CN207939422U - 一种直流电机驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流电机驱动装置,其特征在于,所述直流电机驱动装置包括芯片模块、电源模块和H桥电路模块;其中,芯片模块,用于根据脉冲宽度调制PWM信号控制芯片模块的输出端的输出,其中,芯片模块的输出端包括:第一输出端P1、第二输出端P2、第三输出端P3和第四输出端P4;H桥电路模块,用于根据芯片模块的输出端的输出信号,控制电机正转或反转,及转速的调节;电源模块,用于给芯片模块和H桥电路模块供电。与现有技术相比,本实用新型提供的直流电机驱动装置,只需要一个PWM端口,就能有效解决主控制器端口资源占用严重的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机驱动技术领域,具体涉及一种直流电机驱动装置。
背景技术
通常,直流电机的控制需要用到电机驱动器。电机驱动器主要实现电机控制的两个功能:第一,控制电机的转向。第二,控制电机的转速。
为了实现以上两种功能,需要给电机驱动器提供2个逻辑电平信号,通过不同的高低电平逻辑信号来实现电机的正反转;以及1个使能信号,控制电机的不同转速。这样,控制一个电机至少要占用主控器上的3个输出端口(2个I/O数字端口,1个PWM输出端口)。使得有限的主控器端口资源占用的比较严重,控制多个电机的情况下,会出现端口不够用的情况;另外,一般市面上使用的电机驱动芯片,损耗比较大,对于一般低电压供电情况下,电机驱动会带来的较大损耗占比,严重影响电机的工作效率;再者,通常的电机驱动器因为损耗带来的温度升高,需要额外的装配散热片,这样整体上导致了电机驱动器的体积偏大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种直流电机驱动装置,用以解决现有技术中因占用主控制器多个端口,会使得主控器的端口资源占用比较严重的问题,以及现有技术中电机驱动器在低电压的情况下,损耗较大,且为了降低损耗需要额外的装配散热片,使得电机驱动器的体积偏大的问题。
为实现上述目的,本实用新型的技术方案为一种直流电机驱动装置。该直流电机驱动装置包括:芯片模块、电源模块和H桥电路模块。
芯片模块,用于根据脉冲宽度调制PWM信号控制芯片模块的输出端的输出,其中,芯片模块的输出端包括:第一输出端P1、第二输出端P2、第三输出端P3和第四输出端P4;H桥电路模块,用于根据芯片模块的输出端的输出信号,控制电机正转或反转,及调节电机转速;电源模块,用于给芯片模块和H桥电路模块供电。
可选的,芯片模块,具体用于:当PWM信号的占空比大于预设阈值时,导通第一输出端P1和第三输出端P3;当PWM信号的占空比小于预设阈值时,导通第二输出端P2和第四输出端P4。
可选的,H桥电路模块,具体用于:当第一输出端P1和第三输出端P3导通时,控制电机正转;当第二输出端P2和第四输出端P4导通时,控制电机反转。
可选的,芯片模块,还用于:根据PWM信号的占空比调整第一输出端P1与第三输出端P3的电压差或第二输出端P2与第四输出端P4的电压差。
可选的,H桥电路模块,还用于:根据第一输出端P1与第三输出端P3的电压差或第二输出端P2与第四输出端P4的电压差,调整电机的转速。
可选的,当电机正转时,电机的转速同PWM信号的占空比与预设阈值的差成正比;当电机反转时,电机的转速同预设阈值与PWM信号的占空比的差成正比。
可选的,电源模块,用于通过H桥电路给电机提供电源,并利用分压电路给芯片模块提供分电压。电源模块给芯片模块供给一个5V低电压。使得驱动电路的损耗非常低,几乎可以忽略不计。提高了电源的利用效率。
可选的,芯片模块和H桥电路模块集成在一个芯片。相比于现有技术中的电机驱动器体积缩小了2倍以上。将芯片模块和H桥电路模块集成在一个电路板上,相比于现有技术中的电机驱动器,体积缩小了2倍以上。
可选的,直流电机驱动装置还包括控制器,控制器包括一个输出端口,端口用于输出PWM信号。与现有技术相比,只需要一个PWM端口,就能有效解决主控制器端口资源占用严重的问题。
本实用新型具有如下优点:
(1)通过一个芯片模块,在接收控制器输出1个PWM信号后,即可实现电机驱动器的两个基本功能,控制电机的转向及控制电机的转速;将原来的3个信号端口,减为1个。
(2)电机驱动器采用控制芯片+H桥电路的方式,且集成在一块电路板上。相比于现有技术中的电机驱动器体积缩小了2倍以上。
(3)电源模块给芯片模块单独供给一个低电压电源。使得电机驱动器的损耗非常低,几乎可以忽略不计。提高了电源的利用效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的直流电机驱动装置结构示意图;
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。
实施例1
图1为本实用新型实施例提供的直流电机驱动装置结构示意图,其中,一种直流电机驱动装置,该直流电机驱动装置包括主控器、芯片模块、电源模块和H桥电路模块。
芯片模块,用于根据脉冲宽度调制PWM信号控制芯片模块的输出端的输出,其中,芯片模块包括8个端口,其中,端口1与地信号连接,端口2为第一输出端P1,端口3为第二输出端P2,端口4为PWM输入端,端口5为第四输出端P4,端口7为第三输出端P3,端口8为VCC输入端。H桥电路模块,用于根据芯片模块的输出端的输出信号,控制电机正转或反转;H桥电路模块包括电机和与电机连接的四个连接端口,每个端口分别与第一输出端P1、第二输出端P2、第三输出端P3和第四输出端P4的输出信号连接,每个端口还与地信号及Vin连接。电源模块通过VCC输出端给芯片模块供电,以及通过Vin输出端给H桥电路模块供电。
具体地,芯片模块输入的PWM信号是由主控制器提供的,芯片模块接收自主控器输入的PWM信号后,通过内置程序分析信号控制P1-P4共4个输出端的信号输出,4个输出端(P1、P2、P3、P4)的信号输出来控制H桥电路模块的导通模式,即P1-P3导通电机正转,P2-P4导通电机反转。另外,当P1、P3导通时,通过调节P1和P3之间的电压差来实现电机转速的调整;当P2、P4导通时,通过调节P2和P4之间的电压差来实现电机转速的调整。
现有技术中,控制一个电机至少要占用主控器上的3个输出端口(2个I/O数字端口,1个PWM输出端口)。使得有限的主控器端口资源占用的比较严重,控制多个电机的情况下,会出现端口不够用的情况。而本实用新型实施例,通过一个芯片模块,使得需要3根信号控制线的电机驱动器,缩减为1根。芯片模块通过主控器输出的PWM信号,及芯片模块内部程序,实现电机的调速和转向。还可通过PWM信号的占空比用来调节电机的转速,可将PWM信号占空比,例如为0-255,将0-255等分为2份。以中点(127)为界,大于中点(127)时,导通P1和P3,电机正转,电机转速同实际占空比同中点值得差成正比;小于中点时,导通P2和P4,电机反转,电机转速同中点值同实际占空比的差成正比。即当所述PWM信号的占空比大于预设阈值时,导通所述其中的两路输出端,比如:所述第一输出端P1和所述第三输出端P3;当所述PWM信号的占空比小于预设阈值时,导通所述另外两路输出端,比如:所述第二输出端P2和所述第四输出端P4。如此,便实现了主控器一个PWM信号既可以控制电机的转速,又可以控制电机的转向。需要说明的是,中点(127)这个阈值是可以根据电机可工作范围进行调整的,但是这个中点(127)是预先设置的。
可选的,电源模块可以由有外接电源供电,电源电压VIN直接提供给H桥电路模块,并利用分压电路给芯片模块提供适合芯片的分电压,优选地,其中分压出一个5V低电压VCC为芯片模块供电。
在本实用新型实施例中,H桥电路模块和芯片模块是独立的,电源模块分别单独给H桥电路模块和芯片模块供电;其中,给芯片模块供给一个5V低电压。使得驱动电路的损耗非常低,几乎可以忽略不计。提高了电源的利用效率。
可选的,电机驱动器采用芯片模块+H桥电路模块的方式,例如,可编程中断控制器(Programmable Interrupt Controller,PIC)芯片和典型的H桥电路模块,可将PIC芯片和H桥电路集成在一块电路板上。
需要说明的是,现有技术中的电机驱动器,损耗比较大,在低电压供电情况下,电机驱动带来的较大损耗占比,严重影响电机的工作效率;再者,通常的电机驱动器因为损耗带来的温度升高,需要额外的装配散热片,这样整体上导致了电机驱动器的体积偏大。而本实用新型实施中,则将芯片模块和H桥电路模块集成在一个电路板上,相比于现有技术中的电机驱动器,体积缩小了2倍以上。
本实用新型的技术方案与现有技术相比,具有如下优点:
(1)通过一个芯片模块,在接收控制器输出1个PWM信号后,即可实现电机驱动器的两个基本功能,控制电机的转向及控制电机的转速;将原来的3个信号端口,减为1个。
(2)电机驱动器采用控制芯片+H桥电路的方式,且集成在一块电路板上。相比于现有技术中的电机驱动器体积缩小了2倍以上。
(3)电源模块给芯片模块单独供给一个低电压电源。使得电机驱动器的损耗非常低,几乎可以忽略不计。提高了电源的利用效率。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型(或实用新型)作了详尽的描述,但在本实用新型基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种直流电机驱动装置,其特征在于,所述直流电机驱动装置包括:芯片模块、电源模块和H桥电路模块;其中,
所述芯片模块,用于根据脉冲宽度调制PWM信号控制所述芯片模块的输出端的输出,其中,所述芯片模块的输出端包括:第一输出端P1、第二输出端P2、第三输出端P3和第四输出端P4;
所述H桥电路模块,用于根据所述芯片模块的输出端的输出信号,控制所述电机正转或反转,及调节电机转速;
所述电源模块,用于给所述芯片模块和所述H桥电路模块供电。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述芯片模块,具体用于:
当所述PWM信号的占空比大于预设阈值时,导通所述第一输出端P1和所述第三输出端P3;
当所述PWM信号的占空比小于预设阈值时,导通所述第二输出端P2和所述第四输出端P4。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述H桥电路模块,具体用于:
当所述第一输出端P1和所述第三输出端P3导通时,控制所述电机正转;
当所述第二输出端P2和所述第四输出端P4导通时,控制所述电机反转。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述芯片模块,还用于:
根据所述PWM信号的占空比调整所述第一输出端P1与所述第三输出端P3的电压差或所述第二输出端P2与所述第四输出端P4的电压差。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述H桥电路模块,还用于:
根据所述第一输出端P1与所述第三输出端P3的电压差或所述第二输出端P2与所述第四输出端P4的电压差,调整所述电机的转速。
6.根据权利要求3或5所述的装置,其特征在于,
当所述电机正转时,所述电机的转速同所述PWM信号的占空比与所述预设阈值的差成正比;
当所述电机反转时,所述电机的转速同所述预设阈值与所述PWM信号的占空比的差成正比。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述电源模块,用于通过H桥电路给电机提供电源,并利用分压电路给所述芯片模块提供分电压。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述芯片模块和H桥电路模块集成在一个芯片。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括控制器,所述控制器包括一个输出端口,所述端口用于输出PWM信号。
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