CN112675394B - 驱动电路、驱动方法及其控制系统、通气治疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机恒转矩的驱动电路、驱动方法及电机恒转矩控制系统以及一种通气治疗设备，涉及医疗器械领域。所述电路包括：采样电阻、电流积分模块、比较模块；电流积分模块与采样电阻、电机以及比较模块分别连接；其中，电流积分模块得到电机的工作电流；电流积分模块得到积分电压；比较模块在一个周期内的任一时刻出现积分电压小于恒能量电压的情况，产生关断信号并传输至控制器，以使得控制器关断电机的驱动直至该周期结束。本发明使得电机不受母线电压波动的影响，电机的转矩恒定，通气治疗设备运行时的平稳性更好，进一步减小了震动，自然也避免了因通气治疗设备运行不平稳、震动等情况产生的噪声，具有较高的实用性价值。

Description

驱动电路、驱动方法及其控制系统、通气治疗设备

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种电机恒转矩的驱动电路、驱动方法及电机恒转矩控制系统以及一种通气治疗设备。

背景技术

通气治疗设备包括电机，目前采用恒宽度导通的方法实现恒转矩运行方式，进而驱动电机的技术中，由于导通期间电机的转矩受电源电压，也即受电机工作电压的影响较大，所以当电机工作电压因母线电压波动而不稳定时，电机的转矩就会发生变化，这样就无法保持恒转矩运行方式来驱动电机。

而电机转矩发生变化，会导致通气治疗设备运行不够平稳，产生小幅震动，影响其正常功能，同时通气治疗设备运行不平稳、震动等情况也会产生一定的噪声，这些问题都会影响到对病患的救治，因此亟需提出一种不受电机工作电压影响的恒转矩运行方式来驱动电机。

发明内容

本发明提供一种电机恒转矩的驱动电路、驱动方法及电机恒转矩控制系统以及一种通气治疗设备，提出了一种不受电机工作电压影响的电机恒转矩运行的技术方案。

本发明实施例第一方面电机恒转矩的驱动电路，所述电路包括：采样电阻、电流积分模块、比较模块；

所述电流积分模块与所述采样电阻、电机以及所述比较模块分别连接；其中，所述电流积分模块利用所述采样电阻分压，得到所述电机的工作电流；

所述电流积分模块根据所述电机的工作电流、工作时长以及所述电机的工作电压，得到积分电压；

所述比较模块根据所述积分电压和所接收的恒能量电压，确定在一个周期内是否出现所述积分电压小于所述恒能量电压的情况；

在所述一个周期内的任一时刻出现所述积分电压小于所述恒能量电压的情况，则所述比较模块产生关断信号并传输至控制器，以使得所述控制器关断所述电机的驱动直至该周期结束；

其中，所述积分电压的大小表征所述电机在一个周期内消耗能量的大小。

可选地，所述电流积分模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电容、PMOS管、三极管、运算放大器；

所述第一电阻的第一端与所述采样电阻和所述电机的绕组分别连接；

所述第一电阻的第二端与所述运算放大器的同相端连接；

所述第二电阻的第一端与所述运算放大器的反相端和所述三极管的发射极分别连接；

所述第二电阻的第二端接地；

所述第三电阻的第一端与所述运算放大器的输出端连接；

所述第三电阻的第二端与所述三极管的基极连接；

所述三极管的集电极与所述电容的第一端、所述PMOS管的漏极以及所述比较模块分别连接；

所述电容的第二端与外部基准电源和所述PMOS管的源极分别连接；

所述PMOS管的栅极与所述第四电阻的第一端连接；

所述第四电阻的第二端与所述控制器连接。

可选地，所述比较模块包括：第五电阻、比较器；

所述第五电阻的第一端与所述三极管的集电极、所述PMOS管的漏极分别连接；

所述第五电阻的第二端与所述比较器的同相端连接；

所述比较器的反相端与外部数模转换器连接；

所述比较器的输出端与所述控制器连接。

可选地，所述PMOS管根据所述控制器发送的低电平信号导通时，所述电容被短路，并进行放电，所述控制器在接收到所述关断信号时向所述PMOS管发送低电平信号。

可选地，所述外部数模转换器与所述控制器连接，所述外部数模转换器将所述控制器发送的数字量恒能量电压转换为模拟量恒能量电压，并传输至所述比较器的反相端；

所述控制器在一个周期的开始时，根据预设恒定能量的大小和所述工作电压的大小，确定该周期内的恒能量电压的大小，该恒能量电压为数字量恒能量电压。

本发明实施例第二方面提供一种电机恒转矩的驱动方法，所述方法包括：

获取积分电压；

获取恒能量电压；

确定一个周期内当前时刻，所述积分电压和所述恒能量电压的大小关系；

在所述一个周期内，当出现所述积分电压小于所述恒能量电压时，关断所述电机的驱动直至该周期结束；

其中，所述积分电压的大小表征所述电机在一个周期内消耗能量的大小。

可选地，所述获取积分电压的步骤具体包括：

根据所述电机的工作电压、工作电流以及工作时长，利用电流积分电路，确定所述积分电压。

可选地，所述获取恒能量电压的步骤具体包括：：

在一个周期的开始时，根据预设恒定能量的大小和所述工作电压的大小，确定该周期内的恒能量电压的大小。

本发明实施例第三方面提供一种电机恒转矩控制系统，所述控制系统包括：电机以及如第二方面任一所述的电机恒转矩的驱动电路。

本发明实施例第四方面提供一种通气治疗设备，所述通气治疗设备包括：电机以及如第一方面任一所述的电机恒转矩的驱动电路。

本发明提供的电机恒转矩的驱动方法，以电机运行过程中一个周期为基础，通过电流积分模块得到表征一个周期内电机消耗能量的积分电压，比较模块根据积分电压和所接收的表征预设恒定能量大小的恒能量电压，确定在一个周期内是否出现积分电压小于恒能量电压的情况，在一个周期内的任一时刻出现积分电压小于恒能量电压的情况，比较模块产生关断信号，以使得控制器关断电机的驱动直至该周期结束。

本发明在电机运行的整个过程中，每一个周期均采用上述方式，由于预设恒定能量为保持电机以恒转矩运行的能量，因此只需要保证一个周期内电机消耗的能量不大于预设恒定能量，即可保持电机以恒转矩的运行方式来工作。又因电机工作电压的大小只会影响电机消耗能量的快慢，而不能影响电机转矩的大小，从而使得电机在恒转矩运行方式下，不受母线电压波动的影响，稳定了电机性能，同时也因为电机的转矩恒定，通气治疗设备运行时的平稳性相较于目前采用恒宽度导通方式驱动电机的通气治疗设备更好，进一步减小了震动，自然也避免了因通气治疗设备运行不平稳、震动等情况产生的噪声，具有较高的实用性价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一种电机恒转矩的驱动电路的模块化示意图；

图2是本发明实施例中一种优选的电机恒转矩的驱动电路结构示意图；

图3是本发明实施例一种电机恒转矩的驱动方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中，为了保证电机在恒转矩运行方式下工作，且不受母线电压的影响，发明人创造性的提出了以恒定能量为基准来实现恒转矩的方案，该方法完全区别于目前的以母线电压，也即电机的工作电压为基准来实现恒转矩的方案。之所以可以基于恒定能量实现电机在恒转矩运行方式下工作，是基于下述理论基础得来：

假定电机的输入功率为Pin，恒定能量为e_ref，电机转动频率为f，则可得式(1)：

Pin＝f·e_ref (1)

若输入功率的利用效率为θ，则电机的电磁功率Pe由式(2)表达为：

Pe＝θ·Pin＝θ·f·e_ref (2)

由于能量守恒，则电机的机械功率Pm等于电机的电磁功率，得到式(3)：

Pm＝Pe＝θ·f·e_ref (3)

假设电机转速为ω，转矩为T，运算可得电机的机械功率如下式(4)：

Pm＝ω·T (4)

其中电机转速ω＝2πf/P_极，P_极为电机的极对数，将其带入式(4)并与式(3)进行计算后得式(5)：

因为

可以视为常数，则可得出电机的转矩T与恒定能量e_ref成正比，那么只需要控制恒定能量，就可以实现电机的恒转矩运行。当恒定能量设置为一个固定的数值，则电机的转矩T也就变为一个固定的值，自然就实现了电机的恒转矩运行。

由于本发明针对的是采用恒宽度导通的方法实现恒转矩运行方式，因此可以预设一个恒定能量，按照周期来实现，在每一个周期内，保证电机消耗的能量达到预设恒定能量，这样就实现了电机在恒转矩运行方式下工作。

基于这个构思，首先需要确定一个周期内电机消耗的能量。由于周期与电机转速成反比，因此当电机转速确定时，周期是确定的，并且每个周期的时长也是确定的。电机消耗的能量一般为电机的工作电压与其工作时长内的总工作电流的乘积，因此在一个周期内，可以根据电机的工作电压、工作电流以及工作时长，确定出电机消耗能量的大小。

在确定一个周期内电机消耗能量的大小，并持续判断电机消耗能量的大小与预设恒定能量的大小关系，这样就可以在一个周期内的任一时刻出现电机消耗能量的大小，大于预设恒定能量的大小时，关断电机的驱动直至该周期结束，电机的驱动关断时，电机停止工作，电机的工作电流为0，直至该周期结束。下一周期开始时，再次启动电机，再利用相同的方法，这样在整个电机运行的过程中，电机的工作电流是断续的，每个周期内均保证电机消耗能量达到预设恒定能量时关断电机的驱动，重复这个过程直至电机不再需要工作，彻底断电。而在电机整个的工作过程中，通过上述方式保证了电机在恒转矩的运行方式下工作。

基于上述原理，发明人考虑到在实际的应用中，电机消耗能量是一个无法直接采集或者得到的参数，其需要通过工作电压、工作电流以及工作时长进行运算才可以得到。当电机转速较高时，其一个周期的时长较短，对电机消耗能量的运算需要较高的运算能力，甚至当电机转速很高时，电机消耗能量的运算能力可能无法满足需求，所以，发明人以能量为基础，又创造性的提出以电压这个可以直接采集或者得到的参数为判断依据。

依照电机消耗能量的特性，提出一个积分电压，该积分电压的大小与电机消耗的能量的大小呈反比关系，即，电机消耗能量越大，积分电压越小，电机消耗能量越小，积分电压越大。可以理解的是，在一个周期内，电机刚开始工作时，其消耗能量自然很小，此时积分电压的值就大，随着时间的推移，电机消耗能量就越来越大，那么积分电压的值就越来越小。

和电机消耗能量的情况一样，预设恒定能量也是无法直接采集或者得到的参数，因此也提出一个恒能量电压，该恒能量电压的大小与预设恒定能量的大小呈正比关系，即，预设恒定能量越大，恒能量电压越大，预设恒定能量越小，恒能量电压越小。可以理解的是，预设恒定能量为一个固定值，因此其在任何一个周期内，其均会为这个固定值，但是，恒能量电压是需要根据电机的工作电压进行适应性变化的。

恒能量电压需要根据电机的工作电压进行适应性变化的理由是：

在同样的时长下，电机的工作电压越大，其工作电流自然也越大，那么电机消耗能量就越大，即，同样大小的消耗能量，工作电压较大的电机，相较于工作电压较小的电机，会在更短的时间内达到该消耗能量。例如：电机在一个周期内，假设其工作电压为300V，假设其工作时长达到t1时消耗能量达到P，而下一周期内，假设电机的工作电压变为250V，那么其工作时长达到t2时，消耗能量才可以达到P。那么t2一定是大于t1的。

因为积分电压的大小与电机消耗的能量的大小呈反比关系，相当于电机的工作电压越大，积分电压越小，而设置恒能量电压随电机工作电压的升高而升高，随电机工作电压的降低而降低，这样就使得电机的工作电压越大，积分电压越小，恒能量电压越大，那么一个周期内，积分电压会较快的下降到比恒能量电压小，符合了同样大小的消耗能量，电机工作电压较大，相较于工作电压较小的，会在更短的时间内达到该消耗能量，从而实现了在每一个周期内，保证电机消耗的能量达到预设恒定能量，使得电机在恒转矩运行方式下工作。

与上述原理类似，电机的工作电压越小，积分电压越大，而恒能量电压越小，那么一个周期内，积分电压会较慢的下降到比恒能量电压小，符合了同样大小的消耗能量，电机工作电压较小，相较于工作电压较大的，会在更长的时间内达到该消耗能量，从而实现了在每一个周期内，保证电机消耗的能量达到预设恒定能量，使得电机在恒转矩运行方式下工作。

在提出了积分电压和恒能量电压之后，由于这两个参数是可以直接采集或者得到的，因此在一个周期内，只需判断积分电压和恒能量电压的大小关系，在积分电压小于恒能量电压的情况下，即可确定电机消耗的能量大于预设恒定能量，之后关断电机的驱动直至该周期结束。

基于上述电机恒转矩驱动的技术方案构思，发明人为了提高电机恒转矩运行方式的精确性，创造性的提出了一种电机恒转矩的驱动电路，该电机恒转矩的驱动电路利用硬件的方式，通过多种元器件组合成电路，实现上述技术方案。

参照图1，示出了本发明实施例一种电机恒转矩的驱动电路的模块化示意图，所述电路包括：采样电阻、电流积分模块、比较模块；电流积分模块与采样电阻、电机以及比较模块分别连接；其中，电流积分模块利用采样电阻分压，得到电机的工作电流；电流积分模块根据电机的工作电流，工作时长以及电机的工作电压，得到表征电机在一个周期内消耗能量大小的积分电压，该积分电压的大小与电机消耗能量的大小呈反比关系；比较模块根据积分电压和恒能量电压，确定在一个周期内是否出现积分电压，小于恒能量电压的情况，该恒能量电压的大小表征预设恒定能量的大小，恒能量电压的大小与预设恒定能量的大小呈正比关系，预设恒定能量为保持电机以恒转矩运行的能量；在一个周期内的任一时刻出现积分电压小于恒能量电压的情况，比较模块产生关断信号并传输至控制器，以使得控制器关断电机的驱动直至该周期结束。由于控制器实质上可以认为是与电机恒转矩的驱动电路连接的，因此图1中所示为控制器与电机恒转矩的驱动电路连接。

具体的，本发明实施例一种优选的电机恒转矩的驱动电路结构示意图参照图2所示，图2中包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、采样电阻R6、电容C、PMOS管Q1、三极管Q2、运算放大器U2A、比较器U1A。其中，由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、电容C、PMOS管Q1、三极管Q2、运算放大器U2A构成电流积分模块；由第五电阻R5和比较器U1构成比较模块。

第一电阻R1的第一端与采样电阻R6的第一端和电机10的绕组分别连接，第一电阻R1的第二端与运算放大器U2A的同相端连接；采样电阻R6的第二端接地GND。第二电阻R2的第一端与运算放大器U2A的反相端和三极管Q2的发射极分别连接；第二电阻R2的第二端接地GND。第三电阻R3的第一端与运算放大器U2A的输出端OUT2连接，第三电阻R3的第二端与三极管Q2的基极连接。三极管Q2的集电极与电容C的第一端、PMOS管Q1的漏极以及第五电阻R5的第一端分别连接，三极管Q2的集电极产生的电压Uc即为积分电压。电容C的第二端与外部基准电源3.3V和PMOS管Q1的源极分别连接。PMOS管Q1的栅极与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与控制器20连接。第五电阻R5的第一端与三极管Q2的集电极、PMOS管Q1的漏极分别连接，第五电阻R5的第二端与比较器U1A的同相端连接，比较器U1A的反相端与外部数模转换器30连接，比较器U1A的输出端OUT1与控制器20连接。

本发明实施例中，外部数模转换器30与控制器20连接，外部数模转换器30将控制器发送的数字量恒能量电压转换为模拟量恒能量电压，并传输至比较器U1A的反相端；控制器20在一个周期的开始时，根据预设恒定能量的大小和当前周期电机工作电压的大小，确定该周期内的恒能量电压Uref的大小，该恒能量电压为数字量恒能量电，由于比较器U1A只能处理模拟量的信号，因此需要外部数模转换器30进行数模转换。

图2所示电路的工作原理为：电机绕组上的电压，也即电机的工作电压(即母线电压)，利用采样电阻R6分压后，通过第一电阻R1得到电机的工作电压和工作电流。在一个周期内，电机的工作电压、工作电流经过由第二电阻R2、第三电阻R3、电容C、三极管Q2以及运算放大器U2A构成的积分电路，相当于实现了一个周期内对电机消耗能量大小的获取，而该消耗能量的大小可以通过三极管Q2的集电极上产生的积分电压Uc来表征，并且由于电机处于工作状态，因此控制器20向PMOS管Q1的栅极发送高电平信号，PMOS管Q1处于断开状态，电容C1通过基准电压3.3V进行充电储能，配合第二电阻R2、第三电阻R3、以及三极管Q2实现积分电路的功能。

三极管Q2的集电极与比较器U1A的同相端连接，即，比较器U1A的同相端接收积分电压Uc，而比较器U1A的反相端与外部数模转换器30连接，实际上相当于比较器U1A的反相端接收恒能量电压Uref，比较器利用自身的特性，比较积分电压Uc和恒能量电压Uref之间的大小关系。如前述所描述的原理，周期开始时，积分电压Uc的值肯定是大于恒能量电压Uref的值，随着时间的推移，积分电压Uc的值逐渐变小，当积分电压Uc的值小于恒能量电压Uref的值时，比较器U1A的输出端OUT1输出低电平信号至控制器20，该低电平信号即为关断信号，控制器20接收到该低电平信号后，关断电机的驱动，使得电机停止工作。而在积分电压Uc的值不小于恒能量电压Uref的值时，比较器U1A的输出端OUT1输出高电平信号至控制器20，控制器20接收到该高电平信号后，保持电机的驱动，使得电机正常工作。至于一个周期内，电机工作电压的不同，使得积分电压Uc的值变小时间是较长还是较短，以及电机工作电压的不同，使得恒能量电压Uref的值变大还是变小的具体工作原理以及工作状态，可以参见前述解释，不再赘述。

当控制器20接收到该低电平信号后，关断电机的驱动的同时，控制器20还会向PMOS管Q1的栅极发送一个低电平信号，使得PMOS管Q1导通，PMOS管Q1导通后，相当于将电容C短路，使得电容C进行放电，直至一个周期结束。这样在下一个周期，电容C1可以再通过基准电压3.3V进行充电储能，以配合第二电阻R2、第三电阻R3、以及三极管Q2实现积分电路的功能。

综上所述，本发明实施例的电机恒转矩的驱动电路，使用纯硬件的电路结构，实现了在每一个周期内，保证电机消耗的能量达到预设恒定能量，使得电机在恒转矩运行方式下工作，控制器只需要根据接收到的高、低电平信号控制电机的驱动即可，不再需要进行繁琐的运算处理，并且由于硬件电路自身的特性，无论是电压、电流还是各种信号，其传输速度极快，可以认为没有延迟时间，更进一步的提高了对电机在恒转矩运行方式下工作的控制精确度。

上述基于积分电压、恒能量电压实现电机在恒转矩运行方式下工作的驱动电路，是基于下述理论基础得来：

假设电机两端的工作电压为U，流过电机的工作电流为I，由于电机消耗能量的大小为电机的工作电压与其工作时长内的总工作电流的乘积，所以电机工作一定时间消耗的能量e由下式(6)可得：

e＝U·∫Idt (6)

然后可得式(7)：

那么依据采样电阻R6可得运算放大器U2A同相端的电压U+为式(8)：

U+＝I·R6 (8)

根据运算放大器的虚短、虚断原理，可知运算放大器U2A反相端的电压U-如式(9)：

U-＝U+＝I·R6 (9)

然后可得流经第二电阻R2的电流I2为式(10)：

那么积分电压Uc的电压可由式(11)得到：

将式(10)带入式(11)得式(12)：

将式(7)带入式(12)得下式(13)：

通过式(13)可以知晓，当采样电阻R6、第二电阻R2以及电机的工作电压U确定后，积分电压Uc的大小与电机消耗能量的大小成反比。积分电压Uc的大小可以精确反映出电机消耗能量的大小，而图2中的电路结构即可实现这个原理。

假设预设恒定能量为e_ref，比较器U1A反相端的恒能量电压设置为Uref，恒能量电压Uref由下式(14)得到：

通过式(14)可以知晓，当采样电阻R6、第二电阻R2以及预设恒定能量确定后，恒能量电压Uref的大小与电机的工作电压U成正比。恒能量电压Uref的大小可以精确反映出预设恒定能量的大小，这样就符合了前述的基础原理。

最终，比较器U1A只需要比较积分电压Uc和恒能量电压Uref之间的大小关系即可。在一个周期内，当出现积分电压Uc小于恒能量电压Uref时，比较器U1A产生关断信号，即一个低电平信号给到控制器20，控制器20接收后关断电机的驱动直至该周期结束，同时控制器20还发送一个低电平信号至PMOS管Q1，使得电容C短路放电。而在积分电压Uc不小于恒能量电压Uref时，比较器始终产生高电平信号给到控制器20，控制器20接收后维持电机的驱动直至接收到低电平信号。

本发明实施例中，基于上述技术方案构思，还提出了一种电机恒转矩的驱动方法，图3示出了本发明实施例一种电机恒转矩的驱动方法的流程图。该方法包括：

步骤301：获取积分电压；

步骤302：获取恒能量电压。

本发明实施例中，可以通过前述的方案获取到积分电压和恒能量电压，当然，可以理解的是，也可以通过其他手段获取，只需要积分电压的大小可以精确反映电机消耗能量的大小，恒能量电压的大小可以精确反映预设恒定能量的大小即可。

步骤303：确定一个周期内当前时刻，所述积分电压和所述恒能量电压的大小关系；

步骤304：在所述一个周期内，当出现所述积分电压小于所述恒能量电压时，关断所述电机的驱动直至该周期结束；其中，所述积分电压的大小表征所述电机在一个周期内消耗能量的大小。

本发明实施例中，在获取到积分电压和恒能量电压之后，以一个周期为基础，确定该周期内当前时刻，积分电压和恒能量电压的大小关系，在任一时刻出现积分电压小于恒能量电压的情况时，关断电机的驱动直至该周期结束。而在电机的整个运行过程中，每个周期均采用这样的方法，即可保持电机以恒转矩的运行方式来工作。

通过上述方法，在电机运行的整个过程中，每一个周期均采用上述方法，由于预设恒定能量为保持电机以恒转矩运行的能量，因此只需要保证一个周期内电机消耗的能量不大于预设恒定能量，即可保持电机以恒转矩的运行方式来工作。又因电机工作电压的大小只会影响电机消耗能量的快慢，而不能影响电机转矩的大小，从而使得电机在恒转矩运行方式下，不受母线电压波动的影响，稳定了电机性能，同时也因为电机的转矩恒定，通气治疗设备运行时的平稳性相较于目前采用恒宽度导通方式驱动电机的通气治疗设备更好，进一步减小了震动，自然也避免了因通气治疗设备运行不平稳、震动等情况产生的噪声，具有较高的实用性价值。

基于上述电机恒转矩的驱动电路和驱动方法，本发明实施例还提供一种电机恒转矩控制系统，所述控制系统包括：电机以及如上所述的电机恒转矩的驱动电路。

基于上述电机恒转矩的驱动电路和驱动方法，本发明实施例还提供一种通气治疗设备，所述通气治疗设备包括：电机以及如上所述的电机恒转矩的驱动电路。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

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)

1.一种电机恒转矩的驱动电路，其特征在于，所述电路包括：采样电阻、电流积分模块、比较模块；

所述电流积分模块与所述采样电阻、电机以及所述比较模块分别连接；其中，所述电流积分模块利用所述采样电阻分压，得到所述电机的工作电流；

所述电流积分模块根据所述电机的工作电流、工作时长以及所述电机的工作电压，得到积分电压，所述积分电压是所述电流积分模块利用积分电路获取的，所述积分电路是由所述电流积分模块的第二电阻、第三电阻、电容、三极管以及运算放大器构成的；

所述比较模块根据所述积分电压和所接收的恒能量电压，确定在一个周期内是否出现所述积分电压小于所述恒能量电压的情况，所述恒能量电压是所述比较模块利用与外部数模转换器连接的比较器的反相端得到的；

在所述一个周期内的任一时刻出现所述积分电压小于所述恒能量电压的情况，则所述比较模块产生关断信号并传输至控制器，以使得所述控制器关断所述电机的驱动直至该周期结束；

其中，所述积分电压的大小表征所述电机在一个周期内消耗能量的大小。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流积分模块包括：第一电阻、第四电阻、PMOS管；

所述第一电阻的第一端与所述采样电阻和所述电机的绕组分别连接；

所述第一电阻的第二端与所述运算放大器的同相端连接；

所述第二电阻的第一端与所述运算放大器的反相端和所述三极管的发射极分别连接；

所述第二电阻的第二端接地；

所述第三电阻的第一端与所述运算放大器的输出端连接；

所述第三电阻的第二端与所述三极管的基极连接；

所述三极管的集电极与所述电容的第一端、所述PMOS管的漏极以及所述比较模块分别连接；

所述电容的第二端与外部基准电源和所述PMOS管的源极分别连接；

所述PMOS管的栅极与所述第四电阻的第一端连接；

所述第四电阻的第二端与所述控制器连接。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述比较模块包括：第五电阻；

所述第五电阻的第一端与所述三极管的集电极、所述PMOS管的漏极分别连接；

所述第五电阻的第二端与所述比较器的同相端连接；

所述比较器的反相端与外部数模转换器连接；

所述比较器的输出端与所述控制器连接。

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述PMOS管根据所述控制器发送的低电平信号导通时，所述电容被短路，并进行放电，所述控制器在接收到所述关断信号时向所述PMOS管发送低电平信号。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述外部数模转换器与所述控制器连接，所述外部数模转换器将所述控制器发送的数字量恒能量电压转换为模拟量恒能量电压，并传输至所述比较器的反相端；

所述控制器在一个周期的开始时，根据预设恒定能量的大小和所述工作电压的大小，确定该周期内的恒能量电压的大小，该恒能量电压为数字量恒能量电压。

6.一种电机恒转矩的驱动方法，其特征在于，所述方法包括：

获取积分电压，所述积分电压是电流积分模块利用积分电路获取的，所述积分电路是由所述电流积分模块的第二电阻、第三电阻、电容、三极管以及运算放大器构成的；

获取恒能量电压，所述恒能量电压的大小表征预设恒定能量的大小，所述恒能量电压是比较模块利用与外部数模转换器连接的比较器的反相端得到的；

确定一个周期内当前时刻，所述积分电压和所述恒能量电压的大小关系；

在所述一个周期内，当出现所述积分电压小于所述恒能量电压时，关断电机的驱动直至该周期结束；

其中，所述积分电压的大小表征所述电机在一个周期内消耗能量的大小。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取积分电压的步骤具体包括：

根据所述电机的工作电压、工作电流以及工作时长，利用电流积分电路，确定所述积分电压。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取恒能量电压的步骤具体包括：

在一个周期的开始时，根据预设恒定能量的大小和所述电机的工作电压的大小，确定该周期内的恒能量电压的大小。

9.一种电机恒转矩控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：电机以及如权利要求1-5任一所述的电机恒转矩的驱动电路。

10.一种通气治疗设备，其特征在于，所述通气治疗设备包括：电机以及如权利要求1-5任一所述的电机恒转矩的驱动电路。

Images