CN205248770U - 一种电机电源的保护控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机电源的保护控制电路，包括：连接于电机电源和电机驱动器之间通过通断控制所述电机电源和所述电机驱动器的连接的开关器件；与所述开关器件相连并控制所述开关器件的通断和所述电机电源流入所述电机驱动器内电流的大小的MCU芯片；所述开关器件为MOSFET管；所述电机电源和所述开关器件之间设置有滤波电路和抑制过电压和过电流的抑制电路；所述MCU芯片和所述开关器件之间设置有光电耦合器和分压电阻。本实用新型既保证了电机电源信号的可靠性，又对电机电源施加了保护，而且可以通过电机驱动器、压力传感器、温度传感器和外围控制芯片反馈的信息获取电机的状态从而控制电机电源，可以实现二级，三级乃至多级保护。

Description

一种电机电源的保护控制电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路控制技术领域，特别是涉及一种电机电源的保护控制电路。

背景技术

血液净化在日常生活中我们称它为透析。它的涵义是：把患者的血液引出身体外并通过一种净化装置，除去其中某些致病物质，净化血液，达到治疗疾病的目的。血液净化应包括：血液透析、血液滤过、血液灌流、血浆置换、免疫吸附等。近年来，血液净化技术在医疗领域越来越广泛。在医院里，给患者进行血液净化的时候，需要专门的血液净化装置。目前血液净化装置中血泵控制器、透析液/置换液泵控制器以及废液泵控制器都是通过步进电机驱动的。步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。步进电动机不能直接接到直流或交流电源上工作，必须使用专用的步进电动机驱动器。从步进电机原理上来说电源功率越充裕越好，实际应用中因为生产成本的需要用户往往在满足要求的条件下要求功率越小越好。功率过低，首先容易导致电机输出力矩不足甚至丢步，其次也容易损坏驱动器甚至开关电源。具体的电源选择和用户的系统要求以及系统配置密切相关。目前，血液净化装置中电机驱动器都是直接连接电源，这对电源本身以及电机驱动器的可靠性带来了一定威胁。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电机电源的保护控制电路，用于解决现有技术中电机驱动器直接连接电源带来的电源本身以及电机驱动器的可靠性低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种电机电源的保护控制电路，所述电机电源的保护控制电路包括：连接于电机电源和电机驱动器之间通过通断控制所述电机电源和所述电机驱动器的连接的开关器件；与所述开关器件相连，控制所述开关器件的通断和所述电机电源流入所述电机驱动器内电流的大小的MCU芯片。

可选地，所述开关器件为MOSFET管。

可选地，所述电机电源和所述开关器件之间连接有滤波电路。

可选地，所述电机电源和所述开关器件之间还连接有用于抑制过电流和过电压的抑制电路。

可选地，所述MCU芯片和所述开关器件之间连接有光电耦合器和分压电阻。

可选地，所述MCU芯片与同电机运行相关联的压力传感器相连。

可选地，所述MCU芯片还与采集电机温度的温度传感器相连。

可选地，所述MCU芯片还与同电机运行相关联的至少一个外围控制芯片相连。

可选地，所述开关器件的数量的选取范围为2～10。

如上所述，本实用新型的一种电机电源的保护控制电路，具有以下有益效果：

1、本实用新型的通过在电源和电机驱动器之间设置MOSFET管，控制MOSFET管开关和流入所述电机驱动器内电流的大小的的MCU芯片，可以在电机运行故障或电机驱动器损坏的情况下，有效关闭电机电源，保护电机电源和电机驱动器。

2、同时本实用新型在所述电机电源和所述开关器件之间设置滤波电路和抑制过电压和过电流的抑制电路来保证电机电源的质量和安全。

3、本实用新型还在所述MCU芯片和所述开关器件之间设置光电耦合器和分压电阻，使得MCU芯片通过光电耦合器和分压电阻来控制MOSFET管的通断和所述电机电源流入所述电机驱动器内电流的大小，实现控制信号和电机电源隔离以及电机电源的开断，既保证了信号的可靠性，又对电机电源施加了保护。

4、在本实用新型中，所述MCU芯片与采集电机压力的压力传感器和采集电机温度的温度传感器相连，通过电机驱动器、压力传感器和温度传感器反馈的信息获取电机的状态从而控制电机电源，可以实现二级，三级乃至多级保护，解决了现有技术中电源本身以及电机驱动器的可靠性低的问题。

5、本实用新型结构简单，具有较高的实用性和通用性。

附图说明

图1显示为本实用新型的一种电机电源的保护控制电路的整体结构示意图。

元件标号说明

1保护控制电路

11开关器件

12MCU芯片

13滤波电路

14抑制电路

15光电耦合器

16分压电阻

2电机电源

3电机驱动器

4压力传感器

5温度传感器

6外围控制芯片

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实用新型的目的在于提供一种电机电源的保护控制电路，用于解决现有技术中电机驱动器直接连接电源带来的电源本身以及电机驱动器的可靠性低的问题。以下将详细描述本实用新型的一种电机电源的保护控制电路的原理和实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实用新型的一种电机电源的保护控制电路。

请参阅图1，显示为本实用新型的一种电机电源的保护控制电路的整体结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种电机电源的保护控制电路，所述电机电源的保护控制电路1包括：开关器件11和MCU芯片12。

在本实施例中，电机电源2提供的供电电压为：交流220V±10％，提供的电源频率为50/60Hz±1Hz，或者提供直流24V供电。

在本实施例中，电机电源2采用设计集成的电源供电系统，集成下功能：

1)野外环境：电池供电时间2小时，直流24V输出，470Wh的锂电电池重量3.5kg。

2)车载使用环境：可以通过车载直流电源提供24V直流供电和电池充电。

3)常规使用环境：可以通过交流电源提供220V交流供电和电池充电。

开关器件11连接于电机电源2和电机驱动器3之间通过通断控制所述电机电源2和所述电机驱动器3的连接。

具体地，在本实施例中所述开关器件11为但不限于MOSFET管。

MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，MOSFET)管，简称金氧半场效晶体管，是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effecttransistor)。MOSFET在导通时的通道电阻低，而截止时的电阻近乎无限大，所以适合作为模拟信号的开关(信号的能量不会因为开关的电阻而损失太多)。MOSFET作为开关时，其源极与漏极的分别和其他的应用是不太相同的，因为信号可以从MOSFET栅极以外的任一端进出。

在本实施例中，所述开关器件11的数量的选取范围为2～10。所述开关器件11的数量与实际应用中电机驱动器3的数量相等，例如有3个电机驱动器3，那么，每1个电机驱动器3对应设置1个开关器件11，此时应设置3个开关器件11。

本实施例中的电机电源2的保护控制电路1通过在电源和电机驱动器3之间设置MOSFET管，控制MOSFET管开关和流入所述电机驱动器3内电流的大小的的MCU芯片12，可以在电机运行故障或电机驱动器3损坏的情况下，有效关闭电机电源2，保护电机电源2和电机驱动器3。

另外，在正常状态下也可以通过必要的关断MOSFET管来实现电机的节能效果。

在本实施例中，为保证电机电源2的质量和安全，在本实施例中的电机电源2的保护控制电路1中，所述电机电源2和所述开关器件11之间不但连接有滤波电路13，此外，所述电机电源2和所述开关器件11之间还连接有用于抑制过电流和过电压的抑制电路14。也就是说，本实施例中的电机电源2的保护控制电路1中，电机电源2通过滤波电路13和过电流过电压的抑制电路14接入MOSFET管。

可见，本实施例中的电机电源2的保护控制电路1在所述电机电源2和所述开关器件11之间设置滤波电路13和抑制过电压和过电流的抑制电路14来保证电机电源2的质量和安全。

MCU芯片12与所述开关器件11相连并控制所述开关器件11的通断和所述电机电源2流入所述电机驱动器3内电流的大小。

具体地，在本实施例中的电机电源2的保护控制电路1中，所述MCU芯片12和所述开关器件11之间连接有光电耦合器和分压电阻16。所述MCU芯片12通过光电耦合器和分压电阻16控制三路MOSFET管的通断和所述电机电源2流入所述电机驱动器3内电流的大小。

在本实施例中的电机电源2的保护控制电路1中，通过在所述MCU芯片12和所述开关器件11之间设置光电耦合器和分压电阻16，使得MCU芯片12通过光电耦合器和分压电阻16来控制MOSFET管的通断和所述电机电源2流入所述电机驱动器3内电流的大小，实现控制信号和电机电源2隔离以及电机电源2的开断，既保证了信号的可靠性，又对电机电源2施加了保护。

此外，在本实施例中，所述MCU芯片12不但与同电机运行相关联的压力传感器4相连，与采集电机温度的温度传感器5相连。在本实施例中，测试压力的压力传感器4是测试液体管路中的压力(例如滤器前压力，废液压力)，但非直接测试电机本身的压力，压力是泵的间接表现。压力失常可能会是电机失控造成的，也有可能是其他原因造成的(管路夹子闭合未打开而电机还一直运转，人体血流量不足等)，不过在压力出现异常的情况下是必须停止泵的运转的，必要时需要切断电机电源。

所述MCU芯片12还与同电机运行相关联的至少一个外围控制芯片6相连。其中，所述外围控制芯片6可为电机所在设备(例如血液净化装置)中的其他MCU，其他MCU可将设备的运行故障信息、运行参数信息等可影响设备运行的一些参数反馈至所述MCU芯片12。

电机驱动器3也可将转动方向信息、速度信息、报警信息等运行参数信息反馈至MCU芯片12中。

通过电机驱动器3、压力传感器4、温度传感器5以及外围控制芯片6反馈的信息获取电机的状态从而控制电机电源2，可以实现二级，三级乃至多级保护，解决了现有技术中电源本身以及电机驱动器3的可靠性低的问题。

具体地，电机运行过程中电机驱动器3、外围传感器(压力传感器4和温度传感器5)以及外围控制芯片6不断反馈各种电机运行状态信息和其它相关信息至MCU芯片12内，以便MCU芯片12分析判断，当MCU芯片12判断出电机运行故障时关断MOSFET管以关闭电机电源2，进行一级保护。

如果由于电机驱动器3损坏或其它原因导致MCU芯片12不能接受来自电机驱动器3反馈的信息，MCU芯片12则可以通过压力传感器4和电机上的温度传感器5、外围控制芯片6反馈的信息判断电机的状态并通过MOSFET管来控制电机电源2来实现二级乃至三四级保护，以确保安全。

综上所述，本实用新型的通过在电源和电机驱动器3之间设置MOSFET管，控制MOSFET管开关和流入所述电机驱动器3内电流的大小的的MCU芯片12，可以在电机运行故障或电机驱动器3损坏的情况下，有效关闭电机电源2，保护电机电源2和电机驱动器3；同时本实用新型在所述电机电源2和所述开关器件11之间设置滤波电路13和抑制过电压和过电流的抑制电路14来保证电机电源2的质量和安全；本实用新型还在所述MCU芯片和所述开关器件11之间设置光电耦合器和分压电阻16，使得MCU芯片通过光电耦合器和分压电阻16来控制MOSFET管的通断和所述电机电源2流入所述电机驱动器3内电流的大小，实现控制信号和电机电源2隔离以及电机电源2的开断，既保证了信号的可靠性，又对电机电源2施加了保护；在本实用新型中，所述MCU芯片与采集电机压力的压力传感器4和采集电机温度的温度传感器5相连，通过电机驱动器3、压力传感器4和温度传感器5反馈的信息获取电机的状态从而控制电机电源2，可以实现二级，三级乃至多级保护，解决了现有技术中电源本身以及电机驱动器3的可靠性低的问题；本实用新型结构简单，具有较高的实用性和通用性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种电机电源的保护控制电路，其特征在于，所述电机电源的保护控制电路包括：

连接于电机电源和电机驱动器之间通过通断控制所述电机电源和所述电机驱动器的连接的开关器件；

与所述开关器件相连，控制所述开关器件的通断和所述电机电源流入所述电机驱动器内电流的大小的MCU芯片；

所述MCU芯片和所述开关器件之间连接有光电耦合器和分压电阻；所述MCU芯片与同电机运行相关联的压力传感器相连；所述MCU芯片还与采集电机温度的温度传感器相连。

2.根据权利要求1所述的电机电源的保护控制电路，其特征在于，所述开关器件为MOSFET管。

3.根据权利要求1或2所述的电机电源的保护控制电路，其特征在于，所述电机电源和所述开关器件之间连接有滤波电路。

4.根据权利要求3所述的电机电源的保护控制电路，其特征在于，所述电机电源和所述开关器件之间还连接有用于抑制过电流和过电压的抑制电路。

5.根据权利要求1所述的电机电源的保护控制电路，其特征在于，所述MCU芯片还与同电机运行相关联的至少一个外围控制芯片相连。

6.根据权利要求1或2所述的电机电源的保护控制电路，其特征在于，所述开关器件的数量的选取范围为2～10。