CN113615026A

CN113615026A - 用于电动机驱动器的过电压保护

Info

Publication number: CN113615026A
Application number: CN201980094443.2A
Authority: CN
Inventors: 罗格·巴斯塔达斯·普伊戈里奥尔; 奥里奥尔·安托利·萨罗; 若尔迪·埃尔南德斯·克雷乌斯
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2021-11-05
Also published as: JP2022523822A; US20210408957A1; WO2020190281A1; EP3884555A1; EP3884555A4

Abstract

本文中公开了电动机控制电路、打印装置和用于电动机的过电压保护的方法。电动机控制电路包括控制器、用于从电动机的端子处的电压生成控制器的电源电压的电压转换器以及连接到电动机端子的可切换制动电路。如果当控制器处于关闭状态时电动机端子处的电压超过阈值电压，则控制器激活制动电路。

Description

用于电动机驱动器的过电压保护

背景技术

打印装置依靠电动机完成各种任务，例如推进打印介质或者移动打印头。电动机可以包括可能需要保护以避免例如由于过电压造成的损坏的敏感的控制电子器件。

附图说明

在下文中，参考附图给出了各种示例的详细描述。附图示出了以下各图的示意性图示：

图1：根据示例的电动机控制电路；

图2：根据示例的用于电动机的过电压保护的方法的流程图；

图3：根据示例的具有电动机驱动器的电动机控制电路；

图4：根据示例的用于电动机的过电压保护的方法的流程图；

图5a：根据示例的电动机的角速度的图；

图5b：在图5a的示例中的电动机的感应电压的图；

图5c：在图5a的示例中的电动机的电动机驱动器的状态的图；

图6：根据示例的具有电动机和控制电路的打印装置的示意性截面图；以及

图7：根据示例的打印装置的透视图。

具体实施方式

如果手动地旋转电动机，则电动机可以充当发电动机，并且电动机的旋转可以在电动机的端子之间感应出电压。感应的电压可能高于用于操作电动机的驱动电压，并且可能损坏敏感的电动机电子器件，例如电动机驱动器。在打印装置中，这可能例如在用户拉动被供应到打印装置的打印介质并且因此旋转用于推进打印介质的电动机时发生。为了防止损坏电动机电子器件，可以使用控制电路来监控感应的电压，并且在感应的电压达到可能导致电子部件损坏的水平之前实施安全措施。

图1描绘了根据示例的用于电动机102的控制电路100。在图1中所示的示例中，电动机102是包括两个线圈104的有刷DC电动机。线圈104经由换向器电刷108连接到两个电动机端子106A和106B，换向器电刷108对施加到电动机端子106A、106B的DC驱动信号的极性进行换向以驱动电动机102。在其他示例中，电动机102可以包括不同数量的线圈或者电动机端子，或者可以是例如无刷DC电动机或者AC电动机。

控制电路100包括可以包括例如微处理器、模拟电子电路、数字电子电路或者其组合的控制器110。在一些示例中，例如，如下文参考图3所描述，控制器110可以是将生成用于电动机102的电驱动信号的电动机驱动器。控制器110可以具有电源电压输入112，并且可以使用电源电压U_s(例如，DC电源电压)来操作。控制器110例如可以使用等于或者大于最小电源电压的DC电压来操作，即最小电源电压是控制器110操作所需的最小电压。最小电源电压例如可以是在5V与30V之间的范围内的电压(例如，12V或者15V)。如果电源电压U_s低于最小电源电压，则控制器110可以关闭，并且如果电源电压U_s等于或者高于最小电源电压，则控制器110可以打开。在一些示例中，电源电压输入112也可以连接到外部电源(图1中未示出)，当电源打开时，外部电源可以提供电源电压U_s。

控制电路100进一步包括电压转换器114。电压转换器114将从电动机端子106A、106B处的电压U_ind生成控制器110的电源电压U_s，即将端子106A、106B处的电压转换成向控制器110供电的电压。因此，电源电压U_s可以取决于电动机端子106A、106B处的电压U_ind，并且如下文参考图5a至图5c更详细地描述，如果端子106A、106B处的电压U_ind超过特定水平，则电源电压U_ind可以高于最小电源电压。在下文中也被称为端子电压U_ind的电动机端子106A、106B处的电压U_ind例如可以是如图1中所示的端子106A与端子106B之间的电压，或者是端子106A、106B中的至少一个与参考点(例如，接地触点)之间的电压。端子电压U_ind例如可以是由电动机102的旋转感应的电压。这可以允许在不需要外部电源的情况下或者当外部电源被关闭或者断电时对控制器110进行操作。

在一些示例中，控制器110可以被提供具有特定极性的电源电压U_s，例如正DC电压。端子电压U_ind可以具有正极性或者负极性，这附加地可能随时间而变化。对于有刷DC电动机，如果端子电压U_ind由电动机102感应，则端子电压U_ind的极性例如可以取决于电动机102旋转的方向。对于无刷DC电动机或者AC电动机，感应的电压可以是极性周期性变化的AC电压。为了从端子电压U_ind生成电源电压U_s，电压转换器114可以包括在端子106A、106B与电源电压输入112之间的整流器。整流器可以将端子电压U_ind转换成在电源电压输入112处具有预定义极性的电源电压U_s。例如如下文参考图3所描述，整流器例如可以包括二极管。

电压转换器114可以进一步包括平滑电路，以稳定电源电压U_s。端子电压U_ind可以随时间变化，并且取决于电动机102的设计，例如可以表现出振荡或者波动。平滑电路例如可以包括抑制波动的低通滤波器，例如电容器或者一阶RC滤波器或者电压调节器。这可以允许为控制器110提供恒定或者几乎恒定的电源电压U_s，并且可以防止控制器110由于端子电压U_ind的小的波动而打开和关闭。在一些示例中，电压转换器可以抑制比20kHz快(在一个示例中比1kHz快)至少3dB(在一个示例中至少10dB)的波动。

控制电路100包括连接到电动机端子106A、106B的可切换制动电路116。制动电路116例如可以是端子106A、106B之间的导电连接，或者可以是端子106A、106B中的至少一个与参考点(例如，接地触点)之间的导电连接。制动电路116可以包括用于打开或者关闭制动电路116的开关118。开关118例如可以是晶体管或者机电继电器。在一些示例中，闭合开关118可以使端子106A和106B彼此短路或者与参考点短路。制动电路116的电阻例如可以小于10Ω，在一些示例中小于1Ω。在其他示例中，制动电路116可以包括诸如电阻器的附加的元件例如以耗散能量。

如果当控制器处于关闭状态时电动机端子106A、106B处的端子电压U_ind超过阈值电压，则控制器110可以激活制动电路。为此，控制器110例如可以控制开关118。当开关118闭合时，端子电压U_ind可以在制动电路116中感应出制动电流。制动电流可以例如由于线圈104和/或者制动电路116的电阻而导致耗散能量，并且可以在电动机102上生成制动力。这可以降低端子电压U_ind，并且可以防止端子电压U_ind上升超过阈值电压。阈值电压是制动电路将被激活时的端子电压U_ind的预定义值，例如，端子电压U_ind不应当超出以防止损坏连接到端子106A、106B的电子部件的值。阈值电压例如可以被选择为连接到端子106A、106B的电子部件的指定最大操作电压的某个分数(例如，在75％与90％之间)，或者连接到端子106A、106B的电子部件的常规操作电压的某个分数(例如，在125％与175％之间)。因此，可以限制被施加到连接到端子106A、106B的电子部件的电压，并且可以避免由于过电压而导致的损坏。

在一个示例中，连接到端子106A、106B的电子部件可以被指定为承受高达42V的电压，并且阈值电压可以在30V与40V之间的范围内，例如35V。在另一个示例中，连接到端子106A、106B的电子部件可以具有12V的常规操作电压，并且阈值电压可以在15V与20V之间的范围内，例如18V。由于控制器110的电源电压是从端子电压U_ind生成的，因此控制器110可以在没有外部电源的情况下或者如果外部电源被关闭的情况下激活制动电路。因此，即使控制电路100用于其中的装置(例如，打印装置)与电源断开，控制电路100也可以提供过电压保护，其中要被限制的电压(即端子电压U_ind)被用于为控制器供电，然后控制器可以激活制动电路以防止端子电压U_ind超过阈值电压。

在一些示例中，电压转换器114可以将端子电压U_ind转换成电源电压U_s，使得当端子电压U_ind达到阈值电压时，电源电压U_s达到最小电源电压。因此，如果端子电压U_ind超过阈值电压，则控制器110被打开。每当控制器110被打开时，控制器110可以闭合开关118，并且每当控制器被关闭时，控制器110可以断开开关。在其他示例中，电压转换器114将端子电压U_ind转换成电源电压U_s，使得电源电压U_s在端子电压U_ind达到阈值电压之前达到最小电源电压。例如如下文参考图5a至图5c所描述，控制器110例如可以监控电源电压U_s或者端子电压U_ind，以确定端子电压U_ind是否超过阈值电压，并作为响应而激活开关118。在一些示例中，电压转换器114可以包括分压器例如以调节控制器110被打开时的端子电压U_ind。

图2示出根据示例的用于具有控制器的电动机的过电压保护的方法200的流程图。如下文所描述，例如可以使用控制电路100为电动机102实现方法200。然而，这并不旨在进行限制，并且方法200可以使用具有合适控制器的任何其他电动机来实现。图2中所示的流程图并不表明方法200的特定执行顺序。只要在技术上是可行的，方法200可以以任何顺序执行，并且不同的部分可以至少部分地同时执行。

控制器110初始处于关闭状态中，例如在断开或者关闭连接到电源电压输入112的外部电源之后。因此，在执行方法200之前，电源电压输入112处的电源电压U_s可以低于最小电源电压，并且例如可以是0V。电动机102初始可以是静止的，例如因为用于电动机102的电动机驱动器已经被关闭。

在202处，从电动机102处的电压(例如，端子106A、106B处的电压U_ind)生成用于控制器110的电源电压U_s。如上所描述，例如当手动地旋转电动机102时，端子电压U_ind例如可以通过电动机102的旋转来感应。在控制电路100中，例如，电源电压U_s通过电压转换器114生成。生成电源电压U_s可以包括例如利用电压转换器114将电动机102处的电压U_ind进行整流和平滑。

如果在204处电源电压U_s超过控制器110的最小电源电压，则在206处打开控制器110。否则控制器110保持在关闭状态。在打开控制器110之后，控制器110例如可以监控电源电压U_s或者电动机102处的电压U_ind以在208中确定电动机102处的端子电压U_ind是否超过阈值电压。如果端子电压U_ind超过阈值电压，则方法前进到210。在其他示例中，当端子电压U_ind达到阈值电压时，电源电压U_s可以达到最小电源电压。当端子电压U_ind达到阈值电压时，控制器110然后可以被打开并且该方法可以直接前进到210。

如果在208处在电动机102处的电压超过阈值电压，则在210中使用控制器110向电动机102施加制动力。施加制动力可以包括将电动机的端子短路。在图1中所示的示例中，可以通过闭合开关118以激活制动电路116来施加制动力。如上所描述，这可能导致制动电流通过制动电路116，这生成制动力。附加地或者可替代地，制动力可以以其他方式施加，例如机械地使用制动蹄或者通过生成电驱动信号以主动地使电动机102减速。由于所施加的制动力，端子电压U_ind可以降低，并且因此，电源电压U_s也可以降低。电源电压U_s例如可以降低到最小电源电压以下，使得控制器110可以再次关闭。

图3示出根据另一示例的用于电动机102的控制电路300，其中控制器110是电动机驱动器302，电动机驱动器302生成用于电动机的电驱动信号，例如端子106A和106B处的驱动电压。驱动电压可以适合于电动机102的类型，例如用于有刷DC电动机的DC电压、用于无刷DC电动机的换向DC电压或者用于AC电动机的AC电压。电动机驱动器302例如可以通过控制或者调制例如由输入端口304处的电源(图3中未示出)供应的输入电压来生成电驱动信号。为此，电动机驱动器302可以控制将输入端口304连接到端子106A、106B的开关电路，例如如下详细描述的H桥306。电动机驱动器302也可以耦接到电源以提供模拟或者数字信号，例如来控制被施加到输入端口304的电压的幅度，并且因此控制端子106A和106B处的驱动电压的幅度。在其他示例中，电动机驱动器302本身可以供应输入电压或者驱动电压。如上对于控制器110所描述，电动机驱动器302可以具有电源电压输入112以接收为电动机驱动器302供电的电源电压U_s。在一些示例中，电源电压输入112可以与输入端口304连接以使用输入电压作为电源电压U_s。

在图3中所示的示例中，控制电路300包括耦接到端子106A和106B的H桥306。H桥306可以由低侧308和高侧310组成，低侧308和高侧310中的每一个可以分别包括开关对308A、308B和310A、310B。低侧可以将端子106A和106B连接到参考点，例如接地触点312。高侧可以将端子106A和106B连接到输入端口304。电动机驱动器302可以控制开关308A、308B、310A、310B来生成电驱动信号。如果电动机102是有刷DC电动机，则电动机驱动器302可以使用H桥306来设置驱动电压的极性，并且因此设置电动机102的旋转方向，例如通过闭合开关310A以将端子106A与输入端口304连接，并且闭合开关308B以将端子106B与接地触点312连接。如果电动机102是无刷DC电动机，则电动机驱动器302可以使用H桥306来对在输入端口304处供应的DC电压进行换向以生成合适的驱动电压。

H桥306可以形成电压转换器114的至少一部分。在图3中所示的示例中，电压转换器114由H桥306的连接到电源电压输入112的高侧310形成。高侧310包括分别与开关310A和310B并联连接的两个二极管314A和314B。二极管314A、314B例如可以被布置成使得二极管314A、314B的正向在从相应端子106A、106B到电源电压输入112的方向上，也就是说使得正电压被传递到电源电压输入112，而负电压被二极管314A、314B阻断。具体地，二极管314A、314B可以分别是开关310A和310B的寄生结构，例如由晶体管形成的寄生体二极管。电压转换器114可以例如在高侧310与电源电压输入112之间附加地包括其他开关元件、平滑电路或者分压器。H桥306可以包括附加的二极管，例如与低侧308中的开关308A和308B并联连接的附加的二极管315A、315B。附加的二极管315A、315B例如可以被定向成使得当端子相对于接地触点312处于负电压时，端子经由接地触点312接地。附加的二极管315A、315B也可以分别是开关308A和308B的寄生结构。

H桥306也可以形成制动电路116的至少一部分。在一个示例中，低侧308可以形成制动电路116。因此，电动机驱动器302可以通过闭合开关308A和308B来激活制动电路116，因此在端子106A与端子106B之间建立导电连接。在其他示例中，制动电路116可以由H桥306以及将高侧310连接到低侧308的可切换电路形成。电动机驱动器302然后例如可以通过闭合可切换电路以及开关308A和310B，或者通过闭合可切换电路以及开关308B和310A来激活制动电路116。将高侧310连接到低侧318的可切换电路例如可以包括用于耗散能量的电阻器。

电动机驱动器302可以进一步包括控制输入316以接收模拟或者数字控制信号。控制信号例如可以表征电动机102的目标速度。在一个示例中，电动机驱动器302使用驱动信号的脉宽调制(PWM)，例如经由H桥306以控制电动机102的速度。控制信号例如可以确定PWM的占空比。在另一示例中，电动机驱动器302可以设置驱动电压的幅度以控制电动机速度，并且控制信号可以确定驱动电压的幅度。

电动机驱动器302也可以具有使能输入318以接收使能信号，例如数字使能信号或者模拟使能电压U_e。在一些示例中，电动机驱动器302在被打开时可以具有不同的状态，并且使能信号可以确定电动机驱动器302的状态。电动机驱动器302例如可以基于使能信号在睡眠状态与打开状态之间切换。附加地或者可替代地，电动机驱动器302的状态可以取决于控制信号。

在一个示例中，电动机驱动器302使用等于或者大于最小电源电压的DC电压来操作。如果电源电压U_s低于最小电源电压并且控制信号关闭，则电动机驱动器302可以处于关闭状态。在关闭状态下，开关308A、308B、310A、310B例如可以是断开的。如果电源电压U_s等于或者大于最小电源电压，则电动机驱动器302可以打开并且进入取决于使能电压U_e和控制电压的状态。如果使能电压U_e低于使能阈值，则电动机驱动器302可以进入睡眠状态，其中开关308A、308B、310A、310B例如可以保持断开。如果使能电压U_e高于使能阈值，则电动机驱动器302可以进入打开状态。如果电动机驱动器302在打开状态下接收控制信号，则电动机驱动器302例如可以进入电动机驱动器302根据控制信号生成用于电动机102的驱动信号的驱动状态。如果电动机驱动器302在打开状态下没有接收控制信号，则电动机驱动器302可以激活制动电路116。这在下文参考图4和图5a至图5c进行更详细地描述。

如果控制信号是模拟控制电压，则不接收控制信号例如可以指代控制电压低于最小电平，例如小于0.5V。在其他示例中，如果电源电压U_s处于或者高于最小电源电压，或者如果电动机驱动器302在打开状态下没有接收控制信号，则电动机驱动器302可以进入监控状态。在监控状态下，电动机驱动器302例如可以经由电源电压U_s或者使能电压U_e监控端子电压U_ind，并且如果端子电压U_ind超过阈值电压，则可以激活制动电路116。

控制电路300可以包括分压器电路320以从电动机端子106A、106B处的电压U_ind生成用于电动机驱动器302的使能信号，例如将端子电压U_ind转换成使能电压U_e。分压器电路320例如可以包括串联在分压器电路320的输入与参考点(例如，接地触点322)之间的电阻器对320A、320B。分压器电路320的输出可以连接到电阻器320A、320B之间的点。附加地或者可替代地，分压器电路320可以包括其他元件，例如整流器或者平滑电路。在其他示例中，分压器电路320可以基于端子电压U_ind生成数字使能信号。分压器电路320可以直接或者通过电压转换器114连接到端子106A、106B。在图3中所示的示例中，分压器电路320连接到H桥306的形成电压转换器114的高侧310。在该示例中，分压器电路320从电源电压U_s生成使能电压U_e，其中使能电压U_e是电源电压U_s的由电阻器320A和320B的电阻确定的某一分数。

图4描绘了根据示例的用于电动机的过电压保护的方法400的流程图。如下所描述，例如可以使用控制电路300为电动机102实现方法400。然而，这并不旨在进行限制，并且方法400可以使用具有合适控制器的任何其他电动机来实现。图4中所示的流程图并不表明方法400的特定执行顺序。只要在技术上是可行的，方法400可以以任何顺序执行，并且不同的部分可以至少部分地同时执行。

类似于方法200，方法400在电动机驱动器302初始处于关闭状态的情况下执行，例如在断开或者关闭连接到输入端口304的外部电源之后。因此，电动机102初始可以是静止的。此外，在控制输入316处可能不存在控制信号，例如，在控制输入316处的控制电压可能是0V。

在402处，从电动机102处的电压(例如，端子106A、106B处的电压U_ind)生成用于电动机驱动器302的电源电压U_s。如上所描述，例如，当手动地旋转电动机102时，端子电压U_ind可以通过电动机102的旋转来感应。生成电源电压U_s可以包括对电动机102处的电压进行整流和平滑。在控制电路300中，电源电压U_s通过由H桥306的高侧310形成的电压转换器114生成。二极管314A和314B对端子电压进行整流以生成具有预定义极性的电源电压U_s。在一些示例中，电源电压U_s可以等于或者近似等于端子电压的模。这可以是例如当H桥306的低侧308包括并联连接到开关308A、308B的附加的二极管315A、315B时的情况，其中附加的二极管315A、315B被定向成使得当端子相对于接地触点312处于负电压时，端子经由接地触点312接地。在其他示例中，电源电压U_s可以等于或者近似等于端子电压的模的移动平均值。

在404处，用于电动机驱动器302的使能信号可以从电动机102处的电压(例如，端子106A、106B处的电压U_ind)生成。如上所描述，使能信号可以是模拟使能电压U_e或者数字使能信号。生成使能电压U_e可以包括对电动机102处的电压进行整流和平滑。在一些示例中，使能电压U_e可以从电源电压U_s生成，例如如在控制电路300中通过分压器电路320生成。因此，使能电压U_e可以等于或者近似等于电源电压U_s的分数。在其他示例中，电源电压U_s可以等于或者近似等于端子电压U_ind的模的移动平均值或者端子电压U_ind的模的分数。

为了打开，电动机驱动器302例如可能需要等于或者大于最小电源电压的DC电压。因此在406处，只要电源电压U_s低于最小电源电压，电动机驱动器就可以保持关闭状态。如果电源电压U_s处于或者高于最小电源电压，则电动机驱动器302可以被打开。打开电动机驱动器302可以包括如果电源电压U_s高于最小电源电压并且使能信号低于使能阈值，则将电动机驱动器302切换到睡眠状态，以及如果电源电压U_s高于最小电源电压并且使能信号高于使能阈值，则将电动机驱动器302切换到打开状态。例如如下文参考图5a至图5c所描述，控制电路300可以被设计成使得在电动机处的电压达到阈值电压之前打开电动机驱动器。这可以例如有助于减少电动机驱动器302需要激活制动电路116的时间。如果电源电压U_s随后下降到最小电源电压以下，则电动机驱动器302可以再次关闭。

在图4中所示的示例中，如果电源电压U_s足够，则在408中电动机驱动器302进入睡眠状态。在其他示例中，电动机驱动器302可以根据如上所描述的使能信号或者控制信号直接进入不同的状态。在睡眠状态下，在410中，电动机驱动器302可以监控使能信号，并且可以根据使能信号切换到不同的状态。如果使能信号大于使能阈值，则在412中，电动机驱动器302可以切换到打开状态。在打开状态下，在414中，电动机驱动器302可以监控控制信号。如果电动机驱动器302接收控制信号，则在416中，电动机驱动器302可以进入驱动状态并通过生成如上所描述的电驱动信号来驱动电动机102。如果电动机驱动器302没有接收控制信号，则在418中，电动机驱动器302可以例如通过闭合开关308A和308B以激活制动电路116来向电动机102施加制动力。例如如下文参考图5a至图5c所描述，控制电路300可以被设计成使得当电动机处的电压达到阈值电压时，使能信号达到使能阈值。在一些示例中，在驱动状态下，电动机驱动器302可以监控端子电压U_ind，并且在电动机驱动器302处于驱动状态时如果端子电压U_ind超过阈值电压，也可以向电动机102施加制动力。

图5a至图5c图示出控制电路300和方法400可以如何用于保护电动机电子器件免受过电压的影响的示例。图5a描绘了在该示例中作为时间的函数的电动机102的角速度ω的图500。在图5b中，示出了端子电压U_ind随时间变化的对应图表504。图5c图示出电动机驱动器302的对应状态。为了进行比较，虚线502和506示出了没有过电压保护的示例。

初始，电动机驱动器302被关闭，并且电动机102静止(ω＝0)。在这种情况下，在端子106A与端子106B之间没有感应出电压，并且U_ind＝0。如上所描述，当电动机驱动器302被关闭时，开关308A、308B、310A和310B可以被断开。随后，电动机102例如通过用户手动地旋转电动机102或者机械地耦接到电动机102的元件而被加速到恒定的角速度。电动机102的旋转在端子106A与端子106B之间感应出电压，该电压取决于角速度，并且因此U_ind≠0。在一些示例中，感应电压U_ind可以与角速度成比例或者近似成比例，也就是说，可以以恒定的角速度生成DC电压。在其他示例中，例如如果电动机102包括少量线圈104或者是无刷DC电动机或者AC电动机，则U_ind可以随时间变化，并且例如可以表现出波纹或者振荡。

如上文参考图4所描述，在一些示例中，由电压转换器114从端子电压U_ind生成的电源电压U_s可以等于或者近似等于端子电压U_ind的模。在其他示例中，例如由于二极管314A和314B或者电压转换器的其他元件处的电压降，电源电压可以小于端子电压U_ind的模。此外，电源电压U_s例如可以使用如上详细描述的低通滤波器来平滑，并且例如可以对应于端子电压U_ind的移动平均值。

对于控制电路300，由分压器电路320从端子电压U_ind生成的使能电压U_e可以等于或者近似等于电源电压U_s的分数，其中该分数取决于电阻器320A和320B的电阻。在一个示例中，使能电压U_e是电源电压U_s的六分之一，例如通过将电阻器320A的电阻选择为电阻器320B的电阻的五倍。

在图5a至图5c中所示的示例中，当端子电压U_ind等于电压U_o时，电源电压U_s等于电动机驱动器302的最小电源电压。此时，使能电压U_e可以低于使能阈值。因此，当U_ind超过U_o时，电动机驱动器302被打开并且进入睡眠状态。最小电源电压例如可以是5V，并且可以等于如上所描述的U_o。如上所描述，当电动机驱动器302处于睡眠状态时，开关308A、308B、310A和310B可以保持断开。

随后，电动机102进一步被加速，并且角速度再次增加。电阻器320A和320B的电阻可以被选择成使得当端子电压U_ind达到阈值电压U_t时，使能电压U_e达到使能阈值。使能阈值例如也可以是5V，并且因此，如果使能电压U_e是电源电压U_s的六分之一并且电源电压U_s等于端子电压U_ind的模，则U_t例如可以是30V。阈值电压U_t可以被选择成小于临界电压U_c，在临界电压U_c下，连接到端子106A和106B的电子部件可能被损坏。临界电压例如可以是42V。一旦端子电压U_ind大于U_t，电动机驱动器302就从睡眠状态切换到打开状态。如果电动机驱动器302确定没有控制信号被施加到控制输入316，则电动机驱动器302可以通过激活制动电路116(例如，通过闭合开关308A和308B)来使端子106A和106B短路。在该示例中，端子电压U_ind通过H桥306的低侧308感应出电流，这可以防止端子电压U_ind进一步上升。例如由于载流线圈104在由电动机102中的磁体产生的磁场中旋转，电流在电动机102上生成制动力，并且因此将电动机102制动。因此，角速度和端子电压U_ind降低。

由于端子电压U_ind的降低，使能电压U_e也降低。一旦使能电压U_e下降到使能阈值U_e以下，电动机驱动器302返回到睡眠状态并且断开开关308A和308B，从而中断通过低侧308的电流。电动机102然后可以再次加速，例如如果用户继续手动地旋转电动机102。电动机102因此可以再次加速直到U_ind超过U_t，此时电动机驱动器302再次进入打开状态并且制动电动机102。只要手动地加速电动机102，该过程就可以重复，导致与如图5a至图5c中所描绘的节奏或者断续制动类似的制动电路116的重复激活。如下文参考图6详细所描述，制动电路116的重复激活也可以作为对用户的反馈，以指示电动机102旋转过快。以这种方式，控制电路300可以防止端子电压U_ind达到临界电压U_c，并且可以保护连接到端子106A和106B的电子部件免受过电压的损坏。如虚线502和506所图示，在没有过电压保护的情况下，电动机102可能进一步加速，并且端子电压U_ind可能超过临界电压。

图6图示出根据示例的打印装置600的截面图。打印装置600可以是例如通过使用打印头604沉积诸如墨水的打印物质来在打印介质602(如纸张)上打印的大幅面打印机(alarge format printer)。打印装置600包括电动机102，以驱动打印装置600的可移动部分。电动机102例如可以用于沿着由标记为“X”的箭头指示的介质推进方向推进打印介质602。在其他示例中，电动机102可以用于移动打印头604或者打印装置600的其他部分，例如打印装置600的维护盒或者可移动盖或门。打印介质602可以卷绕在供应辊606上。电动机可以例如通过齿轮驱动或者皮带驱动610机械地耦接到辊608以将打印介质602从供应辊606推进到邻近打印头604的打印区域。替代地或者可附加地，电动机102可以机械地耦接到供应辊606。打印装置600也可以包括电源612，例如为电动机102、打印头604和打印装置600的其他部件生成输入电压。

当打印介质602通过除电动机102之外的方式移动时，例如通过用户手动地拉动打印介质602的延伸到打印装置600的外侧的端部，电动机102可以例如通过辊608和驱动610被旋转。如上所描述，这可能在电动机的端子处感应出电压，这可能对打印装置600内的电子部件(例如，诸如电动机驱动器302的电动机驱动器)是有害的。如果打印装置600被打开，则打印装置600例如可以通过电动机驱动器302来监控端子电压U_ind，并且可以防止端子电压U_ind达到临界水平。然而，这也可能发生在打印装置600被关闭或者与电源断开时，即在电源612不提供输入电压并且打印装置600因此可能不监控端子电压U_ind的状态下。

因此，打印装置600包括控制电路，如果在打印装置被关闭时电动机102的端子处的电压U_ind超过阈值电压，则该控制电路将向电动机102施加制动力，其中当打印装置被关闭时，控制电路由电动机端子处的电压U_ind供电。控制电路例如可以通过在电动机端子之间建立导电连接来施加制动力。

控制电路例如可以与控制电路100类似，并且可以包括控制器110、电压转换器114和连接到电动机端子106A和106B的可切换制动电路116。电压转换器可以从电动机102的端子106A和106B处的电压U_ind生成用于控制器110的电源电压U_s，并且如果在打印装置600被关闭时(即在控制器110处于关闭状态时)电动机端子处的电压U_ind超过阈值电压，则控制器110可以激活制动电路116。

在图6中所示的示例中，控制电路是上文参考图3描述的控制电路300。在其他示例中，控制电路可以与控制电路300类似。控制电路300可以通过使用H桥306在电动机端子106A和106B之间建立导电连接来施加制动力。控制电路300的输入端口304例如可以连接到电源612，例如为电动机驱动器302提供电源电压U_s，并且在打印装置600被打开时生成用于电动机102的驱动电压。在一些示例中，接地触点312和322可以经由电源612接地。电动机驱动器302的控制输入和使能输入318可以连接到打印装置600的其他部件，例如用于生成相应信号的主控制器。

阈值电压(在阈值电压以上，控制电路300施加制动力)例如可以通过调节分压器电路320(图6中未示出)来调节，例如通过改变电阻器320A和320B的电阻。因此，可以设置电源电压U_s与使能电压U_e之间的比率，并且因此设置使能电压U_e达到使能阈值时的端子电压U_ind。在另一示例中，电压转换器114可以包括分压器，该分压器确定可以调节的端子电压U_ind和电源电压U_s之间的比率。在一些示例中，电动机驱动器302可以是可编程的，并且例如可以允许改变使能阈值。

阈值电压可以被选择，使得控制电路300提供对过电压损坏的保护，并且促进打印装置600的操作。如上所描述，阈值电压可能低于会损坏连接到电动机端子106A、106B的电子部件的电压量。阈值电压可以高于当以“正常”速度(例如以用户通常将打印介质602拉出打印装置600的速度)拉动打印介质时在电动机端子106A、106B处感应出的电压。“正常”速度例如可以在0.1m/s与0.5m/s之间。因此，用户可以在没有控制电路300干扰的情况下缓慢移动打印介质602，但是如果用户拉动过快，在电动机中感应出更高的电压，使得电子部件可能被损坏，则控制电路300可以施加制动力。制动力可能随着摩擦力或者阻力增加而被用户注意到，例如当施加如图5a至图5c所描述的曲折状(stutter-like)制动力时，并且因此可以用作对用户的反馈以指示打印介质602移动过快。打印装置600可以包括当端子电压U_ind超过阈值电压时将被激活的附加的反馈机构(例如，警示灯或者声音报警器)。

图7描绘了根据示例的打印装置700的透视图。打印装置700可以与打印装置600类似。打印装置700例如也可以包括用于推进存储在供应辊606上的打印介质602的电动机102(图7中未示出)以及用于为电动机102生成电驱动信号的电动机驱动器302(图7中未示出)。打印装置700可以进一步包括打印头604(图7中未示出)，打印头604可以沿着“Y”方向移动(“Y”方向例如可以垂直于介质推进方向“X”)以在打印介质602上沉积打印物质。打印装置700也可以包括用于控制打印装置700例如以调节打印机设置或者启动打印作业的执行的控制面板702以及多个墨盒704例如以供应多种打印物质，例如不同颜色的墨水。

打印装置700可以包括供应室706以安装包含打印介质602的未使用部分的供应辊606。供应辊606例如可以经由安装销或者夹可移除地附接到打印装置700，使得供应辊606是可访问的并且可以由用户更换。当安装时，供应辊606例如可以经由安装销耦接到电动机102，使得电动机102可以旋转供应辊606以推进打印介质602。打印介质602的端部可以由用户访问，并且用户可以如标记为“U”的箭头所指示手动地拉动该端部，例如将打印介质602的端部插入到打印装置700中进行打印。用户可以因此加速电动机102，例如在打印装置700被关闭时。如上所描述，为了避免电动机电子器件被感应电压损坏，电动机驱动器302通过向电动机102施加制动力来提供过电压保护。具体地，如果打印介质602以“正常”速度被拉动，使得用户可以从供应辊606展开打印介质602，则电动机驱动器302可以不施加制动力。相反，如果打印介质602被快速拉动从而感应出潜在的损坏电压，则电动机驱动器302可以施加制动力，因为摩擦力的增加，这对于用户来说可以是可注意的。

本描述并不旨在穷举或者限制上述任何示例。本文中公开的电动机控制电路、打印装置和过电压保护方法可以以各种方式实现，并且具有许多修改，而不改变潜在的基本特性。

Claims

1.一种电动机控制电路，所述控制电路包括：

控制器；

电压转换器，用于从所述电动机的端子处的电压生成所述控制器的电源电压；以及

可切换制动电路，连接到所述电动机端子，

其中，如果当所述控制器处于关闭状态时所述电动机端子处的所述电压超过阈值电压，则所述控制器激活所述制动电路。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述控制器是用于为所述电动机生成电驱动信号的电动机驱动器。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述电压转换器包括在所述电动机驱动器的电源电压输入与所述电动机端子之间的整流器。

4.根据权利要求3所述的控制电路，进一步包括耦接到所述电动机端子的H桥，其中，所述H桥的高侧形成所述电压转换器的至少一部分。

5.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述制动电路包括使所述电动机端子短路的开关。

6.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述电动机驱动器包括控制输入，以接收表征所述电动机的目标速度的控制信号，其中，如果所述电源电压低于最小电源电压并且所述控制信号关闭，则所述电动机驱动器处于关闭状态。

7.根据权利要求6所述的控制电路，进一步包括分压器电路，以从所述电动机端子处的所述电压生成用于所述电动机驱动器的使能信号，其中：

如果所述电源电压高于所述最小电源电压并且所述使能信号低于使能阈值，则所述电动机驱动器处于睡眠状态；并且

如果所述电源电压高于所述最小电源电压并且所述使能信号高于所述使能阈值，则所述电动机驱动器处于打开状态；并且

如果所述电动机驱动器处于所述打开状态并且所述控制信号关闭，则所述电动机驱动器将激活所述制动电路。

8.一种打印装置，包括：

电动机，用于驱动所述打印装置的可移动部分；以及

控制电路，用于如果当所述打印装置被关闭时所述电动机的端子处的电压超过阈值电压，则向所述电动机施加制动力，

其中，当所述打印装置被关闭时，所述控制电路由所述电动机端子处的所述电压来供电。

9.根据权利要求8所述的打印装置，其中，所述控制电路用于通过在所述电动机端子之间建立导电连接来施加所述制动力。

10.根据权利要求8所述的打印装置，其中，所述电动机用于推进打印介质。

11.一种用于具有控制器的电动机的过电压保护的方法，其中，所述控制器初始处于关闭状态，所述方法包括：

从所述电动机处的电压生成用于所述控制器的电源电压；

如果所述电源电压超过最小电源电压，则打开所述控制器；以及

如果所述电动机处的所述电压超过阈值电压，则使用所述控制器向所述电动机施加制动力。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，向所述电动机施加制动力包括使所述电动机的端子短路。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电动机处的所述电压由所述电动机感应。

14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

从所述电动机处的所述电压生成用于所述控制器的使能信号，其中，当所述电动机处的所述电压超过所述阈值电压时，所述使能信号超过所述控制器的使能阈值；

其中，打开所述控制器包括：如果所述电源电压高于所述最小电源电压并且所述使能信号低于所述使能阈值，则将所述控制器切换到睡眠状态，并且，如果所述电源电压高于所述最小电源电压并且所述使能信号高于所述使能阈值，则将所述控制器切换到打开状态。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，如果所述控制器被切换到所述打开状态并且没有接收控制信号，则所述控制器施加所述制动力。