CN116316436A - 电机驱动电路与电子设备 - Google Patents

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CN116316436A
CN116316436A CN202310280035.4A CN202310280035A CN116316436A CN 116316436 A CN116316436 A CN 116316436A CN 202310280035 A CN202310280035 A CN 202310280035A CN 116316436 A CN116316436 A CN 116316436A
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China
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voltage
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CN202310280035.4A
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李桂海
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Shenzhen H&T Intelligent Control Co Ltd
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Shenzhen H&T Intelligent Control Co Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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Abstract

本申请公开了一种电机驱动电路与电子设备。电机驱动电路包括电机驱动支路、信号检测支路、开关支路与控制器。控制器被配置为输出基准电压信号。信号检测支路被配置为基于流经电机的电流生成第一电压，并在第一电压大于基准电压信号的电压时输出第一控制信号。开关支路被配置为响应于第一控制信号而导通，并输出第一驱动信号至电机驱动支路。电机驱动支路被配置为在接收到第一驱动信号时，电机驱动支路中的开关管被关断，以停止驱动电机。通过上述方式，能够降低元器件被损坏的风险。

Description

电机驱动电路与电子设备
技术领域
本申请涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种电机驱动电路与电子设备。
背景技术
随着社会的电子技术日益发展，由场效应管等功率控制器件组成且用来完成电子电路中的逆变功能的H桥电路被广泛应用。随着功率控制器件的更新，场效应管由于有着较低的导通电阻特性受到市场欢迎。
然而，H桥电路应用在具有微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的应用场景中时，由于MCU存在死机的概率，则在MCU死机时MCU可能无法输出相应的信号控制H桥电路中的功率控制器件。在该种情况下，H桥电路存在失控或者过载问题，进而可能损坏H桥电路中的功率控制器件等。
发明内容
本申请旨在提供一种电机驱动电路与电子设备，本申请能够降低元器件被损坏的风险。
为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种电机驱动电路，包括：
电机驱动支路、信号检测支路、、开关支路与控制器；
所述信号检测支路的第一端与所述电机驱动支路的第一端连接，所述信号检测支路的第二端与所述控制器连接，所述信号检测支路的第三端与所述开关支路的第一端连接，所述开关支路的第二端与所述电机驱动支路的第二端连接，所述开关支路的第三端与所述电机驱动支路的第三端连接，所述电机驱动支路的第四端与所述电机的第一端连接，所述电机驱动支路的第五端与所述电机的第二端连接；
所述控制器被配置为输出基准电压信号；
所述信号检测支路被配置为基于流经所述电机的电流生成第一电压，并在所述第一电压大于所述基准电压信号的电压输出第一控制信号；
所述开关支路被配置为响应于所述第一控制信号而导通，并输出第一驱动信号至所述电机驱动支路；
所述电机驱动支路被配置为在接收到所述第一驱动信号时，所述电机驱动支路中的开关管被关断，以停止驱动所述电机。
在一种可选的方式中，所述信号检测支路包括电流检测单元与电压比较单元；
所述电流检测单元的第一端与所述电机驱动支路的第一端连接，所述电流检测单元的第二端与所述电压比较单元的第一端连接，所述电压比较单元的第二端用于与所述控制器连接，所述电压比较单元的第三端与所述开关支路的第一端连接；
所述电流检测单元被配置为基于流经所述电机的电流生成所述第一电压；
所述电压比较单元被配置为接收所述第一电压与所述基准电压信号，并在所述第一电压大于所述基准电压时输出所述第一控制信号。
在一种可选的方式中，所述基准电压信号为脉宽调制信号。
在一种可选的方式中，所述电流检测单元包括采样电阻与第一运算放大器；
所述采样电阻的第一端分别与所述电机驱动支路的第一端及所述第一运算放大器的第二输入端连接，所述采样电阻的第二端及所述第一运算放大器的第一输入端均接地，所述第一运算放大器的输出端与所述电压比较单元的第一端连接；
所述采样电阻被配置为将流经所述电机的电流转换为第二电压；
所述第一运算放大器被配置为将第二电压放大后输出所述第一电压。
在一种可选的方式中，所述电压比较单元包括第一电容与第二运算放大器；
所述第一电容的第一端与所述控制器连接，所述第一电容的第二端与所述第二运算放大器的第二输入端连接，所述第二运算放大器的第一输入端与所述电流检测单元的第二端连接；
所述脉宽调制信号通过所述第一电容输入至所述第二运算放大器的第二输入端；
所述第二运算放大器被配置为在所述第一电压大于所述脉宽调制信号对应的电压时输出所述第一控制信号。
在一种可选的方式中，所述开关支路包括第一开关管与第二开关管；
所述第一开关管的第一端及所述第二开关管的第一端均与所述信号检测支路的第三端连接，所述第一开关管的第二端及所述第二开关管的第二端均接地，所述第一开关管的第三端与所述电机驱动支路的第二端连接，所述第二开关管的第三端与所述电机驱动支路的第三端连接。
在一种可选的方式中，所述电机驱动支路包括开关单元与桥臂单元；
所述开关单元的第一端分别与所述开关支路的第二端及所述桥臂单元的第一端连接，所述开关单元的第二端分别与所述开关支路的第三端及所述桥臂单元的第二端连接，所述开关单元的第三端与所述桥臂单元的第三端连接，所述开关单元的第四端与所述桥臂单元的第四端连接，所述桥臂单元的第五端与信号检测支路的第一端连接，所述桥臂单元的第六端与所述电机的第一端连接，所述桥臂单元的第七端与所述电机的第二端连接；
所述开关单元被配置为响应于所述第一驱动信号而输出第二控制信号至所述桥臂单元；
所述桥臂单元被配置为在接收到所述第二控制信号时，所述桥臂单元中的开关管被关断，以停止驱动所述电机。
在一种可选的方式中，所述开关单元包括第三开关管与第四开关管；
所述第三开关管的第一端与所述开关支路的第二端连接，所述第四开关管的第一端与所述开关支路的第三端连接，所述第三开关管的第二端及所述第四开关管的第二端均接地，所述第三开关管的第三端与所述桥臂单元的第一端连接，所述第四开关管的第三端与所述桥臂单元的第二端连接。
在一种可选的方式中，所述桥臂单元包括第五开关管、第六开关管、第七开关管与第八开关管；
所述第五开关管的第一端与所述开关单元的第三端连接，所述第五开关管的第二端分别与所述第六开关管的第三端及所述电机的第一端连接，所述第六开关管的第二端分别与所述信号检测支路的第一端及所述第八开关管的第三端连接，所述第五开关管的第三端及所述第七开关管的第三端均与第一电源连接，所述第六开关管的第一端与所述开关支路的第三端连接，所述第七开关管的第一端与所述开关单元的第四端连接，所述第七开关管的第二端分别与所述第八开关管的第二端及所述电机的第二端连接，所述第八开关管的第一端与所述开关支路的第二端连接。
第二方面，本申请提供一种电子设备，该电子设备包括电机以及如上所述的电机驱动电路。
本申请的有益效果是：本申请提供的电机驱动电路包括电机驱动支路、信号检测支路与开关支路。在电机驱动电路中的部分开关管导通以驱动电机运行时，信号检测支路能够基于流经电机的电流生成第一电压。信号检测支路同时还输入了基准电压信号。继而，脉宽调制信号在电机的电流过大时，即电机驱动支路的电流过大时，第一电压大于基准电压脉宽调制信号。此时，信号检测支路输出第一控制信号至开关支路，以使开关支路导通，并输出第一驱动信号至电机驱动支路。电机驱动支路在接收到第一驱动信号时，电机驱动支路中的开关管被关断，以停止驱动电机。从而在电机出现过流时能够及时停止电机驱动支路的运行，以降低了该电机驱动电路中各元器件被损坏的风险。同时，即使出现控制器死机异常而导致控制器无法输出基准电压信号，基准电压信号对应的电压接近或等于零，在电机的电流过大时第一电压也能够大于基准电压信号对应的电压，继而最终同样能够关断电机驱动支路中的开关管。从而，降低了该电机驱动电路中各元器件被损坏的风险。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本申请一实施例提供的电机驱动电路的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的电机驱动电路的结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的电机驱动电路的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的电机驱动电路100的结构示意图。如图1所示，该电机驱动电路100包括电机驱动支路10、信号检测支路20、开关支路30与控制器40。
其中，信号检测支路20的第一端与电机驱动支路10的第一端连接，信号检测支路20的第二端与控制器40连接，信号检测支路20的第三端与开关支路30的第一端连接，开关支路30的第二端与电机驱动支路10的第二端连接，开关支路30的第三端与电机驱动支路10的第三端连接，电机驱动支路10的第四端与电机M1的第一端连接，电机驱动支路10的第五端与电机M1的第二端连接。
具体地，控制器40被配置为输出基准电压信号。信号检测支路20被配置为基于流经电机M1的电流生成第一电压，并在第一电压大于基准电压信号对应的电压时输出第一控制信号。开关支路30被配置为响应于第一控制信号而导通，并输出第一驱动信号至电机驱动支路10。电机驱动支路10被配置为在接收到第一驱动信号时，电机驱动支路10中的开关管被关断，以停止驱动电机M1。
在实际应用中，在电机驱动电路10中的部分开关管导通以驱动电机M1运行的过程中，信号检测支路20能够实时基于流经电机M1的电流生成第一电压。接着，信号检测支路20实时输出第一电压与基准电压信号对应的电压的比较结果。
在电机M1正常运行时，即流经电机M1的电流正常时，第一电压始终小于或等于基准电压信号对应的电压。信号检测支路20不输出第一控制信号，开关支路30保持断开，电机驱动支路10中的部分开关管保持导通，电机M1保持运行。
在电机M1的电流过大时，会导致第一电压大于基准电压信号对应的电压。此时，信号检测支路20输出第一控制信号至开关支路30，以使开关支路30导通。开关支路30输出第一驱动信号至电机驱动支路10。电机驱动支路10在接收到第一驱动信号时，电机驱动支路10中导通的开关管均被关断，即电机驱动支路10中的所有开关管均被关断，以停止驱动电机M1。从而，实现了在电机M1出现过流时能够及时停止电机驱动支路10的运行，有利于降低该电机驱动电路100中各元器件被损坏的风险。
此外，即使控制器40出现死机的异常而导致控制器40无法输出基准电压信号，则基准电压信号对应的电压接近或等于零。从而，在电机的电流过大时第一电压依然能够大于基准电压信号对应的电压，并最终能够关断电机驱动支路10中的开关管，进而能够降低该电机驱动电路100中各元器件被损坏的风险。
在一些实施方式中，上述实施例中的基准电压信号为脉宽调制(Pulse WidthModulation，PWM)信号。
在该实施例中，一方面，若控制器40控制其输出的PWM信号的占空比与频率均保持不变，则该PWM信号的电压(具体为PWM信号的平均电压)保持不变，所以能够提供一个电压值稳定的基准电压信号，有利于提高对信号检测的准确性与稳定性。
另一方面，在应用于不同的应用场景时，控制器40能够通过调节PWM信号的占空比或频率，以调节PWM信号的电压。进而控制器40能够输出满足实际应用场景的PWM信号，即输出满足实际应用场景的基准电压信号，从而可适用于较多的应用场景，具有较高的实用性。
在一实施例中，如图2所示，信号检测支路20包括电流检测单元21与电压比较单元22。
其中，电流检测单元21的第一端与电机驱动支路10的第一端连接，电流检测单元21的第二端与电压比较单元22的第一端连接，电压比较单元22的第二端与控制器40连接，电压比较单元22的第三端与开关支路30的第一端连接。
具体地。电流检测单元21被配置为基于流经电机M1的电流生成第一电压。电压比较单元22被配置为接收第一电压与基准电压信号，并在第一电压大于基准电压信号时输出第一控制信号。
在实际应用中，在电机驱动电路10中的部分开关管导通以驱动电机M1运行的过程中，电流检测单元21能够实时基于流经电机M1的电流生成第一电压。接着，电压比较单元22接收第一电压与基准电压信号。电压比较单元22实时输出第一电压与基准电压信号对应的电压的比较结果。
在流经电机M1的电流正常时，第一电压始终小于或等于基准电压信号对应的电压。电压比较单元22不输出第一控制信号，开关支路30保持断开，电机驱动支路10中的部分开关管保持导通，电机M1保持运行。
在电机M1的电流过大时，第一电压大于基准电压信号对应的电压。此时，电压比较单元22输出第一控制信号至开关支路30，以使开关支路30导通。开关支路30输出第一驱动信号至电机驱动支路10。电机驱动支路10在接收到第一驱动信号时，电机驱动支路10中导通的开关管均被关断，即电机驱动支路10中的所有开关管均被关断，以停止驱动电机M1。从而，实现了在电机M1出现过流时能够及时停止电机驱动支路10的运行，降低了该电机驱动电路100中各元器件被损坏的风险。
请参照图3，图3中示例性示出了电机驱动电路100的一种电路结构。
在一实施例中，如图3所示，电机驱动支路10包括开关单元11与桥臂单元12。
其中，开关单元11的第一端分别与开关支路30的第二端及桥臂单元12的第一端连接，开关单元11的第二端分别与开关支路30的第三端及桥臂单元12的第二端连接，开关单元11的第三端与桥臂单元12的第三端连接，开关单元11的第四端与桥臂单元12的第四端连接，桥臂单元12的第五端与信号检测支路20的第一端连接，桥臂单元12的第六端与电机M1的第一端连接，桥臂单元12的第七端与电机M1的第二端连接。
具体地，开关单元11被配置为响应于开关支路30输出的第一驱动信号而输出第二控制信号至桥臂单元12。桥臂单元12被配置为在接收到第二控制信号时，桥臂单元12中的开关管被关断，以停止驱动电机M1。
图3中还示例性示出了开关单元11的一种结构。如图3所示，开关单元11包括第三开关管Q3与第四开关管Q4。
其中，第三开关管Q3的第一端与开关支路30的第二端连接，第四开关管Q4的第一端与开关支路30的第三端连接，第三开关管Q3的第二端及第四开关管Q4的第二端均接地GND，第三开关管Q3的第三端与桥臂单元12的第一端连接，第四开关管Q4的第三端与桥臂单元12的第二端连接。
在该实施例中，第一驱动信号包括两个子信号，分别为第一驱动子信号与第二驱动子信号。第二控制信号也相应包括两个子信号，分别为第一控制子信号与第二控制子信号。
其中，第一驱动子信号输入至第三开关管Q3，以使第三开关管Q3关断，并输出第一控制子信号至桥臂单元12，以使桥臂单元12中的第一部分开关管关断。同时，第一驱动子信号也输入至桥臂单元12，以使桥臂单元12中的第二部分开关管关断。
第二驱动子信号输入至第四开关管Q4，以使第四开关管Q4关断，并输出第二控制子信号至桥臂单元12，以使桥臂单元12中的第三部分开关管关断。同时，第二驱动子信号也输入至桥臂单元12，以使桥臂单元12中的第四部分开关管关断。
桥臂单元12中的开关管包括第一部分开关管、第二部分开关管、第三部分开关管与第四部分开关管。
其中，在该实施例中，以第三开关管Q3与第四开关管Q4均为NPN型三极管为例。NPN型三极管的基极为第三开关管Q3(以及第四开关管Q4)的第一端，NPN型三极管的发射极为第三开关管Q3(以及第四开关管Q4)的第二端，NPN型三极管的集电极为第三开关管Q3(以及第四开关管Q4)的第三端。
除此之外，第三开关管Q3与第四开关管Q4可以是任何可控开关，比如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、集成门极换流晶闸管(IGCT)器件、门极关断晶闸管(GTO)器件、可控硅整流器(SCR)器件、结栅场效应晶体管(JFET)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件等。
在另一实施例中，开关单元11还包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15与第十六电阻R16。
其中，第九电阻R9的第一端与开关支路30的第二端连接，第九电阻R9的第二端分别与第十电阻R10的第一端及第三开关管Q3的第一端连接，第三开关管Q3的第三端与第十二电阻R12的第一端连接，第十二电阻R12的第二端分别与桥臂单元12的第三端及第十一电阻R11的第一端连接，第十一电阻R11的第二端及第十三电阻R13的第二端均与第一电源V1连接，第十五电阻R15的第一端与开关支路30的第三端连接，第十五电阻R15的第二端分别与第十六电阻R16的第一端及第四开关管Q4的第一端连接，第四开关管Q4的第三端与第十四电阻R14的第一端连接，第十四电阻R14的第二端分别与桥臂单元12的第四端及第十三电阻R13的第一端连接，第十电阻R10的第二端、第三开关管Q3的第二端、第十六电阻R16的第二端及第四开关管Q4的第二端均接地GND。
在该实施例中，第九电阻R9与第十电阻R10用于分压，以为第三开关管Q3提供导通压降。在第三开关管Q3导通时，第十一电阻R11与第十二电阻R12用于对第一电源V1的电压分压，并将第十二电阻R12上的电压输入至桥臂单元12的第三端，以使桥臂单元12中的第一部分开关管导通。
第十五电阻R15与第十六电阻R16用于分压，以为第四开关管Q4提供导通压降。在第四开关管Q4导通时，第十三电阻R13与第十四电阻R14用于对第一电源V1的电压分压，并将第十四电阻R14上的电压输入至桥臂单元12的第四端，以使桥臂单元12中的第三部分开关管导通。
在另一些实施例中，第九电阻R9的第一端还通过接口J1与控制器40连接，第十五电阻R15的第一端还通过接口J2与控制器40连接。
在该实施例中，控制器40还能够控制第三开关管Q3与第四开关管Q4的导通与关断。具体地，当控制器40正常运行时，即控制器40未发生死机等异常情况时，控制器40能够输出第三控制信号或第四控制信号至第三开关管Q1的第一端。控制器40还能够输出第五控制信号或第六控制信号至第四开光管Q1的第一端。其中，第三开关管Q3受控于第三控制信号而导通，并受控制于第四控制信号而关断。第四开关管Q4受控于第五控制信号而导通，并受控于第六控制信号而关断。
图2中还示例性示出了桥臂单元12的一种结构。如图2所示，桥臂单元12包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7与第八开关管Q8。
其中，第五开关管Q5的第一端与开关单元11的第三端连接，第五开关管Q5的第二端分别与第六开关管Q6的第三端及电机M1的第一端连接，第六开关管Q6的第二端分别与信号检测支路20的第一端及第八开关管Q8的第三端连接，第五开关管Q5的第三端及第七开关管Q7的第三端均与第一电源V1连接，第六开关管Q6的第一端与开关支路30的第三端连接，第七开关管Q7的第一端与开关单元11的第四端连接，第七开关管Q7的第二端分别与第八开关管Q8的第二端及电机M1的第二端连接，第八开关管Q8的第一端与开关支路30的第二端连接。
其中，第五开关管Q5对应上述实施例中桥臂单元12的第一部分开关管，第六开关管Q6对应上述实施例中桥臂单元12的第四部分开关管，第七开关管Q7对应上述实施例中桥臂单元12的第三部分开关管，第八开关管Q8对应上述实施例中桥臂单元12的第二部分开关管。
其中，在该实施例中，以第六开关管Q6与第八开关管Q8为NMOS管为例。NMOS管的栅极为第六开关管Q6(与第八开关管Q8)的第一端，NMOS管的源极为第六开关管Q6(与第八开关管Q8)的第二端，NMOS管的漏极为第六开关管Q6(与第八开关管Q8)的第三端。
除此之外，第六开关管Q6与第八开关管Q8可以是任何可控开关，比如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、集成门极换流晶闸管(IGCT)器件、门极关断晶闸管(GTO)器件、可控硅整流器(SCR)器件、结栅场效应晶体管(JFET)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件等。
同时，在该实施例中，以第五开关管Q5与第七开关管Q7为PMOS管为例。PMOS管的栅极为第五开关管Q5(与第七开关管Q7)的第一端，PMOS管的源极为第五开关管Q5(与第七开关管Q7)的第二端，PMOS管的漏极为第五开关管Q5(与第七开关管Q7)的第三端。
除此之外，第五开关管Q5与第七开关管Q7可以是任何可控开关，比如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、集成门极换流晶闸管(IGCT)器件、门极关断晶闸管(GTO)器件、可控硅整流器(SCR)器件、结栅场效应晶体管(JFET)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件等。
在另一实施例中，桥臂单元12还包括第一稳压二极管DW1、第二稳压二极管DW2、第十七电阻R17、第十八电阻R18与第三电容C3。
其中，第一稳压二极管DW1的阳极与第六开关管Q6的第二端连接，第一稳压二极管DW1的阴极分别与第六开关管Q6的第三端及第三电容C3的第一端连接，第二稳压二极管DW2的第一端与第八开关管Q8的第三端连接，第二稳压二极管DW2的第二端分别与第八开关管Q8的第三端及第三电容C3的第二端连接，第六开关管Q6的第一端通过第十七电阻R17连接至开关支路30的第三端，第八开关管Q8的第一端通过第十八电阻R18连接至开关支路30的第二端。
具体地，第十七电阻R17与第十八电阻R18均为限流电阻。第一稳压二极管DW1用于对第六开关管Q6第二端与第三端之间的电压进行钳位，以防止第六开关管Q6因其第二端与第三端之间的电压过大而损坏。第二稳压二极管DW2用于对第八开关管Q8第二端与第三端之间的电压进行钳位，以防止第八开关管Q8因其第二端与第三端之间的电压过大而损坏。第三电容C3用于滤波。
在一实施例中，电流检测单元21包括采样电阻RA1与第一运算放大器U1。
其中，采样电阻RA1的第一端分别与电机驱动支路10的第一端及第一运算放大器U1的第二输入端连接，采样电阻RA1的第二端及第一运算放大器U1的第一输入端均接地GND，第一运算放大器U1的输出端与电压比较单元22的第一端连接。在该实施例中，以第一运算放大器U1的第一输入端为同相输入端，第二输入端为反相输入端为例。
具体地，流经采样电阻RA1的电流为流经电机M1的电流，继而，采样电阻RA1可将流经电机M1的电流转换为第二电压，第二电压为采样电阻RA1两端的电压。第一运算放大器U1在接收到第二电压后，将第二电压放大并输出第一电压。
在另一实施例中，电流检测单元21还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3与第四电阻R4。
其中，第一电阻R1的第一端与采样电阻RA1的第一端连接，第一电阻R1的第二端分别与第二电阻R2的第一端及第一运算放大器U1的第二输入端连接，第三电阻R3的第二端分别与第一运算放大器U1的第一输入端及第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与第一运算放大器U1的输入端连接，第二电阻R2的第二端与第三电阻R3的第一端均接地GND。
具体地，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3与第四电阻R4用于调节电流检测单元21对第二电压的放大倍数。
在一实施例中，电压比较单元22包括第一电容C1与第二运算放大器U2。
其中，第一电容C1的第一端通过接口J3与控制器40连接，第一电容C1的第二端与第二运算放大器U2的第二输入端连接，第二运算放大器U2的第一输入端与电流检测单元21的第二端连接。在该实施例中，以第二运算放大器U2的第一输入端为同相输入端，第二输入端为反相输入端为例。
具体地，第二运算放大器U2的第一输入端输入第一电压。第二运算放大器U2的第二输入端输入脉宽调制信号对应的电压，即脉宽调制信号通过第一电容C1输入至第二运算放大器U2的第二输入端。第二运算放大器U2被配置为在第一电压大于脉宽调制信号对应的电压时输出第一控制信号。当第二运算放大器U2的第一输入端为同相输入端，第二输入端为反相输入端时，若第一电压大于脉宽调制信号对应的电压，则第二运算放大器U2输出高电平信号(该信号即为第一控制信号)。在另一实施例中，电压比较单元22还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第二电容C2、第一二极管D1与第二二极管D2。
其中，第二电容C2的第一端分别与第二运算放大器U2的第二输入端、第五电阻R5的第一端及第六电阻R6的第一端连接，第五电阻R5的第二端与第二二极管D2的阴极连接，第二二极管D2的阳极分别与第一电容C1的第二端与第一二极管D1的阴极连接，第七电阻R7的第一端与第二运算放大器U2的输出端连接，第七电阻R7的第二端分别与第八电阻R8的第一端及开关支路30的第一端连接，第二电容C2的第二端、第六电阻R6的第二端、第一二极管D1的阳极及第八电阻R8的第二端均接地GND。
具体地，第一电容C1用于在控制器40正常运行，并输出脉宽调制信号时，使脉宽调制信号作用于第二运算放大器U2的第二输入端。第一电容C1还用于在控制器40异常时，使作用于第二运算放大器U2的第二输入端的电压接近或等于零。第五电阻R5与第六电阻R6为分压电阻。第二电容C2为滤波电容。第七电阻R7与第八电阻R8也为分压电阻。
在该实施例中，基于第一电容C1通交流阻直流的特征，所以脉宽调制信号能够通过第一电容C1输入至第二运算放大器U2的第二输入端。继而，在出现控制器40死机异常时，若出现控制器40无法输出脉宽调制信号或控制器40输出恒定的信号(即直流信号)等情况时，接口J3上的信号均无法通过第一电容C1，此时输入至第二运算放大器U2的第二输入端的电压接近或等于零。电压比较单元22能够输出第一控制信号至开关支路30，并最终关断电机驱动支路10中的开关管。从而，能够在控制器40出现多种不同的异常情况时及时关断电机驱动支路10中的开关管，能够更加有效地对电机驱动电路100中各元器件起到保护作用。
在一实施例中，开关支路30包括第一开关管Q1与第二开关管Q2。
其中，第一开关管Q1的第一端及第二开关管Q2的第一端均与电压比较单元22的第三端连接，第一开关管Q1的第二端及第二开关管Q2的第二端均接地GND，第一开关管Q1的第三端与电机驱动支路10的第二端连接，第二开关管Q2的第三端与电机驱动支路10的第三端连接。
其中，在该实施例中，以第一开关管Q1与第二开关管Q2均为NPN型三极管为例。NPN型三极管的基极为第一开关管Q1(以及第二开关管Q2)的第一端，NPN型三极管的发射极为第一开关管Q1(以及第二开关管Q2)的第二端，NPN型三极管的集电极为第一开关管Q1(以及第二开关管Q2)的第三端。
除此之外，第一开关管Q1与第二开关管Q2可以是任何可控开关，比如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、集成门极换流晶闸管(IGCT)器件、门极关断晶闸管(GTO)器件、可控硅整流器(SCR)器件、结栅场效应晶体管(JFET)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件等。
以下对图3所示的电路结构的原理进行说明。
当控制器40正常控制电机运行时，控制器40输出高电平至接口J1与接口J2中的一个，并输出低电平至另一个。以控制器40输出高电平至接口J1，并输出低电平至接口J2为例。此时，第三开关管Q3导通，第一电源V1、第十一电阻R11、第十二电阻R12与第三开关管Q3形成回路，第十一电阻R11与第十二电阻R12对第一电源V1的电压分压后输入至第五开关管Q5的第一端，以使第五开关管Q5导通。同时，高电平通过接口J1输入至第八开关管Q8第一端，以使第八开关管Q8导通。电机M1得电并运行。
之后，电机M1运行时的电流流经采样电阻RA1，并经采样电阻RA1转换为第二电压。第二电压被放大后转换为第一电压，第一电压输入至第二运算放大器U2的同相输入端。其次，控制器40还输出脉宽调制信号。脉宽调制信号通过接口J3、第一电容C1、第二二极管D2与第五电阻R5输入至第二运算放大器U2的反向输入端。
继而，当流经电机M1的电流正常时，第一电压小于或等于脉宽调制信号对应的电压(即脉宽调制信号的平均电压)时，第二运算放大器U2输出低电平信号。低电平信号输入至第一开关管Q1与第二开关管Q2，以使第一开关管Q1与第二开关管Q2均关断。此时，电机驱动支路10中各开关管均保持原来的状态，电机M1保持正常运行。
当流经电机M1的电流过大时，第一电压大于脉宽调制信号对应的电压，第二运算放大器U2输出高电平信号。高电平信号输入至第一开关管Q1与第二开关管Q2，以使第一开关管Q1与第二开关管Q2均导通。接口J1通过第一开关管Q1接地GND，接口J2通过第二开关管Q2接地GND，接口J1与接口J2均被强制拉低。此时，第三开关管Q3与第八开关管Q8由于接口J1的拉低而关断，继而第三开关管Q3的关断导致第五开关管Q5关断；第四开关管Q4与第六开关管Q6由于接口J2的拉低而关断，继而第四开关管Q4的关断导致第七开关管Q7关断。至此，第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7与第八开关管Q8均保持关断，电机M1失电而停止运行。从而，实现了在电机M1运行过程中，电机M1出现过流异常时，计时停止电机M1运行。
其次，在电机M1运行过程中，控制器40也能够输出低电平信号分别作用于接口J1与接口J2，以使第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7与第八开关管Q8均保持关断，从而使电机M1失电而停止运行。
而若在电机M1运行过程中，控制器40出现失效或者死机等异常，则控制器40无法通过接口J1与接口J2控制电机驱动支路10中各开关管停止工作。并且，由于此时控制器40出现失效或者死机等异常，可能导致接口J1与接口J2上的信号不明，并可能使得电机驱动支路10一直工作在一个无控制无检测的状态下，进而导致了电机驱动支路10驱动电机M1一直在无休止的运作，存在不确定性的危险。在该种情况下，控制器40输出的脉宽调制信号也会因控制器40出现失效或者死机等异常而中断，接口J3上的信号的电平不明，但接口J3上的信号均会被第一电容C1隔断。此时，第二运算放大器U2的反相输入端没有得到脉宽调制信号对应的电压，但第一运算放大器U1保持输出第一电压至第二运算放大器U2的同相输入端。继而，第二运算放大器U2能够输出高电平信号至第一开关管Q1与第二开关管Q2，以使第一开关管Q1与第二开关管Q2均导通。其中，在第一开关管Q1导通时，接口J1被拉低为低电平；在第二开关管Q2导通时，接口J2被拉低为低电平。之后，第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7与第八开关管Q8均被驱动关断，从而使电机M1失电而停止运行，有利于防止该电机驱动电路100中各元器件因过载而损坏。
本申请实施例还提供一种电子设备。该电子设备包括电机以及本申请任一实施例中的电机驱动电路100。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电机驱动电路，其特征在于，包括：
电机驱动支路、信号检测支路、开关支路与控制器；
所述信号检测支路的第一端与所述电机驱动支路的第一端连接，所述信号检测支路的第二端与所述控制器连接，所述信号检测支路的第三端与所述开关支路的第一端连接，所述开关支路的第二端与所述电机驱动支路的第二端连接，所述开关支路的第三端与所述电机驱动支路的第三端连接，所述电机驱动支路的第四端与所述电机的第一端连接，所述电机驱动支路的第五端与所述电机的第二端连接；
所述控制器被配置为输出基准电压信号；
所述信号检测支路被配置为基于流经所述电机的电流生成第一电压，并在所述第一电压大于所述基准电压信号的电压时输出第一控制信号；
所述开关支路被配置为响应于所述第一控制信号而导通，并输出第一驱动信号至所述电机驱动支路；
所述电机驱动支路被配置为在接收到所述第一驱动信号时，所述电机驱动支路中的开关管被关断，以停止驱动所述电机。
2.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述信号检测支路包括电流检测单元与电压比较单元；
所述电流检测单元的第一端与所述电机驱动支路的第一端连接，所述电流检测单元的第二端与所述电压比较单元的第一端连接，所述电压比较单元的第二端与所述控制器连接，所述电压比较单元的第三端与所述开关支路的第一端连接；
所述电流检测单元被配置为基于流经所述电机的电流生成所述第一电压；
所述电压比较单元被配置为接收所述第一电压与所述基准电压信号，并在所述第一电压大于所述基准电压信号时输出所述第一控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的电机驱动电路，其特征在于，所述基准电压信号为脉宽调制信号。
4.根据权利要求2所述的电机驱动电路，其特征在于，所述电流检测单元包括采样电阻与第一运算放大器；
所述采样电阻的第一端分别与所述电机驱动支路的第一端及所述第一运算放大器的第二输入端连接，所述采样电阻的第二端及所述第一运算放大器的第一输入端均接地，所述第一运算放大器的输出端与所述电压比较单元的第一端连接；
所述采样电阻被配置为将流经所述电机的电流转换为第二电压；
所述第一运算放大器被配置为将第二电压放大后输出所述第一电压。
5.根据权利要求3所述的电机驱动电路，其特征在于，所述电压比较单元包括第一电容与第二运算放大器；
所述第一电容的第一端与所述控制器连接，所述第一电容的第二端与所述第二运算放大器的第二输入端连接，所述第二运算放大器的第一输入端与所述电流检测单元的第二端连接；
所述脉宽调制信号通过所述第一电容输入至所述第二运算放大器的第二输入端；
所述第二运算放大器被配置为在所述第一电压大于所述脉宽调制信号对应的电压时输出所述第一控制信号。
6.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述开关支路包括第一开关管与第二开关管；
所述第一开关管的第一端及所述第二开关管的第一端均与所述信号检测支路的第三端连接，所述第一开关管的第二端及所述第二开关管的第二端均接地，所述第一开关管的第三端与所述电机驱动支路的第二端连接，所述第二开关管的第三端与所述电机驱动支路的第三端连接。
7.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述电机驱动支路包括开关单元与桥臂单元；
所述开关单元的第一端分别与所述开关支路的第二端及所述桥臂单元的第一端连接，所述开关单元的第二端分别与所述开关支路的第三端及所述桥臂单元的第二端连接，所述开关单元的第三端与所述桥臂单元的第三端连接，所述开关单元的第四端与所述桥臂单元的第四端连接，所述桥臂单元的第五端与信号检测支路的第一端连接，所述桥臂单元的第六端与所述电机的第一端连接，所述桥臂单元的第七端与所述电机的第二端连接；
所述开关单元被配置为响应于所述第一驱动信号而输出第二控制信号至所述桥臂单元；
所述桥臂单元被配置为在接收到所述第一驱动信号及所述第二控制信号时，所述桥臂单元中的开关管被关断，以停止驱动所述电机。
8.根据权利要求7所述的电机驱动电路，其特征在于，所述开关单元包括第三开关管与第四开关管；
所述第三开关管的第一端与所述开关支路的第二端连接，所述第四开关管的第一端与所述开关支路的第三端连接，所述第三开关管的第二端及所述第四开关管的第二端均接地，所述第三开关管的第三端与所述桥臂单元的第一端连接，所述第四开关管的第三端与所述桥臂单元的第二端连接。
9.根据权利要求7所示的电机驱动电路，其特征在于，所述桥臂单元包括第五开关管、第六开关管、第七开关管与第八开关管；
所述第五开关管的第一端与所述开关单元的第三端连接，所述第五开关管的第二端分别与所述第六开关管的第三端及所述电机的第一端连接，所述第六开关管的第二端分别与所述信号检测支路的第一端及所述第八开关管的第三端连接，所述第五开关管的第三端及所述第七开关管的第三端均与第一电源连接，所述第六开关管的第一端与所述开关支路的第三端连接，所述第七开关管的第一端与所述开关单元的第四端连接，所述第七开关管的第二端分别与所述第八开关管的第二端及所述电机的第二端连接，所述第八开关管的第一端与所述开关支路的第二端连接。
10.一种电子设备，其特征在于，包括电机以及如权利要求1-9任意一项所述的电机驱动电路。
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