CN115788216B - 一种电动背门控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动背门控制电路及控制方法，其利用电压采集模块采集的电压来判断撑杆电机的反向电动势的电压，并在合适时机控制第二五脚继电器K2吸合，将反向电动势的电压钳住。其既能防止手动模式下快速拉动背门产生的反向电动势对上MOS管U1和下MOS管U2的冲击、烧蚀，提升电动背门的可靠性；又能使继续往下拉动背门时的阻力合适，不会引起用户抱怨。

Description

一种电动背门控制电路及控制方法

技术领域

本发明属于电动背门控制领域，具体涉及一种电动背门控制电路及控制方法。

背景技术

如图1、图2所示，现有的电动背门控制电路，包括控制器1、撑杆电机2、电源模块3、第一五脚继电器K1、第二五脚继电器K2、上MOS管U1、下MOS管U2和电容C1。撑杆电机2的一端（即撑杆电机2的2脚）接第一五脚继电器K1的导通引脚（即K1的5脚），第一五脚继电器K1的常开引脚（即K1的4脚）接电源模块3、常闭引脚（即K1的3脚）接地、线圈正引脚（即K1的2脚）接控制器1的第一控制输出端P1、线圈负引脚（即K1的1脚）接地，撑杆电机2的另一端（即撑杆电机2的1脚）接上MOS管U1的源极（即U1的1脚）和下MOS关U2的漏极（即U2的5脚），下MOS关U2的源极接地（即U2的1脚）、栅极（即U2的4脚）接控制器1的第二控制输出端GL0，上MOS管U1的栅极（即U1的4脚）接控制器1的第三控制输出端GH0、漏极（即U1的5脚）接第二五脚继电器K2的导通引脚（即K2的5脚），第二五脚继电器K2的常闭引脚（即K2的3脚）悬空、常开引脚（即K2的4脚）接电源模块3、线圈正引脚（即K2的2脚）接控制器1的第四控制输出端P2、线圈负引脚（即K2的1脚）接地，电容C1的负极接地、正极接上MOS管U1的漏极（即U1的5脚）。

在电动背门自动模式下，撑杆电机2正常运行过程中，快速拉动背门时，由电源模块3（对应于蓄电池）通过控制器1驱动电动撑杆的撑杆电机2，电压被钳住在12V。

在电动背门手动模式下（即当撑杆电机在防夹反转后失去自动功能，仅具有手动功能的情况下），第一五脚继电器K1保持断开状态，第二五脚继电器K2保持断开状态，下MOS管U2保持关断状态，上MOS管U1保持关断状态。当快速拉动电动背门关门时，撑杆电机2产生反向电动势，变成发电机，撑杆电机2的1脚产生正电压，拉动速度越快，产生的正电压越高，因下MOS管U2存在单向二极管，电流仅能通过上MOS管U1的单向二极管，向电容C1充电，随着时间的推移，正电荷在电容C1上累积，此时撑杆电机2的1脚电压与电容C1的电压一致，但电压高于下MOS管U2的电压承受阈值（比如40V），下MOS管U2会被烧毁。另外，当电容C1的电压高于上MOS管U1的电压承受阈值（比如40V）时，如果瞬间停止拉动电动背门，撑杆电机2的1脚电压变为0，此时上MOS管U1的电压差超过其电压承受阈值，上MOS管U1也会被烧毁。

因此，为了避免撑杆电机在手动的情况下快速拉动背门产生的反向电动势将控制电路内部元器件烧毁，需要设计合理的控制电路以及相应的软件保护逻辑。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动背门控制电路及控制方法，以防止手动模式下快速拉动背门产生的反向电动势对控制电路内部元器件产生冲击、烧蚀。

本发明所述的电动背门控制电路，包括控制器、撑杆电机、电源模块、第一五脚继电器K1、第二五脚继电器K2、上MOS管U1、下MOS管U2和电容C1，撑杆电机的一端接第一五脚继电器K1的导通引脚，第一五脚继电器K1的常开引脚接电源模块、常闭引脚接地、线圈正引脚接控制器的第一控制输出端、线圈负引脚接地，撑杆电机的另一端接上MOS管U1的源极和下MOS关U2的漏极，下MOS关U2的源极接地、栅极接控制器的第二控制输出端，上MOS管U1的栅极接控制器的第三控制输出端、漏极接第二五脚继电器K2的导通引脚，第二五脚继电器K2的常闭引脚悬空、常开引脚接电源模块、线圈正引脚接控制器的第四控制输出端、线圈负引脚接地，电容C1的负极接地、正极接上MOS管U1的漏极。该控制电路还包括电压采集模块，电压采集模块包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端接上MOS管U1的漏极、另一端接控制器的采样端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地。

优选的，所述电阻R1的阻值为82K，所述电阻R2的阻值为22K，所述电容C1的容值为330μF。

本发明所述的电动背门控制方法，采用上述电动背门控制电路，该方法为：在电动背门手动模式下，控制器控制第一五脚继电器K1保持断开状态，控制第二五脚继电器K2保持断开状态，控制下MOS管U2保持关断状态，控制上MOS管U1保持关断状态，当控制器的采样端采集到的电压大于预设的电压阈值时，控制器控制第二五脚继电器K2吸合，第二五脚继电器K2的导通引脚与常开引脚接通，直至控制器的采样端采集到的电压小于或等于0时，再控制第二五脚继电器K2断开。

优选的，在电动背门自动模式下，当控制器识别到打开电动背门信号时，控制器控制第二五脚继电器K2保持断开状态，控制上MOS管U1保持关断状态，控制第一五脚继电器K1吸合（对应于第一五脚继电器K1的导通引脚与常开引脚接通），输出PWM信号控制下MOS管U2通断。电源模块输出的电流依次经过第一五脚继电器K1、撑杆电机、下MOS管U2到地，形成回路，撑杆电机正转。控制器输出PWM信号控制下MOS管U2的通断，可以实现撑杆电机的正转调速。

优选的，在电动背门自动模式下，当控制器识别到关闭电动背门信号时，控制器控制第一五脚继电器K1保持断开状态，控制下MOS管U2保持关断状态，控制第二五脚继电器K2吸合（对应于第二五脚继电器K2的导通引脚与常开引脚接通），输出PWM信号控制上MOS管U1通断。电源模块输出的电流依次经过第二五脚继电器K2、上MOS管U1、撑杆电机、第一五脚继电器K1到地，形成回路，撑杆电机反转。控制器输出PWM信号控制上MOS管U1的通断，可以实现撑杆电机的反转调速。

优选的，所述预设的电压阈值为：U*R2/(R1+R2)；其中，U=20V。

优先的，如果R1=82K，R2=22K，则所述预设的电压阈值为4.23V。

本发明利用电压采集模块采集的电压来判断撑杆电机的反向电动势的电压，并在合适时机控制第二五脚继电器K2吸合，将反向电动势的电压钳住。其既防止了手动模式下快速拉动背门产生的反向电动势对上MOS管U1和下MOS管U2的冲击、烧蚀，提升了电动背门的可靠性；又能使继续往下拉动背门时的阻力合适（不至于太大），不会引起用户抱怨。

附图说明

图1为现有的电动背门控制电路的原理框图。

图2为现有的电动背门控制电路示意图。

图3为本实施例中电动背门控制电路的原理框图。

图4为本实施例中电动背门控制电路示意图。

图5为本实施例中电动背门控制方法流程图。

具体实施方式

如图3、图4所示，本实施例中的电动背门控制电路，包括控制器1、撑杆电机2、电源模块3、电压采集模块4、第一五脚继电器K1、第二五脚继电器K2、上MOS管U1、下MOS管U2和电容C1；电压采集模块4包括电阻R1和电阻R2。撑杆电机2的一端（即撑杆电机2的2脚）接第一五脚继电器K1的导通引脚（即K1的5脚），第一五脚继电器K1的常开引脚（即K1的4脚）接电源模块3、常闭引脚（即K1的3脚）接地、线圈正引脚（即K1的2脚）接控制器1的第一控制输出端P1、线圈负引脚（即K1的1脚）接地，撑杆电机2的另一端（即撑杆电机2的1脚）接上MOS管U1的源极（即U1的1脚）和下MOS关U2的漏极（即U2的5脚），下MOS关U2的源极接地（即U2的1脚）、栅极（即U2的4脚）接控制器1的第二控制输出端GL0，上MOS管U1的栅极（即U1的4脚）接控制器1的第三控制输出端GH0、漏极（即U1的5脚）接第二五脚继电器K2的导通引脚（即K2的5脚），第二五脚继电器K2的常闭引脚（即K2的3脚）悬空、常开引脚（即K2的4脚）接电源模块3、线圈正引脚（即K2的2脚）接控制器1的第四控制输出端P2、线圈负引脚（即K2的1脚）接地，电容C1的负极接地、正极接上MOS管U1的漏极（即U1的5脚）。电阻R1的一端接上MOS管U1的漏极（即U1的5脚）、另一端接控制器1的采样端AD_7和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地。本实施例中电阻R1的阻值为82K，电阻R2的阻值为22K，电容C1的容值为330μF。

如图5所示，本实施例中的电动背门控制方法，采用上述电动背门控制电路，该控制方法中控制器1执行的步骤具体包括：

步骤一、判断是否电动背门处于自动模式，如果是，则执行步骤二，否则（即电动背门处于手动模式时）执行步骤六。如果撑杆电机2连续3次防夹反转且不入锁，电动背门就会退出自动模式，而进入手动模式。在手动模式下，只有手动推拉电动背门，电动背门才能打开、开闭。

步骤二、判断是否识别到打开电动背门信号（即自动推动背门打开触发信号），如果是，则执行步骤三，否则执行步骤四。

步骤三、控制第二五脚继电器K2保持断开状态，控制上MOS管U1保持关断状态，控制第一五脚继电器K1吸合，输出PWM信号控制下MOS管U2通断，然后返回执行步骤一。

第一五脚继电器K1吸合，下MOS管U2导通时，第一五脚继电器K1的5脚与4脚接通，电源模块3通过BAT_30A输出的电流依次经过第一五脚继电器K1的4脚、第一五脚继电器K1的5脚、撑杆电机2、下MOS管U2的5脚、下MOS管U2的1脚到地，形成回路，撑杆电机2正转。控制器1输出PWM信号控制下MOS管U2的通断，可以实现撑杆电机2的正转调速。

步骤四、判断是否识别到关闭电动背门信号（即自动拉动背门关闭触发信号），如果是，则执行步骤五，否则返回执行步骤一。

步骤五、控制第一五脚继电器K1保持断开状态，控制下MOS管U2保持关断状态，控制第二五脚继电器K2吸合，输出PWM信号控制上MOS管U1通断，然后返回执行步骤一。

第二五脚继电器K2吸合，上MOS管U1导通时，第二五脚继电器K2的5脚与4脚接通，电源模块3通过BAT_30A输出的电流依次经过第二五脚继电器K2的4脚、第二五脚继电器K2的5脚、上MOS管U1的5脚、上MOS管U1的1脚、撑杆电机2、第一五脚继电器K1的5脚、第一五脚继电器K1的3脚到地，形成回路，撑杆电机2反转。控制器1输出PWM信号控制上MOS管U1的通断，可以实现撑杆电机2的反转调速。

步骤六、控制第一五脚继电器K1保持断开状态，控制第二五脚继电器K2保持断开状态，控制下MOS管U2保持关断状态，控制上MOS管U1保持关断状态，然后执行步骤七。

步骤七、判断是否采样端AD_7采集到的电压大于预设的电压阈值（本实施例中预设的电压阈值为4.23V），如果是，则执行步骤八，否则返回执行步骤一。

步骤八、控制第二五脚继电器K2吸合，然后执行步骤九。

在电动背门手动模式下，第一五脚继电器K1保持断开状态，第二五脚继电器K2保持断开状态，下MOS管U2保持关断状态，MOS管U1保持关断状态。

如果快速拉动电动背门关门，撑杆电机2产生反向电动势，变成发电机，撑杆电机2的1脚产生正电压，电流通过上MOS管U1向电容C1充电，随着时间的推移，正电荷在电容C1上累积，撑杆电机2的1脚电压与电容C1的电压一致，当控制器1的采样端AD_7采集到的电压大于4.23V时，第二五脚继电器K2吸合，第二五脚继电器K2的5脚与4脚接通，此时撑杆电机2产生的反向电动势被导入电源模块3，电压被钳在12V，上MOS管U1和下MOS管U2不会被烧毁，继续往下拉动电动背门就会出现阻力，但是也能拉下电动背门。

如果快速推动电动背门开门，撑杆电机2产生反向电动势，变成发电机，撑杆电机2的2脚产生正电压，电流通过第一五脚继电器K1的5脚、3脚到地，再经过下MOS管U2的单向二极管流向撑杆电机2的1脚，形成回路，电压被钳住；此过程中，控制器1的采样端AD_7采集到的电压为0，上MOS管U1和下MOS管U2不会被烧。

步骤九、判断是否采样端AD_7采集到的电压小于或等于0，如果是，则执行步骤十，否则继续执行步骤九。

步骤十、控制第二五脚继电器K2断开，然后返回执行步骤一。

Claims (5)

1.一种电动背门控制电路，包括控制器（1）、撑杆电机（2）、电源模块（3）、第一五脚继电器K1、第二五脚继电器K2、上MOS管U1、下MOS管U2和电容C1，撑杆电机（2）的一端接第一五脚继电器K1的导通引脚，第一五脚继电器K1的常开引脚接电源模块（3）、常闭引脚接地、线圈正引脚接控制器（1）的第一控制输出端、线圈负引脚接地，撑杆电机（2）的另一端接上MOS管U1的源极和下MOS关U2的漏极，下MOS关U2的源极接地、栅极接控制器（1）的第二控制输出端，上MOS管U1的栅极接控制器（1）的第三控制输出端、漏极接第二五脚继电器K2的导通引脚，第二五脚继电器K2的常闭引脚悬空、常开引脚接电源模块（3）、线圈正引脚接控制器（1）的第四控制输出端、线圈负引脚接地，电容C1的负极接地、正极接上MOS管U1的漏极；其特征在于：还包括电压采集模块（4），电压采集模块包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端接上MOS管U1的漏极、另一端接控制器（1）的采样端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地；在电动背门手动模式下，控制器（1）控制第一五脚继电器K1保持断开状态、控制第二五脚继电器K2保持断开状态、控制下MOS管U2保持关断状态、控制上MOS管U1保持关断状态，当控制器（1）的采样端采集到的电压大于预设的电压阈值时，控制器（1）控制第二五脚继电器K2吸合，第二五脚继电器K2的导通引脚与常开引脚接通，直至控制器（1）的采样端采集到的电压小于或等于0时，再控制第二五脚继电器K2断开。

2.根据权利要求1所述的电动背门控制电路，其特征在于：所述电阻R1的阻值为82K，所述电阻R2的阻值为22K，所述电容C1的容值为330μF。

3.根据权利要求1所述的电动背门控制电路，其特征在于：

在电动背门自动模式下，当控制器（1）识别到打开电动背门信号时，控制器（1）控制第二五脚继电器K2保持断开状态、控制上MOS管U1保持关断状态、控制第一五脚继电器K1吸合，输出PWM信号控制下MOS管U2通断；

在电动背门自动模式下，当控制器（1）识别到关闭电动背门信号时，控制器（1）控制第一五脚继电器K1保持断开状态、控制下MOS管U2保持关断状态、控制第二五脚继电器K2吸合，输出PWM信号控制上MOS管U1通断。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电动背门控制电路，其特征在于：所述预设的电压阈值为：U*R2/(R1+R2)；其中，U=20V。

5.根据权利要求4所述的电动背门控制电路，其特征在于：所述预设的电压阈值为4.23V。