CN208369198U - 一种负载保护电路及电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种负载保护电路及电机。该负载保护电路包括：驱动电路，用于响应于输入的第一控制信号与第二控制信号，驱动负载工作，其中，第一控制信号与第二控制信号的波形互补；短路保护电路，其与驱动电路连接，用于在第一控制信号与第二控制信号的电平类型同步相同时，控制驱动电路停止工作。因此，其能够避免输出两路波形相同或部分相同的PWM信号导致负载容易烧坏的问题，并且提高了安全性能。

Description

一种负载保护电路及电机

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种负载保护电路及电机。

背景技术

电机控制系统一般在电机两端串接上两对MOS管组成的上下桥臂电路，并通过向上述上下桥臂电路发送PWM信号，控制上下桥臂电路的工作状态，以驱动电机完成正反转工作。

一般的，上述PWM信号是由微处理器根据预先控制逻辑，为了使上下桥臂电路错开工作，微处理器可以输出两路波形互补的PWM信号，分别驱动电机完成正反转工作。

发明人在实现本发明的过程中，发现传统技术至少存在以下问题：在实际产品应用中，由于外部干扰，微处理器容易跑飞或陷入死循环模式而容易输出两路波形相同或部分相同的PWM信号，导致上下桥臂电路的上下管同时导通，从而使电机处于失控状态，容易烧坏电机或者其它电路，并且安全性能低下。

实用新型内容

为了克服上述技术问题，本实用新型实施例的一个目的旨在提供一种负载保护电路及电机，其解决传统技术的安全性能低下的技术问题。

在第一方面，本实用新型实施例提供一种负载保护电路，包括：驱动电路，用于响应于输入的第一控制信号与第二控制信号，驱动负载工作，其中，所述第一控制信号与所述第二控制信号的波形互补；短路保护电路，其与所述驱动电路连接，用于在所述第一控制信号与所述第二控制信号的电平类型同步相同时，控制所述驱动电路停止工作。

可选地，所述短路保护电路包括：逻辑电路，用于在所述第一控制信号与所述第二控制信号的电平类型同步相同时，输出第三控制信号；第一开关电路，其分别与所述逻辑电路和所述驱动电路连接，用于响应于所述第三控制信号，向所述驱动电路输入低电平信号，使得所述驱动电路停止工作。

可选地，所述逻辑电路包括第一二极管、第二二极管及上拉电阻，所述第一二极管的正极、所述第二二极管的正极及所述上拉电阻的一端皆连接至第一节点，所述第一二极管的负极用于输入第一控制信号，所述第二二极管的负极用于输入第二控制信号，所述上拉电阻的另一端用于输入外部电源。

可选地，所述第一二极管与所述第二二极管皆为肖基特二极管。

可选地，所述第一开关电路包括第一电阻与第一NMOS管，所述第一电阻的一端用于输入所述第三控制信号，所述第一电阻的另一端与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的漏极用于输出所述低电平信号。

可选地，所述短路保护电路还包括隔离电路，所述隔离电路的输入端与所述驱动电路连接，所述隔离电路的输出端与所述第一NMOS管的漏极连接。

可选地，所述隔离电路包括第一隔离电路与第二隔离电路，所述第一隔离电路的输入端与所述驱动电路连接，所述第一隔离电路的输出端与所述第一NMOS管的漏极连接，所述第二隔离电路的输入端与所述驱动电路连接，所述第二隔离电路的输出端与所述第一NMOS管的漏极连接。

可选地，所述第一隔离电路包括第三二极管，所述第三二极管的正极与所述驱动电路连接，负极与所述第一NMOS管的漏极连接；所述第二隔离电路包括第四二极管，所述第四二极管的正极与所述驱动电路连接，负极与所述第一NMOS管的漏极连接。

可选地，所述驱动电路包括：上桥臂电路，其与所述短路保护电路连接，用于响应于所述第一控制信号，驱动负载工作；下桥臂电路，其与所述短路保护电路连接，用于响应于所述第二控制信号，驱动负载工作。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种电机，所述电机包括任一项所述的负载保护电路。

在本实用新型实施例提供的负载保护电路中，驱动电路响应于输入的第一控制信号与第二控制信号，驱动负载工作，其中，第一控制信号与第二控制信号的波形互补。在第一控制信号与第二控制信号的电平类型同步相同时，短路保护电路控制驱动电路停止工作。因此，其能够避免输出两路波形相同或部分相同的PWM信号导致负载容易烧坏的问题，并且提高了安全性能。

附图说明

图1是传统技术提供一种电机驱动电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供一种负载保护电路的电路原理框图；

图3是本实用新型实施例提供一种短路保护电路的电路原理框图；

图4是本实用新型实施例提供一种驱动电路的电路原理框图；

图5是本实用新型实施例提供一种电机驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了方便说明并且理解本实用新型实施例的技术方案，以下说明所使用的方位词均以附图所展示的方位为准。

请参阅图1，图1是传统技术提供一种电机驱动电路的结构示意图。如图1所示，该电机驱动电路用于接收第一控制信号Drive_F或第二控制信号Drive_R，以驱动电机A工作。其中，第一控制信号Drive_F或第二控制信号Drive_R可以由微处理器发送。

该电机驱动电路的具体工作原理如下：

当电机A正转时，第一控制信号Drive_F为高电平，第二控制信号Drive_R为低电平，此时，开关管Q5导通，开关管Q6截止。进一步的，当开关管Q5导通后，开关管Q1与开关管Q4随之导通，于是，外部电源便可以施加在电机上。与此同时，开关Q2与开关管Q3处于截止状态。

当电机A反转时，第一控制信号Drive_F为低电平，第二控制信号Drive_R为高电平，此时，开关管Q6导通，开关管Q5截止。进一步的，当开关管Q6导通后，开关Q2与开关管Q3随之导通，于是，外部电源便可以施加在电机上。与此同时，开关管Q1与开关管Q4处于截止状态。

然而，如前所述，当微处理器受干扰而运行跑飞或陷入死循环模式，或者控制程序错乱，从而使微处理器发送的第一控制信号Drive_F与第二控制信号Drive_R皆为高电平或低电平。

当第一控制信号Drive_F与第二控制信号Drive_R皆为低电平时，由于开关管Q5与开关管Q6皆截止，电机驱动电路未工作，该情况对于电机或者电机驱动电路尚未构成威胁。

当第一控制信号Drive_F与第二控制信号Drive_R皆为高电平时，开关管Q1至Q5皆导通，于是，外部电源直接流经开关管Q1与开关管Q3，由于外部电源比较高，其会导致各个开关管被烧坏，缩短电机使用寿命等等现象。

基于上述的缺陷，于是，请参阅图2，图2是本实用新型实施例提供一种负载保护电路的电路原理框图。如图2所示，该负载保护电路200包括驱动电路21与短路保护电路22，短路保护电路22与驱动电路21连接。

驱动电路21响应于输入的第一控制信号Drive_F与第二控制信号Drive_R，驱动负载工作，其中，第一控制信号Drive_F与第二控制信号Drive_R的波形互补。短路保护电路22在第一控制信号Drive_F与第二控制信号Drive_R的电平类型同步相同时，控制驱动电路21停止工作。

因此，其能够避免输出两路波形相同或部分相同的脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)信号导致负载容易烧坏的问题，并且提高了安全性能。

在一些实施例中，负载可以为电机等其它负载形式的器件。

在一些实施例中，如图3所示，该短路保护电路22包括：逻辑电路221与第一开关电路222，第一开关电路222分别与逻辑电路221和驱动电路21连接。

逻辑电路221在第一控制信号与第二控制信号的电平类型同步相同时，输出第三控制信号。第一开关电路222响应于第三控制信号，向驱动电路输入低电平信号，使得驱动电路21停止工作。

逻辑电路221可以为能够将第一控制信号与第二控制信号进行逻辑运算，并在第一控制信号与第二控制信号的电平类型同步相同时，输出判断结果的任意形式电路。例如：其可以由若干门逻辑或者或逻辑电路构成的逻辑电路，亦可以为逻辑芯片等等。

第一开关电路222可以在第三控制信号的控制下，拉低加载到驱动电路的输入端电压，亦即向驱动电路输入低电平信号。因此，第一开关电路222可以为满足上述功能的任意形式电路。

请参阅图4，驱动电路21包括：上桥臂电路211与下桥臂电路212。上桥臂电路211与短路保护电路22连接，下桥臂电路212与短路保护电路22连接。

上桥臂电路211响应于第一控制信号Drive_F，驱动负载工作，例如：驱动电机正转。下桥臂电路212响应于第二控制信号Drive_R，驱动负载工作，例如：驱动电机反转。

为了详细阐述本实用新型实施例的目的，下面结合图5，详细阐述本实用新型实施例提供负载保护电路的工作原理。

如图5所示，逻辑电路221包括第一二极管D1、第二二极管D2及上拉电阻R13，第一二极管D1的正极、第二二极管D2的正极及上拉电阻R0的一端皆连接至第一节点51，第一二极管D1的负极用于输入第一控制信号Drive_F，第二二极管D2的负极用于输入第二控制信号Drive_R，上拉电阻R13的另一端用于输入外部电源Vcc。其中，第一二极管D1与第二二极管D2皆为肖基特二极管。

第一开关电路222包括第一电阻R14与第一NMOS管Q7，第一电阻R14的一端用于输入第三控制信号，第一电阻R14的另一端与第一NMOS管Q7的栅极连接，第一NMOS管Q7的源极接地，第一NMOS管Q7的漏极用于输出低电平信号。

短路保护电路22还包括隔离电路223，隔离电路223的输入端与驱动电路21连接，隔离电路223的输出端与第一NMOS管Q7的漏极连接。

其中，隔离电路223包括第一隔离电路2231与第二隔离电路2232，第一隔离电路的输入端与驱动电路21连接，第一隔离电路2231的输出端与第一NMOS管Q7的漏极连接，第二隔离电路2232的输入端与驱动电路21连接，第二隔离电路2232的输出端与第一NMOS管Q7的漏极连接。

第一隔离电路2231包括第三二极管D3，第三二极管D3的正极与驱动电路21连接，负极与第一NMOS管Q7的漏极连接。

第二隔离电路2232包括第四二极管D4，第四二极管D4的正极与驱动电路21连接，负极与第一NMOS管Q7的漏极连接。

上述负载保护电路的工作原理如下：

当电机A正转时，第一控制信号Drive_F为高电平，第二控制信号Drive_R为低电平，此时，开关管Q5、Q1及Q4导通，开关管Q6、Q2及Q3截止，因此，电流流经开关管Q1、电机A及开关管Q4。

对于短路保护电路22，由于第二节点52的电势为高电平，第三节点53的电势为低电平，因此，第一二极管D1反向截止，第二二极管D2正向导通，于是，开关管Q7的栅极的电势被拉低，开关管Q7处于截止状态，其不会影响到上下桥臂中的各个开关管的工作状态。

在负载保护电路工作在正常状态下时，隔离电路223能够隔离第一控制信号Drive_F对开关管Q3的影响，或者，隔离第二控制信号Drive_R对开关管Q4的影响。例如：当省略掉隔离电路223时，在负载保护电路工作在正常状态下时，第一控制信号Drive_F在使开关管Q4导通的同时，其也会使开关管Q3导通，这类情况是不允许出现的，因此需要设置隔离电路223隔离第一控制信号Drive_F对开关管Q3的影响，或者，隔离第二控制信号Drive_R对开关管Q4的影响。

同理可得，当电机A反转时，其工作原理可以参考上述内容，在此不赘述。

当第一控制信号Drive_F与第二控制信号Drive_R皆为高电平时，此时，短路保护电路22便可以起作用了。具体的，由于第二节点52与第三节点53的电势皆为高电平，第一二极管D1与第二二极管D2皆反向截止，此时，开关管Q7的栅极的电势被抬高，于是，开关管Q7导通。

由于开关管Q7导通，于是，其会拉低开关管Q3与Q4的栅极的电势，从而关断开关管Q3与Q4，亦即，其会停止驱动电路21的工作。

作为本实用新型实施例的另一方面，本实用新型实施例提供一种电机，上述电机包括负载保护电路，其中，该负载保护电路为上述各个实施例所述的负载保护电路，在此不赘述。

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 (10)

1.一种负载保护电路，其特征在于，包括：

驱动电路，用于响应于输入的第一控制信号与第二控制信号，驱动负载工作，其中，所述第一控制信号与所述第二控制信号的波形互补；

短路保护电路，其与所述驱动电路连接，用于在所述第一控制信号与所述第二控制信号的电平类型同步相同时，控制所述驱动电路停止工作。

2.根据权利要求1所述的负载保护电路，其特征在于，所述短路保护电路包括：

逻辑电路，用于在所述第一控制信号与所述第二控制信号的电平类型同步相同时，输出第三控制信号；

第一开关电路，其分别与所述逻辑电路和所述驱动电路连接，用于响应于所述第三控制信号，向所述驱动电路输入低电平信号，使得所述驱动电路停止工作。

3.根据权利要求2所述的负载保护电路，其特征在于，所述逻辑电路包括第一二极管、第二二极管及上拉电阻，所述第一二极管的正极、所述第二二极管的正极及所述上拉电阻的一端皆连接至第一节点，所述第一二极管的负极用于输入第一控制信号，所述第二二极管的负极用于输入第二控制信号，所述上拉电阻的另一端用于输入外部电源。

4.根据权利要求3所述的负载保护电路，其特征在于，所述第一二极管与所述第二二极管皆为肖基特二极管。

5.根据权利要求2所述的负载保护电路，其特征在于，所述第一开关电路包括第一电阻与第一NMOS管，所述第一电阻的一端用于输入所述第三控制信号，所述第一电阻的另一端与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的漏极用于输出所述低电平信号。

6.根据权利要求5所述的负载保护电路，其特征在于，所述短路保护电路还包括隔离电路，所述隔离电路的输入端与所述驱动电路连接，所述隔离电路的输出端与所述第一NMOS管的漏极连接。

7.根据权利要求6所述的负载保护电路，其特征在于，所述隔离电路包括第一隔离电路与第二隔离电路，所述第一隔离电路的输入端与所述驱动电路连接，所述第一隔离电路的输出端与所述第一NMOS管的漏极连接，所述第二隔离电路的输入端与所述驱动电路连接，所述第二隔离电路的输出端与所述第一NMOS管的漏极连接。

8.根据权利要求7所述的负载保护电路，其特征在于，

所述第一隔离电路包括第三二极管，所述第三二极管的正极与所述驱动电路连接，所述第三二极管的负极与所述第一NMOS管的漏极连接；

所述第二隔离电路包括第四二极管，所述第四二极管的正极与所述驱动电路连接，所述第四二极管的负极与所述第一NMOS管的漏极连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的负载保护电路，其特征在于，所述驱动电路包括：

上桥臂电路，其与所述短路保护电路连接，用于响应于所述第一控制信号，驱动负载工作；

下桥臂电路，其与所述短路保护电路连接，用于响应于所述第二控制信号，驱动负载工作。

10.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的负载保护电路。