CN208971417U - 一种电机控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机驱动技术领域，公开了一种电机控制电路，包括直流电源电路、控制中心电路、数据通信电路以及驱动执行电路；控制中心电路包括具有多个输入引脚与多个控制引脚的控制芯片；数据通信电路包括通信接口与通信芯片；驱动执行电路包括电连接的驱动输入组件以及电机驱动组件；直流电源电路提供使电路正常工作的工作电源，控制中心电路的输入引脚够接收数据通信电路的输入信号，从而再通过控制引脚向驱动执行电路发送控制电机的信号，而使用数据通信电路可以接收外界的数据信号，可以根据数据信号来调整电机的工作状态。

Description

一种电机控制电路

技术领域

本实用新型涉及电机驱动技术领域，更具体地说，它涉及一种电机控制电路。

背景技术

电机作为执行元件，广泛应用在各种自动挂控制系统中，电机在工作的过程中若只给电机的端子上接上不变的电压，则无法去控制电机的工作参数，而实际中电机需要控制转速、转矩和位置等，需要随时调节电压电流。

若需要控制电机的工作参数，则需要生成控制信号，这种控制信号是从控制器（如MCU或者DSP）中给出的，不能直接去改变电压电流，所以就需要加一个电机驱动电路，将控制信号真正转化施加给电机的电压电流信号。

一般的现有电机驱动电路只能根据事先设置好的驱动逻辑来控制电机，不能实时接收外界的信号，并根据信号来调整电机的工作状态，因此需要一种带有数据传输功能的电机控制电路，使电机驱动电路能实时接收外界设备的数据信号，可以根据数据信号来调整电机的工作状态。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种电机控制电路，能实时接收外界设备的数据信号，可以根据数据信号来调整电机的工作状态。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种电机控制电路，包括直流电源电路、控制中心电路、数据通信电路以及驱动执行电路；

直流电源电路的输入端电连接有外界直流电源，直流电源电路包括有降压芯片，降压芯片具有直流电压输出端；

控制中心电路包括具有多个电源引脚、多个输入引脚与多个控制引脚的控制芯片，电源引脚与直流电压输出端电连接，输入引脚与数据通信电路电连接，控制引脚与驱动执行电路电连接；

数据通信电路包括通信接口与通信芯片；

通信接口具有十四个引脚，通信接口的引脚外接有第一差分信号、第二差分信号以及第三差分信号，通信接口的引脚一为第三差分信号负相，引脚二为第三差分信号正相，引脚三为第一差分信号负相，引脚四为第二差分信号正相，引脚五为第二差分信号负相，引脚五为第一差分信号正相，引脚七电连接外界直流电源负极，引脚八电连接外界直流电源正极，引脚A1与引脚A2均电连接直流电压输出端正极，引脚FG1与引脚FG2电连接电路金属外壳；

通信芯片为采用差动线路接收芯片，差动线路接收芯片具有至少三路的差分信号输入端以及与差分信号输入端对应的信号输出端，每一路与一个差分信号电连接，差动线路接收的输出端与控制芯片的一个输入以及电连接；

驱动执行电路包括依次电连接的驱动输入组件以及电机驱动组件，驱动输入组件有多个，驱动输入组件与控制中心电路的多个控制引脚电连接，电机驱动组件与电机电连接。

通过上述技术方案，直流电源电路提供使电路正常工作的工作电源，控制中心电路的输入引脚够接收数据通信电路的输入信号，从而再通过控制引脚向驱动执行电路发送控制电机的信号，而使用数据通信电路可以接收外界的数据信号，可以根据数据信号来调整电机的工作状态。

进一步的，差动线路接收芯片上差分信号输入端的每个引脚均通过滤波电容电连接直流电压输出端负极。

通过上述技术方案，滤波电容能滤去差分信号输入端的引脚上的高频杂波，让差分信号更清晰。

进一步的，差动线路接收芯片采用具有十六引脚的AM26C32IDR芯片，差动线路接收芯片的引脚六通过电阻R54电连接第三差分信号负相，引脚七通过电阻R57电连接第三差分信号正相，引脚十通过的电阻R59电连接第一差分信号负相，引脚九通过电阻R62电连接第一差分信号正相，引脚十四通过电阻R65电连接第二差分信号负相，引脚十五通过电阻R69电连接第二差分信号正相，引脚十六电连接外界直流电源正极，引脚四、引脚十二以及引脚八均电连接外界直流电源负极，引脚五通过电阻R58电连接控制芯片的一个输入引脚，引脚十一通过电阻R61电连接控制芯片的一个输入引脚，引脚十三通过电阻R66电连接控制芯片的一个输入引脚。

通过上述技术方案，AM26C32IDR能把接收的差分信号变为脉冲信号输出，方便控制芯片的读取。

进一步的，每一组差分信号的正相与负相之间电连接有隔离电阻。

通过上述技术方案，隔离电阻上有电流流过能保证正相与负相之间的电压差，让差分信号的抗干扰能力更强。

进一步的，驱动输入组件包括电阻R120、电阻R127以及电容C88，一个控制引脚通过依次串联的电阻R120与电阻R127电连接直流电压输出端的负极，电容C88并联在电阻R127的两端；

电机驱动组件采用PS21765芯片，PS21765芯片具有多个控制信号引脚以及多个控制输出引脚，每个控制信号引脚均电连接有一个驱动输入组件，电阻R120与电阻R127的连接点与控制信号引脚电连接，控制输出引脚与电机上的引脚电连接。

通过上述技术方案，使用驱动输入组件以及与集成的电机驱动组件，能够降低电路中的元器件数量，达到降低电路板体积的目的。

进一步的，还设置有报警电路，报警电路包括电阻R157、三极管Q2、电阻R48、具有四个引脚的光耦P7、三极管Q1、电阻R38以及半导体二极管D1；

电阻R57的一端与一个控制引脚电连接，其另一端与三极管Q2的基极电连接，三极管Q2的发射极与直流电压输出端的正极电连接，三极管Q2的集电极通过电阻R48与光耦P7的引脚一电连接，光耦P7的引脚二与直流电压输出端的负极电连接；

光耦P7的引脚三通过电阻R38与半导体二极管D1的正极电连接，引脚三还与三极管Q1的基极电连接，引脚四与三极管Q1的集电极以及半导体二极管D1的负极均电连接，三极管Q1的发射极与半导体二极管D1的正极电连接，三极管Q1的正极与负极输出报警差分信号。

通过上述技术方案，当控制芯片与电阻R157电连接的一个控制引脚输出低电平信号时，三极管Q2导通，光耦P7的引脚一与引脚二之间导通，引脚三与引脚四之间也导通，使得半导体二极管D1的正极与负极之间实现电连接，从而使施加在半导体二极管D1的正极与负极上且来自外界的差分信号正相与负相之间变得没有压差；当控制芯片与电阻R157电连接的一个控制引脚输出高电平信号时，三极管Q2断开，光耦P7的引脚一与引脚二之间断开，引脚三与引脚四之间也断开，使得半导体二极管D1的正极与负极之间没有电连接，从而使施加在半导体二极管D1的正极与负极上且来自外界的差分信号正相与负相之间具有正常的压差；让外界能识别差分信号的设备识别出差分信号的变化，实现报警的目的。

进一步的，控制中心电路还电连接有控制存储组件，所述控制存储组件包括：与控制芯片通过IIC总线电连接的存储芯片，存储芯片具有八个引脚，引脚一、引脚二、引脚三、引脚四以及引脚七均与直流电压输出端的负极电连接，引脚五与一个控制引脚电连接，引脚六与另一个控制引脚电连接，引脚八与直流电压输出端的正极电连接；

引脚五通过电阻R31与直流电压输出端的正极电连接，引脚六通过电阻R36与直流电压输出端的正极电连接。

通过上述技术方案，控制芯片通过IIC总线与存储芯片进行通信，从而在存储芯片内读取或者存储数据。

进一步的，直流电压输出端的正极与负极之间电连接有多个滤波电容。

通过上述技术方案，滤板电容能够提高直流电压输出端的电压拨动幅度，还能滤去电压波形上的尖峰毛刺，提高工作电源的质量。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：直流电源电路提供使电路正常工作的工作电源，控制中心电路的输入引脚够接收数据通信电路的输入信号，从而再通过控制引脚向驱动执行电路发送控制电机的信号，而使用数据通信电路可以接收外界的数据信号，从而为根据数据信号来调整电机的工作状态提供可能。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电路框图；

图2为本实用新型实施例直流电源电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例控制芯片的电路原理图；

图4为本实用新型实施例控制存储组件的电路原理图；

图5为本实用新型实施例数据通信电路的电路原理图；

图6为本实用新型实施例驱动输入组件与电机驱动组件的电路原理图；

图7为本实用新型实施例报警电路的电路原理图。

附图标记：100、直流电源电路；110、外界直流电源；120、降压芯片；130、直流电压输出端；200、控制中心电路；210、控制芯片；220、控制存储组件；300、数据通信电路；310、通信接口；320、通信芯片；400、驱动执行电路；410、驱动输入组件；420、电机驱动组件；500、报警电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

实施例

一种电机控制电路，如图1所示，包括直流电源电路100、控制中心电路200、数据通信电路300、驱动执行电路400以及报警电路500。

如图2所示，直流电源电路100包括与外界直流电源110电连接的降压芯片120，外界直流电源110为直流5V电源，降压芯片120采用具有三个引脚的1117M3-3.3芯片，其一个引脚与5V电源即外界直流电源110的正极电连接，一个引脚与0V即外界直流电源110的负极电连接，另一个引脚为3.3V的直流电压输出端130，直流电源电路100中的所有负极均电连接；直流电压输出端130的正极与负极之间电连接有多个滤波电容。滤板电容能够提高直流电压输出端130的电压拨动幅度，还能滤去电压波形上的尖峰毛刺，提高工作电源的质量。

如图3所示，控制中心电路200包括具有多个电源引脚、多个输入引脚与多个控制引脚的控制芯片210。控制芯片210可采用MCU或者DSP，本实施例中采用型号为TMS320F28062PZT的DSP及外围电路作为控制芯片210，具有UART串口，UART串口拥有两个引脚。控制芯片210的电源引脚与3.3V的直流电压输出端130电连接，输入引脚与数据通信电路300电连接，用于接收数据通信电路300发送过来的信号，控制引脚与驱动执行电路400电连接，用于向驱动执行电路400发送控制信号让电机转动。

如图4所示，控制中心电路200中控制芯片210的还通过IIC总线电连接有控制存储组件220，控制存储组件220包括：与控制芯片210通过IIC总线电连接的存储芯片，存储芯片采用具有八个引脚的24C16。24C02为串行E2PROM，是基于I2C-BUS的存储器件，遵循二线制协议，由于其具有接口方便，体积小，数据掉电不丢失等特点，在仪器仪表及工业自动化控制中得到大量的应用。存储芯片的引脚一、引脚二、引脚三、引脚四以及引脚七均与直流电压输出端130的负极电连接，引脚五与一个控制引脚电连接，引脚六与另一个控制引脚电连接，引脚八与直流电压输出端130的正极电连接。引脚五通过电阻R31与直流电压输出端130的正极电连接，引脚六通过电阻R36与直流电压输出端130的正极电连接。控制芯片210通过IIC总线与存储芯片进行通信，从而在存储芯片内读取或者存储数据。电阻R36与电阻R31为IIC总线的上拉电阻，他们能够使IIC总线上的数据更稳定。

如图5所示，数据通信电路300包括通信接口310与通信芯片320。通信接口310为RJ45-LED型且具有十四个引脚，通信接口310的引脚外接有第一差分信号、第二差分信号以及第三差分信号，通信接口310的引脚一为第三差分信号负相，引脚二为第三差分信号正相，引脚三为第一差分信号负相，引脚四为第二差分信号正相，引脚五为第二差分信号负相，引脚五为第一差分信号正相，引脚七电连接外界直流电源110负极，引脚八电连接外界直流电源110正极，引脚A1与引脚A2均电连接直流电压输出端130正极，引脚FG1与引脚FG2电连接电路金属外壳。在现有技术中0V或者GND是电源地，指供电回路的接地，FG是机器的金属外壳或机架。每一组差分信号的正相与负相之间电连接有隔离电阻。隔离电阻上有电流流过能保证正相与负相之间的电压差，让差分信号的抗干扰能力更强。

通信芯片320为采用型号为AM26C32IDR的差动线路接收芯片，差动线路接收芯片具有至少三路的差分信号输入端以及与差分信号输入端对应的信号输出端，每一路与一个差分信号电连接，差动线路接收的输出端与控制芯片210的一个输入以及电连接。差动线路接收芯片具有十六个引脚，差动线路接收芯片的引脚六通过电阻R54电连接第三差分信号负相，引脚七通过电阻R57电连接第三差分信号正相，引脚十通过的电阻R59电连接第一差分信号负相，引脚九通过电阻R62电连接第一差分信号正相，引脚十四通过电阻R65电连接第二差分信号负相，引脚十五通过电阻R69电连接第二差分信号正相，引脚十六电连接外界直流电源110正极，引脚四、引脚十二以及引脚八均电连接外界直流电源110负极，引脚五通过电阻R58电连接控制芯片210的一个输入引脚，引脚十一通过电阻R61电连接控制芯片210的一个输入引脚，引脚十三通过电阻R66电连接控制芯片210的一个输入引脚。差动线路接收芯片上差分信号输入端的每个引脚均通过滤波电容电连接直流电压输出端130负极。滤波电容能滤去差分信号输入端的引脚上的高频杂波，让差分信号更清晰。

如图6所示，驱动执行电路400包括依次电连接的驱动输入组件410以及电机驱动组件420，驱动输入组件410与控制中心电路200的多个控制引脚电连接，电机驱动组件420与电机电连接。驱动输入组件410包括电阻R120、电阻R127以及电容C88，一个控制引脚通过依次串联的电阻R120与电阻R127电连接直流电压输出端130的负极，电容C88并联在电阻R127的两端；

电机驱动组件420采用PS21765芯片以及其外围电路，PS21765芯片所需的15V电源以及其它电源则有外界的其它电压的电源直接提供。PS21765是一种结构非常紧凑的智能功率模块，采用压注模封装技术，便于大批量生产。PS21765内部集成了IGBT硅片、栅极驱动及保护电路。PS21765非常适用于交流100~200V级小容量电机的变频控制。PS21765芯片具有多个控制信号引脚以及多个控制输出引脚，每个控制信号引脚均电连接有一个驱动输入组件410，电阻R120与电阻R127的连接点与控制信号引脚电连接，控制输出引脚与电机上的引脚电连接。

使用驱动输入组件410以及与集成的电机驱动组件420，能够降低电路中的元器件数量，达到降低电路板体积的目的。

如图7所示，报警电路500包括电阻R157、三极管Q2、电阻R48、具有四个引脚的光耦P7、三极管Q1、电阻R38以及半导体二极管D1。半导体二极管D1采用BAT54C芯片。光耦P7采用具有四个引脚的EL357(B)。

电阻R57的一端与一个控制引脚电连接，其另一端与三极管Q2的基极电连接，三极管Q2的发射极与直流电压输出端130的正极电连接，三极管Q2的集电极通过电阻R48与光耦P7的引脚一电连接，光耦P7的引脚二与直流电压输出端130的负极电连接。

光耦P7的引脚三通过电阻R38与半导体二极管D1的正极电连接，引脚三还与三极管Q1的基极电连接，引脚四与三极管Q1的集电极以及半导体二极管D1的负极均电连接，三极管Q1的发射极与半导体二极管D1的正极电连接，三极管Q1的正极与负极输出报警差分信号。

当控制芯片210与电阻R157电连接的一个控制引脚输出低电平信号时，三极管Q2导通，光耦P7的引脚一与引脚二之间导通，引脚三与引脚四之间也导通，使得半导体二极管D1的正极与负极之间实现电连接，从而使施加在半导体二极管D1的正极与负极上且来自外界的差分信号正相与负相之间变得没有压差。当控制芯片210与电阻R157电连接的一个控制引脚输出高电平信号时，三极管Q2断开，光耦P7的引脚一与引脚二之间断开，引脚三与引脚四之间也断开，使得半导体二极管D1的正极与负极之间没有电连接，从而使施加在半导体二极管D1的正极与负极上且来自外界的差分信号正相与负相之间具有正常的压差。让外界能识别差分信号的设备识别出差分信号的变化，实现报警的目的。

电机控制电路的工作过程为：直流电源电路100提供高质量的3.3V工作电源，工作电源能够满足电路中的芯片要求。数据通信电路300将外界设备的数据发送给控制中心电路200，控制中心电路200通过控制引脚向驱动执行电路400发送控制电机的信号，使用集成的驱动输入组件410以及电机驱动组件420作为驱动执行电路400，能降低电路板上元器件的数量以及电路板的体积。DSP还能通过控制引脚发出报警信号，让报警电路500提示员工发生电路发生异常状态。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种电机控制电路，其特征在于，包括直流电源电路（100）、控制中心电路（200）、数据通信电路（300）以及驱动执行电路（400）；

直流电源电路（100）的输入端电连接有外界直流电源（110），直流电源电路（100）包括有降压芯片（120），降压芯片（120）具有直流电压输出端（130）；

控制中心电路（200）包括具有多个电源引脚、多个输入引脚与多个控制引脚的控制芯片（210），电源引脚与直流电压输出端（130）电连接，输入引脚与数据通信电路（300）电连接，控制引脚与驱动执行电路（400）电连接；

数据通信电路（300）包括通信接口（310）与通信芯片（320）；

通信接口（310）具有十四个引脚，通信接口（310）的引脚外接有第一差分信号、第二差分信号以及第三差分信号，通信接口（310）的引脚一为第三差分信号负相，引脚二为第三差分信号正相，引脚三为第一差分信号负相，引脚四为第二差分信号正相，引脚五为第二差分信号负相，引脚五为第一差分信号正相，引脚七电连接外界直流电源（110）负极，引脚八电连接外界直流电源（110）正极，引脚A1与引脚A2均电连接直流电压输出端（130）正极，引脚FG1与引脚FG2电连接电路金属外壳；

通信芯片（320）为采用差动线路接收芯片，差动线路接收芯片具有至少三路的差分信号输入端以及与差分信号输入端对应的信号输出端，每一路与一个差分信号电连接，差动线路接收的输出端与控制芯片（210）的一个输入以及电连接；

驱动执行电路（400）包括依次电连接的驱动输入组件（410）以及电机驱动组件（420），驱动输入组件（410）有多个，驱动输入组件（410）与控制中心电路（200）的多个控制引脚电连接，电机驱动组件（420）与电机电连接。

2.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于，差动线路接收芯片上差分信号输入端的每个引脚均通过滤波电容电连接直流电压输出端（130）负极。

3.根据权利要求2所述的电机控制电路，其特征在于，差动线路接收芯片采用具有十六引脚的AM26C32IDR芯片，差动线路接收芯片的引脚六通过电阻R54电连接第三差分信号负相，引脚七通过电阻R57电连接第三差分信号正相，引脚十通过的电阻R59电连接第一差分信号负相，引脚九通过电阻R62电连接第一差分信号正相，引脚十四通过电阻R65电连接第二差分信号负相，引脚十五通过电阻R69电连接第二差分信号正相，引脚十六电连接外界直流电源（110）正极，引脚四、引脚十二以及引脚八均电连接外界直流电源（110）负极，引脚五通过电阻R58电连接控制芯片（210）的一个输入引脚，引脚十一通过电阻R61电连接控制芯片（210）的一个输入引脚，引脚十三通过电阻R66电连接控制芯片（210）的一个输入引脚。

4.根据权利要求3所述的电机控制电路，其特征在于，每一组差分信号的正相与负相之间电连接有隔离电阻。

5.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于，驱动输入组件（410）包括电阻R120、电阻R127以及电容C88，一个控制引脚通过依次串联的电阻R120与电阻R127电连接直流电压输出端（130）的负极，电容C88并联在电阻R127的两端；

电机驱动组件（420）采用PS21765芯片，PS21765芯片具有多个控制信号引脚以及多个控制输出引脚，每个控制信号引脚均电连接有一个驱动输入组件（410），电阻R120与电阻R127的连接点与控制信号引脚电连接，控制输出引脚与电机上的引脚电连接。

6.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于，还设置有报警电路（500），报警电路（500）包括电阻R157、三极管Q2、电阻R48、具有四个引脚的光耦P7、三极管Q1、电阻R38以及半导体二极管D1；

电阻R57的一端与一个控制引脚电连接，其另一端与三极管Q2的基极电连接，三极管Q2的发射极与直流电压输出端（130）的正极电连接，三极管Q2的集电极通过电阻R48与光耦P7的引脚一电连接，光耦P7的引脚二与直流电压输出端（130）的负极电连接；

光耦P7的引脚三通过电阻R38与半导体二极管D1的正极电连接，引脚三还与三极管Q1的基极电连接，引脚四与三极管Q1的集电极以及半导体二极管D1的负极均电连接，三极管Q1的发射极与半导体二极管D1的正极电连接，三极管Q1的正极与负极输出报警差分信号。

7.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于，控制中心电路（200）还电连接有控制存储组件（220），所述控制存储组件（220）包括：与控制芯片（210）通过IIC总线电连接的存储芯片，存储芯片具有八个引脚，引脚一、引脚二、引脚三、引脚四以及引脚七均与直流电压输出端（130）的负极电连接，引脚五与一个控制引脚电连接，引脚六与另一个控制引脚电连接，引脚八与直流电压输出端（130）的正极电连接；

引脚五通过电阻R31与直流电压输出端（130）的正极电连接，引脚六通过电阻R36与直流电压输出端（130）的正极电连接。

8.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于，直流电压输出端（130）的正极与负极之间电连接有多个滤波电容。