CN207427017U

CN207427017U - 一种高精度通用电机控制电路

Info

Publication number: CN207427017U
Application number: CN201721625436.5U
Authority: CN
Inventors: 窦志源; 齐福淼; 苏璐梅; 杨利军
Original assignee: Xi'an Yuxi Hongyang Mechanical And Electrical Co Ltd
Current assignee: Xi'an Yuxi Hongyang Mechanical And Electrical Co Ltd
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2018-05-29
Anticipated expiration: 2027-11-28

Abstract

一种高精度通用电机控制电路,包括三角波发生器，三角波发生器为电机控制电路提供驱动频率；信号输入提取电路和窗口比较器电路，对三角波发生器输出的不同驱动功率管进行死区调整，窗口比较器电路的输出信号传递给输入输出隔离电路，传递给输入输出隔离电路与换向驱动电路进行信号传递，本实用新型扩展了产品的应用领域，适合不同输入电压、不同电源电压范围的驱动要求。

Description

一种高精度通用电机控制电路

技术领域

本实用新型涉及通用电机技术领域，尤其涉及一种高精度通用电机控制电路。

背景技术

随着集成电路的飞速发展，电机控制电路越做越好，已经向超大规模集成电路的方向发展，目前现有的电机控制电路对高精度、小信号的控制还是不够理想且电路种类太多，没有一款通用的电路完成各类中小电机的控制。随着产品小型化、高效率、低噪声的要求，电机控制电路又有了全新的设计要求。这就要求电机控制电路对用户发出的指令信号进行有效的提取和放大，对电机运转后产生的噪声进行有效的抑制。

为了实现高精度的电机控制电路，往往采用国外专用驱动电路辅以部分外围器件完成，但是传统的电机控制电路结构简单，基本没有对输出场效应管的死区调整，输出基本靠场效应管的结电容自我调整，这样的结果会造成输出场效应管的直通现象。传统的设计思路已经很难适应现在高精度电机控制的需求，鉴于此很多学者都对传统的电机控制电路进行了改进，主要是基于传统的死区调整电路以及光电隔离电路进行了重新设计，重点增加了窗口比较器以及引入了光电器件，以达到对控制信号的死区调整以及输入输出的信号隔离。通过改进，高精度的电机控制电路只能适应一些小功率的电机使用，对一些大功率的电机控制还是没有办法满足要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种高精度通用电机控制电路,扩展了产品的应用领域，适合不同输入电压、不同电源电压范围的驱动要求。

为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种高精度通用电机控制电路,包括三角波发生器1，三角波发生器1为电机控制电路提供驱动频率；

信号输入提取电路2和窗口比较器电路3，对三角波发生器1输出的不同驱动功率管进行死区调整；窗口比较器电路3的输出信号传递给输入输出隔离电路4，传递给输入输出隔离电路4与换向驱动电路5进行信号传递；

所述的窗口比较器电路3包括电阻R14，电阻R14一端与三角波发生器输出信号A1相接，信号输入提取电路2的输出A2信号接电阻R15的一端，电阻R14的另一端和电阻R15的另一端与比较器N6的正输入端、比较器N7的负输入端相连；比较器N6的负输入端与电阻R16的一端、电阻R17的一端相连；电阻R16的另一端与电阻R19、电阻R20的一端连接于低压电源Vd；电阻R17的另一端与电阻R18的一端相连，且与比较器N7的正输入端相连；电阻R18的另一端与地线相连；比较器N6的输出端与电阻R19的另一端相连，输出信号A3；比较器N7的输出端与电阻R20的另一端相连，输出信号A4；

所述的输入输出隔离电路4包括双光耦中发光二极管D1，双光耦中发光二极管D1与窗口比较器电路3的输出信号A3相连，窗口比较器电路3的输出信号A4，与输入输出隔离电路4中双光耦中发光二极管D2的阳极相连；双光耦中发光二极管D1的阴极与电阻R21的一端相连；双光耦中发光二极管D2的阴极与电阻R22的一端相连；电阻R21另一端和电阻R22的另一端连接于低压电源的地线；双光耦中光敏三极管T1的发射极与双光耦中光敏三极管T2的发射极相连，并连接于高压电源的地线PGND；双光耦中光敏三极管T1的集电极与电阻R23的一端相连，且输出信号A5；双光耦中光敏三极管T2的集电极与电阻R24的一端相连，且输出信号A6；电阻R23的另一端与电阻R24的另一端连接高压电源Vp。

所述的三角波发生器1包括运算放大器N1，运算放大器N1的负输入端接地，正输出端与电阻R1、电阻R2的一端相连；电阻R2的另一端与运算放大器N1的输出端相连，同时连接于电阻R3的一端；电阻R3的另一端与运算放大器N2的负输入端相连，且连接于电容C1的一端；运算放大器N2的正输入端接地线；电容C1的另一端与电阻R1的另一端相连，且连接于运算放大器N2的输出端，输出三角波信号A1。

所述的信号输入提取电路2包括电阻R4，电阻R4的一端接收输入信号Vin1的信号，电阻R4的另一端与电阻R5、电容C2、电阻R11的一端相连；电容C2的另一端与地线相连；电阻R5的另一端与运算放大器N3的正输入端相连；运算放大器N3的负输入端与电阻R6、电阻R7的一端相连；电阻R6的另一端与地线相连；电阻R7的另一端与运算放大器N3的输出端相连，且与电阻R8的一端相连；电阻R8的另一端与电容C3的一端、电阻R9的一端相连；电容C3的另一端与地线相连；电阻R9的另一端与运算放大器N4的负输入端、电阻R10的一端相连；运算放大器N4的正输入端与地线相连；运算放大器N4的输出端与电阻R10的另一端、电阻R11的另一端、运算放大器N5的负输入端、电阻R13的一端、电阻R31的一端、电阻R32的一端相连；电阻R31的另一端与低压电源Vd相连，电阻R32的另一端与地线相连；运算放大器N5的正输入端与电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端与地线相连；运算放大器N5的输出端与电阻R13的另一端相连，且输出对输入信号Vin1的提取信号A2。

所述的换向驱动电路5包括电阻R25，电阻R25的一端连接输入输出隔离电路4输出信号A5，R25的另一端与三极管T3的基极相连；三极管T3的发射极与高压电源的地线PGND相连；三极管T3的集电极与电阻R27、电阻R26的一端相连；电阻R26的另一端与电容C4的一端、二极管D3的阴极相连；二极管D3的阳极接高压电源Vp；电阻R27的另一端与稳压二极管D4的阴极、输出场效应管M1的栅极相连；输出场效应管M1的漏极与高压电源Vp相连；输出场效应管M1的源极与电容C4的另一端、稳压二极管D4的阳极、输出场效应管M2的漏极相连，输出驱动信号V_A；

输入输出隔离电路4输出信号A6与电阻R28的一端相连；R28的另一端与三极管T4的基极相连；三极管T4的发射极与高压电源的地线PGND相连；三极管T4的集电极与电阻R29、电阻R30的一端相连；电阻R29的另一端与高压电源Vp相连；电阻R30的另一端与稳压二极管D5的阴极、输出场效应管M2的栅极相连；输出场效应管M2的源极与高压电源的地线PGND相连；输出场效应管M2的漏极与输出场效应管M1的源极相连，输出驱动信号V_A。

本实用新型的有益效果：

在现有技术的基础上，将线路作为通用驱动信号，扩展了产品的应用领域，适合不同输入电压、不同电源电压范围的驱动要求；通过窗口比较器电路灵活设定驱动信号的死区时间，防止场效应管上桥臂和下桥臂的直通现象；通过引入输入输出隔离电路，减少驱动输出信号对输入信号的干扰。

附图说明

图1本实用新型总体框图。

图2本实用新型三角波发生器的原理框图。

图3本实用新型输入提取电路的原理框图。

图4本实用新型信号窗口比较器电路的原理框图。

图5本实用新型信号输入输出隔离电路的原理框图。

图6本实用新型换向驱动电路的原理框图。

具体实施方式

下面参照附图详述本实用新型。

如图1所示：包括三角波发生器1、信号输入提取电路2、窗口比较器电路3、输入输出隔离电路4、换向驱动电路5。三角波发生器为电机控制电路提供驱动频率，信号提取电路和窗口比较器电路，对不同驱动功率管进行死区调整，输入输出隔离电路，减小输出功率管产生的噪声对输入的干扰，驱动换向电路，通过开关三极管的特性，实现两路信号180°的相位差。

如图2所示：运算放大器N1的负输入端接地，正输出端与电阻R1的一端、电阻R2的一端相连；电阻R2的另一端与运算放大器N1的输出端相连，同时连接于电阻R3的一端；电阻R3的另一端与运算放大器N2的负输入端相连，且连接于电容C1的一端；运算放大器N2的正输入端接地线；电容C1的另一端与电阻R1的另一端相连，且连接于运算放大器N2的输出端，输出三角波信号A1。

如图3所示：输入信号Vin1输入到电阻R4的一端，电阻R4的另一端与电阻R5的一端、电容C2的一端、电阻R11的一端相连；电容C2的另一端与地线相连；电阻R5的另一端与运算放大器N3的正输入端相连；运算放大器N3的负输入端与电阻R6的一端、电阻R7的一端相连；电阻R6的另一端与地线相连；电阻R7的另一端与运算放大器N3的输出端相连，且与电阻R8的一端相连；电阻R8的另一端与电容C3的一端、电阻R9的一端相连；电容C3的另一端与地线相连；电阻R9的另一端与运算放大器N4的负输入端、电阻R10的一端相连；运算放大器N4的正输入端与地线相连；运算放大器N4的输出端与电阻R10的另一端、电阻R11的另一端、运算放大器N5的负输入端、电阻R13的一端、电阻R31的一端、电阻R32的一端相连；电阻R31的另一端与低压电源Vd相连，电阻R32的另一端与地线相连；运算放大器N5的正输入端与电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端与地线相连；运算放大器N5的输出端与电阻R13的另一端相连，且输出对输入信号Vin1的提取信号A2。

如图4所示：三角波发生器输出信号A1接电阻R14的一端，信号输入提取电路的输出A2信号接电阻R15的一端，电阻R14的另一端和电阻R15的另一端与比较器N6的正输入端、比较器N7的负输入端相连；比较器N6的负输入端与电阻R16的一端、电阻R17的一端相连；电阻R16的另一端与电阻R19的一端、电阻R20的一端连接于低压电源Vd；电阻R17的另一端与电阻R18的一端相连，且与比较器N7的正输入端相连；电阻R18的另一端与地线相连；比较器N6的输出端与电阻R19的另一端相连，输出信号A3；比较器N7的输出端与电阻R20的另一端相连，输出信号A4。

如图5所示：窗口比较器电路的输出信号A3，与输入输出隔离电路中双光耦中发光二极管D1的阳极相连；窗口比较器电路的输出信号A4，与输入输出隔离电路中双光耦中发光二极管D2的阳极相连；双光耦中发光二极管D1的阴极与电阻R21的一端相连；双光耦中发光二极管D2的阴极与电阻R22的一端相连；电阻R21另一端和电阻R22的另一端连接于低压电源的地线；双光耦中光敏三极管T1的发射极与双光耦中光敏三极管T2的发射极相连，并连接于高压电源的地线PGND；双光耦中光敏三极管T1的集电极与电阻R23的一端相连，且输出信号A5；双光耦中光敏三极管T2的集电极与电阻R24的一端相连，且输出信号A6；电阻R23的另一端与电阻R24的另一端连接高压电源Vp。

如图6所示：输入输出隔离电路输出信号A5与电阻R25的一端相连；R25的另一端与三极管T3的基极相连；三极管T3的发射极与高压电源的地线PGND相连；三极管T3的集电极与电阻R27的一端、电阻R26的一端相连；电阻R26的另一端与电容C4的一端、二极管D3的阴极相连；二极管D3的阳极接高压电源Vp；电阻R27的另一端与稳压二极管D4的阴极、输出场效应管M1的栅极相连；输出场效应管M1的漏极与高压电源Vp相连；输出场效应管M1的源极与电容C4的另一端、稳压二极管D4的阳极、输出场效应管M2的漏极相连，输出驱动信号V_A；

输入输出隔离电路输出信号A6与电阻R28的一端相连；R28的另一端与三极管T4的基极相连；三极管T4的发射极与高压电源的地线PGND相连；三极管T4的集电极与电阻R29的一端、电阻R30的一端相连；电阻R29的另一端与高压电源Vp相连；电阻R30的另一端与稳压二极管D5的阴极、输出场效应管M2的栅极相连；输出场效应管M2的源极与高压电源的地线PGND相连；输出场效应管M2的漏极与输出场效应管M1的源极相连，输出驱动信号V_A。

为了适应更多电机的应用环境，减小输出对输入的干扰，供电电源分为两部分，信号部分采用低压电压Vd,驱动部分可以根据用户需求采用高压电压Vp，输入输出通过光电隔离。在整体电路中三角波发生器1、信号输入提取电路2、窗口比较器电路3、输入输出隔离电路4的一部分与信号电源连接，输入输出隔离电路4的另一部分和换向驱动电路5以及用户根据需要选用的场效应管与驱动电源连接。

Claims

1.一种高精度通用电机控制电路,其特征在于，包括三角波发生器(1)，三角波发生器(1)为电机控制电路提供驱动频率；

信号输入提取电路(2)和窗口比较器电路(3)，对三角波发生器(1)输出的不同驱动功率管进行死区调整；窗口比较器电路(3)的输出信号传递给输入输出隔离电路(4)，传递给输入输出隔离电路(4)与换向驱动电路(5)进行信号传递；

所述的窗口比较器电路(3)包括电阻(R14)，电阻(R14)一端与三角波发生器输出信号A1相接，信号输入提取电路(2)的输出A2信号接电阻(R15)的一端，电阻(R14)的另一端和电阻(R15)的另一端与比较器(N6)的正输入端、比较器(N7)的负输入端相连；比较器(N6)的负输入端与电阻(R16)的一端、电阻(R17)的一端相连；电阻(R16)的另一端与电阻(R19)、电阻(R20)的一端连接于低压电源Vd；电阻(R17)的另一端与电阻(R18)的一端相连，且与比较器(N7)的正输入端相连；电阻(R18)的另一端与地线相连；比较器(N6)的输出端与电阻(R19)的另一端相连，输出信号A3；比较器(N7)的输出端与电阻(R20)的另一端相连，输出信号A4；

所述的输入输出隔离电路(4)包括双光耦中发光二极管(D1)，双光耦中发光二极管(D1)与窗口比较器电路(3)的输出信号A3相连，窗口比较器电路(3)的输出信号A4，与输入输出隔离电路(4)中双光耦中发光二极管(D2)的阳极相连；双光耦中发光二极管(D1)的阴极与电阻(R21)的一端相连；双光耦中发光二极管(D2)的阴极与电阻(R22)的一端相连；电阻(R21)另一端和电阻(R22)的另一端连接于低压电源的地线；双光耦中光敏三极管(T1)的发射极与双光耦中光敏三极管(T2)的发射极相连，并连接于高压电源的地线PGND；双光耦中光敏三极管(T1)的集电极与电阻(R23)的一端相连，且输出信号A5；双光耦中光敏三极管(T2)的集电极与电阻(R24)的一端相连，且输出信号A6；电阻(R23)的另一端与电阻(R24)的另一端连接高压电源Vp。

2.根据权利要求1所述的一种高精度通用电机控制电路,其特征在于，所述的三角波发生器(1)包括运算放大器(N1)，运算放大器(N1)的负输入端接地，正输出端与电阻(R1)、电阻(R2)的一端相连；电阻(R2)的另一端与运算放大器(N1)的输出端相连，同时连接于电阻(R3)的一端；电阻(R3)的另一端与运算放大器(N2)的负输入端相连，且连接于电容(C1)的一端；运算放大器(N2)的正输入端接地线；电容(C1)的另一端与电阻(R1)的另一端相连，且连接于运算放大器(N2)的输出端，输出三角波信号A1。

3.根据权利要求1所述的一种高精度通用电机控制电路,其特征在于，所述的信号输入提取电路(2)包括电阻(R4)，电阻(R4)的一端接收输入信号Vin1的信号，电阻(R4)的另一端与电阻(R5)、电容(C2)、电阻(R11)的一端相连；电容(C2)的另一端与地线相连；电阻(R5)的另一端与运算放大器(N3)的正输入端相连；运算放大器(N3)的负输入端与电阻(R6)、电阻(R7)的一端相连；电阻(R6)的另一端与地线相连；电阻(R7)的另一端与运算放大器(N3)的输出端相连，且与电阻(R8)的一端相连；电阻(R8)的另一端与电容(C3)的一端、电阻(R9)的一端相连；电容(C3)的另一端与地线相连；电阻(R9)的另一端与运算放大器(N4)的负输入端、电阻(R10)的一端相连；运算放大器(N4)的正输入端与地线相连；运算放大器(N4)的输出端与电阻(R10)的另一端、电阻(R11)的另一端、运算放大器(N5)的负输入端、电阻(R13)的一端、电阻(R31)的一端、电阻(R32)的一端相连；电阻(R31)的另一端与低压电源Vd相连，电阻(R32)的另一端与地线相连；运算放大器(N5)的正输入端与电阻(R12)的一端相连，电阻(R12)的另一端与地线相连；运算放大器(N5)的输出端与电阻(R13)的另一端相连，且输出对输入信号Vin1的提取信号A2。

4.根据权利要求1所述的一种高精度通用电机控制电路,其特征在于，所述的换向驱动电路(5)包括电阻(R25)，电阻(R25)的一端连接输入输出隔离电路(4)输出信号A5，(R25)的另一端与三极管(T3)的基极相连；三极管(T3)的发射极与高压电源的地线PGND相连；三极管(T3)的集电极与电阻(R27)、电阻(R26)的一端相连；电阻(R26)的另一端与电容(C4)的一端、二极管(D3)的阴极相连；二极管(D3)的阳极接高压电源Vp；电阻(R27)的另一端与稳压二极管(D4)的阴极、输出场效应管(M1)的栅极相连；输出场效应管(M1)的漏极与高压电源Vp相连；输出场效应管(M1)的源极与电容(C4)的另一端、稳压二极管(D4)的阳极、输出场效应管(M2)的漏极相连，输出驱动信号V_A。

5.根据权利要求1所述的一种高精度通用电机控制电路,其特征在于，输入输出隔离电路(4)输出信号A6与电阻(R28)的一端相连；(R28)的另一端与三极管(T4)的基极相连；三极管(T4)的发射极与高压电源的地线PGND相连；三极管(T4)的集电极与电阻(R29)、电阻(R30)的一端相连；电阻(R29)的另一端与高压电源Vp相连；电阻(R30)的另一端与稳压二极管(D5)的阴极、输出场效应管(M2)的栅极相连；输出场效应管(M2)的源极与高压电源的地线PGND相连；输出场效应管(M2)的漏极与输出场效应管(M1)的源极相连，输出驱动信号V_A。