CN110994556A - 一种有刷电机限流电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有刷电机驱动控制技术，涉及一种有刷电机限流电路，包括电流采样电路、晶体管开关电路、场效应管开关电路；本发明限流电路串联在电机前端，当电机过载或堵转，消耗电流过大时，限流电路断开给电机的供电，少许延迟后，再供电，若此时电机消耗电流仍然超过预设门限，则再次断电后重新供电，并重复断电、延迟、供电、延迟、断电的过程，在此过程中，由于电机绕组存在电感特性，且由于供电、断电过程中间存在延迟，电机绕组线圈内将持续有电流流过，电机输出轴有持续扭矩输出。调节限流电路参数，可控制限流时电流大小在预设值范围内，以防止电机和外部电路过流损坏。
Description
技术领域
本发明属于电机驱动控制技术，涉及一种有刷电机限流电路。
背景技术
现有的有刷电机的限流电路，或者需要引入单片机、DSP、A/D采集等复杂逻辑器件；或者采用运放、比较器等需要单独供电的电子元器件，电路供电复杂。不能满足机电一体化设备小型化、接口简单的要求。
发明内容
本发明的目的是：提出一种在有刷电机过载、堵转等情况时，能够保证电机和周边电路安全，同时能给电机提供必要电流以维持电机输出扭矩的限流电路；该电路无需单独电源供电，由非复杂电子元件组成。
本发明专利的技术方案是：
一种有刷电机限流电路，包括电流采样电路、晶体管开关电路、场效应管开关电路；
电流采样电路由电阻R1、R4和晶体管Q1组成；电阻R1的一端和晶体管Q1的发射极连接，电阻R1的另一端和电阻R4、R6、R5的一端、场效应管M1的源端连接；电阻R4的另一端和晶体管Q1的基极连接，晶体管Q1的集电极和电阻R8连接；
晶体管开关电路由电阻R8、R10，电容C2和晶体管Q2组成；电阻R8的另一端和电阻R10一端、电容C2一端和晶体管Q2的基极连接；电阻R10另一端、电容C2另一端、晶体管Q2的发射极接地；
场效应管开关电路由电阻R6、R9、R5、R7，电容C1，晶体管Q3、场效应管M1、二极管D1组成；其中电阻R6的另一端和晶体管Q2的集电极、电阻R9一端、电容C1的一端、晶体管Q3的基极连接；电阻R9另一端、电容C1的另一端、Q3的发射极接地；晶体管Q3的集电极和电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端和电阻R5的一端和场效应管M1的栅极连接；二极管D1负极与场效应管M1的漏极联接，二极管D1正极接地。
所述的晶体管Q1为PNP型晶体管。
所述的晶体管Q2为NPN型晶体管。
所述的晶体管Q3为NPN型晶体管。
所述的电阻R1还与电机电源输入端连接。
所述的场效应管M1的漏极与电机连接。
所述的场效应管M1为增强型MOSFET。
二极管D1为硅二极管。
本发明专利的优点是：
本发明限流电路串联在电机前端，当电机过载或堵转，消耗电流过大时，限流电路断开给电机的供电，少许延迟后，再供电，若此时电机消耗电流仍然超过预设门限，则再次断电后重新供电，并重复断电、延迟、供电、延迟、断电的过程，在此过程中，由于电机绕组存在电感特性，且由于供电、断电过程中间存在延迟，电机绕组线圈内将持续有电流流过，电机输出轴有持续扭矩输出。调节限流电路参数，可控制限流时电流大小在预设值范围内，以防止电机和外部电路过流损坏。
本限流电路由晶体管、场效应管、阻、容器件构成，结构简单，电路中无复杂逻辑器件，不用单独电源供电；限流时，电机保持扭矩输出。
附图说明
图1是本发明在有刷电机驱动电路中使用位置示意图，
图2是本发明的电路原理图。
具体实施方式
如图2所示，一种有刷电机限流电路，包括电流采样电路、晶体管开关电路、场效应管开关电路；
电流采样电路由电阻R1、R4和晶体管Q1组成；电阻R1的一端和晶体管Q1的发射极连接，电阻R1的另一端和电阻R4、R6、R5的一端、场效应管M1的源端连接；电阻R4的另一端和晶体管Q1的基极连接，晶体管Q1的集电极和电阻R8连接；
晶体管开关电路由电阻R8、R10，电容C2和晶体管Q2组成；电阻R8的另一端和电阻R10一端、电容C2一端和晶体管Q2的基极连接；电阻R10另一端、电容C2另一端、晶体管Q2的发射极接地；
场效应管开关电路由电阻R6、R9、R5、R7，电容C1，晶体管Q3、场效应管M1、二极管D1组成；其中电阻R6的另一端和晶体管Q2的集电极、电阻R9一端、电容C1的一端、晶体管Q3的基极连接；电阻R9另一端、电容C1的另一端、Q3的发射极接地；晶体管Q3的集电极和电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端和电阻R5的一端和场效应管M1的栅极连接；二极管D1负极与场效应管M1的漏极联接，二极管D1正极接地。
本发明的工作原理是：
(1)如附图2所示，电机正常工作时，电流消耗小，设定R1的值，保证此时R1两端压差不足以导通Q1，此时Q2基极无电压，Q2断开；R6和R9分压使Q3导通；R5、R7分压使M1导通，电机供电电源通过M1到达电机绕组前端；
(2)当电机过载或堵转时，电机消耗电流增大，R1两端压差增大，增至晶体管Q1的开启电压时，Q1导通；R8、R10分压，Q2导通，Q3的基极电压降低，Q3断开，从而M1断开，电机断电、电流减小；断电后，R1上电流下降，R1的压差值不足以持续保持Q1的导通状态，Q1断开，从而Q2断开、Q3导通、M1导通，电机供电恢复。
(3)若此时电机仍然处于过载或堵转状态，则M1会再次重复(2)状态“断开、导通、再断开...”，电机供电也会循环“断电、供电、再断电...”。由于电机内绕组自身存在电感特性且由于限流电路中C1、C2等电容的延迟作用，电机绕组内电流在供电、断电过程中不会发生骤变，而是呈正弦波形高低变化。调节电路参数，控制电流变化峰值不超过预设门限既可满足限流要求。
(4)使用过程中，可调节C1、C2和相关电阻大小，调节开关延迟时间，避免开关频率过高引起场效应管过热损坏。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神本质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种有刷电机限流电路，其特征在于：包括电流采样电路、晶体管开关电路、场效应管开关电路；
电流采样电路由电阻R1、R4和晶体管Q1组成；电阻R1的一端和晶体管Q1的发射极连接，电阻R1的另一端和电阻R4、R6、R5的一端、场效应管M1的源端连接；电阻R4的另一端和晶体管Q1的基极连接，晶体管Q1的集电极和电阻R8连接；
晶体管开关电路由电阻R8、R10，电容C2和晶体管Q2组成；电阻R8的另一端和电阻R10一端、电容C2一端和晶体管Q2的基极连接；电阻R10另一端、电容C2另一端、晶体管Q2的发射极接地；
场效应管开关电路由电阻R6、R9、R5、R7，电容C1，晶体管Q3、场效应管M1、二极管D1组成；其中电阻R6的另一端和晶体管Q2的集电极、电阻R9一端、电容C1的一端、晶体管Q3的基极连接；电阻R9另一端、电容C1的另一端、Q3的发射极接地；晶体管Q3的集电极和电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端和电阻R5的一端和场效应管M1的栅极连接；二极管D1负极与场效应管M1的漏极联接，二极管D1正极接地。
2.根据权利要求1所述的一种有刷电机限流电路，其特征在于：所述的晶体管Q1为PNP型晶体管。
3.根据权利要求1所述的一种有刷电机限流电路，其特征在于：所述的晶体管Q2为NPN型晶体管。
4.根据权利要求1所述的一种有刷电机限流电路，其特征在于：所述的晶体管Q3为NPN型晶体管。
5.根据权利要求1所述的一种有刷电机限流电路，其特征在于：所述的电阻R1还与电机电源输入端连接。
6.根据权利要求1所述的一种有刷电机限流电路，其特征在于：所述的场效应管M1的漏极与电机连接。
7.根据权利要求1所述的一种有刷电机限流电路，其特征在于：所述的场效应管M1为增强型MOSFET。
8.根据权利要求1所述的一种有刷电机限流电路，其特征在于：二极管D1为硅二极管。
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