CN210669936U - 具有温度保护功能的电机驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有温度保护功能的电机驱动装置，本电机驱动装置包括：处理器模块、软启动控制模块、F/U转换模块、PWM信号产生模块、驱动模块、直流电机和过热检测电路；所述过热检测电路适于检测直流电机的工作温度，并发送至处理器模块，当工作温度超出设定值时，所述处理器模块适于通过驱动模块控制直流电机停止工作；本实用新型通过对外部制动控制单元的频率控制信号进行处理转化为电压控制信号实现对直流电机的启停的控制，并在频率信号控制下，当直流电机被开启时，减小了直流电机启动时的冲击电流，实现了软启动功能，通过过热检测电路实时检测直流电机的工作温度，以保证直流电机始终保持在温度安全阈值内进行工作，保证生产安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电机驱动控制领域，尤其涉及一种具有温度保护功能的电机驱动装置。
背景技术
目前，电动车作为城市公共交通的重要组成部分，液压制动系统结构紧凑、设备小的特点已被广泛应用于电动车。直流电机作为液压制动系统不可或缺的组件，为液压油泵提供动力，但是传统的电机驱动控制电路都不能够直接连接外部制动控制单元，需要独立提供控制单元，造成成本提高、资源浪费的问题。
但是直流电机在使用过程中因为转动会产生热量，从而造成温度升高，如果没有及时散热保持正常工作状态，会造成电机寿命减短、损坏，甚至发生安全事故。
因此，亟需开发一种新的具有温度保护功能的电机驱动装置，以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有温度保护功能的电机驱动装置，以解决如何实时监测直流电机的工作温度使其在温度安全阈值内进行工作的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有温度保护功能的电机驱动装置，其包括：处理器模块、与外部制动控制单元电性相连的软启动控制模块、F/U转换模块、PWM信号产生模块、驱动模块、与所述驱动模块电性相连的直流电机和与所述处理器模块电性相连的过热检测电路；其中所述外部制动控制单元适于发送频率控制信号至软启动控制模块，以进行软启动后，并通过F/U转换模块将频率控制信号转换为电压控制信号；所述PWM信号产生模块适于根据电压控制信号发出PWM信号来控制所述驱动模块进行工作，以控制所述直流电机的启停；以及所述过热检测电路适于检测直流电机的工作温度，并发送至处理器模块，当工作温度超出设定值时，所述处理器模块适于通过驱动模块控制直流电机停止工作。
进一步，所述软启动控制模块包括：软启动控制电路；当所述直流电机适于被启动时，所述软启动控制电路适于控制直流电机的瞬时冲击电流。
进一步，所述F/U转换模块包括：频压转换电路；所述频压转换电路通过一分频器将频率控制信号中高频信号转换为低频信号，并通过逻辑触发器进行时序逻辑运算，即将频率控制信号转换为电压控制信号输出至PWM信号产生模块。
进一步，所述PWM信号产生模块包括：三角波产生电路和与所述F/U转换模块电性相连的电压比较器；所述三角波产生电路适于生成三角波信号以发送至电压比较器，即所述电压比较器适于通过对三角波信号和电压控制信号进行比较后，并生成PWM信号发送至驱动模块。
进一步，所述驱动模块包括：MOS 管驱动芯片和MOS管组；所述MOS 管驱动芯片适于根据PWM信号控制MOS管组的导通或截断，以控制所述直流电机的启停。
进一步，所述具有温度保护功能的电机驱动装置还包括：与所述MOS 管驱动芯片电性相连的过流保护电路；当MOS 管驱动芯片输出高电平信号时，所述过流保护电路中控制管被导通，并通过若干分压电阻进行分压。
进一步，所述过热检测电路包括：与所述处理器模块电性相连的温度传感器；所述处理器模块适于通过温度传感器检测直流电机的工作温度。
进一步，所述具有温度保护功能的电机驱动装置还包括：EMC防护电路；所述EMC防护电路适于对电路进行过流过压浪涌防护。
进一步，所述具有温度保护功能的电机驱动装置还包括：光电隔离电路；所述光电隔离电路适于对电路进行光电隔离。
本实用新型的有益效果是，本实用新型通过对外部制动控制单元的频率控制信号进行处理转化为电压控制信号实现对直流电机的启停的控制，并在频率信号控制下，当直流电机被开启时，减小了直流电机启动时的冲击电流，实现了软启动功能，通过过热检测电路实时检测直流电机的工作温度，以保证直流电机始终保持在温度安全阈值内进行工作，保证生产安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的具有温度保护功能的电机驱动装置的原理框图；
图2是本实用新型的软启动控制电路和频压转换电路的电路图；
图3是本实用新型的PWM信号产生模块的电路图；
图4是本实用新型的驱动模块的电路图；
图5是本实用新型的过流保护电路的电路图。
图中：直流电机M1。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
实施例1
图1是本实用新型的具有温度保护功能的电机驱动装置的原理框图。
在本实施例中，如图1所示，本实施例提供了一种具有温度保护功能的电机驱动装置，其包括：处理器模块、与外部制动控制单元电性相连的软启动控制模块、F/U转换模块、PWM信号产生模块、驱动模块、与所述驱动模块电性相连的直流电机M1和与所述处理器模块电性相连的过热检测电路；其中所述外部制动控制单元适于发送频率控制信号至软启动控制模块，以进行软启动后，并通过F/U转换模块将频率控制信号转换为电压控制信号；所述PWM信号产生模块适于根据电压控制信号发出PWM信号来控制所述驱动模块进行工作，以控制所述直流电机M1的启停；以及所述过热检测电路适于检测直流电机的工作温度，并发送至处理器模块，当工作温度超出设定值时，所述处理器模块适于通过驱动模块控制直流电机停止工作。
在本实施例中，处理器模块可以采用但不限于是STM32系列单片机。
在本实施例中，本实施例通过对外部制动控制单元的频率控制信号进行处理转化为电压控制信号实现对直流电机的启停的控制，并在频率信号控制下，当直流电机被开启时，减小了直流电机启动时的冲击电流，实现了软启动功能，通过过热检测电路实时检测直流电机的工作温度，以保证直流电机始终保持在温度安全阈值内进行工作，保证生产安全。
图2是本实用新型的软启动控制电路和频压转换电路的电路图。
具体的，作为一种可选实施方式，如图2所示，所述软启动控制模块包括：软启动控制电路；当所述直流电机M1适于被启动时，所述软启动控制电路适于控制直流电机M1的瞬时冲击电流。
具体的，作为一种可选实施方式，如图2所示，所述F/U转换模块包括：频压转换电路；所述频压转换电路通过一分频器U3将频率控制信号中高频信号转换为低频信号，并通过逻辑触发器进行时序逻辑运算，即将频率控制信号转换为电压控制信号输出至PWM信号产生模块。
在本实施例中，如图2所示，分频器U3（在本实施例中可以采用但不限于是CD74HCT4040MG4分频器）将16MHz信号转换为15.625kHz信号，并驱动MOS管 Q17周期性导通，给逻辑触发器U5 （在本实施例中可以采用但不限于是HEF40175BT逻辑触发器）提供时钟脉冲 CP；逻辑触发器U5和逻辑控制器U6B 对频率控制信号进行时序逻辑运算，在Control_In 的每一个控制周期t1内，一个CP周期 为64μs， 此时U6B输出低电平，三极管Q23 导通，VCC经电阻R61给电容C29 充电；在t1-CP时间内三极管Q23 关断，电容C29 经电阻R65 放电，即电阻R65远大于电阻R61，充电快、放电慢，所以 U_In端为幅值缓慢上升进而稳定（动态平衡）的直流电压信号。
图3是本实用新型的PWM信号产生模块的电路图。
具体的，作为一种可选实施方式，如图3所示，所述PWM信号产生模块包括：三角波产生电路和与所述F/U转换模块电性相连的电压比较器（在本实施例中可以采用但不限于是LM2901DG电压比较器）；所述三角波产生电路适于生成三角波信号以发送至电压比较器，即所述电压比较器适于通过对三角波信号和电压控制信号进行比较后，并生成PWM信号发送至驱动模块。
在本实施例中，U1A 外其余元器件组成三角波产生电路， U_In 通过U1A 与三角波比较后生成PWM 信号。
图4是本实用新型的驱动模块的电路图。
具体的，作为一种可选实施方式，如图4所示，所述驱动模块包括：MOS 管驱动芯片（在本实施例中可以采用但不限于是IR2121驱动芯片）和MOS管组；所述MOS 管驱动芯片适于根据PWM信号控制MOS管组的导通或截断，以控制所述直流电机M1的启停。
在本实施例中，如图4 所示，MOS 管TR1、MOS 管TR2 并联（使过流能力增大一倍）作为直流电机控制的电子开关；通过MOS 管驱动芯片驱动MOS 管TR1、MOS 管TR2，当MOS 管驱动芯片U4 输出高电平，MOS 管TR1、MOS 管TR2导通，直流电机得电启动。续流二极管TR3、电流检测电阻FB1、门极电阻R4，选择适当阻值以优化开关速度和开关损耗。
图5是本实用新型的过流保护电路的电路图。
具体的，作为一种可选实施方式，如图5所示，所述具有温度保护功能的电机驱动装置还包括：与所述MOS 管驱动芯片电性相连的过流保护电路；当MOS 管驱动芯片输出高电平信号时，所述过流保护电路中控制管被导通，并通过若干分压电阻进行分压。
在本实施例中，如图5所示，当MOS 管驱动芯片输出为高电平信号时，三极管Q18管导通， 则经电阻R54、电阻R55 分压和电阻R55、电容C24 低通滤波后，驱动控制管Q22 导通，此时欠压和过流信号会被拉低，并关断 PWM_In。
具体的，作为一种可选实施方式，所述过热检测电路包括：与所述处理器模块电性相连的温度传感器；所述处理器模块适于通过温度传感器检测直流电机的工作温度。
在本实施例中，温度传感器可以采用但不限于是GWH400红外测温传感器。
具体的，作为一种可选实施方式，所述具有温度保护功能的电机驱动装置还包括：EMC防护电路；所述EMC防护电路适于对电路进行过流过压浪涌防护。
具体的，作为一种可选实施方式，所述具有温度保护功能的电机驱动装置还包括：光电隔离电路；所述光电隔离电路适于对电路进行光电隔离。
综上所述，本实用新型通过对外部制动控制单元的频率控制信号进行处理转化为电压控制信号实现对直流电机的启停的控制，并在频率信号控制下，当直流电机被开启时，减小了直流电机启动时的冲击电流，实现了软启动功能，通过过热检测电路实时检测直流电机的工作温度，以保证直流电机始终保持在温度安全阈值内进行工作，保证生产安全。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种具有温度保护功能的电机驱动装置，其特征在于，包括：
处理器模块、与外部制动控制单元电性相连的软启动控制模块、F/U转换模块、PWM信号产生模块、驱动模块、与所述驱动模块电性相连的直流电机和与所述处理器模块电性相连的过热检测电路；其中
所述外部制动控制单元适于发送频率控制信号至软启动控制模块，以进行软启动后，并通过F/U转换模块将频率控制信号转换为电压控制信号；
所述PWM信号产生模块适于根据电压控制信号发出PWM信号来控制所述驱动模块进行工作，以控制所述直流电机的启停；以及
所述过热检测电路适于检测直流电机的工作温度，并发送至处理器模块，当工作温度超出设定值时，所述处理器模块适于通过驱动模块控制直流电机停止工作。
2.如权利要求1所述的具有温度保护功能的电机驱动装置，其特征在于，
所述软启动控制模块包括：软启动控制电路；
当所述直流电机适于被启动时，所述软启动控制电路适于控制直流电机的瞬时冲击电流。
3.如权利要求1所述的具有温度保护功能的电机驱动装置，其特征在于，
所述F/U转换模块包括：频压转换电路；
所述频压转换电路通过一分频器将频率控制信号中高频信号转换为低频信号，并通过逻辑触发器进行时序逻辑运算，即
将频率控制信号转换为电压控制信号输出至PWM信号产生模块。
4.如权利要求1所述的具有温度保护功能的电机驱动装置，其特征在于，
所述PWM信号产生模块包括：三角波产生电路和与所述F/U转换模块电性相连的电压比较器；
所述三角波产生电路适于生成三角波信号以发送至电压比较器，即
所述电压比较器适于通过对三角波信号和电压控制信号进行比较后，并生成PWM信号发送至驱动模块。
5.如权利要求4所述的具有温度保护功能的电机驱动装置，其特征在于，
所述驱动模块包括：MOS 管驱动芯片和MOS管组；
所述MOS 管驱动芯片适于根据PWM信号控制MOS管组的导通或截断，以控制所述直流电机的启停。
6.如权利要求5所述的具有温度保护功能的电机驱动装置，其特征在于，
所述具有温度保护功能的电机驱动装置还包括：与所述MOS 管驱动芯片电性相连的过流保护电路；
当MOS 管驱动芯片输出高电平信号时，所述过流保护电路中控制管被导通，并通过若干分压电阻进行分压。
7.如权利要求1所述的具有温度保护功能的电机驱动装置，其特征在于，
所述过热检测电路包括：与所述处理器模块电性相连的温度传感器；
所述处理器模块适于通过温度传感器检测直流电机的工作温度。
8.如权利要求1所述的具有温度保护功能的电机驱动装置，其特征在于，
所述具有温度保护功能的电机驱动装置还包括：EMC防护电路；
所述EMC防护电路适于对电路进行过流过压浪涌防护。
9.如权利要求1所述的具有温度保护功能的电机驱动装置，其特征在于，
所述具有温度保护功能的电机驱动装置还包括：光电隔离电路；
所述光电隔离电路适于对电路进行光电隔离。
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|---|---|---|---|---|
| CN112511050A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-16 | 芜湖华沅微电子有限公司 | 一种有刷电机控制与保护电路及其芯片 |
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