CN211044011U - 驱动控制电路以及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种驱动控制电路以及机器人，其中，该驱动控制电路包括一控制模块、一开关模块、一驱动模块和一泄放电模块，控制模块接入电源，开关模块连接控制模块且接入电源，驱动模块分别连接控制模块、开关模块，用于驱动电机，泄放电模块分别连接开关模块、驱动模块；当控制模块控制开关模块导通时，泄放电模块截止，驱动模块接入电源而驱动电机；当控制模块控制开关模块关闭时，泄放电模块开启，用于释放驱动模块中的感应电动势。本实用新型驱动控制电路的泄放电模块可释放积聚的感应电动势，防止感应电路势对驱动IC造成损害。

Description

驱动控制电路以及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种驱动控制电路以及机器人。

背景技术

为延长电机使用寿命，越来越多的清洁机器人的驱动轮采用无刷电机方案，然而，清洁机器人在待机状态或者断电状态时，人为推动清洁机器人而使其左右轮(驱动轮)转动，无刷电机的磁性转子随之转动，磁性转子的磁场也同步转动而扫过定子的线圈，相当于线圈切割其磁感应线，根据右手定则，线圈中会产生感应电流，施加在负载上就形成感应电动势。持续的感应电动势施加在无刷电机的驱动电路，当推动机器的速度不断上升时，感应电动势也会不断上升，从而超过无刷电机的驱动电路的驱动IC耐受范围，导致烧毁驱动IC，左右轮无法正常工作。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种驱动控制电路，旨在泄放电而除去负载上的感应电动势，以保护驱动电路的驱动IC。

为实现上述目的，本实用新型提供一种驱动控制电路，包括：一控制模块，接入电源；一开关模块，与所述控制模块连接，且接入电源；一驱动模块，分别与所述控制模块、所述开关模块连接，用于驱动电机；以及，一泄放电模块，分别与所述开关模块、所述驱动模块连接；当所述控制模块控制所述开关模块导通时，所述泄放电模块截止，所述驱动模块接入电源而驱动所述电机；当所述控制模块控制所述开关模块关闭时，所述泄放电模块开启，用于释放所述驱动模块中的感应电动势。

优先地，所述驱动控制电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述开关模块的输出端，负极连接所述驱动模块的电源输入端。

优先地，所述第一二极管为额定电流1A以上的肖特基二极管。

优先地，所述泄放电模块包括分压单元、第一PMOS管以及降势单元，所述分压单元连接所述开关模块的输出端，且连接所述第一PMOS管的栅极和漏极；所述第一PMOS管的漏极接地；所述降势单元分别连接所述第一PMOS管的源极和所述驱动模块的电源输入端；当所述开关模块导通时，所述第一PMOS管截止；当所述开关模块关闭时，所述第一PMOS管可开启。

优先地，所述泄放电模块还包括第二二极管，所述第二二极管的正极连接所述开关模块的输出端，负极连接所述分压单元。

优先地，所述分压单元包括第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻的一端连接所述第二二极管的负极，另一端连接所述栅极，所述第二电阻的两端分别连接所述栅极、所述漏极。

优先地，所述第一电阻与所述第二电阻的比值大于0且小于等于1:10。

优先地，所述降势单元包括第三电阻以及第四电阻，所述第三电阻的一端连接所述源极，另一端连接所述驱动模块的电源输入端，所述第四电阻并联在所述第三电阻的两端。

优先地，所述开关模块包括第五电阻、NPN型三极管、第六电阻、第二PMOS管以及第七电阻，所述第五电阻的一端连接所述控制模块，另一端连接所述NPN型三极管的基极；所述NPN型三极管的发射极接地，集电极连接所述第六电阻的一端；所述第六电阻的另一端连接所述第二PMOS管的栅极；所述第二PMOS管的源极接入电源，漏极为输出端；所述第七电阻的两端分别连接在所述第二PMOS管的栅极和源极。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种机器人，包括驱动轮组件以及与所述驱动轮组件电连接的驱动控制电路，所述驱动控制电路为如上所述的驱动控制电路。

本实用新型技术方案，通过设置分别与驱动模块、开关模块连接的泄放电模块，当控制模块控制开关模块导通时，泄放电模块截止，驱动模块接入电源而驱动电机工作；当控制模块控制开关模块关闭时，即处于待机或断电状态，如人为推动电机快速转动而产生感应电流，并在驱动模块的负载(如驱动IC)上形成感应电动势，电机转动速度越快感应电动势就越大，泄放电模块满足开启条件而导通，积聚的感应电动得到释放，从而消耗了电机快速转动产生的电能，从而使驱动IC不会因感应电动势过大而烧毁。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型驱动控制电路一实施例的模块框图；

图2为图1中驱动控制电路的电路结构图；

图3为本实用新型机器人一实施例的结构示意图。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种驱动控制电路，请参阅图1和图2，在一实施例中，该驱动控制电路1包括一控制模块10、一开关模块12、一驱动模块14以及一泄放电模块16。其中，该控制模块10接入电源2，而为其供电。该开关模块12与控制模块10连接，且接入电源2，以通断电源2。该驱动模块14分别与控制模块10、开关模块12连接，其包括用于驱动电机转动的驱动单元(未图示)，该驱动单元包括驱动IC。该泄放电模块16分别与开关模块12、驱动模块14连接，用于释放驱动模块14中的感应电动势。本实施例驱动控制电路1工作原理如下：

当控制模块10控制开关模块12导通时，即电源2导通，泄放电模块16截止，电流无法通过，同时驱动模块14接入电源2而驱动电机工作；

当控制模块10控制开关模块12关闭时，即电源2未导通，泄放电模块16开启，而用于释放驱动模块14中积聚的感应电动势。

本实施例驱动控制电路1通过设置分别与驱动模块14、开关模块12连接的泄放电模块16，当控制模块10控制开关模块12导通时，泄放电模块16截止，驱动模块14接入电源2以驱动电机转动；当控制模块10控制开关模块12关闭时，即处于待机或断电状态，如人为推动电机快速转动而产生感应电流，并在驱动模块14的驱动单元中形成感应电动势，电机转动速度越快感应电动势就越大，泄放电模块16满足开启条件而导通，积聚的感应电动得到释放，而消耗了电机快速转动产生的电能，从而使驱动单元的驱动IC不会因感应电动势过大而烧毁。

请参阅图2，本实施例中，该驱动控制电路1还包括第一二极管D1，第一二极管D1的正极连接开关模块12的输出端，负极连接驱动模块14的电源2输入端。

该第一二极管D1起到单向开关的作用，防止电机产生的感应电流倒灌，而损害其他电路。

本实施例中，进一步地，第一二极管D1为额定电流1A以上的肖特基二极管，其性能优异、稳定。

请参阅图2，本实施例中，该泄放电模块16包括分压单元160、第一PMOS管Q1以及降势单元162。分压单元160连接开关模块12的输出端，且连接第一PMOS管Q1的栅极G和漏极D。第一PMOS管Q1的漏极D接地。降势单元162分别连接第一PMOS管Q1的源极S和驱动模块14的电源输入端。该泄放电模块16的工作原理如下：

当开关模块12导通时，第一PMOS管Q1截止；

当开关模块12关闭时，第一PMOS管Q1可开启。

由于开关模块12导通，第一PMOS管Q1截止，泄放电模块16处于断开状态，没有形成回路，电源2直接给驱动模块14供电。由于开关模块12关闭，电源2无法给驱动模块14供电，当人为推动而使电机快速转动产生感应电动势，速度越快感应电动势就越大，产生的感应电动势在第一PMOS管Q1的源极S处，由于第一二极管D1的反向截止作用，感应电动势无法通过第一二极管D1到达第一PMOS管Q1的栅极G处，故其栅极G相当于电势为0V，此时第一PMOS管Q1的导通电压V_GS满足开启条件而导通，感应电动势从降势单元162流向接地，而消耗了电机快速转动产生的电能，从而使驱动单元的驱动IC不会因产生感应电动势过大而烧毁。

本实例中，泄放电模块16还包括连接在开关模块12的输出端和分压单元160之间的第二二极管D2，第二二极管D2的正极连接开关模块12的输出端，负极连接分压单元160。第二二极管D2起到保护第一PMOS管Q1的作用，防止第一PMOS管Q1的栅极G处电动势过大而击穿第一PMOS管Q1。

本实施例中，该分压单元160包括第一电阻R1以及第二电阻R2，第一电阻R1的一端连接第二二极管D2的负极，第一电阻R1的另一端连接栅极G，第二电阻R2的两端分别连接栅极G、漏极D。该分压单元160起分压作用，以保证第一PMOS管Q1的截止状态。

本实施例中，进一步地，第一电阻R1与第二电阻R2的比值为大于0且小于等于1:10。该第一电阻R1和第二电阻R2的阻值配置，确保电源2给驱动模块14正常供电时，第一PMOS管Q1的栅极G的电压(V_G)与其源极S的电压(V_S)之差小于第一PMOS管Q1的导通电压V_GS(V_G-V_S＜V_GS)，第一PMOS管Q1始终处于截止状态。优选地，第一电阻R1与第二电阻R2的比值为1:100，但不限于此。

本实施例中，降势单元162包括第三电阻R3以及第四电阻R4，第三电阻R3的一端连接源极S，另一端连接驱动模块14的电源2输入端，第四电阻R4并联在第三电阻R3的两端。该降势单元162采用的并联电阻可以通过散热的方式消耗部分感应电动势，即在第一PMOS管Q1未开启时，可以起到减小感应电动势的作用。

本实施例中，开关模块12包括第五电阻R5、NPN型三极管Q2、第六电阻R6、第二PMOS管Q3以及第七电阻R7。第五电阻R5的一端连接控制模块10，另一端连接NPN型三极管Q2的基极B。NPN型三极管Q2的发射极E接地，集电极C连接第六电阻R6的一端。第六电阻R6的另一端连接第二PMOS管Q3的栅极G。第二PMOS管Q3的源极S接入电源2，漏极D为输出端。第七电阻R7的两端分别连接在第二PMOS管Q3的栅极G和源极S。其工作原理如下：

当控制模块10输出高电平时，NPN型三极管Q2开启，第二PMOS管Q3导通，此时，开关模块12导通，电源2可以给驱动模块14供电；当控制模块10输出低电平时，NPN型三极管Q2关闭，第二PMOS管Q3没有达到导通电压V_GS，即第二PMOS管Q3截止，此时，开关模块12关闭，电源2无法给驱动模块14供电。

本实施例中，控制模块10包括MCU和稳压电源100，其中，MCU包括引脚VDD、引脚IO1和引脚PWM，其中引脚VDD与稳压电源100连接，引脚IO1与第五电阻R5的一端连接而向开关模块12输出高低电平，引脚PWM与驱动模块14连接而输出PWM信号。稳压电源100与电源2的输出端V_BAT连接，其为MCU提供稳定的工作电压。

请参照图3，一并结合图1和图2，本实用新型的实施例还提供一种机器人3，该机器人3包括驱动轮组件(未图示)以及与驱动轮组件电连接的驱动控制电路1，该驱动控制电路1的具体电路结构参照上述实施例，由于本实施例的机器人3采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本实施例中，优选地，该机器人3为清洁机器人，该清洁机器人包括左驱动轮组件和右驱动轮组件。需要说明的是，在其他实施例中，该机器人3还可以是割草机器人、监护机器人或者教育机器人等，即其他采用电机驱动行走的机器人均可。

综上，结合图1至图3，本实施例机器人3采用本发明构思的具体工作过程如下：

当清洁机器人工作时，MCU的引脚IO1输出高电平，NPN型三极管Q2开启，第二PMOS管Q3导通，此时，开关模块12导通，电池的输出端V_BAT给驱动模块14供电，同时MCU的引脚PWM输出PWM信号至驱动模块14，驱动模块14根据接收到PWM信号，其驱动单元控制左右驱动轮组件工作，从而控制清洁机器人的行走，同时泄放电模块16的第一电阻R1和第二电阻R2分压于第一PMOS管Q1的栅极G，以确保第一PMOS管Q1始终处于截止状态，即第三电阻R3和第四电阻R4没有回路而处于断开状态；

当清洁机器人断电或待机时，MCU的引脚IO1端输出低电平，NPN型三极管Q2关闭，第二PMOS管Q3没有达到导通电压V_GS，电池的输出端V_BAT无法给驱动模块14供电，驱动模块14的驱动单元无法控制左右驱动轮组件工作，当人为推动清洁机器人使驱动轮组件的无刷电机快速转动，形成感应电流，而在驱动单元上形成感应电动势，速度越快感应电动势就越大，直到无刷电机的极限值，积聚的感应电动势在第一PMOS管Q1的源极S处，由于第一二极管D1反向截止，感应电动势无法通过第一二极管D1到达第一PMOS的栅极G处，故栅极G相当于电势为0V，此时导通电压V_GS满足第一PMOS管Q1开启条件而导通，感应电动势从第三电阻R3、第四电阻R4流向接地(GND)，消耗了无刷电机快速转动产生的电能，从而使无刷电机的驱动IC不会因感应电动势过大而烧毁。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种驱动控制电路，其特征在于，包括

一控制模块，接入电源；

一开关模块，与所述控制模块连接，且接入电源；

一驱动模块，分别与所述控制模块、所述开关模块连接，用于驱动电机；以及，

一泄放电模块，分别与所述开关模块、所述驱动模块连接；

当所述控制模块控制所述开关模块导通时，所述泄放电模块截止，所述驱动模块接入电源而驱动所述电机；

当所述控制模块控制所述开关模块关闭时，所述泄放电模块开启，用于释放所述驱动模块中的感应电动势。

2.根据权利要求1所述的驱动控制电路，其特征在于，还包括第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述开关模块的输出端，负极连接所述驱动模块的电源输入端。

3.根据权利要求2所述的驱动控制电路，其特征在于，所述第一二极管为额定电流1A以上的肖特基二极管。

4.根据权利要求1、2或者3所述的驱动控制电路，其特征在于，所述泄放电模块包括分压单元、第一PMOS管以及降势单元，所述分压单元连接所述开关模块的输出端，且连接所述第一PMOS管的栅极和漏极；所述第一PMOS管的漏极接地；所述降势单元分别连接所述第一PMOS管的源极和所述驱动模块的电源输入端；

当所述开关模块导通时，所述第一PMOS管截止；

当所述开关模块关闭时，所述第一PMOS管可开启。

5.根据权利要求4所述的驱动控制电路，其特征在于，所述泄放电模块还包括第二二极管，所述第二二极管的正极连接所述开关模块的输出端，负极连接所述分压单元。

6.根据权利要求5所述的驱动控制电路，其特征在于，所述分压单元包括第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻的一端连接所述第二二极管的负极，另一端连接所述栅极，所述第二电阻的两端分别连接所述栅极、所述漏极。

7.根据权利要求6所述的驱动控制电路，其特征在于，所述第一电阻与所述第二电阻的比值大于0且小于等于1:10。

8.根据权利要求4所述的驱动控制电路，其特征在于，所述降势单元包括第三电阻以及第四电阻，所述第三电阻的一端连接所述源极，另一端连接所述驱动模块的电源输入端，所述第四电阻并联在所述第三电阻的两端。

9.根据权利要求1、2或者3所述的驱动控制电路，其特征在于，所述开关模块包括第五电阻、NPN型三极管、第六电阻、第二PMOS管以及第七电阻，

所述第五电阻的一端连接所述控制模块，另一端连接所述NPN型三极管的基极；

所述NPN型三极管的发射极接地，集电极连接所述第六电阻的一端；

所述第六电阻的另一端连接所述第二PMOS管的栅极；

所述第二PMOS管的源极接入电源，漏极为输出端；

所述第七电阻的两端分别连接在所述第二PMOS管的栅极和源极。

10.一种机器人，包括驱动轮组件以及与所述驱动轮组件电连接的驱动控制电路，其特征在于，所述驱动控制电路为权利要求1至9任意一项所述的驱动控制电路。

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