CN203251271U - 一种马达驱动电路和马达系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种马达驱动电路和马达系统。一种马达驱动电路，包括电平转换电路、逻辑控制电路和逻辑输出驱动电路；所述逻辑控制电路包括电平切换延时控制电路；所述电平切换延时控制电路包括时钟电路、输入信号检测电路、延时电路、延时驱动电路和输出选择电路；所述输入信号检测电路用于检测所述电平切换延时控制电路的输入信号有无变化；所述输出选择电路在输入信号无变化时直接输出输入信号，在输入信号有变化时延时输出输入信号，延时期间输出制动信号。在此还提供一种采用该马达驱动电路的马达系统。该马达驱动电路能有效避免方向切换时，因瞬间感应电动势产生高电压而损坏马达控制芯片，且能缩短系统开发周期，降低成本。

Description

一种马达驱动电路和马达系统

技术领域

本实用新型涉及一种马达驱动电路和马达系统。

背景技术

单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现调速，因此马达驱动电路相对简单。随着集成电路的发展，马达驱动电路面积越做越小，因其功能比较单一，因此马达驱动的性能优劣对马达的使用效果有着重要作用。目前市面上的大部分马达驱动存在着：在双向切换时，H桥两端产生感应电动势进而瞬间产生高电压，易导致马达的控制芯片烧毁。这样的问题使控制芯片使用寿命偏短，间接造成系统成本的提高。目前，解决上述问题的传统方案多为：使用单片机等工具通过软件编程在高低切换信号间加入一段延时。这种软件解决方案开发周期长，系统成本较高，尤其是当需要连续控制、多级控制时，编程难度大大提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种马达驱动电路，不仅能有效避免瞬态电动势产生大电压而保护马达控制芯片，而且能够缩短系统开发周期和开发难度，降低成本。

    另一目的是提供采用该马达驱动电路的马达系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种马达驱动电路，包括电平转换电路、逻辑控制电路、逻辑输出驱动电路和电源电路；电平转换电路的前端接控制信号输入，后端连接所述逻辑控制电路；所述逻辑控制电路与所述逻辑输出驱动电路相连；所述逻辑输出驱动电路输出马达驱动信号；所述逻辑控制电路包括电平切换延时控制电路，所述电平切换延时控制电路包括时钟电路、输入信号检测电路、延时电路、延时驱动电路和输出选择电路；所述输入信号检测电路接所述延时电路和所述延时驱动电路；所述延时电路接所述延时驱动电路；所述延时驱动电路接所述输出选择电路；所述输出选择电路接所述逻辑输出驱动电路；所述时钟电路用于提供时钟信号；所述输入信号检测电路用于检测所述电平切换延时控制电路的输入信号有无变化；所述输出选择电路用于在输入信号无变化时直接输出输入信号，在输入信号有变化时延时输出输入信号，延时期间输出制动信号。

优选地，所述逻辑控制电路还包括逻辑分析保护电路，所述逻辑分析保护电路用于进行逻辑分析并根据电压和温度的检测值进行过压过温保护。

所述逻辑输出驱动电路可包括由MOS管组成的H桥式电路。

一种马达系统，包括马达和所述马达驱动电路，所述马达驱动电路与所述马达相连。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型的马达驱动电路通过电平切换延时控制电路，使瞬态电动势能够得到释放，从而避免产生瞬间高电压，提高控制芯片使用寿命。与传统方案相比，本实用新型的突出优点在于，系统设计过程中不需要额外考虑控制的延时，大大减小编程难度，缩短开发周期，降低系统成本，同时也对马达的使用提供了有效的保护。本实用新型可用于玩具、数码产品、工业及机器人的马达驱动，只需要提供电源与相应的输入就能快速动作，令硬件平台简化，大幅度减少了PCB面积，缩短了开发周期，大大降低了系统的成本。

附图说明

图1是本实用新型马达驱动电路一种实施例的结构框图；

图2是马达驱动电路一种实施例中的电平延时控制电路的电路框图；

图3是根据一种实施例的工作波形时序图；

图4a）-图4d）是根据一种实施例的典型控制流程图，其中图4a）表示待机模式，图4b）表示正转模式，图4c）表示反转模式，图4d）表示制动模式。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

参阅图1和图2，在一些实施例里，马达驱动电路包括电平转换电路、逻辑控制电路、逻辑输出驱动电路以及电源电路，电源电路为其他电路供电，电平转换电路的前端接控制信号输入INA、INB，后端连接所述逻辑控制电路；所述逻辑控制电路与所述逻辑输出驱动电路相连；所述逻辑输出驱动电路输出马达驱动信号OA、OB。其中，所述逻辑控制电路包括电平切换延时控制电路；所述电平切换延时控制电路又包括时钟电路、输入信号检测电路、延时电路、延时驱动电路和输出选择电路；所述输入信号检测电路接所述延时电路和所述延时驱动电路；所述延时电路接所述延时驱动电路；所述延时驱动电路接所述输出选择电路；所述输出选择电路接所述逻辑输出驱动电路；所述时钟电路用于提供时钟信号；所述输入信号检测电路用于检测所述电平切换延时控制电路的输入信号有无变化；所述输出选择电路在输入信号无变化时直接输出输入信号，在输入信号有变化时延时输出输入信号,在延时时间内输出制动信号。

在一些具体实施例里，马达驱动电路由模数结合而设计，可使用2种不同压值的电源，电源电路将电源提供的电压转换成适合逻辑控制电路使用的电压，也为其他模块提供合适的电源。

电平转换电路主要是将输入信号电压变换为数字电路能够识别的电压，如3.3V电压。

所述逻辑输出驱动电路可包括由MOS管组成的H桥式电路，其根据前端电路提供的信号产生控制马达正反转及制动的驱动信号。

在优选的实施例里，所述逻辑控制电路还包括逻辑分析保护电路，所述逻辑分析保护电路用于进行逻辑分析并根据电压和温度的检测值进行过压过温保护。

逻辑控制电路中，通过电平切换延时控制电路实施逻辑切换延时控制，逻辑控制电路还可通过逻辑分析保护电路对其自身状态进行分析并做出相应的动作，在整个电路中起到过压保护、过温保护和逻辑控制的作用。

工作时，马达驱动电路输入未经软件延时的控制信号，经电平转换电路后送入逻辑控制电路，逻辑控制电路主要对前端发出的控制信号进行分析，然后进行电平延时控制。如图2所示，在一些优选实施例里，电平切换延时控制的工作过程为：上电后，时钟电路为输入信号检测电路、延时电路提供时钟，输入信号检测电路不停检测输入信号有无变化，如果没有变化则输出选择电路直接输出输入信号；当检测到输入信号产生变化时，延时电路和延时驱动电路开始工作，输出选择电路在延时这段时间内通过输出制动状态，当延时结束时，输出选择电路才输出输入信号。如果在延时过程中再次检测到输入信号变化，则重新计算延时时间。逻辑输出驱动电路根据输出选择电路的输出产生驱动信号,驱动马达。其逻辑控制过程如图3所示：初态为00，高低切换时中间由逻辑控制电路硬件插入制动状态，释放累积电动势。

在一种特定的实施例里，逻辑输出驱动电路包括由4个MOS管组成的H桥电路，其工作过程如图4a）-图4d）所示，其中图4a）表示待机模式，图4b）表示正转模式，图4c）表示反转模式，图4d）表示制动模式。待机时没有信号，图4b）信号从左上到右下为正转，图4c）从右上到左下为反转，图4d）从左下到右下为制动。

在工作过程中，当检测到电路环境温度过高或电压过大时，逻辑控制电路可通过逻辑分析保护电路进行自我保护控制，等温度或电压下降到一定值时控制恢复功能，形成自恢复的保护作用。

参阅图1和图2，在一些实施例里，还提供一种马达系统，该马达系统包括马达和与马达相连的马达驱动电路，所述马达驱动电路可以是上述任一实施例的马达驱动电路，在此不予赘述。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种马达驱动电路，其特征在于,包括电平转换电路、逻辑控制电路、逻辑输出驱动电路和电源电路；电平转换电路的前端接控制信号输入，后端连接所述逻辑控制电路；所述逻辑控制电路与所述逻辑输出驱动电路相连；所述逻辑输出驱动电路用于输出马达驱动信号；所述逻辑控制电路包括电平切换延时控制电路；所述电平切换延时控制电路包括时钟电路、输入信号检测电路、延时电路、延时驱动电路和输出选择电路；所述输入信号检测电路接所述延时电路和所述延时驱动电路；所述延时电路接所述延时驱动电路；所述延时驱动电路接所述输出选择电路；所述输出选择电路接所述逻辑输出驱动电路；所述时钟电路用于提供时钟信号；所述输入信号检测电路用于检测所述电平切换延时控制电路的输入信号有无变化；所述输出选择电路用于在输入信号无变化时直接输出输入信号，在输入信号有变化时延时输出输入信号，延时期间输出制动信号。

2.如权利要求1所述的马达驱动电路，其特征在于,所述逻辑控制电路还包括逻辑分析保护电路，所述逻辑分析保护电路用于进行逻辑分析并根据电压和温度的检测值进行过压过温保护。

3.如权利要求1或2所述的马达驱动电路，其特征在于,所述逻辑输出驱动电路包括由MOS管组成的H桥式电路。

4.一种马达系统，其特征在于,包括马达和如权利要求1或2所述的马达驱动电路，所述马达驱动电路与所述马达相连。

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