CN208209840U - 一种玩具马达用的可实现快速切换正反转的放大电路 - Google Patents

Abstract

一种玩具马达用的可实现快速切换正反转的放大电路，包括两组切换器，每组切换器包括一个正向导通电路及一个负向导通电路，正向导通电路及负向导通电路均连接到一MOS管的栅极，正向导通电路MOS管的源级连接第一外部电源，正向导通电路MOS管的漏极连接负向导通电路的MOS管的源极接玩具马达的其中一个控制端，所述两个负向导通电路的MOS管的漏极接地，两组切换器分别连接在玩具马达的两个控制端，本实用新型的玩具马达用的可实现快速切换正反转的放大电路采用四个信号控制口的配合两组正向导通电路和负向导通线路的结构，在波形下降的阶段可以快速消除原先信号残留的电量，使得输出的信号与输入的信号一直的方波，具有使用安全的优点。

Description

一种玩具马达用的可实现快速切换正反转的放大电路

技术领域：

本实用新型属于玩具车用的大功率马达所配套的切换电路领域，具体涉及的是一种玩具马达用的可实现快速切换正反转的放大电路。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，电动玩具所采用的电机的功率需求不断提高，特别是某些儿童玩具车或者是高速模型车的电机功率，更是大幅提高；而为了对马达进行调速，多数是采用PWM控制电路，PWM的输出信号是不足以直接驱动马达的，通常需要通过MOS管进行放大，而PWM信号是不含有正反转信号的，因此需要用正反转切换电路进行切换后输入到马达的正极或者负极，目前使用的正反转切换电路为采用两个三极管来组成一正或一负共两组切换电路的普通电路及采用电调切换电路的模块化电路，两者的成本差距甚大，由于现有的三极管切换电路由于电路本身的逻辑原理缺陷，对PWM的方波信号进过切换后会使波型变型，变陡的波型由于还有电压存在，会拖慢切换的速度，同时会使MOS管发热，只适用低功率的马达，还因为只有两个输入口，当产生PWM控制器的MCU因为低电压或者是其它原因发生故障的时候，对两个输入口输出一样的高电平，会使MOS管直接烧毁，故障发生几率非常高，造成目前对于高功率的电机需使用电调电路，造成生产成本较高。

发明内容：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种可以使切换后的波型型号非常接近方波的，可供高功率玩具马达用的可实现快速切换正反转的放大电路。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种玩具马达用的可实现快速切换正反转的放大电路，关键在于所述放大电路包括两组切换器，每组切换器包括一个正向导通电路及一个负向导通电路，正向导通电路及负向导通电路各连接到一MOS管的栅极，正向导通电路MOS管的源级连接第一外部电源，正向导通电路MOS管的漏极连接负向导通电路的MOS管的源极接玩具马达的其中一个控制端，两组切换器各连接玩具马达的一个控制端，所述两个负向导通电路的MOS管的漏极接地，两个正向导通电路及两个负向导通电路共四个导通电路，四个导通电路一一对应连接四个信号输入口，所述的正向导通电路及负向导通电路均为含有三极管的电平切换电路。

所述的正向导通电路包括第一N型三极管及第一个P型三极管；信号输入口接第一N型三极管的基极，第一N型三极管的集电极接第一P型三极管的基极，第一P型三极管的发射极接第二外部电源，第一P型三极管的集电极连接MOS管的栅极，四个MOS管的栅极均通过第一电阻接地，所述的第一P型三极管的基极与第二外部电源之间通过第二电阻连接，第一N型三极管的发射级接地；所述的负向导通电路为包括第二、第三N型三极管及第二P型三极管，所述的信号输入口接第二N型三极管的基极, 第二N型三极管的集电极同时接第二P型三极管的基极和第三N型三极管的基级，第三N型三极管的的发射极接第二P型三极管的发射极，第三N型三极管的集电极通过第三电阻接第二外部电源，第二N型三极管的发射极接地，第二N型三极管的发射极接地，第二N型三极管的基极通过第四电阻连接第三外部电源。

所述的第一N型三极管的基极与信号输入口之间设有第五电阻，第一N型三极管的基极通过第六电阻接地，两个负向导通电路连接的MOS管的漏极通过串联的第七电阻和第八电阻接地，第七电阻和第八电阻的连接处连接第一电容接地。

本实用新型的玩具马达用的可实现快速切换正反转的放大电路采用四个信号控制口的配合两组正向导通电路和负向导通线路的结构，在波形下降的阶段可以快速消除原先信号残留的电量，使得输出的信号与输入的信号一直的方波，还因为设置是四个信号端口，可以有效避免MCU设备错误输出全部高电平信号而使MOS管烧毁的缺陷，具有使用安全的优点，可以有效减低生产成本，适用于高功率的电机，还可以在很多应用上替换电调模块。

附图说明：

图1为本现有技术的切换电路结构示意图。

图2为现有技术的切换电路的波型图。

图3为本实用新型结构示意图。

图4为本实用新型切换器输出的波型图。

具体实施方式：

如图1所示，现有技术的切换电路采用两组切换器组配合，互为导通截至，控制四个MOS管进行放大，来驱动马达，其切换后输出到MOS管的波型如图2 所示。

如图3至图4所示，本实用新型的一种玩具马达用的可实现快速切换正反转的放大电路，所述放大电路包括两组切换器，每组切换器包括一个正向导通电路及一个负向导通电路，正向导通电路及负向导通电路各连接到一MOS管的栅极，正向导通电路MOS管的源级连接第一外部电源，正向导通电路MOS管的漏极连接负向导通电路的MOS管的源极接玩具马达的其中一个控制端，两组切换器各连接玩具马达的一个控制端，所述两个负向导通电路的MOS管的漏极接地，两个正向导通电路及两个负向导通电路共四个导通电路，四个导通电路一一对应连接四个信号输入口，所述的正向导通电路及负向导通电路均为含有三极管的电平切换电路。

所述的正向导通电路包括第一N型三极管NQ1及第一个P型三极管PQ1；信号输入口接第一N型三极管的基极，第一N型三极管NQ1的集电极接第一P型三极管PQ1的基极，第一P型三极管PQ1的发射极接第二外部电源VCC2，第一P型三极管PQ1的集电极连接MOS管的栅极，四个MOS管的栅极均通过第一电阻R1接地，所述的第一P型三极管PQ1的基极与第二外部电源之间通过第二电阻R2连接，第一N型三极管NQ1的发射级接地；所述的负向导通电路为包括第二N型三极管NQ2、第三N型三极管NQ3及第二P型三极管PQ2，所述的信号输入口接第二N型三极管的基极, 第二N型三极管NQ2的集电极同时接第二P型三极管PQ2的基极和第三N型三极管NQ3的基级，第三N型三极管的NQ3的发射极接第二P型三极管PQ2的发射极，第三N型三极管NQ3的集电极通过第三电阻R3接第二外部电源VCC2，第二N型三极管NQ2的发射极接地，第二N型三极管NQ2的发射极接地，第二N型三极管NQ2的基极通过第四电阻连接第三外部电源VCC3。

在待机状态，两个正向导通电路对应的MOS管均处于高电平，电机两端的电压相同，不会转动，但需要进行前进驱动的时候，只需要将两个高电平输出切换到低电平导通状态，就可以使电机转动，而需要电机反转的时候，需要将两个处于正向导通电路的高电平的导通状态切断，再将两个低电平导通电路中的一个切换到高电平导通状态，采用四个导通电路的结构可使故障率大大降低，同时还可以实现快速切换：当方波的波峰转向波谷的时候，即从第一端口和第二端口切换的时候，波峰的多余信号可以快速的被导通到地极，进而快速的切换到波谷对应的信号状态，当再次进入到波峰的时候，可以再一次进入波峰的控制状态，一直循环。而现有技术由于在切换到波谷的时候，原MOS管内的残余电容释放方式为自然转化为发热形式，这需要一定的消耗时间，因此会出现信号陡坡。同时，由于采用四个信号控制输入口的控制方式，当MCU（单片机）出现特殊情况，如供电不足的时候，输出的错误信号，四个控制端口同为高电平的时候，MOS管也不会因此而烧毁。

所述的第一N型三极管NQ1的基极与信号输入口之间设有第五电阻R5，第一N型三极管的基极通过第六电阻R6接地，两个负向导通电路连接的MOS管的漏极通过串联的第七电阻R7和第八电阻R8接地，第七电阻R7和第八电阻R8的连接处连接第一电容C1接地。

而现有技术的PWM信号在正常使用过程中输出到场效应管栅极并不是方波，因为中间经过的三极管开关电路的时候，三极管存在切换延迟现象，因此实际输出的波形是有一定弧度的，不能有效的让场效应管快速导通和截止，在这样的波形信号驱动下，MOS管功耗大、发热大、抗冲击能力变差，对MOS管的开启电压和导通时间要有很高的要求，否则导致进退换向时MOS管延时截止会导致MOS烧掉进而导致电源短路，特别是锂电为节省成本无保护板，会引起起火冒烟现象，因此需要改进。

Claims (3)

1.一种玩具马达用的可实现快速切换正反转的放大电路，其特征在于所述放大电路包括两组切换器，每组切换器包括一个正向导通电路及一个负向导通电路，正向导通电路及负向导通电路各连接到一MOS管的栅极，正向导通电路MOS管的源级连接第一外部电源，正向导通电路MOS管的漏极连接负向导通电路的MOS管的源极接玩具马达的其中一个控制端，两组切换器各连接玩具马达的一个控制端，所述两个负向导通电路的MOS管的漏极接地，两个正向导通电路及两个负向导通电路共四个导通电路，四个导通电路一一对应连接四个信号输入口，所述的正向导通电路及负向导通电路均为含有三极管的电平切换电路。

2.根据权利要求1所述的玩具马达用的可实现快速切换正反转的放大电路，其特征在于所述的正向导通电路包括第一N形三极管及第一个P形三极管；信号输入口接第一N形三极管的基极，第一N形三极管的集电极接第一P形三极管的基极，第一P形三极管的发射极接第二外部电源，第一P形三极管的集电极连接MOS管的栅极，四个MOS管的栅极均通过第一电阻接地，所述的第一P形三极管的基极与第二外部电源之间通过第二电阻连接，第一N形三极管的发射级接地；所述的负向导通电路为包括第二、第三N形三极管及第二P形三极管，所述的信号输入口接第二N形三极管的基极, 第二N形三极管的集电极同时接第二P形三极管的基极和第三N形三极管的基级，第三N形三极管的发射极接第二P形三极管的发射极，第三N形三极管的集电极通过第三电阻接第二外部电源，第二N形三极管的发射极接地，第二N形三极管的基极通过第四电阻连接第三外部电源。

3.根据权利要求2所述的玩具马达用的可实现快速切换正反转的放大电路，其特征在于所述的第一N形三极管的基极与信号输入口之间设有第五电阻，第一N形三极管的基极通过第六电阻接地，两个负向导通电路连接的MOS管的漏极通过串联的第七电阻和第八电阻接地，在第七电阻和第八电阻的连接处通过第一电容接地。