CN207135016U - 一种电机驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机驱动电路，包括电机、电源供电电路、控制电路，电源供电电路包括整流电路、电容滤波电路、为控制电路供电的电压转换电路，控制电路包括MCU模块、PWM信号变换电路、开关管驱动电路；整流电路的输出一路连接电压转换电路，另一路依次通过由MCU模块控制通断的控制开关、电容滤波电路连接电机的第一端；MCU模块的PWM信号输出端依次通过PWM信号变换电路、开关管驱动电路连接电机的第二端；还包括上电时序调整电路，该上电时序调整电路连接电压转换电路和开关管驱动电路，以根据电压转换电路的输出电压达到设定阈值与否，控制开关管驱动电路导通与否。本实用新型可以有效解决快速断上电瞬间电机不受控制的短时间运转的问题。

Description

一种电机驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种驱动电路，特别是涉及一种电机驱动电路。

背景技术

目前，市面上很多按摩器材具有模拟人手敲击或捶打动作的功能，该功能可通过一种速度可调、单向转动的直流有刷电机配合电机驱动电路及特定的机械结构实现。这种电机比较常用的驱动电路一般包括整流电路、电容滤波电路、MCU模块、PWM信号变换电路、开关管驱动电路，整流电路的输出一路通过由MCU模块控制通断的控制开关、电容滤波电路连接电机的一端，作为驱动电机运转的母线电压，另一路通过开关电源电路连接DC-DC电压变换电路，且DC-DC电压变换电路输出电压VCC对MCU模块及其它低压电路供电，开关电源电路输出+15V电压对开关管驱动电路供电；MCU模块的PWM信号输出端依次通过PWM信号变换电路、开关管驱动电路连接电机的另一端。MCU模块输出占空比可调的PWM信号，通过PWM信号变换电路反向并输出峰值为15V的PWM信号，控制开关管驱动电路导通与否，从而驱动电机运转。通过调整MCU模块输出的PWM信号的占空比，可以改变PWM信号变换电路、开关管驱动电路的导通时间，从而实现电机的调速功能。

以上电机驱动电路原理简单、成本低廉，但在系统掉电并快速上电瞬间，MCU模块启动完成前，电机存在不受控制运转问题。这是因为当系统掉电后，由于电容滤波电路中电容储电的作用，使得母线电压的掉电时间长于电压转换电路输出电压的掉电时间，且当电压转换电路的输出电压已经掉得足够低的时候，母线电压仍然维持有一定电平的电压。此时，如果再次快速给系统上电，尽管母线电压所在的电路尚未开启，母线电压仍然有一定电平的电压，这个电平在开关管驱动电路打开的情况下，有可能带动电机运转。此外，由于VCC是由+15V经DC-DC电压变换电路产生，其上电时序必然晚于+15V，而VCC给MCU供电，因此在MCU模块上电复位完成前，PWM信号变换电路可能输出高电平，使开关管驱动电路存在导通的可能性，这就会导致电机在MCU模块复位完成前不受控制的短时间运转。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电机驱动电路，可有效解决现有常见的电机驱动电路所存在的不足之处。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电机驱动电路，包括电机、电源供电电路、控制电路，电源供电电路包括整流电路、电容滤波电路、为控制电路供电的电压转换电路，控制电路包括MCU模块、PWM信号变换电路、开关管驱动电路；整流电路的输出一路连接电压转换电路，另一路依次通过由MCU模块控制通断的控制开关、电容滤波电路连接电机的第一端；MCU模块的PWM信号输出端依次通过PWM信号变换电路、开关管驱动电路连接电机的第二端；还包括上电时序调整电路，该上电时序调整电路连接电压转换电路和开关管驱动电路，以根据电压转换电路的输出电压达到设定阈值与否，控制开关管驱动电路导通与否。

进一步的，所述电压转换电路包括开关电源电路、DC-DC电压变换电路，DC-DC电压变换电路的输入通过开关电源电路连接所述整流电路的输出；所述上电时序调整电路包括在DC-DC电压变换电路的输出电压上升到设定阈值时自动导通的第一开关电路、由第一开关电路控制导通与否的第二开关电路，第一开关电路连接DC-DC电压变换电路和第二开关电路，所述开关管驱动电路通过第二开关电路连接开关电源电路；所述MCU模块由DC-DC电压变换电路供电。

进一步的，所述第一开关电路包括三极管Q1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，第二开关电路包括PMOS管Q3、电阻R7、电阻R8、电阻R9；电阻R2、电阻R3串联在DC-DC电压变换电路的输出和地端之间，三极管Q1的基极通过电阻R4连接电阻R2的一端，三极管Q1的发射极与电阻R2的另一端共地，三极管Q1的集电极通过电阻R8连接PMOS管Q3的栅极，PMOS管Q3的源极通过电阻R9连接开关电源电路的输出，PMOS管Q3的漏极连接开关管驱动电路；电阻R7连接在开关电源电路的输出和PMOS管Q3的栅极之间。

进一步的，所述开关管驱动电路包括NMOS管Q4、电阻R11、电阻R12，NMOS管Q4的基极通过电阻R11连接所述第二开关电路和所述PWM信号变换电路，NMOS管Q4的漏极连接电机的第二端，NMOS管Q4的源极连接过流保护电路的输入，该过流保护电路的输出连接MCU模块。

进一步的，还包括过流保护电路，该过流保护电路的输入连接所述开关管驱动电路，输出连接MCU模块，以对电机的电流进行采样，并在电机的电流达到阈值时，触发MCU模块进行过流保护。

进一步的，所述过流保护电路包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C3、三极管Q5，电阻R13作为电流采样电阻，一端构成过流保护电路的输入，另一端接地，电阻R15和电容C3并联，且其一并接端连接电阻R14的一端和三极管Q5的基极，电阻R14的另一端连接电阻R13的一端，电阻R15和电容C3的另一并接端及三极管Q5的发射极与电阻R13的另一端共地，三极管Q5的集电极构成过流保护电路的输出，并通过电阻R16连接所述电压转换电路的输出端。

进一步的，所述PWM信号变换电路包括R1、电阻R5、电阻R6、二极管D1和三极管Q2，三极管Q2的基极通过电阻R5连接MCU模块的PWM信号输出端，MCU模块的PWM信号输出端还通过电阻R1连接电压转换电路，电阻R6和二极管D1串联在电阻R5的两端之间，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接所述开关管驱动电路。

进一步的，还包括二极管D2，该二极管D2的正极连接所述电机的第二端，二极管D2的负极连接所述电机的第一端。

进一步的，所述电机的两端上还分别连接有磁珠。

进一步的，所述电容滤波电路并联有放电电阻R10。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过增加所述上电时序调整电路，调整开关管驱动电路电源上电时序，有效解决快速断上电瞬间电机不受控制的短时间运转的问题。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种电机驱动电路不局限于实施例。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

实施例，请参见图1所示，本实用新型的一种电机驱动电路，包括用于驱动按摩器实现敲击或捶打动作的电机MOTOR、电源供电电路1、控制电路5，电源供电电路1包括桥式整流电路2、电容滤波电路、为控制电路5供电的电压转换电路，控制电路5包括MCU模块6、PWM信号变换电路7、开关管驱动电路，整流电路2的输出一路连接电压转换电路，另一路依次通过由MCU模块6控制通断的控制开关K、电容滤波电路连接电机MOTOR的第一端；MCU模块6的PWM信号输出端依次通过PWM信号变换电路7、开关管驱动电路连接电机MOTOR的第二端；还包括上电时序调整电路8，该上电时序调整电路8连接电压转换电路和开关管驱动电路，以根据电压转换电路的输出电压达到设定阈值与否，控制开关管驱动电路导通与否。

本实施例中，所述电压转换电路包括开关电源电路3、DC-DC电压变换电路4，DC-DC电压变换电路4的输入通过开关电源电路3连接所述整流电路2的输出；所述上电时序调整电路8包括在DC-DC电压变换电路4的输出电压上升到设定阈值时自动导通的第一开关电路、由第一开关电路控制导通与否的第二开关电路，第一开关电路连接DC-DC电压变换电路4和第二开关电路，所述开关管驱动电路通过第二开关电路连接开关电源电路3；所述MCU模块6由DC-DC电压变换电路4供电。

本实施例中，所述第一开关电路包括三极管Q1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，第二开关电路包括PMOS管Q3、电阻R7、电阻R8、电阻R9；电阻R2、电阻R3串联在DC-DC电压变换电路4的输出和地端之间，三极管Q1的基极通过电阻R4连接电阻R2的一端，三极管Q1的发射极与电阻R2的另一端共地，三极管Q1的集电极通过电阻R8连接PMOS管Q3的栅极，PMOS管Q3的源极通过电阻R9连接开关电源电路3的输出，PMOS管Q3的漏极连接开关管驱动电路；电阻R7连接在开关电源电路3的输出和PMOS管Q3的栅极之间。

本实施例中，所述开关管驱动电路包括NMOS管Q4、电阻R11、电阻R12，NMOS管Q4的基极通过电阻R11连接所述PMOS管Q3的源极和所述PWM信号变换电路7，NMOS管Q4的漏极连接电机MOTOR的第二端，NMOS管Q4的源极连接过流保护电路9的输入，该过流保护电路9的输出连接MCU模块6。过流保护电路9对电机MOTOR的电流进行采样，并在电机MOTOR的电流达到阈值时，触发MCU模块6进行过流保护。

本实施例中，所述过流保护电路9包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C3、三极管Q5，电阻R13作为电流采样电阻，一端构成过流保护电路9的输入(即电阻R13的一端连接NMOS管Q4的源极)，另一端接地，电阻R15和电容C3并联，且其一并接端连接电阻R14的一端和三极管Q5的基极，电阻R14的另一端连接电阻R13的一端，电阻R15和电容C3的另一并接端及三极管Q5的发射极与电阻R13的另一端共地，三极管Q5的集电极构成过流保护电路9的输出(即三极管Q5的集电极连接MCU模块6的OC端)，并通过电阻R16连接所述电压转换电路的输出端，具体是连接DC-DC电压变换电路4的输出。

本实施例中，所述PWM信号变换电路7包括R1、电阻R5、电阻R6、二极管D1和三极管Q2，三极管Q2的基极通过电阻R5连接MCU模块6的PWM信号输出端，MCU模块6的PWM信号输出端还通过电阻R1连接电压转换电路，电阻R6和二极管D1串联在电阻R5的两端之间，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接通过所述电阻R11连接NMOS管Q4的栅极。

本实施例中，还包括二极管D2，该二极管D2的正极连接所述电机MOTOR的第二端，二极管D2的负极连接所述电机MOTOR的第一端。所述电机MOTOR的两端(即第一端和第二端)上还分别连接有磁珠FB1、FB2。所述电容滤波电路包括连接在整流电路2的输出和地端之间的电容C1，并联有放电电阻R10。所述控制开关K可以是继电器，也可以是可控硅电路。还包括电容C2，其与放电电阻R10并联。

整流电路2将输入的交流电整流为直流电，一路作为通断受MCU模块6控制的电机驱动母线电压Vbus，另一路经开关电源电路3将高电压转换为15V低电压。DC-DC电压变换电路4将15V转换为VCC电压，给MCU模块6等低压电路供电。

MCU模块6作为电路系统的核心控制单元，输出的Vbus_ON信号控制母线电压Vbus的开启和关断；输出的Nock_PWM信号控制电机MOTOR的启停及实现调速功能；输入的OC过流保护信号，实现电机MOTOR堵转等异常情况下的保护。PWM信号变换电路7将MCU模块6输出的Nock_PWM信号通过三极管Q2反向，并由集电极输出峰峰值为15V的PWM信号，控制NMOS管Q4的导通和关断，其中，二极管D1、电阻R6在三极管Q2基极由高变低时，构成一个放电回路，减小信号的下降沿时间。上电时序调整电路8通过电阻R2、电阻R3分压，当VCC电压上升到设定阈值后，三极管Q1才导通，从而控制PMOS管Q3导通，为NMOS管Q4栅极提供15V电压；当VCC电压未达到设定阈值时，三极管Q1截止，PMOS管Q3也截止，15V电压无法提供给NMOS管Q4栅极，从而调整NMOS管Q4栅极15V电压上电时序，解决快速断上电瞬间电机MOTOR不受控制的短时间运转问题。

过流保护电路9通过电流采样电阻R13将电机MOTOR电流信号转换为电压信号，并通过电阻R14、电阻R15分压，当电流达到设定阈值时，控制三极管Q5导通，从而三极管Q5集电极输出低电平信号，触发MCU模块6过流保护。

上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种电机驱动电路，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机驱动电路，包括电机、电源供电电路、控制电路，电源供电电路包括整流电路、电容滤波电路、为控制电路供电的电压转换电路，控制电路包括MCU模块、PWM信号变换电路、开关管驱动电路；整流电路的输出一路连接电压转换电路，另一路依次通过由MCU模块控制通断的控制开关、电容滤波电路连接电机的第一端；MCU模块的PWM信号输出端依次通过PWM信号变换电路、开关管驱动电路连接电机的第二端；其特征在于：还包括上电时序调整电路，该上电时序调整电路连接电压转换电路和开关管驱动电路，以根据电压转换电路的输出电压达到设定阈值与否，控制开关管驱动电路导通与否。

2.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于：所述电压转换电路包括开关电源电路、DC-DC电压变换电路，DC-DC电压变换电路的输入通过开关电源电路连接所述整流电路的输出；所述上电时序调整电路包括在DC-DC电压变换电路的输出电压上升到设定阈值时自动导通的第一开关电路、由第一开关电路控制导通与否的第二开关电路，第一开关电路连接DC-DC电压变换电路和第二开关电路，所述开关管驱动电路通过第二开关电路连接开关电源电路；所述MCU模块由DC-DC电压变换电路供电。

3.根据权利要求2所述的电机驱动电路，其特征在于：所述第一开关电路包括三极管Q1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，第二开关电路包括PMOS管Q3、电阻R7、电阻R8、电阻R9；电阻R2、电阻R3串联在DC-DC电压变换电路的输出和地端之间，三极管Q1的基极通过电阻R4连接电阻R2的一端，三极管Q1的发射极与电阻R2的另一端共地，三极管Q1的集电极通过电阻R8连接PMOS管Q3的栅极，PMOS管Q3的源极通过电阻R9连接开关电源电路的输出，PMOS管Q3的漏极连接开关管驱动电路；电阻R7连接在开关电源电路的输出和PMOS管Q3的栅极之间。

4.根据权利要求2所述的电机驱动电路，其特征在于：所述开关管驱动电路包括NMOS管Q4、电阻R11、电阻R12，NMOS管Q4的栅极通过电阻R11连接所述第二开关电路和所述PWM信号变换电路，NMOS管Q4的漏极连接电机的第二端，NMOS管Q4的源极连接过流保护电路的输入，该过流保护电路的输出连接MCU模块。

5.根据要求1所述的电机驱动电路，其特征在于：还包括过流保护电路，该过流保护电路的输入连接所述开关管驱动电路，输出连接MCU模块，以对电机的电流进行采样，并在电机的电流达到阈值时，触发MCU模块进行过流保护。

6.根据权利要求4或5所述的电机驱动电路，其特征在于：所述过流保护电路包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C3、三极管Q5，电阻R13作为电流采样电阻，一端构成过流保护电路的输入，另一端接地，电阻R15和电容C3并联，且其一并接端连接电阻R14的一端和三极管Q5的基极，电阻R14的另一端连接电阻R13的一端，电阻R15和电容C3的另一并接端及三极管Q5的发射极与电阻R13的另一端共地，三极管Q5的集电极构成过流保护电路的输出，并通过电阻R16连接所述电压转换电路的输出端。

7.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于：所述PWM信号变换电路包括R1、电阻R5、电阻R6、二极管D1和三极管Q2，三极管Q2的基极通过电阻R5连接MCU模块的PWM信号输出端，MCU模块的PWM信号输出端还通过电阻R1连接电压转换电路输出端，电阻R6和二极管D1串联在电阻R5的两端，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接所述开关管驱动电路。

8.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于：还包括二极管D2，该二极管D2的正极连接所述电机的第二端，二极管D2的负极连接所述电机的第一端。

9.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于：所述电机的两端上还分别连接有磁珠。

10.根据权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于：所述电容滤波电路并联有放电电阻R10。