CN204761334U - 电机控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机控制电路，用于切换直流电机的正反转，包括串联于电机正转回路内的第一开关管和第四开关管、以及串联于电机反转回路内的第二开关管和第三开关管，其中，所述第一开关管响应于所述第一开关器件的导通动作并导通，所述第二开关管响应于所述第一开关器件的导通动作并关断；所述第三开关管响应于所述第一开关器件的导通动作并导通，所述第四开关管响应于所述第一开关器件的导通动作并关断。本实用新型的电机控制电路，只通过控制芯片的两个控制信号来切换电机的正反转，并且加快了电机正反转的切换速度。

Description

电机控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种电机控制电路。

背景技术

直流电机（directcurrentmachine）是指能将直流电能转换成机械能的旋转电机。

直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成，通过改变直流电机转子的电流方向即可改变电机的转向。

目前，市面上用于切换电机正反转的控制电路，一般如图1所示，通过四个开关管构成桥式电路，该四个开关管分别响应于控制芯片输出的四个控制信号，并于导通与关断间切换。其中开关管（Q1）与开关管（Q4）分别响应于控制芯片的控制信号P1和P4，并同时动作，电机（M）正转；开关管（Q3）与开关管（Q2）分别响应于控制芯片的控制信号P3和P2，并同时动作，电机（M）反转。但是，上述的控制电路需要占用控制芯片的四个输出引脚。

为减少芯片所占用的引脚数，现有公告号为CN201368987的专利公开了一种电视机电动底座极限位置自动识别电路，上述专利通过控制芯片输出的TURN_LEFT控制开关管V5导通，并相继控制开关管V1和开关管V4导通，从而控制电机正转，其反转的控制方式同理于正转。

上述专利的控制电路虽然只通过控制芯片的两个输出引脚控制电机的正反转，但是，电机每在正转与反转之间切换时，都需要经历三个开关器件的导通时间（如正转时，需要相继导通开关管V5、V1和V4），这样，就造成了电机正反转切换速度慢的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种电机控制电路，只通过控制芯片的两个控制信号来切换电机的正反转，并且电机每在正转与反转之间切换时，只需要经历两个开关器件的导通时间，在不增加控制芯片所占引脚的同时，加快了电机正反转的切换速度。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种电机控制电路，用于切换直流电机的正反转，该电机控制电路包括第一开关器件、第二开关器件和一个H桥式电路，

该第一开关器件具有一个接地的第一端，一个耦接于H桥式电路的第二端，以及一个耦接于来自控制芯片的正转控制信号的控制端；

该第二开关器件具有一个接地的第一端，一个耦接于H桥式电路的第二端，以及一个耦接于来自控制芯片的反转控制信号的控制端；

该H桥式电路响应于第一开关器件或第二开关器件的导通动作，并分别控制直流电机正转或反转；

所述H桥式电路包括,

第一开关管，具有一个耦接于第一开关器件的第二端与VCC电压之间的栅极、一个耦接于VCC电压的源极以及一个耦接于电机的漏极；

第二开关管，具有一个耦接于第一开关器件的第二端与VCC电压之间的栅极、一个接地的源极以及一个耦接于电机的漏极；

第三开关管，具有一个耦接于第二开关器件的第二端与VCC电压之间的栅极、一个耦接于VCC电压的源极以及一个耦接于电机的漏极；

第四开关管，具有一个耦接于第二开关器件的第二端与VCC电压之间的栅极、一个接地的源极以及一个耦接于电机的漏极；

其中，所述第一开关管与所述第四开关管均为PMOS管，所述第二开关管与所述第三开关管均为NMOS管。

本实用新型进一步设置为：所述第二开关管和所述第四开关管的源极与电源地之间耦接有用于测试电机工作电流大小的检测单元。

本实用新型进一步设置为：所述检测单元包括，

一端耦接于第二开关管的源极和第四开关管的源极的公共接点的接地电阻，所述接地电阻检测流经自身的电流大小并转换为呈电压的检测信号输出。

本实用新型进一步设置为：所述接地电阻并联有滤波电容。

本实用新型进一步设置为：所述控制芯片接收该检测信号，当该检测信号的幅值大于芯片内部的第一阈值时，所述控制芯片停止输出该正转控制信号；

当该检测信号的幅值小于芯片内部的第二阈值时，所述控制芯片停止输出该反转控制信号。

本实用新型进一步设置为：该正转控制信号通过一互锁电路与该反转控制信号互锁。

本实用新型进一步设置为：所述互锁电路包括，

第一MOS管，具有一个用于接收该正转控制信号的源极，以及一个用于输出该正转控制信号的漏极；

第二MOS管，具有一个用于接收该反转控制信号的源极，以及一个用于输出该反转控制信号的漏极；

第一非门，具有一个耦接于第一MOS管源极和栅极的输入端，以及一个耦接于第二MOS管栅极的输出端；

第二非门，具有一个耦接于第二MOS管源极和栅极的输入端，以及一个耦接于第一MOS管栅极的输出端。

本实用新型进一步设置为：所述第一MOS管和所述第二MOS管均为NMOS管。

本实用新型进一步设置为：所述第一开关管的漏极与所述第二开关管的漏极的公共接点与所述第三开关管的漏极与所述第四开关管的漏极的公共接点之间耦接有吸收电容。

通过采用上述技术方案，本实用新型的电机控制电路，通过控制芯片的两个控制信号来切换电机正反转，并且，电机每在完成一次切换，只需要经历两个开关器件的导通时间，此外，本实用新型的电机控制电路还具有检测电机工作回路电流大小的检测单元，当该回路出现过流或欠流时，控制芯片控制电机停转，电机的两端耦接有用于吸收电机在切换时所产生的反向电动势的吸收电容。

附图说明

图1为现有技术电机控制电路的原理图；

图2为本实用新型电机控制电路的原理图；

图3为本实用新型控制芯片的简易视图；

图4为图3中非门的内部原理图。

附图标记：Q5、第一开关器件；Q6、第二开关器件；U1、第一开关管；U2、第二开关管；U3、第三开关管；U4、第四开关管；IC1、控制芯片；R34、接地电阻；C15、滤波电容；C23、吸收电容；A、互锁电路；VT1、第一MOS管；VT2、第二MOS管；G1、第一非门；G2、第二非门。

具体实施方式

参照图2至图4对本实用新型的电机控制电路的实施例做进一步说明。

参照图2，本实用新型的电机控制电路，用于切换直流电机的正反转，该电机控制电路包括三极管Q5、三极管Q6和一个H桥式电路，其中，该三极管Q5具有一个接地的第一端，一个耦接于H桥式电路的第二端，以及一个用于接收来自控制芯片IC1的正转控制信号MOTOR_SW1的控制端；该三极管Q6具有一个接地的第一端，一个耦接于H桥式电路的第二端，以及一个用于接收来自控制芯片IC1的反转控制信号MOTOR_SW2的控制端；该H桥式电路通过一个接线端CON2耦接于直流电机。

具体地，H桥式电路包括开关管U1、开关管U2、开关管U3以及开关管U4，开关管U1和开关管U4串联于电机正转回路内，开关管U2和开关管U3串联于电机反转回路内，

其中，开关管U1与开关管U4均为PMOS管，开关管U1的栅极耦接于三极管Q5的集电极与VCC电压之间，开关管U1的源极耦接于VCC电压，开关管U1的漏极耦接于电机；开关管U4的栅极耦接于三极管Q6的集电极与VCC电压之间，开关管U4的源极接地，开关管U4的漏极耦接于电机。

开关管U2与开关管U3均为NMOS管，开关管U2的栅极耦接于三极管Q5的集电极与VCC电压之间，开关管U2的源极接地，开关管U2的漏极耦接于电机；开关管U3的栅极耦接于三极管Q6的集电极与VCC电压之间，开关管U3的源极耦接于VCC电压，开关管U3的漏极耦接于电机。

通过上述的连接关系，当控制芯片IC1输出高电平的正转控制信号MOTOR_SW1时，控制三极管Q5导通，三极管Q5导通后，开关管U1和开关管U2的栅极电位都被拉低，导致开关管U1导通，而开关管U2截止，由于控制芯片IC1不会同时输出正转控制信号MOTOR_SW1和反转控制信号MOTOR_SW2（此处的正转控制信号MOTOR_SW1和反转控制信号MOTOR_SW2均为高电平有效），因此三极管Q6截止，三极管Q6的截止状态，使开关管U3与开关管U4的栅极都处于高电位，从而开关管U3截止，而开关管U4导通，因此，当控制芯片IC1输出高电平的正转控制信号MOTOR_SW1时，开关管U1和开关管U4导通，电机正转；同理，当控制芯片IC1输出高电平的反转控制信号MOTOR_SW2时，开关管U2和开关管U3导通，电机反转。

根据以上工作原理，可以得出，若控制电机正转，芯片IC1先控制三极管Q5导通，继而同时控制开关管U1导通、开关管U2截止，而开关管U4初始就处于导通状态，因此不占用此次控制所耗的时间，因此，控制电机正转只需消耗三极管Q5与开关管U1的导通时间。

再参照图2，电机正转与反转的公共回路内串联有电阻R34，还串联有电容C15，该电阻R34并联于该电容C15，具体地，电阻R34串联于开关管U2的源极与开关管U4的源极的公共接点与电源地之间。

通过上述的连接关系，不论电机正转或者反转，都会有电流流经电阻R34，电阻R34将该电流转换为呈电压的检测信号MOTOR_AD，并通过电容C15滤波后传送至控制芯片IC1，控制芯片IC1接收该检测信号MOTOR_AD，并将其与自身内部的第一阈值和第二阈值进行比较，（第一阈值与第二阈值为芯片内部的预设值，用于与芯片IC1的输入端FS所接受的电压信号进行比较），当该检测信号MOTOR_AD的幅值大于第一阈值或者小于第二阈值时，控制芯片IC1停止输出该正转控制信号MOTOR_SW1或该反转控制信号MOTOR_SW2，其中，检测信号MOTOR_AD的幅值大于第一阈值代表电机工作回路过流；检测信号MOTOR_AD的幅值小于第二阈值代表电机工作回路欠流。

还参照图2，接线端CON2的两端并联有电容C23，当电机于正转和反转之间切换时，会产生反向电动势，通过电容C23可对其进行吸收。

上述所述三极管Q5和三极管Q6分别为第一开关器件和第二开关器件，上述的开关管U1、开关管U2、开关管U3和开关管U4分别为第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管。

参照图3，上述的控制芯片IC1可选为电机控制芯片MC33886，包括两个分别用于输出正转控制信号MOTOR_SW1和反转控制信号MOTOR_SW2的输出端，以及一个用于接收检测信号MOTOR_AD的输入端。

此外，图3中还包括互锁电路A，该互锁电路A耦接于控制芯片IC1用于输出正转控制信号MOTOR_SW1的输出端OUT1与用于输出反转控制信号MOTOR_SW2的输出端OUT2间。

具体地，该互锁电路A包括NMOS管VT1、NMOS管VT2、非门G1和非门G2。其中，NMOS管VT1的源极耦接于输出端OUT1，漏极耦接于三极管Q5的基极，NMOS管VT2的源极耦接于输出端OUT2，漏极耦接于三极管Q6的基极，非门G1的输入端耦接于NMOS管VT1的源极和栅极间，输出端耦接于NMOS管VT1的栅极，非门G2的输入端耦接于NMOS管VT2的源极和栅极间，输出端耦接于NMOS管VT2的栅极。

基于上述的连接关系，当芯片的输出端OUT1输出高电平的正转控制信号MOTOR_SW1时，不管芯片的输出端OUT2是否输出高电平的反转控制信号MOTOR_SW2，NMOS管VT2的漏极均不输出该反转控制信号MOTOR_SW2；同理，当芯片的输出端OUT2输出高电平的反转控制信号MOTOR_SW2时，不管芯片的输出端OUT1是否输出高电平的正转控制信号MOTOR_SW1，NMOS管VT1的漏极均不输出该正转控制信号MOTOR_SW1。

其工作原理如下：若输出端OUT1输出高电平信号，使NMOS管VT1的栅极为高电平，并经过非门G1使NMOS管VT2的栅极为低电平，此时NMOS管VT1导通，NMOS管VT2截止，正转控制信号MOTOR_SW1可通过NMOS管VT1输出；若输出端OUT2输出高电平信号，使NMOS管VT2的栅极为高电平，并经过非门G2使NMOS管VT1的栅极为低电平，此时NMOS管VT2导通，NMOS管VT1截止，正转控制信号MOTOR_SW2可通过NMOS管VT2输出；输出端OUT1输出高电平信号，NMOS管VT1的栅极为高电平，而NMOS管VT2的栅极为低电平，若此时输出端OUT2也输出高电平信号，该信号被非门G1的输出端拉低，同理，先前NMOS管VT1的栅极的电位也被非门G2拉低，此时，正转控制信号MOTOR_SW1和反转控制信号MOTOR_SW2均不输出，关于非门的内部电路可参照图4。

通过以上的设置，可是正转控制信号MOTOR_SW1互锁于反转控制信号MOTOR_SW2，提高电机控制电路工作的稳定性。

综上所述，本实用新型的电机控制电路，通过控制芯片的两个控制信号来切换电机正反转，并且，电机每在完成一次切换，只需要经历两个开关器件的导通时间，此外，本实用新型的电机控制电路还具有检测电机工作回路电流大小的检测单元，当该回路出现过流或欠流时，控制芯片控制电机停转，电机的两端耦接有用于吸收电机在切换时所产生的反向电动势的吸收电容。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种电机控制电路，用于切换直流电机的正反转，该电机控制电路包括第一开关器件、第二开关器件和一个H桥式电路，

该第一开关器件具有一个接地的第一端，一个耦接于H桥式电路的第二端，以及一个耦接于来自控制芯片的正转控制信号的控制端；

该第二开关器件具有一个接地的第一端，一个耦接于H桥式电路的第二端，以及一个耦接于来自控制芯片的反转控制信号的控制端；

该H桥式电路响应于第一开关器件或第二开关器件的导通动作，并分别控制直流电机正转或反转；

其特征在于：所述H桥式电路包括,

第一开关管，具有一个耦接于第一开关器件的第二端与VCC电压之间的栅极、一个耦接于VCC电压的源极以及一个耦接于电机的漏极；

第二开关管，具有一个耦接于第一开关器件的第二端与VCC电压之间的栅极、一个接地的源极以及一个耦接于电机的漏极；

第三开关管，具有一个耦接于第二开关器件的第二端与VCC电压之间的栅极、一个耦接于VCC电压的源极以及一个耦接于电机的漏极；

第四开关管，具有一个耦接于第二开关器件的第二端与VCC电压之间的栅极、一个接地的源极以及一个耦接于电机的漏极；

其中，所述第一开关管与所述第四开关管均为PMOS管，所述第二开关管与所述第三开关管均为NMOS管。

2.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于：所述第二开关管和所述第四开关管的源极与电源地之间耦接有用于测试电机工作电流大小的检测单元。

3.根据权利要求2所述的电机控制电路，其特征在于：所述检测单元包括，

一端耦接于第二开关管的源极和第四开关管的源极的公共接点的接地电阻，所述接地电阻检测流经自身的电流大小并转换为呈电压的检测信号输出。

4.根据权利要求3所述的电机控制电路，其特征在于：所述接地电阻并联有滤波电容。

5.根据权利要求4所述的电机控制电路，其特征在于：所述控制芯片接收该检测信号，当该检测信号的幅值大于芯片内部的第一阈值时，所述控制芯片停止输出该正转控制信号；

当该检测信号的幅值小于芯片内部的第二阈值时，所述控制芯片停止输出该反转控制信号。

6.根据权利要求5所述的电机控制电路，其特征在于：该正转控制信号通过一互锁电路与该反转控制信号互锁。

7.根据权利要求6所述的电机控制电路，其特征在于：所述互锁电路包括，

第一MOS管，具有一个用于接收该正转控制信号的源极，以及一个用于输出该正转控制信号的漏极；

第二MOS管，具有一个用于接收该反转控制信号的源极，以及一个用于输出该反转控制信号的漏极；

第一非门，具有一个耦接于第一MOS管源极和栅极的输入端，以及一个耦接于第二MOS管栅极的输出端；

第二非门，具有一个耦接于第二MOS管源极和栅极的输入端，以及一个耦接于第一MOS管栅极的输出端。

8.根据权利要求7所述的电机控制电路，其特征在于：所述第一MOS管和所述第二MOS管均为NMOS管。

9.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于：所述第一开关管的漏极与所述第二开关管的漏极的公共接点与所述第三开关管的漏极与所述第四开关管的漏极的公共接点之间耦接有吸收电容。