CN206422510U - 一种马达的控制保护电路和马达 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于控制保护电路领域，提供了一种马达的控制保护电路和马达。本实用新型提供的马达的控制保护电路和马达，将控制单元与正转驱动单元、反转驱动单元以及电流采集单元相连，其中正转驱动单元和反转驱动单元之间还并联有滤波单元；电流采样单元可在马达转动时对正转驱动单元或反转驱动单元中的工作电流进行采样，当采样得到正转驱动单元或反转驱动单元中的电流大于正常工作电流的范围时，控制单元输出马达停转控制信号控制马达停止转动。解决现有技术中的马达控制保护电路自动化和智能化程度较低，且在电路中操作容易出现过流过载，出现过流过载时不能及时被检测到，不仅容易造成马达损坏还容易引发安全事故的问题。

Description

一种马达的控制保护电路和马达

技术领域

本实用新型属于控制保护电路领域，尤其涉及一种马达的控制保护电路和马达。

背景技术

马达的应用范围十分广泛，如工业冷却中腔体和腔体间的液体交换需要马达，再如对锅炉内气体或液体的排给都离不开马达。现有的马达装置中，其控制电路一般是采用普通的电机控制电路，即使用继电器对其控制，虽然这样的电路也能够控制马达的正反转，但需要有专门的工作人员对其进行操作，或者需要正在外部控制设备对其进行定期定时控制，这样的控制保护电路的自动化和智能化程度较低，且在电路中操作容易出现过流过载，出现过流过载时不能及时被检测到，不仅容易造成马达损坏还容易引发安全事故。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种马达的控制保护电路，旨在解决现有技术中的马达控制保护电路自动化和智能化程度较低，且在电路中操作容易出现过流过载，出现过流过载时不能及时被检测到，不仅容易造成马达损坏还容易引发安全事故的问题。

本实用新型是这样实现的，一种马达的控制保护电路，与马达相连，所述控制保护电路包括：

输出马达正转控制信号和马达反转控制信号，根据采样电流输出马达停转控制信号的控制单元；

与所述控制单元相连，根据所述马达转动控制信号驱动所述马达正转的正转驱动单元；

与所述控制单元相连，根据所述马达转动控制信号驱动所述马达反转的反转驱动单元；

与所述控制单元、所述正转驱动单元和所述反转驱动单元相连的电流采样单元；以及

与所述马达并联，并与所述正转驱动单元和所述反转驱动单元形成回路的滤波单元。

相对应的，本实用新型还提供一种马达，所述马达包括如上所述的控制保护电路。

本实用新型提供的马达的控制保护电路和马达，将控制单元与正转驱动单元、反转驱动单元以及电流采集单元相连，其中正转驱动单元和反转驱动单元之间还并联有滤波单元。滤波单元与马达相连，通过控制单元输出马达正转控制信号给正转驱动单元实现马达正转，或是通过控制单元输出马达反转控制信号给反转驱动单元实现马达反转。电流采样单元可在马达转动时对正转驱动单元或反转驱动单元中的工作电流进行采样，当采样得到正转驱动单元或反转驱动单元中的电流大于正常工作电流的范围时，控制单元输出马达停转控制信号控制马达停止转动。

附图说明

图1为本实用新型的马达的控制保护电路的结构框图。

图2为本实用新型的马达的控制保护电路的电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的实施例的目的在于提供一种马达的控制保护电路，旨在解决现有技术中的马达控制保护电路自动化和智能化程度较低，且在电路中操作容易出现过流过载，出现过流过载时不能及时被检测到，不仅容易造成马达损坏还容易引发安全事故的问题。

图1示出了本实用新型的马达的控制保护电路的结构框图。如图1所示，本实施例中的马达的控制保护电路100，与马达60相连，该控制保护电路100包括：输出马达正转控制信号和马达反转控制信号，根据采样电流输出马达停转控制信号的控制单元10，与控制单元10相连，根据马达正转控制信号驱动马达60正转的正转驱动单元20，与控制单元10相连，根据马达反转控制信号驱动马达60反转的反转驱动单元30，与控制单元10、正转驱动单元20和反转驱动单元30相连的电流采样单元40，以及与马达60并联，并与正转驱动单元20和反转驱动单元30形成回路的滤波单元50。

本实施例中，控制单元10根据采样电流输出马达停转控制信号，其中马达停转控制信号可以是同时输出的马达正转控制信号和马达反转控制信号，也可以是控制单元10不输出任何信号。

在本实施例中，控制单元10内预设有固定的控制协议和时钟单元(图中未示出)，可实现马达60的正转、反转和停转，还可以选择马达60的正转时长、反转时长以及停转的时间设定。例如：用户通过设定马达60正转5分钟后停转，停转30分钟后马达60再反转，控制单元10根据固定的控制协议和时钟单元，对正转驱动单元20输出马达正转控制信号，正转驱动单元20驱动马达60正转，控制单元10中的时钟单元控制马达60正转达到5分钟后停止，马达60正转达到5分钟后，控制单元10中的时钟单元计时至正转结束30分钟后，控制单元10对反转驱动单元30输出马达反转控制信号，反转驱动单元30驱动马达60反转，控制单元10中的时钟单元控制马达60反转达到5分钟后停止。

图2示出了本实用新型的马达的控制保护电路的电路示意图。如图2所示，中控制单元10包括单片机U1，单片机U1的第一控制端MOTO1与正转驱动单元20相连，单片机U1的第二控制端MOTO2与反转驱动单元30相连，单片机U1的信号采集端AD_MOT与电流采样单元30相连。其中，单片机U1的电源输入端IN与电源相连，电源输出端OUT与地相连。如图2所示，单片机U1的第一控制端MOTO1和第二控制端MOTO2都可以是统一且独立的SPI接口，单片机U1的信号采集端AD_MOT可以是数据总线接口或RX接口。例如：单片机U1的第一控制端MOTO1为统一的SPI接口，当对马达进行检修时，人工启动马达时，正转驱动单元20通过第一控制端MOTO1的SPI端口向控制单元10发送启动信息，控制单元10接收启动信息后根据马达的实际运行状态调整其内部数据。

如图2所示，正转驱动单元20包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、电容C11、电阻R101、电阻R102、电阻R103、电阻R104及电阻R105。第一开关管Q1的控制端接电阻R101第一端，电阻R101第二端为正转驱动单元30的信号输入端，与单片机U1的第一控制端MOTO1相连。第一开关管Q1的低电位端接地，第一开关管Q1的高电位端接电阻R102第一端，电阻R102的第二端接第二开关管Q2的控制端。第二开关管Q2的低电位端接电源，第二开关管Q2的高电位端与地之间连有电容C12，第二开关管Q2的高电位端与反转控制单元10和滤波单元50的第一信号端相连。为了防止第二开关管Q2被电流击穿，电阻R103接于第二开关管Q2的低电位端与控制端之间。电容C11接于第二开关管Q2的低电位端与地之间，电容C11为滤波电容。电阻R104的第一端与第二开关管Q2的高电位端和滤波单元50的第一信号端相连，电阻R104的第二端接第三开关管Q3的控制端。第三开关管Q3的高电位端接滤波单元50的第二信号端，第三开关管Q3的低电位端接电流采样单元40。为了防止第三开关管Q3被电流击穿，电阻R105接于第三开关管Q3的控制端和低电位端之间。

在本实施例中，正转驱动单元20的信号输入端与控制单元10相连，正转驱动单元20的第二开关管Q2的高电位端与反转控制单元相连10和滤波单元50的第一信号端相连，第三开关管Q3的高电位端接滤波单元50的第二信号端，使得控制单元10、正转驱动单元20、滤波单元50和马达60形成回路。控制单元10向正转驱动单元20输出马达正转控制信号，正转驱动单元20通过滤波单元50驱动马达60正转，例如：控制单元10输出的马达正转控制信号为第一控制端MOTO1输出高电平，第二控制端MOTO2输出低电平。正转驱动单元20中第二开关管Q2的控制端接第一开关管Q1的高电位端，第二开关管Q2的低电位端接电源，第二开关管Q2导通后电源电流从第二开关管Q2的高电位端流出第一直流电和第二直流电，第一直流电经电阻R104流向第三开关管Q3的控制端，第二直流电通过滤波单元50的第一信号端流入马达60后，马达60通过滤波单元50的第二信号端流出回流电流至第三开关管Q3的高电位端，第三开关管Q3导通，第三开关管Q3的低电位端和电流采样单元30相连接地形成回路，实现马达60正转。

在本实用新型的所有实施例中，第一开关管Q1和第三开关管Q3可以是NPN型三极管或N型MOS管，第二开关管Q2可以是PNP型三极管或P型MOS管。例如：优选地，第一开关管Q1与第三开关管Q3分别为NMOS管Q1和NMOS管Q3。NMOS管Q1的栅极、漏极和源极分别为第一开关管Q1的控制端、高电位端和低电位端。NMOS管Q3的栅极、漏极和源极分别为第三开关管Q3的控制端、高电位端和低电位端。第二开关管Q2为PMOS管Q2，PMOS管Q2的栅极、漏极和源极分别为第二开关管Q2的控制端、高电位端和低电位端。

此外，在本实用新型其他实施例中，优选地，第一开关管Q1与第三开关管Q3分别为NPN型三级管Q1和NPN型三级管Q3。其中，NPN型三级管Q1的基极、集电极和发射极分别为第一开关管Q1的控制端、高电位端和低电位端，NPN型三级管Q3的基极、集电极和发射极分别为第三开关管Q3的控制端、高电位端和低电位端。第二开关管Q2为PNP型三级管Q2，其中PNP型三极管Q2的基极、集电极和发射极分别为第二开关管Q2的控制端、高电位端和低电位端。

在实际应用过程中，可根据电路设计要求对第一开关管Q1、第二开关管Q2和第三开关管Q3的管型进行选用，以达到最大程度实现整个控制保护电路的正转和保护性能的目的。

如图2所示，反转驱动单元30包括：第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、电容C13、电阻R106、电阻R107、电阻R108、电阻R109及电阻R110。第四开关管Q4的控制端接电阻R106第一端，电阻R106第二端为反转驱动单元30的信号输入端，与单片机U1的第二控制端MOTO2相连。第四开关管Q4的低电位端接地，第四开关管Q4的高电位端接电阻R107第一端，电阻R107的第二端接第五开关管Q5的控制端。第五开关管Q5的低电位端接电源，第五开关管Q5的高电位端与地之间连有电容C14，第五开关管Q5的高电位端与正转控制单元10和滤波单元50的第二信号端相连。为了防止第五开关管Q5被电流击穿，电阻R108接于第五开关管Q5的低电位端与控制端之间。电容C13接于第五开关管Q5的低电位端与地之间，电容C13为滤波电容。电阻R109的第一端与第五开关管Q5的高电位端和滤波单元50的第二信号端相连，电阻R109的第二端接第六开关管Q6的控制端。第六开关管Q6的高电位端接滤波单元50的第一信号端，第六开关管Q6的低电位端接电流采样单元40。为了防止第六开关管Q6被电流击穿电阻R110接于第六开关管Q6的控制端和低电位端之间。

在本实施例中，反转驱动单元30的信号输入端与控制单元10相连，反转驱动单元30的第五开关管Q5的高电位端与反转控制单元相连10和滤波单元50的第二信号端相连，第六开关管Q6的高电位端接滤波单元50的第一信号端，使得控制单元10、反转驱动单元30、滤波单元50和马达60形成回路。控制单元10向反转驱动单元30输出马达反转控制信号，反转驱动单元30通过滤波单元50驱动马达60反转。例如：控制单元10输出的马达正转控制信号为第二控制端MOTO2输出高电平，第一控制端MOTO1输出低电平。反转驱动单元30中第五开关管Q5的控制端接第四开关管Q4的高电位端，第五开关管Q5的低电位端接电源，第五开关管Q5导通后电源电流从第第五开关管Q5的高电位端流出第一直流电和第二直流电，第一直流电经电阻R109流向第六开关管Q6的控制端，第二直流电通过滤波单元50的第二信号端流入马达60后，马达60通过滤波单元50的第一信号端流出回流电流至第六开关管Q6的高电位端，第六开关管Q6导通，第六开关管Q6的低电位端和电流采样单元30相连接地形成回路，实现马达60反转。

在本实用新型的所有实施例中，第四开关管Q4和第六开关管Q6可以是NPN型三极管或N型MOS管，第五开关管Q5可以是PNP型三极管或P型MOS管。例如：优选地，所述第四开关管Q4和第六开关管Q6分别为NMOS管Q4和NMOS管Q6。NMOS管Q4的栅极、漏极和源极分别为第四开关管Q4的控制端、高电位端和低电位端。NMOS管Q6的栅极、漏极和源极分别为第六开关管Q6的控制端、高电位端和低电位端。第五开关管Q5为PMOS管Q5，PMOS管Q5的栅极、漏极和源极分别为第五开关管Q5的控制端、高电位端和低电位端。

此外，在本实用新型其他实施例中，优选地，第四开关管Q4和第六开关管Q6分别为NPN型三级管Q4和NPN型三级管Q6。其中，NPN型三级管Q4的基极、集电极和发射极分别为第四开关管Q4的控制端、高电位端和低电位端，NPN型三级管Q6的基极、集电极和发射极分别为第六开关管Q6的控制端、高电位端和低电位端。第五开关管Q5为PNP型三极管Q5，其中PNP型三极管Q5的基极、集电极和发射极分别为第五开关管Q5的控制端、高电位端和低电位端。

在实际应用过程中，可根据电路设计要求对第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6的管型进行选用，以达到最大程度实现整个控制保护电路的反转和保护性能的目的。

如图2所示，电流采样单元40包括：电阻R201、电阻R202、电阻R203以及电容C15。电阻R201的第一端为电流采样单元40的输出端，与所述单片机U1的信号采集端AD_MOT相连，电阻R201的第二端接第三开关管Q3的低电位端和第六开关管Q6的低电位端，电阻R202的第一端接第六开关管Q6的低电位端，电阻R202的第二端接地，电阻R203的第一端接第三开关管Q3的低电位端，电阻R203的第二端接地，电容C15接于电阻R201的第一端与地之间。

在本实施例中，单片机U1内有预设的判断协议，判断协议包括预设的马达60正反转的工作电流最大值和最小值，单片机U1可根据采样电流判断其是否在马达60正反转的工作电流最大值和最小值之间，进而控制是否输出马达停转控制信号。电阻R201一端连接在单片机U1的信号采集端AD_MOT上，电阻R202为电流采样电阻，其中电阻R202第一端接第六开关管Q6的低电位端，其第二端接地，当马达60反转时，电阻R202采集反转驱动单元30中的工作电流，即采集第六开关管Q6的工作电流经过电阻R201发送至单片机U1，单片机U1根据采样电流可输出马达停转控制信号。电阻R203也为电流采样电阻，电阻R203第一端接第三开关管Q3的低电位端，其第二端接地，当马达60正转时，电阻R203采集正转驱动单元20中的工作电流，即采集第三开关管Q3的工作电流经过电阻R201发送至单片机U1，单片机U1根据采样电流可输出马达停转控制信号。例如：马达60以大于工作电流正转时，电阻R203借由第三开关管Q3的工作电流得到采样电流，即正转驱动单元20中的工作电流，经过电阻R201发送至单片机U1，单片机U1根据采样电流判断，由于采样电流不处于马达60正转的工作电流最大值和最小值之间，单片机U1通过控第一控制端MOTO1和第二控制端MOTO2输出马达停转控制信号。

如图2所示，为了消除马达转动产生的电磁干扰以及外部的干扰信号，本实用新型所提供的控制保护电路100中还包括滤波单元50。

具体的，滤波单元50包括第一电感L1、第二电感L2、电阻R301和电容C16。第一电感L1的第一端为滤波单元的第一信号端，与所述第二开关管Q2的高电位端和第六开关管Q6的高电位端相连。第二电感L2的第一端为滤波单元的第二信号端，与第三开关管Q3的高电位端和第五开关管Q5的高电位端相连。电阻R301和电容C16并联在第一电感L1的第二端和第二电感L2的第二端之间。

与上述实施例相对应的，本实用新型的实施例还提供一种马达，包括如上所述的马达的控制保护电路100。

本实用新型提供的马达的控制保护电路和马达，将控制单元10与正转驱动单元20、反转驱动单元30以及电流采集单元40相连，其中正转驱动单元10和反转驱动单元30之间还并联有滤波单元50。滤波单元50与马达60相连，通过控制单元10输出马达正转控制信号给正转驱动单元20实现马达正转，或是通过控制单元10输出马达反转控制信号给反转驱动单元30实现马达反转。电流采样单元30可在马达转动时对正转驱动单元20或反转驱动单元30中的工作电流进行采样，当采样得到正转驱动单元20或反转驱动单元30中的电流大于正常工作电流的范围时，控制单元10输出马达停转控制信号控制马达停止转动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种马达的控制保护电路，与马达相连，其特征在于，所述控制保护电路包括：

输出马达正转控制信号和马达反转控制信号，根据采样电流输出马达停转控制信号的控制单元；

与所述控制单元相连，根据所述马达正转控制信号驱动所述马达正转的正转驱动单元；

与所述控制单元相连，根据所述马达反转控制信号驱动所述马达反转的反转驱动单元；

与所述控制单元、所述正转驱动单元和所述反转驱动单元相连的电流采样单元；以及

与所述马达并联，并与所述正转驱动单元和所述反转驱动单元形成回路的滤波单元。

2.如权利要求1所述的控制保护电路，其特征在于，所述控制单元包括单片机U1，所述单片机U1的第一控制端与所述正转驱动单元相连，所述单片机U1的第二控制端与所述反转驱动单元相连，所述单片机U1的信号采集端与所述电流采样单元相连，所述单片机U1的电源输入端接电源，所述单片机U1的电源输出端接地。

3.如权利要求2所述的控制保护电路，其特征在于，所述正转驱动单元包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、电容C11、电阻R101、电阻R102、电阻R103、电阻R104及电阻R105；

所述第一开关管Q1的控制端接所述电阻R101第一端，所述电阻R101第二端为正转驱动单元的信号输入端，与所述单片机U1的第一控制端相连，所述第一开关管Q1的低电位端接地，所述第一开关管Q1的高电位端接所述电阻R102第一端，所述电阻R102的第二端接所述第二开关管Q2的控制端，所述第二开关管Q2的低电位端接电源，所述第二开关管Q2的高电位端与反转控制单元和滤波单元的第一信号端相连，所述电阻R103接于所述第二开关管Q2的低电位端与控制端之间，所述电容C11接于所述第二开关管Q2的低电位端与地之间，所述电阻R104的第一端与所述第二开关管Q2的高电位端和所述滤波单元的第一信号端相连，所述电阻R104的第二端接所述第三开关管Q3的控制端，所述第三开关管Q3的高电位端接滤波单元的第二信号端，所述第三开关管Q3的低电位端接所述电流采样单元，所述电阻R105接于所述第三开关管Q3的控制端和低电位端之间。

4.如权利要求3所述的控制保护电路，其特征在于，所述反转驱动单元包括：第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、电容C13、电阻R106、电阻R107、电阻R108、电阻R109及电阻R110；

所述第四开关管Q4的控制端接所述电阻R106第一端，所述电阻R106第二端为反转驱动单元的信号输入端，与所述单片机U1的第二控制端相连，所述第四开关管Q4的低电位端接地，所述第四开关管Q4的高电位端接所述电阻R107第一端，所述电阻R107的第二端接所述第五开关管Q5的控制端，所述第五开关管Q5的低电位端接电源，所述第五开关管Q5的高电位端与正转控制单元和滤波单元的第二信号端相连，所述电阻R108接于所述第五开关管Q5的低电位端与控制端之间，所述电容C13接于所述第五开关管Q5的低电位端与地之间，所述电阻R109的第一端与所述第五开关管Q5的高电位端和所述滤波单元的第二信号端相连，所述电阻R109的第二端接所述第六开关管Q6的控制端，所述第六开关管Q6的高电位端接滤波单元的第一信号端，所述第六开关管Q6的低电位端接所述电流采样单元，所述电阻R110接于所述第六开关管Q6的控制端和低电位端之间。

5.如权利要求4所述的控制保护电路，其特征在于，所述电流采样单元包括：电阻R201、电阻R202、电阻R203以及电容C15；

所述电阻R201的第一端为电流采样单元的输出端，与所述单片机U1的信号采集端相连，所述电阻R201的第二端接所述第三开关管Q3的低电位端和所述第六开关管Q6的低电位端，所述电阻R202的第一端接所述第六开关管Q6的低电位端，所述电阻R202的第二端接地，所述电阻R203的第一端接所述第三开关管Q3的低电位端，所述电阻R203的第二端接地，所述电容C15接于所述电阻R201的第一端与地之间。

6.如权利要求5所述的控制保护电路，其特征在于，所述滤波单元包括第一电感L1、第二电感L2、电阻R301和电容C16；

所述第一电感L1的第一端为所述滤波单元的第一信号端，与所述第二开关管Q2的高电位端和所述第六开关管Q6的高电位端相连，所述第二电感L2的第一端为所述滤波单元的第二信号端，与所述第三开关管Q3的高电位端和所述第五开关管Q5的高电位端相连，所述电阻R301和电容C16并联在所述第一电感L1的第二端和所述第二电感L2的第二端之间。

7.如权利要求6所述的控制保护电路，其特征在于，所述第一开关管Q1和第三开关管Q3为NPN型三极管或N型MOS管，所述第二开关管Q2为PNP型三极管或P型MOS管。

8.如权利要求6所述的控制保护电路，其特征在于，所述第四开关管Q4和第五开关管Q5为NPN型三极管或N型MOS管，所述第六开关管Q6为PNP型三极管或P型MOS管。

9.一种马达，其特征在于，所述马达包括权利要求1-8任意一项所述的控制保护电路。