CN210444012U - 一种泄放电路与电机系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种泄放电路与电机系统，涉及电机技术领域。该泄放电路应用于电机系统，电机系统还包括驱动电源，泄放电路包括泄放元件、泄放开关以及开关驱动电路，开关驱动电路分别与泄放开关、驱动电源电连接，泄放元件与泄放开关电连接，且驱动电源通过泄放元件、泄放开关连接于地；开关驱动电路用于在驱动电源输出端上的电压大于阈值时，控制泄放开关处于导通状态，以使驱动电源的能量通过泄放元件进行泄放。本申请提供的泄放电路与电机系统具有能够有效地保护电机驱动器与驱动电源的优点。

Description

一种泄放电路与电机系统

技术领域

本申请涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种泄放电路与电机系统。

背景技术

电机(Electric machinery，俗称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。一般的，利用电机驱动器控制电机的运转。当电机在急刹、换向或外力作用下动作时会产生感应电动势，从而影响电机驱动器和驱动电源的安全以及稳定性，严重时甚至可能损坏电机驱动器和/或驱动电源。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种泄放电路，以解决现有技术中电机产生的感应电动势可能损坏电机驱动器和/或驱动电源的问题。

本申请的另一目的在于提供一种电机系统，以解决现有技术中电机产生的感应电动势可能损坏电机驱动器和/或驱动电源的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

一方面，本实用新型实施例提供了一种泄放电路，应用于电机系统，所述电机系统还包括驱动电源，所述泄放电路包括泄放元件、泄放开关以及开关驱动电路，所述开关驱动电路分别与所述泄放开关、所述驱动电源电连接，所述泄放元件与所述泄放开关电连接，且所述驱动电源通过所述泄放元件、所述泄放开关连接于地；其中，所述开关驱动电路用于在所述驱动电源输出端上的电压大于阈值时，控制所述泄放开关处于导通状态，以使所述驱动电源输出端上的能量通过所述泄放元件进行泄放。

进一步地，所述开关驱动电路包括稳压二极管与开关驱动组件，所述稳压二极管分别与所述驱动电源、所述开关驱动组件电连接，所述开关驱动组件分别与所述驱动电源、所述泄放开关电连接；

所述稳压二极管用于在所述驱动电源输出端上的电压大于阈值时导通，以使所述开关驱动组件控制所述泄放开关处于导通状态。

进一步地，所述泄放开关包括MOS管，所述开关驱动组件包括第一三极管、第二三极管、第一电阻组、第二电阻组以及第三电阻组，所述稳压二极管的负极与所述驱动电源电连接，所述稳压二极管的正极与所述第一电阻组电连接，所述第一电阻组分别与所述第一三极管的基极与发射极电连接，且所述第一三极管的发射极接地，所述第二电阻组分别与所述第一三极管的集电极、驱动电源以及第二三极管基极电连接，所述第二三极管的发射极连接于所述驱动电源，所述第三电阻组分别与所述第二三极管的集电极、所述MOS管的栅极电连接，且所述第三电阻组接地。

进一步地，所述第一电阻组包括第一电阻与第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述稳压二极管正极电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一三极管的基极、所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的发射极电连接且接地；

所述第二电阻组包括第三电阻与第四电阻，所述第三电阻的第一端分别与所述驱动电源、所述第二三极管的发射极电连接，所述第三电阻第二端与所述第四电阻的第一端电连接，所述第四电阻的第一端与所述第二三极管的基极电连接，所述第四电阻的第二端与所述第一三极管的集电极电连接；

所述第三电阻组包括第五电阻与第六电阻，所述第五电阻与所述第六电阻串联后接地，且所述第五电阻的第一端与所述第二三极管的集电极电连接，所述第五电阻的第二端与所述MOS管的栅极电连接。

进一步地，所述开关驱动组件还包括保护电容，所述保护电容的第一端与所述MOS管的栅极电连接，所述保护电容的第二端接地。

进一步地，所述开关驱动组件还包括滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述第二三极管集电极电连接，所述滤波电容的第二端接地。

进一步地，所述泄放元件包括泄放电阻，所述泄放开关包括MOS管，所述泄放电阻的第一端与所述驱动电源电连接，所述泄放电阻的第二端与所述MOS管的漏极电连接，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的栅极与所述开关驱动电路电连接。

另一方面，本实用新型实施例提供了一种电机系统，所述电机系统包括驱动电源、电机驱动器、电机以及上述的泄放电路，所述驱动电源、所述电机驱动器以及所述电机依次电连接器，且所述泄放电路与所述驱动电源电连接。

相对于现有技术，本申请实施例具有以下有益效果：

本申请提供了一种泄放电路与电机系统，该泄放电路应用于电机系统，电机系统还包括驱动电源，泄放电路包括泄放元件、泄放开关以及开关驱动电路，开关驱动电路分别与泄放开关、驱动电源电连接，泄放元件与泄放开关电连接，且驱动电源通过泄放元件、泄放开关连接于地；开关驱动电路用于在驱动电源的电压大于阈值时，控制泄放开关处于导通状态，以使驱动电源的能量通过泄放元件进行泄放。由于当电机产生感应电动势时，驱动电源输出端上的电压变大，且当驱动电源输出端上的电压大于阈值时，泄放开关受开关驱动电路的作用处于导通状态，使得驱动电源输出端上的能量通过泄放元件进行泄放，进而使得驱动电源输出端上的电压降低，能够有效地保护电机驱动器与驱动电源。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的泄放电路的电路图。

图2为本申请实施例提供的电机系统的模块示意图。

图中：100-泄放电路；110-开关驱动电路；200-电机系统；210-驱动电源；220-电机驱动器；230-电机；D1-稳压二极管；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-泄放元件；Q1-第一三极管；Q2-第二三极管；Q3-泄放开关；C1-保护电容；C2-滤波电容。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

电机(Electric machinery，俗称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。目前，电机一般与电机驱动器配合使用，电机驱动器与驱动电源电连接，进而通过电机驱动器控制电机的运转。在电机的运转过程中，电机在急刹，换向或外力作用下动作时会产生感应电动势，使得驱动电源输出端上的电压过高，容易损坏驱动电源或电机驱动器。

为了防止电机驱动器或驱动电源的损坏，部分电机驱动器自身设置了吸收保护电路的，然而其对于电机驱动器与驱动电源的保护作用较小。

有鉴于此，请参阅图1，本申请提供了一种泄放电路100，应用于电机系统200，该电机系统200还包括驱动电源210、电机驱动器220以及电机230，其中，VCC为驱动电源210。泄放电路100包括泄放元件R7、泄放开关Q3以及开关驱动电路110，开关驱动电路110分别与泄放开关Q3、驱动电源210电连接，泄放元件R7与泄放开关Q3电连接，且驱动电源210通过泄放元件R7、泄放开关Q3连接于地。开关驱动电路110用于在驱动电源210输出端上的电压大于阈值时，控制泄放开关Q3处于导通状态，以使驱动电源210输出端上的能量通过泄放元件R7进行泄放。需要说明的是，一般而言，本实施例所述的阈值高于驱动电源210的输出电压。通过本申请提供的泄放电路100，能够在电机230产生感应电动势造成驱动电源210输出端上的电压较高时，通过泄放元件R7进行能量释放，使得电机驱动器220的输入电压不会过高，进而能够有效的保护电机驱动器220和/或驱动电源210。即可以保护两个设备中的任意一个，也可以同时保护两个设备。同时，需要说明的是，本实施例所述的泄放，是指当电机产生感应电动势时，电机驱动器的输入电压升高(即此时驱动电源输出端上的电压较高，能量较大)，通过泄放元件R7消耗感应电动势产生的部分能量，使得感应电动势产生的能量通过泄放元件进行泄放，驱动电源输出端上的电压降低，达到保护电机驱动器220与驱动电源的目的。

作为本申请一种可能的实现方式，开关驱动电路110包括稳压二极管D1与开关驱动组件，稳压二极管D1分别与驱动电源210、开关驱动组件电连接，开关驱动组件分别与驱动电源210、泄放开关Q3电连接。

稳压二极管D1(又叫齐纳二极管)是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，简称稳压二极管D1。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。稳压二极管D1在反向击穿时，在一定的电流范围内(或者说在一定功率损耗范围内)，端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛应用于稳压电源与限幅电路之中。在驱动电源210的电压大于阈值时导通，以使开关驱动组件控制泄放开关Q3处于导通状态。

需要说明的是，可以根据电路的实际应用场景选择稳压二极管D1的具体型号，例如，当正常供电状态下，驱动电源210的供电电压不超过36V时，即可将阈值设定为36V，稳压二极管D1的型号可选用TCLLZ36V，该型号的稳压二极管D1在驱动电源210输出端上的电压大于36V时导通，进而使开关驱动组件控制泄放开关Q3处于导通状态。当然地，当需要根据实际需要设定其他阈值时，也可选用其它型号的稳压二极管D1，例如TCLLZ20V、TCLLZ68V或TCLLZ18V等，本实施例对此并不做任何限定。

进一步地，作为本申请一种可能的实现方式，泄放开关Q3可以为MOS管，当然地，作为其它的实现方式，泄放开关Q3也可选用其它元件，例如选用继电器或者三极管等。同时，泄放元件R7可以选用电阻，当泄放元件R7在导通时，可将输出端上的能量转化为热能，进而达到能量的泄放。当然地，在其它的一些实施例中，也可以光能或其它方式进行能量的泄放，即泄放元件R7可选用发光器件等。本实施例以泄放开关Q3为MOS管、泄放元件R7为电阻进行说明。

其中，开关驱动组件包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1组、第二电阻R2组以及第三电阻R3组，稳压二极管D1的负极与驱动电源210电连接，稳压二极管D1的正极与第一电阻R1组电连接，第一电阻R1组分别与第一三极管Q1的基极与发射极电连接，且第一三极管Q1的发射极接地，第二电阻R2组分别与第一三极管Q1的集电极、驱动电源210以及第二三极管Q2基极电连接，第二三极管Q2的发射极连接于驱动电源210，第三电阻R3组分别与第二三极管Q2的集电极、MOS管的栅极电连接，且第三电阻R3组接地。

通过上述设置方式，能够使得当电机230未产生感应电动势或电机230产生了感应电动势，但驱动电源210的输出电压未达到阈值时，第一三极管Q1、第二三极管Q2以及MOS管均处于截止状态，而当电机230在运行过程中产生了感应电动势，且驱动电源210输出端上的电压达到阈值时，稳压二极管D1导通，进而使得第一三极管Q1、第二三极管Q2以及MOS管导通，利用泄放元件R7对驱动电源210的能量进行泄放。

并且，需要说明的是，由于MOS管在开关过程中会产生损耗，通过设置第一三极管Q1与第二三极管Q2控制MOS管处于导通状态或截止状态，能够减少MOS管在运行过程中的损耗。

进一步地，作为本实施例可能的实现方式，第一电阻R1组包括第一电阻R1与第二电阻R2，第一电阻R1的第一端与稳压二极管D1正极电连接，第一电阻R1的第二端分别与第一三极管Q1的基极、第二电阻R2的第一端电连接，第二电阻R2的第二端与第一三极管Q1的发射极电连接且接地；第二电阻R2组包括第三电阻R3与第四电阻R4，第三电阻R3的第一端分别与驱动电源210、第二三极管Q2的发射极电连接，第三电阻R3第二端与第四电阻R4的第一端电连接，第四电阻R4的第一端与第二三极管Q2的基极电连接，第四电阻R4的第二端与第一三极管Q1的集电极电连接；第三电阻R3组包括第五电阻R5与第六电阻R6，第五电阻R5与第六电阻R6串联后接地，且第五电阻R5的第一端与第二三极管Q2的集电极电连接，第五电阻R5的第二端与MOS管的栅极电连接。

同时，泄放元件R7的第一端与驱动电源210电连接，泄放电阻的第二端与MOS管的漏极电连接，MOS管的源极接地。

即在本实施例中，第一电阻R1与第二电阻R2组成分压组件，第五电阻R5与的第六电阻R6也组成分压组件。并且，作为本申请的一种实现方式，第一三极管Q1选用NPN三极管，第二三极管Q2选用PNP三极管，同时，第三电阻R3用于使第二三极管Q2的基极与发射极之间的电压相对稳定，并且在工作过程中使第二三极管Q2的基极与发射极之间存在电压差，以使第二三极管Q2处于导通状态。第四电阻R4用于实现限流及控制第二三极管Q2的导通的作用。

即本实施例提供的泄放电路100的工作原理为：

当电机230在运转的过程中产生感应电动势时，驱动电源210输出端上的电压升高，当电压超过阈值时，例如阈值设置为36V，当驱动电源210输出端上的电压超过36V时，稳压二极管D1导通，进而使稳压二极管D1、第一电阻R1以及第二电阻R2形成的回路闭合，第一三极管Q1导通。

当第一三极管Q1导通后，第三电阻R3、第四电阻R4以及第一三极管Q1形成的回路闭合，第二三极管Q2导通。且在第二三极管Q2导通后，第二三极管Q2、第五电阻R5以及第六电阻R6形成的回路闭合，MOS管受栅极驱动电压作用导通。进而泄放元件R7、MOS管组成的回路闭合，由于泄放元件R7与驱动电源210连接，因此驱动电源输出端上的能量通过泄放元件R7泄放，最终使得传输至电机驱动器220电压始终低于阈值，保护了电机驱动器220与驱动电源210。

而当驱动电源210输出的电压小于阈值时，则稳压二极管D1处于非导通状态，第一三极管Q1、第二三极管Q2以及MOS管均处于截止状态，整个泄放电路100对于驱动电源210不产生影响。

并且，需要说明是，本申请提供的各个电阻的阻值可依据实际需求设置，例如第一电阻R1的阻值为10KΩ，第二电阻R2的阻值为100KΩ，第三电阻R3的阻值为100KΩ，第四电阻R4的阻值为10KΩ，第五电阻R5的阻值为30KΩ，第六电阻R6的阻值为10KΩ，泄放电阻的阻值为10R，且器额定功率为50W。且各个元件的型号也可根据实际需求选取，例如第一三极管Q1的型号为A42，第二三极管Q2的型号为A94，MOS管的型号为75NF75，本实施例对此并不做任何限定。

进一步地，为了在泄放电路100运行过程中达到滤波的作用，本申请提供的开关驱动组件还包括滤波电容C2，滤波电容C2的第一端与第二三极管Q2集电极电连接，滤波电容C2的第二端接地。

同时，由于MOS管在导通与截止之间转化时，会产生高频抖动，进而造成MOS管的开关损耗增强。有鉴于此，在本实施例中，开关驱动组件还包括保护电容C1，保护电容C1的第一端与MOS管的栅极电连接，保护电容C1的第二端接地。进而通过给保护电容C1充放电的形式减小MOS管的高频抖动，有效降低了MOS管的开关损耗。

第二实施例

请参阅图2，本使用新型实施例还提供了一种电机系统200，该电机系统200包括驱动电源210、电机驱动器220、电机230以及第一实施例所述的泄放电路100，驱动电源210、电机驱动器220以及电机230依次电连接器，且泄放电路100与驱动电源210电连接。当驱动电源210输出端的电压高于阈值时，则泄放电路100导通，驱动电源210输出端上的部分能量通过泄放电路100实现泄放，进而使得流入电机驱动器220的能量不会较高，有效保护了电机驱动器220与驱动电源210。同时，当驱动电源210输出端上的电压小于或等于阈值时，则泄放电路100对电机系统200化不会产生影响。

综上所述，本申请提供了一种泄放电路与电机系统，该泄放电路应用于电机系统，电机系统还包括驱动电源，泄放电路包括泄放元件、泄放开关以及开关驱动电路，开关驱动电路分别与泄放开关、驱动电源电连接，泄放元件与泄放开关电连接，且驱动电源通过泄放元件、泄放开关连接于地；开关驱动电路用于在驱动电源的电压大于阈值时，控制泄放开关处于导通状态，以使驱动电源的能量通过泄放元件进行泄放。由于当电机产生感应电动势时，驱动电源输出端上的电压变大，且当驱动电源输出端上的电压大于阈值时，泄放开关受开关驱动电路的作用处于导通状态，使得驱动电源输出端上的能量通过泄放元件进行泄放，进而使得驱动电源输出端上的电压降低，能够有效地保护电机驱动器与驱动电源。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种泄放电路，应用于电机系统，其特征在于，所述电机系统还包括驱动电源，所述泄放电路包括泄放元件、泄放开关以及开关驱动电路，所述开关驱动电路分别与所述泄放开关、所述驱动电源电连接，所述泄放元件与所述泄放开关电连接，且所述驱动电源通过所述泄放元件、所述泄放开关连接于地；其中，

所述开关驱动电路用于在所述驱动电源输出端上的电压大于阈值时，控制所述泄放开关处于导通状态，以使所述驱动电源输出端上的能量通过所述泄放元件进行泄放。

2.如权利要求1所述的泄放电路，其特征在于，所述开关驱动电路包括稳压二极管与开关驱动组件，所述稳压二极管分别与所述驱动电源、所述开关驱动组件电连接，所述开关驱动组件分别与所述驱动电源、所述泄放开关电连接；

所述稳压二极管用于在所述驱动电源输出端上电压大于阈值时导通，以使所述开关驱动组件控制所述泄放开关处于导通状态。

3.如权利要求2所述的泄放电路，其特征在于，所述泄放开关包括MOS管，所述开关驱动组件包括第一三极管、第二三极管、第一电阻组、第二电阻组以及第三电阻组，所述稳压二极管的负极与所述驱动电源电连接，所述稳压二极管的正极与所述第一电阻组电连接，所述第一电阻组分别与所述第一三极管的基极与发射极电连接，且所述第一三极管的发射极接地，所述第二电阻组分别与所述第一三极管的集电极、驱动电源以及第二三极管的基极电连接，所述第二三极管的发射极连接于所述驱动电源，所述第三电阻组分别与所述第二三极管的集电极、所述MOS管的栅极电连接，且所述第三电阻组接地。

4.如权利要求3所述的泄放电路，其特征在于，所述第一电阻组包括第一电阻与第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述稳压二极管正极电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一三极管的基极、所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的发射极电连接且接地；

所述第二电阻组包括第三电阻与第四电阻，所述第三电阻的第一端分别与所述驱动电源、所述第二三极管的发射极电连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端电连接，所述第四电阻的第一端与所述第二三极管的基极电连接，所述第四电阻的第二端与所述第一三极管的集电极电连接；

所述第三电阻组包括第五电阻与第六电阻，所述第五电阻与所述第六电阻串联后接地，且所述第五电阻的第一端与所述第二三极管的集电极电连接，所述第五电阻的第二端与所述MOS管的栅极电连接。

5.如权利要求3所述的泄放电路，其特征在于，所述开关驱动组件还包括保护电容，所述保护电容的第一端与所述MOS管的栅极电连接，所述保护电容的第二端接地。

6.如权利要求3所述的泄放电路，其特征在于，所述开关驱动组件还包括滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述第二三极管集电极电连接，所述滤波电容的第二端接地。

7.如权利要求1所述的泄放电路，其特征在于，所述泄放元件包括泄放电阻，所述泄放开关包括MOS管，所述泄放电阻的第一端与所述驱动电源电连接，所述泄放电阻的第二端与所述MOS管的漏极电连接，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的栅极与所述开关驱动电路电连接。

8.一种电机系统，其特征在于，所述电机系统包括驱动电源、电机驱动器、电机以及如权利要求1至7任意一项所述的泄放电路，所述驱动电源、所述电机驱动器以及所述电机依次电连接器，且所述泄放电路与所述驱动电源电连接。

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