CN202406068U - 直流电机驱动器 - Google Patents

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付主木
黄景涛
张音哲
刘磊坡
袁澜
肖隽亚
徐美玉
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Abstract

本实用新型涉及一种直流电机驱动器，包括用于输出连接直流电机的全桥电路，以及驱动所述全桥电路各桥臂上开关管的PWM驱动电路，所述直流电机驱动器还设有过流保护电路，所述过流保护电路包括用于串入直流电机电枢回路的一个检测电阻和至少一个保护电阻，所述各保护电阻上并联有用于短路该保护电阻的继电器触头；所述过流保护电路还包括一个MCU，该MCU输入采样连接所述检测电阻，输出驱动控制连接所述继电器的线圈。本实用新型既能实现直流电机自动串电阻起动，又能驱动直流电机四象限运动，还能对电路进行实时过流保护的新型直流电机驱动器，用以解决现有驱动器缺乏保护的问题。

Description

直流电机驱动器
技术领域
本实用新型属于直流电机控制领域，特别涉及一种新型直流电机驱动器。
背景技术
直流电机以其良好的调速特性、较高的起制动转矩，在运动控制领域占据着相当重要的地位，直流电机的驱动器是控制直流电机的核心，可以对直流电机实施各种准确、有效的控制。但直流电机在起动和换向时，电路中产生很大的起动电流和换向电流；当电机过载时，同样会产生很大的过载电流。过大的电流会对电路造成损坏，很大的换向电流还会损坏直流电机的电刷和换向器。
现有的很多直流电机驱动器结构都很简单，没有任何的过流保护机构，很难保证驱动器安全可靠、稳定准确地运行，还会大大减少直流电机的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一个既能实现直流电机自动串电阻起动，又能驱动直流电机四象限运动，还能对电路进行实时过流保护的新型直流电机驱动器，用以解决现有驱动器缺乏保护的问题。
为实现上述目的，本实用新型的方案是：一种直流电机驱动器，包括用于输出连接直流电机的全桥电路，以及驱动所述全桥电路各桥臂上开关管的PWM驱动电路，所述直流电机驱动器还设有过流保护电路，所述过流保护电路包括用于串入直流电机电枢回路的一个检测电阻和至少一个保护电阻，所述各保护电阻上并联有用于短路该保护电阻的继电器触头；所述过流保护电路还包括一个MCU，该MCU输入采样连接所述检测电阻，输出驱动控制连接所述继电器的线圈。
所述过流保护电路串设在电源与全桥电路的一个输入端之间。
所述MCU通过一个AD转换器连接所述检测电阻。
所述MCU通过晶体管驱动连接所述继电器的线圈。
本实用新型的直流电机驱动器分为驱动电路和过流保护电路，过流保护电路串设在电枢回路中，其中的检测电阻将电路中的电流值转换为电压值，对电路电流进行实时检测，并传输给MCU，MCU根据检测到的电流信号控制保护电阻投入或切出电枢回路。在直流电机起动时，电路中有很大的起动电流，此时，保护机构可以充当自动的串电阻起动装置，使直流电机安全起动。在直流电机换向时，会产生很大的换向电流，此时保护机构将保护电阻接入直流电机的电枢回路，这样既能减小电机的换向电流，从而保护直流电机的电刷和换向器，又能使电机的机械特性变软，使电机更加快速地进入第三象限（反转状态）运行，顺利完成换向。当负载转矩增大、直流电机处于过载状态时，保护电阻的接入可以减小电枢电流，对电机实施过载保护。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1所示，一种直流电机驱动器，包括用于输出连接直流电机的全桥电路，驱动全桥电路各桥臂上开关管的PWM驱动电路，以及过流保护电路。PWM驱动电路包括输入连接PWM控制信号的逻辑电路，逻辑电路包括两个集成时序逻辑电路芯片U1和U2，通过此逻辑电路芯片控制全桥驱动电路的四个MOS管交替导通和关断，从而驱动直流电机四象限运动。本实施例采用国际整流器公司（International Rectifier）的IR2104芯片作为时序逻辑电路芯片。IR2104的IN端分别接PWM_1和PWM_2，用于对直流电机进行调速和调向。全桥驱动电路由四个N沟道MOS管Q1、Q2、Q3、Q4,组成，并联接成H桥电路。每个MOS管的漏极d和源极s间还都并联有一个续流二极管，当电机工作于制动状态时，用于电枢电流泄流。本实施例中采用国际整流器公司（International Rectifier）的IRF3205作为组桥的N沟道MOS管，泄流二极管采用4148二极管。在直流电机的电枢两端还并联有一个电容C3，用于滤去电机换向时产生的尖波。
过流保护电路包括用于串入直流电机电枢回路的一个检测电阻R12和三个保护电阻R7、R8、R9，保护电阻R7、R8的串联部分上并联有继电器K2的触头，保护电阻R9上并联有继电器K1的触头；过流保护电路还包括一个MCU，该MCU输入采样连接检测电阻R12，输出控制连接驱动继电器K1、K2的晶体管Q8、Q7。
具体来说，检测电阻R12用于将实时的电流值转换为电压值，承担对电流的检测任务。将检测电阻R12两端的电压分别加在集成运放AR1的正相输入端和反向输入端，然后将AR1输出的模拟电压经电容C4滤波后送入AD转换芯片U3中。经转换后的输出数字量送入微处理器MCU，微处理器MCU对信号进行分析后作出判断，继而控制动断继电器K1、K2动作，将保护电阻R7、R8、R9接入或者移出电路（K1断开接入R9，K2断开接入R7和R8，K1和K2都断开R7、R8、R9全接入），从而对电路实施过流保护。两个动断继电器分别由晶体管Q7、Q8驱动，在动断继电器的线圈端还并联有泄流二极管D6和D7，在继电器改变状态时迅速泄去线圈中的电流，避免因为过高的感应电势损坏电路。
由逻辑电路和全桥驱动电路共同构成的驱动部分可以精确地驱动直流电机在四象限运动，并能方便可靠的对直流电机进行调速。过流保护电路对直流电机实施过载保护，有以下功能：在直流电机起动时可以充当自动的串电阻起动器，避免过大的起动电流损坏电机电枢绕组，使直流电机安全起动；当直流电机换向时，电枢绕组中产生很大的换向电流，保护电阻将接入电路，保护电阻的接入既可以减小换向电流，保护直流电机的电刷和换向器，还可以使直流电机的机械特性变软，使直流电机更加迅速的进入第三象限反向运行；当负载转矩增大、直流电机处于过载状态时，保护电阻的接入可以减小电枢电流，对电机实施过载保护。

Claims (4)

1.直流电机驱动器，包括用于输出连接直流电机的全桥电路，以及驱动所述全桥电路各桥臂上开关管的PWM驱动电路，其特征在于，所述直流电机驱动器还设有过流保护电路，所述过流保护电路包括用于串入直流电机电枢回路的一个检测电阻和至少一个保护电阻，所述各保护电阻上并联有用于短路该保护电阻的继电器触头；所述过流保护电路还包括一个MCU，该MCU输入采样连接所述检测电阻，输出驱动控制连接所述继电器的线圈。
2.根据权利要求1所述的直流电机驱动器，其特征在于，所述过流保护电路串设在电源与全桥电路的一个输入端之间。
3.根据权利要求1所述的直流电机驱动器，其特征在于，所述MCU通过一个AD转换器连接所述检测电阻。
4.根据权利要求1所述的直流电机驱动器，其特征在于，所述MCU通过晶体管驱动连接所述继电器的线圈。
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