旋转切换到顺时针旋转。传统控制方式一般采用PLC或单片机等控制器的不同输出端分别控制转子顺时针旋转或逆时针旋转，在切换时，一端停止工作，另一端开启工作即可切换转子的旋转方向。然而在控制器的长期工作中，难免产生控制器重启或程序跑飞的现象，在这种情况下，一旦两个控制端同时开启，会造成短时电流急剧上升，甚至短路的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种直流电机换向电路，解决了现有技术中控制器的两个控制端存在同时开启，造成短时电流急剧上升，甚至短路的问题。

本发明提供一种直流电机换向电路，包括第一转向电路、第二转向电路、第一延时驱动电路、第二延时驱动电路、转向关断电路，电机换向控制端与所述第一延时驱动电路输入端连接，所述第一延时驱动电路输出端通过所述第一转向电路与直流电机连接，所述电机换向控制端与所述第二延时驱动电路输入端连接，所述第二延时驱动电路输出端通过所述第二转向电路与直流电机连接，所述电机换向控制端与所述转向关断电路输入端连接，所述转向关断电路输出端通过所述第一转向电路与直流电机连接。

进一步地，还包括电机控制电路，电机停止转动控制端与所述电机控制电路输入端连接，所述电机控制电路输出端分别通过所述第一转向电路、所述第二转向电路连接。

进一步地，所述第一转向电路包括第一电源、第一PMOS管、第一NMOS管、第一电阻、第二电阻，所述第一电源与所述第一PMOS管的源极连接，所述第一PMOS管的漏极与所述直流电机的第一电源输入端连接，所述第一PMOS管的栅极通过所述第一电阻与所述第一电源连接，所述第一电阻通过所述第二电阻与所述第一NMOS管的漏极连接，所述第一NMOS管的漏极与所述直流电机的第二电源输入端连接，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的栅极与所述第一延时驱动电路输出端连接。

进一步地，所述第二转向电路包括第二电源、第二PMOS管、第二NMOS管、第三电阻、第四电阻，所述第二电源与所述第二PMOS管的源极连接，所述第二PMOS管的漏极与所述直流电机的第二电源输入端连接，所述第二PMOS管的栅极通过所述第三电阻与所述第二电源连接，所述第三电阻通过所述第四电阻与所述第二NMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的漏极与所述直流电机的第一电源输入端连接，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的栅极与所述第二延时驱动电路输出端连接。

进一步地，所述第一延时驱动电路包括第三电源、第三PMOS管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容，所述第三电源与所述第三PMOS管的源极连接，所述第三PMOS管的漏极通过所述第五电阻与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第六电阻、所述第一电容并联在所述第一NMOS管的栅极与源极之间，所述第三PMOS管的栅极通过所述第七电阻与所述第三电源连接，所述第三PMOS管的栅极通过所述第八电阻与所述电机换向控制端连接。

进一步地，所述转向关断电路包括第三NMOS管、第九电阻、第十电阻、第十一电阻，所述第三NMOS管的漏极通过所述第九电阻与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第三NMOS管的源极接地，所述第十电阻连接在所述第三NMOS管的源极与栅极之间，所述第三NMOS管的栅极通过所述第十一电阻与所述电机换向控制端连接。

进一步地，所述第二延时驱动电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第二电容、第一二极管，所述第二NMOS管的栅极通过所述第十二电阻与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述电机换向控制端连接，所述第十二电阻与所述第一二极管的串联支路与所述第十三电阻并联，所述第十四电阻、所述第二电容并联在所述第二NMOS管的栅极与源极之间。

进一步地，所述电机控制电路包括第十五电阻、第二二极管、第三二极管，所述第一NMOS管的栅极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极通过所述第十五电阻与所述电机停止转动控制端连接，所述第二NMOS管的栅极与所述第三二极管的正极连接，所述第三二极管的负极通过所述第十五电阻与所述电机停止转动控制端连接。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种直流电机换向电路，包括第一转向电路、第二转向电路、第一延时驱动电路、第二延时驱动电路、转向关断电路，电机换向控制端与第一延时驱动电路输入端连接，第一延时驱动电路输出端通过第一转向电路与直流电机连接，电机换向控制端与第二延时驱动电路输入端连接，第二延时驱动电路输出端通过第二转向电路与直流电机连接，电机换向控制端与转向关断电路输入端连接，转向关断电路输出端通过第一转向电路与直流电机连接。本发明利用第一电容、第二电容的充电延时功能，在直流电机的供电方向改变时，将新的转向电路开启时间做适当延时，同时快速关闭原转向电路，保证转向电路不会发生短时电流急剧上升，甚至短路的问题，仅使用一个电机换向控制端，成本低，结构简单，可靠性高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一种直流电机换向电路结构框图；

图2为本发明实施例的一种直流电机换向电路电路图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种直流电机换向电路，如图1所示，包括第一转向电路、第二转向电路、第一延时驱动电路、第二延时驱动电路、转向关断电路，电机换向控制端与第一延时驱动电路输入端连接，第一延时驱动电路输出端通过第一转向电路与直流电机连接，电机换向控制端与第二延时驱动电路输入端连接，第二延时驱动电路输出端通过第二转向电路与直流电机连接，电机换向控制端与转向关断电路输入端连接，转向关断电路输出端通过第一转向电路与直流电机连接。

如图2所示，优选的，第一转向电路包括第一电源、第一PMOS管、第一NMOS管、第一电阻、第二电阻，图2中，第一电源以VCC表示，第一PMOS管以T1表示，第一NMOS管以T2表示，第一电阻以R1表示，第二电阻以R2表示，直流电机以M表示，第一电源与第一PMOS管的源极连接，第一PMOS管的漏极与直流电机的第一电源输入端连接，第一PMOS管的栅极通过第一电阻与第一电源连接，第一电阻通过第二电阻与第一NMOS管的漏极连接，第一NMOS管的漏极与直流电机的第二电源输入端连接，第一NMOS管的源极接地，第一NMOS管的栅极与第一延时驱动电路输出端连接。

如图2所示，优选的，第二转向电路包括第二电源、第二PMOS管、第二NMOS管、第三电阻、第四电阻，图2中，第二电源以VCC表示，第二PMOS管以T3表示，第二NMOS管以T4表示，第三电阻以R3表示，第四电阻以R4表示，第二电源与第二PMOS管的源极连接，第二PMOS管的漏极与直流电机的第二电源输入端连接，第二PMOS管的栅极通过第三电阻与第二电源连接，第三电阻通过第四电阻与第二NMOS管的漏极连接，第二NMOS管的漏极与直流电机的第一电源输入端连接，第二NMOS管的源极接地，第二NMOS管的栅极与第二延时驱动电路输出端连接。当T1和T2导通时，电流从第一电源VCC注入直流电机M的第一电源输入端，经M的第二电源输入端流回到地，M的转子顺时针或逆时针转动；当T3和T4导通时，电流从第二电源VCC注入M的第二电源输入端，经M的第一电源输入端流回到地，M的转子逆时针或顺时针转动。

在一实施例中，优选的，还包括电机控制电路，电机停止转动控制端与电机控制电路输入端连接，电机控制电路输出端分别通过第一转向电路、第二转向电路连接。如图2所示，优选的，电机控制电路包括第十五电阻、第二二极管、第三二极管，图2中，电机控制电路输出端以CT2表示，第十五电阻以R8表示，第二二极管以D1表示，第三二极管以D2表示，第二二极管、第三二极管，第一NMOS管的栅极与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极通过第十五电阻与电机停止转动控制端连接，第二NMOS管的栅极与第三二极管的正极连接，第三二极管的负极通过第十五电阻与电机停止转动控制端连接。电机控制电路输出端为停止直流电机转动的控制端，实际工作中R8的阻值足够的小，当CT2的控制电平为逻辑“0”时，T2和T4的栅极电压都被钳制在一个足够小的电压上，不能使T2和T4导通。因此，在这种状态下，M不能转动。当CT2的控制电平为逻辑“1”时，由于D1和D2反向不导通，CT2对T2和T4没有控制作用。

如图2所示，优选的，第一延时驱动电路包括第三电源、第三PMOS管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容，图2中，电机换向控制端以CT1表示，第三电源以VDD表示，其中VDD是一个独立的供电电源，它的电压和CT1在输入为逻辑“1”时的电压相等，不需要和VCC相同，第三PMOS管以T5表示，第五电阻以R6表示，第六电阻以R7表示，第七电阻以R12表示，第八电阻以R13表示，第一电容以C1表示，第三电源与第三PMOS管的源极连接，第三PMOS管的漏极通过第五电阻与第一NMOS管的栅极连接，第六电阻、第一电容并联在第一NMOS管的栅极与源极之间，第三PMOS管的栅极通过第七电阻与第三电源连接，第三PMOS管的栅极通过第八电阻与电机换向控制端连接。电机换向控制端是直流电机转动方向的控制端。

如图2所示，优选的，第二延时驱动电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第二电容、第一二极管，图2中，第十二电阻以R9表示，第十三电阻以R10表示，第十四电阻以R11表示，第二电容以C2表示，第一二极管以D3表示，第二NMOS管的栅极通过第十二电阻与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极与电机换向控制端连接，第十二电阻与第一二极管的串联支路与第十三电阻并联，第十四电阻、第二电容并联在第二NMOS管的栅极与源极之间。在CT2的控制电平为逻辑“1”时，如果CT1的控制电平从逻辑“1”转为逻辑“0”，T4的栅极通过电阻R9和二极管D3向CT1端放电，实际工作中R9的阻值足够的小，T4的栅极电压将迅速降低，并关断T4，T4关断后，T3也关断。同时，在合适的电阻R12和R13的阻值配比下，PMOS T5的栅源极电压使T5导通。第三电源VDD通过电阻R6、R7和电容C1，对T2的栅极进行充电。实际工作中R6、R7的电阻值足够的大，C1的电容值足够的大，则T2的栅源极电压将在延时一段时间后达到T2的导通电压，并使T2导通。延时时间由R6、R7的电阻值和C1的电容值决定。因此，在CT1的控制电平从逻辑“1”转为逻辑“0”时，T4首先关断，并使T3关断，然后在延时一段时间后，T2导通，并使T1导通，完成M的转向。由于T2的延时导通，不会出现电流从T3流向T2造成短时电流过高，甚至短路的问题。

如图2所示，优选的，转向关断电路包括第三NMOS管、第九电阻、第十电阻、第十一电阻，第三NMOS管以T6表示，第九电阻以R5表示，第十电阻以R14表示，第十一电阻以R15表示，第三NMOS管的漏极通过第九电阻与第一NMOS管的栅极连接，第三NMOS管的源极接地，第十电阻连接在第三NMOS管的源极与栅极之间，第三NMOS管的栅极通过第十一电阻与电机换向控制端连接。在CT2的控制电平为逻辑“1”时，如果CT1的控制电平从逻辑“0”转为逻辑“1”，通过配置适当的电阻R15和R14，使T6迅速导通，T2的栅极通过电阻R5向地放电，实际工作中R5的阻值足够的小，T2的栅极电压将迅速降低，并关断T2，T2关断后，T1也关断。此时，T5也同时关断。同时，CT1通过电阻R10、R11和电容C2，对T4的栅极进行充电。实际工作中R10、R11的电阻值足够的大，C2的电容值足够的大，则T4的栅源极电压将在延时一段时间后达到T4的导通电压，并使T4导通。延时时间由R10、R11的电阻值和C2的电容值决定。因此，在CT1的控制电平从逻辑“0”转为逻辑“1”时，T2首先关断，并使T1关断，然后在延时一段时间后，T4导通，并使T3导通，完成M的转向。由于T4的延时导通，不会出现电流从T1流向T4造成短时电流过高，甚至短路的问题。由于第一电容、第二电容的充电延时功能，即使CT1和CT2处于失控状态，也不会引起电流过大或短路问题。

本发明提供一种直流电机换向电路，包括第一转向电路、第二转向电路、第一延时驱动电路、第二延时驱动电路、转向关断电路，电机换向控制端与第一延时驱动电路输入端连接，第一延时驱动电路输出端通过第一转向电路与直流电机连接，电机换向控制端与第二延时驱动电路输入端连接，第二延时驱动电路输出端通过第二转向电路与直流电机连接，电机换向控制端与转向关断电路输入端连接，转向关断电路输出端通过第一转向电路与直流电机连接。本发明利用第一电容、第二电容的充电延时功能，在直流电机的供电方向改变时，将新的转向电路开启时间做适当延时，同时快速关闭原转向电路，保证转向电路不会发生短时电流急剧上升，甚至短路的问题，仅使用一个电机换向控制端，成本低，结构简单，可靠性高。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种直流电机换向电路，其特征在于：包括第一转向电路、第二转向电路、第一延时驱动电路、第二延时驱动电路、转向关断电路，电机换向控制端与所述第一延时驱动电路输入端连接，所述第一延时驱动电路输出端通过所述第一转向电路与直流电机连接，所述电机换向控制端与所述第二延时驱动电路输入端连接，所述第二延时驱动电路输出端通过所述第二转向电路与直流电机连接，所述电机换向控制端与所述转向关断电路输入端连接，所述转向关断电路输出端通过所述第一转向电路与直流电机连接。

2.如权利要求1所述的一种直流电机换向电路，其特征在于：还包括电机控制电路，电机停止转动控制端与所述电机控制电路输入端连接，所述电机控制电路输出端分别通过所述第一转向电路、所述第二转向电路连接。

3.如权利要求2所述的一种直流电机换向电路，其特征在于：所述第一转向电路包括第一电源、第一PMOS管、第一NMOS管、第一电阻、第二电阻，所述第一电源与所述第一PMOS管的源极连接，所述第一PMOS管的漏极与所述直流电机的第一电源输入端连接，所述第一PMOS管的栅极通过所述第一电阻与所述第一电源连接，所述第一电阻通过所述第二电阻与所述第一NMOS管的漏极连接，所述第一NMOS管的漏极与所述直流电机的第二电源输入端连接，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的栅极与所述第一延时驱动电路输出端连接。

4.如权利要求3所述的一种直流电机换向电路，其特征在于：所述第二转向电路包括第二电源、第二PMOS管、第二NMOS管、第三电阻、第四电阻，所述第二电源与所述第二PMOS管的源极连接，所述第二PMOS管的漏极与所述直流电机的第二电源输入端连接，所述第二PMOS管的栅极通过所述第三电阻与所述第二电源连接，所述第三电阻通过所述第四电阻与所述第二NMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的漏极与所述直流电机的第一电源输入端连接，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的栅极与所述第二延时驱动电路输出端连接。

5.如权利要求3所述的一种直流电机换向电路，其特征在于：所述第一延时驱动电路包括第三电源、第三PMOS管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容，所述第三电源与所述第三PMOS管的源极连接，所述第三PMOS管的漏极通过所述第五电阻与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第六电阻、所述第一电容并联在所述第一NMOS管的栅极与源极之间，所述第三PMOS管的栅极通过所述第七电阻与所述第三电源连接，所述第三PMOS管的栅极通过所述第八电阻与所述电机换向控制端连接。

6.如权利要求5所述的一种直流电机换向电路，其特征在于：所述转向关断电路包括第三NMOS管、第九电阻、第十电阻、第十一电阻，所述第三NMOS管的漏极通过所述第九电阻与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第三NMOS管的源极接地，所述第十电阻连接在所述第三NMOS管的源极与栅极之间，所述第三NMOS管的栅极通过所述第十一电阻与所述电机换向控制端连接。

7.如权利要求4所述的一种直流电机换向电路，其特征在于：所述第二延时驱动电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第二电容、第一二极管，所述第二NMOS管的栅极通过所述第十二电阻与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述电机换向控制端连接，所述第十二电阻与所述第一二极管的串联支路与所述第十三电阻并联，所述第十四电阻、所述第二电容并联在所述第二NMOS管的栅极与源极之间。

8.如权利要求4所述的一种直流电机换向电路，其特征在于：所述电机控制电路包括第十五电阻、第二二极管、第三二极管，所述第一NMOS管的栅极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极通过所述第十五电阻与所述电机停止转动控制端连接，所述第二NMOS管的栅极与所述第三二极管的正极连接，所述第三二极管的负极通过所述第十五电阻与所述电机停止转动控制端连接。