CN111130398A - 一种电机h桥制动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种电机H桥制动电路，包括：控制器以及与控制器连接的第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路，所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路与电机连接构成H桥控制电路，所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路中的至少一个控制端连接有耗散电路在对电机进行制动时，提高对应开关电路的开关频率以增加开关损耗以实现制动。本发明能够实现电机更快的制动，BOOST电路导致的电压抬升因为开关损耗的增加而被消耗掉，从而维持母线电压的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种电机H桥制动电路。
背景技术
电动立柱的电机控制一般有两种，一种是H桥的四个开关管控制一个电机的正反转和转速；另一种是通过两个继电器控制电机的正反转，一个开关管控制电机的转速。
用H桥控制电机，让高速旋转的电机制动有三种方式：第一种是控制H桥高位或者低位两个开关管导通，让电机绕组短路，利用电机反电动势产生的反向电流让电机立刻停止；第二种是4个开关管全部关断，用电机的转动摩擦力让电机自由停车；第三种是把H桥占空比慢慢减小，让电机速度可控地慢慢停止。
第三种控制方式会导致H桥母线电压升高，如附图1所示，电机正常运行情况下开关管SW4导通，开关管SW1和SW2打互补的占空比，电流从电机Vemf1脚流入，2脚流出，电机是电动机工作形态。开关管SW1的占空比慢慢减小，流入电机的电流减小，最终会减小到零。这时候电机还在旋转，电机电流会从1脚流出，从2脚流入，电机是发电机工作形态。发电机工作形态下，电机有内部绕组电感L1，开关管SW1和SW2还在打互补的占空比，这时候电路等效为一个boost升压电路，会导致电压抬升，给H桥和电源带来高压应力。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种电机H桥制动电路。
一种电机H桥制动电路，包括：控制器以及与控制器连接的第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路，所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路与电机连接构成H桥控制电路，所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路中的至少一个控制端连接有耗散电路，在对电机进行制动时，提高对应开关电路的开关频率以增加开关损耗以实现制动。
优选的，所述第一开关电路包括开关元件SW1以及二极管D1，所述开关元件SW1的漏极连接第三开关电路，开关元件SW1的源极连接第二开关电路，开关元件SW1的栅极连接控制器，所述二极管D1的正极连接第二开关电路，二极管D1的负极连接第三开关电路。
优选的，所述第二开关电路包括开关元件SW2以及二极管D2，所述开关元件SW2的漏极连接第一开关电路，开关元件SW2的源极连接第四开关电路，开关元件SW2的栅极连接控制器，所述二极管D2的正极连接第四开关电路，二极管D2的负极连接第一开关电路。
优选的，所述第三开关电路包括开关元件SW3以及二极管D3，所述开关元件SW3的漏极连接第一开关电路，开关元件SW3的源极连接第四开关电路，开关元件SW3的栅极连接控制器，所述二极管D3的正极连接第四开关电路，二极管D3的负极连接第一开关电路。
优选的，所述第四开关电路包括开关元件SW4以及二极管D4，所述开关元件SW4的漏极连接第三开关电路，开关元件SW4的源极连接第二开关电路，开关元件SW4的栅极连接控制器，所述二极管D4的正极连接第二开关电路，二极管D4的负极连接第三开关电路。
优选的，所述耗散电路包括一端与控制端连接的电阻R1以及连接在电阻R1两端的开关元件SW5。
优选的，还包括与所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路连接的电源。
优选的，还包括连接在所述电源两端的滤波电路。
优选的，所述滤波电路包括与所述电源并联连接的电容C1。
本发明具备以下有益效果：
1.通过在一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路中的至少一个控制端连接耗散电路，并在耗散电路的两端连接一个开关管，在制动情况下，控制开关管断开，使得开关电路的驱动电阻增加，使得开关电路开关损耗和导通损耗都增加，从而达到制动效果；
2.在对电机进行制动时，提高对应开关电路的开关频率以增加开关损耗以实现电机更快的制动；
3.BOOST电路导致的电压抬升因为开关损耗的增加而被消耗掉，从而维持母线电压的稳定。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明背景技术的电路原理图；
图2是本发明实施例一一种电机H桥制动电路中H桥控制电路的电路原理图；
图3是本发明实施例一一种电机H桥制动电路的一电路原理图；
图4是本发明实施例一一种电机H桥制动电路的另一电路原理图；
图5是本发明实施例一一种电机H桥制动电路的另一电路原理图；
图6是本发明实施例一一种电机H桥制动电路的另一电路原理图；
图7是本发明实施例二一种电机H桥制动电路的一电路原理图；
图8是本发明实施例二一种电机H桥制动电路的另一电路原理图；
图9是本发明实施例三一种电机H桥制动电路的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
本实施例的基本思想是在任一开关电路的控制端连接耗散电阻，并在耗散电路的两端连接一个开关管，在制动情况下，控制开关管断开，使得开关电路的驱动电阻增加，使得开关电路开关损耗和导通损耗都增加，从而达到制动效果；此外，在对电机进行制动时，通过提高对应开关电路的开关频率以增加开关损耗以实现电机更快的制动，BOOST电路导致的电压抬升因为开关损耗的增加而被消耗掉，从而维持母线电压的稳定。
基于上述思想，本发明一实施例提出一种电机H桥制动电路，如图2所示，包括：控制器以及与控制器连接的第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路，所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路与电机连接构成H桥控制电路。在对电机进行制动时，提高对应开关电路的开关频率以增加开关损耗以实现电机更快的制动。
具体的，所述第一开关电路包括开关元件SW1以及二极管D1，所述开关元件SW1的漏极连接第三开关电路，开关元件SW1的源极连接第二开关电路，开关元件SW1的栅极连接控制器，所述二极管D1的正极连接第二开关电路，二极管D1的负极连接第三开关电路。
具体的，所述第二开关电路包括开关元件SW2以及二极管D2，所述开关元件SW2的漏极连接第一开关电路，开关元件SW2的源极连接第四开关电路，开关元件SW2的栅极连接控制器，所述二极管D2的正极连接第四开关电路，二极管D2的负极连接第一开关电路。
具体的，所述第三开关电路包括开关元件SW3以及二极管D3，所述开关元件SW3的漏极连接第一开关电路，开关元件SW3的源极连接第四开关电路，开关元件SW3的栅极连接控制器，所述二极管D3的正极连接第四开关电路，二极管D3的负极连接第一开关电路。
具体的，所述第四开关电路包括开关元件SW4以及二极管D4，所述开关元件SW4的漏极连接第三开关电路，开关元件SW4的源极连接第二开关电路，开关元件SW4的栅极连接控制器，所述二极管D4的正极连接第二开关电路，二极管D4的负极连接第三开关电路。
需要说明的是，第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路可以采用内部包含寄生二极管的MOS管来代替开关元件与二极管的组合，可以起到同样的电路控制效果。
在一实施例中，还包括与所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路连接的电源，用于为电机正常工作供电。
在一实施例中，还包括连接在所述电源两端的滤波电路。具体的，所述滤波电路包括与所述电源并联连接的电容C1。
在一实施例中，如图3所示，第二开关电路的控制端连接耗散电路，所述耗散电路包括一端与控制端连接的电阻R1以及连接在电阻R1两端的开关元件SW5。在电机正常正转运行情况下，开关元件SW4为常闭开关，开关元件SW5导通，耗散电阻R1不起效果。在制动情况下，控制器控制开关元件SW1和SW2打互补占空比，对电机进行制动，同时控制开关元件SW5断开，耗散电阻R1参与到开关元件SW2的驱动。因为开关元件SW2的驱动电阻增加，开关元件SW2开关损耗和导通损耗都增加，从而达到电机正转更好的制动效果。
此外，在制动情况下增加开关元件SW2的开关频率，开关元件SW2的开关频率提高，会提高开关元件SW2的开关损耗，从而实现更好的制动效果。
在另一实施例中，如图4所示，第三开关电路的控制端连接耗散电路，原理和上述实施例相同，因此也能达到电机反转更好的制动效果。
在另一实施例中，如图5所示，第一开关电路的控制端连接耗散电路，原理和上述实施例相同，因此该电路能够达到电机正转更好的制动效果。
在另一实施例中，如图6所示，第四开关电路的控制端连接耗散电路，原理和上述实施例相同，因此该电路能够达到电机反转更好的制动效果。
实施例二
实施例二与实施例一的区别在于，通过在第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路中的两个开关电路的控制端连接耗散电路来实现电机转动更好的制动效果。
在一实施例中，如图7所示，在第一开关电路和第二开关电路的控制端连接耗散电路，原理和上述实施例相同，因此该电路能够达到电机正转和反转更好的制动效果。
在另一实施例中，如图8所示，在第一开关电路和第三开关电路的控制端连接耗散电路，原理和上述实施例相同，因此该电路能够达到电机正转更好的制动效果，同时也避免了只对一开关电路损耗而减小使用寿命。
可以理解的是，其他两个开关电路的控制端连接耗散电路同样能够实现更好的制动效果，基于原理均相同，因此不再赘述。
实施例三
实施例三与实施例一的区别在于，如图9所示，通过在第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路的控制端均连接耗散电路来实现电机转动更好的制动效果。
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.一种电机H桥制动电路，其特征在于，包括：控制器以及与控制器连接的第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路，所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路与电机连接构成H桥控制电路，所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路中的至少一个控制端连接有耗散电路，在对电机进行制动时，提高对应开关电路的开关频率以增加开关损耗以实现制动。
2.根据权利要求1所述的一种电机H桥制动电路，其特征在于，所述第一开关电路包括开关元件SW1以及二极管D1，所述开关元件SW1的漏极连接第三开关电路，开关元件SW1的源极连接第二开关电路，开关元件SW1的栅极连接控制器，所述二极管D1的正极连接第二开关电路，二极管D1的负极连接第三开关电路。
3.根据权利要求1所述的一种电机H桥制动电路，其特征在于，所述第二开关电路包括开关元件SW2以及二极管D2，所述开关元件SW2的漏极连接第一开关电路，开关元件SW2的源极连接第四开关电路，开关元件SW2的栅极连接控制器，所述二极管D2的正极连接第四开关电路，二极管D2的负极连接第一开关电路。
4.根据权利要求1所述的一种电机H桥制动电路，其特征在于，所述第三开关电路包括开关元件SW3以及二极管D3，所述开关元件SW3的漏极连接第一开关电路，开关元件SW3的源极连接第四开关电路，开关元件SW3的栅极连接控制器，所述二极管D3的正极连接第四开关电路，二极管D3的负极连接第一开关电路。
5.根据权利要求1所述的一种电机H桥制动电路，其特征在于，所述第四开关电路包括开关元件SW4以及二极管D4，所述开关元件SW4的漏极连接第三开关电路，开关元件SW4的源极连接第二开关电路，开关元件SW4的栅极连接控制器，所述二极管D4的正极连接第二开关电路，二极管D4的负极连接第三开关电路。
6.根据权利要求1所述的一种电机H桥制动电路，其特征在于，所述耗散电路包括一端与控制端连接的电阻R1以及连接在电阻R1两端的开关元件SW5。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种电机H桥制动电路，其特征在于，还包括与所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路连接的电源。
8.根据权利要求7所述的一种电机H桥制动电路，其特征在于，还包括连接在所述电源两端的滤波电路。
9.根据权利要求8所述的一种电机H桥制动电路，其特征在于，所述滤波电路包括与所述电源并联连接的电容C1。
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