CN213517942U - 一种空心杯电机驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空心杯电机驱动电路，包括：电源模块、控制处理模块、电机驱动模块、电机绕组模块、缺相检测模块以及位置感应模块，所述缺相检测模块的输出端和所述位置感应模块的输出端分别与所述控制处理模块的输入端连接，所述控制处理模块的输出端通过所述电机驱动模块与所述电机绕组模块的输入端连接。本实用新型通过缺相检测模块检测电机是否缺相反馈给控制处理模块，当缺相时不启动电机，防止电机缺相而发生震动，通过光耦器来检测转动位置反馈给控制处理模块，进行精准的位置控制，同时电路结构简单。本实用新型作为本实用新型公开了一种空心杯电机驱动电路，广泛适用于电机驱动领域。

Description

一种空心杯电机驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电机驱动技术领域，尤其是涉及一种空心杯电机驱动电路。

背景技术

电动缝合器是医疗植入式皮肤缝合产品，直属于电外科产品类别之中。因此对于电机的选择也有着严格要求，比如重量、结构、体积大小、效率、能源需求等。空心杯电机属于直流、永磁、伺服微特电机，空心杯电动机的能量密度大幅度提高，与同等功率的铁芯电动机相比，其重量、体积减轻1/3-1/2，因此空心杯电机广泛应用于电动缝合器。

现有技术中，空心杯电机的驱动控制技术是H桥驱动方式（如附图半桥驱动图示）；有些厂家都把对电机作精准的FOC算法处理，可以得到一些精准的电机控制能力，把电机应用到各种飞控和无人航拍高精度设备上，这些技术需要很长的调试时间，也需要的专业知识能力强，出现问题后维修比较困难，比如STM32的控制电机驱动方案，电路结构复杂，需要一些小空间的驱动器就很难实现，而且当直流电机处于静止状态时，如果绕组一相切断或电源切断一相接通电源，绕组发生的磁场点2个大小相等，方向相反旋转磁场，它们和转子作用发生的扭矩大小相等，方向相反相互抵消，零起动转矩电机不能启动，此时电机会因此有电机缺相而发生的震动。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关记述中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的是提供一种空心杯电机驱动电路，能够防止电机缺相而发生震动。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种空心杯电机驱动电路，包括：电源模块、控制处理模块、电机驱动模块、电机绕组模块、缺相检测模块以及位置感应模块，

所述电源模块的输出端分别与所述控制处理模块的输入端、所述电机驱动模块的输入端、所述电机绕组模块的输入端、所述缺相检测模块的输入端和所述位置感应模块的输入端连接，

所述缺相检测模块的输出端和所述位置感应模块的输出端分别与所述控制处理模块的输入端连接，

所述控制处理模块的输出端通过所述电机驱动模块与所述电机绕组模块的输入端连接。

进一步地，所述缺相检测包括霍尔传感器，所述霍尔传感器用于检测电机是否缺相。

进一步地，所述位置感应模块包括光耦器，所述光耦器用于检测电机的转动位置。

进一步地，所述电源模块包括电池、电压检测电路、开关电路、升压电路以及Buck电路，

所述电池的输出端通过所述升压电路与所述电机驱动模块的输入端连接，

所述电池的输出端通过所述Buck电路分别于所述控制处理模块的输入端、缺相检测模块的输入端以及位置感应模块的输入端连接，

所述电池的输出端通过所述电压检测电路与所述控制处理模块的输入端连接。

进一步地，所述电源模块还包括充电管理电路，所述充电管理电路的输出端与所述电池的输入端连接。

进一步地，所述控制处理模块包括STM8S003F3芯片。

进一步地，所述电机驱动模块包括A4931芯片。

进一步地，所述电机绕组模块包括三相电机绕组和H桥驱动电路，所述电机驱动模块的输出端通过所述H桥驱动电路与所述三相电机绕组的输入端连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过缺相检测模块检测电机是否缺相反馈给控制处理模块，当缺相时不启动电机，防止电机缺相而发生震动，通过光耦器来检测转动位置反馈给控制处理模块，进行精准的位置控制，同时电路结构简单。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的电路模块示意图；

图2是本实用新型实施例中控制处理模块一具体的电路原理图；

图3是本实用新型实施例电机驱动模块与电机绕组模块连接的一具体的电路原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实用新型公开了一种空心杯电机驱动电路，包括：电源模块、控制处理模块、电机驱动模块、电机绕组模块、缺相检测模块以及位置感应模块，所述电源模块的输出端分别与所述控制处理模块的输入端、所述电机驱动模块的输入端、所述电机绕组模块的输入端、所述缺相检测模块的输入端和所述位置感应模块的输入端连接，所述缺相检测模块的输出端和所述位置感应模块的输出端分别与所述控制处理模块的输入端连接，所述控制处理模块的输出端通过所述电机驱动模块与所述电机绕组模块的输入端连接。

其中，电源模块分别给控制处理模块、电机驱动模块、电机绕组模块、缺相检测模块以及位置感应模块供电，控制处理模块通过电机驱动模块和电机绕组模块驱动电机，缺相检测模块检测电机是否缺相反馈给控制处理模块，当缺相时不启动电机，控制处理模块不会向电机驱动模块发出驱动信号，防止电机缺相而发生震动，光耦器来检测转动位置反馈给控制处理模块，控制处理模块向电机驱动模块发出进行精准的位置控制信号。

进一步作为优选的实施方式，所述缺相检测包括霍尔传感器，所述霍尔传感器用于检测电机是否缺相，所述位置感应模块包括光耦器，所述光耦器用于检测电机的转动位置，霍尔感应器和电机同轴安装，它反映的是电机高速信号量。光耦器是电机经过减速器后的同轴安装，可以检测出转轴的位置。

进一步作为优选的实施方式，所述电源模块包括电池、电压检测电路、开关电路、升压电路以及Buck电路，所述电池的输出端通过所述升压电路与所述电机驱动模块的输入端连接，所述电池的输出端通过所述Buck电路分别于所述控制处理模块的输入端、缺相检测模块的输入端以及位置感应模块的输入端连接，所述电池的输出端通过所述电压检测电路与所述控制处理模块的输入端连接。

升压电路是将电池的电压升压到稳定的24V直流电压，供给电机驱动模块，以供电电机正常动作需要。Buck电路电池的电压降压输出的+5V直流电压，并且此电压是稳定的无纹波的电压，作为控制处理所述控制处理模块、缺相检测模块以及位置感应模块的电源，电压检测电路检测电池电压输出给控制处理模块，当电路的异常或电压降低到某一个电压值过高或过低时，控制处理模块通过开关关断电池的输出。这样可以很好的保护电池过放和使用寿命，同时也保护了电路异常时产生各种危险，危害到操作医务人员或患者的安全。

进一步作为优选的实施方式，所述电源模块还包括充电管理电路，所述充电管理电路的输出端与所述电池的输入端连接。它的主要功能是对电池充电管理，同时也有保护作用。当电池的温度过高时会保护，也有充电电路出现故障时或者电池损坏时。

如图2所示，其公开了控制处理模块一具体的电路原理图，所述控制处理模块包括STM8S003F3芯片U5，STM8S003F3P6：一共20个脚,最多支持16个GPIO,支持16个外部中断；2个16位定时器[TIM1/TIM2],最多可以输出3路PWM信号；5个ADC通道,支持SPI/I2C/UART；8KBYTE FLASH,1K RAM,128 BYTE EEPROM；还有内置16M 高速振荡器，WDG等等。光耦器U4的输出与控制处理模块U5的13引脚连接，将电机的位置信号输入给STM8S003F3芯片U5。

如图3所示，其公开了电机驱动模块与电机绕组模块连接的一具体的电路原理图，所述电机驱动模块包括A4931芯片U1，A 4931是一个完整的三相无刷直流电机预驱动器。该装置能够驱动范围广泛的N通道功率MOSFET，并能支持高达30 V的电机电源电压。 n逻辑由在120°处间隔的三个霍尔元件输入来决定.其他功能包括固定关闭时间脉宽调制(Pwm)电流控制，以限制涌流，锁定转子产品。 具有延时可调、热关机、过电压监测、同步整流等功能。内部同步整流通过打开合适的MOSFET降低功耗 在电流衰减过程中，用低RDS(ON)MOSFET短路体二极管。过电压保护禁止同步整流时，电机泵电源电压超过过电压。 电流再循环过程中的TAGE阈值。所述电机绕组模块包括三相电机绕组和H桥驱动电路，所述电机驱动模块的输出端通过所述H桥驱动电路与所述三相电机绕组的输入端连接。H桥驱动电路包括场效应管芯片Q1、场效应管芯片Q2、场效应管芯片Q3，场效应管芯片Q1、场效应管芯片Q2、场效应管芯片Q3的输出端分别与三相电机绕组的U相、V相、W相连接， 场效应管芯片Q1、场效应管芯片Q2、场效应管芯片Q3的输入端分别与A4931芯片U1的输出端连接，构成六步换相的H桥驱动方案。每相之间有120度的相位差，在各相位上加载了PWM波形，调节PWM波形占空比可以调节输出的电压，电压的变化反应输出的电机转速变化。A4931芯片U1的输入端与STM8S003F3芯片U5的输出端连接，用于接收STM8S003F3芯片U5的控制信号。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种空心杯电机驱动电路，其特征在于，包括：电源模块、控制处理模块、电机驱动模块、电机绕组模块、缺相检测模块以及位置感应模块，

所述电源模块的输出端分别与所述控制处理模块的输入端、所述电机驱动模块的输入端、所述电机绕组模块的输入端、所述缺相检测模块的输入端和所述位置感应模块的输入端连接，

所述缺相检测模块的输出端和所述位置感应模块的输出端分别与所述控制处理模块的输入端连接，

所述控制处理模块的输出端通过所述电机驱动模块与所述电机绕组模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的空心杯电机驱动电路，其特征在于，所述缺相检测包括霍尔传感器，所述霍尔传感器用于检测电机是否缺相。

3.根据权利要求1所述的空心杯电机驱动电路，其特征在于，所述位置感应模块包括光耦器，所述光耦器用于检测电机的转动位置。

4.根据权利要求1所述的空心杯电机驱动电路，其特征在于，所述电源模块包括电池、电压检测电路、开关电路、升压电路以及Buck电路，

所述电池的输出端通过所述升压电路与所述电机驱动模块的输入端连接，

所述电池的输出端通过所述Buck电路分别于所述控制处理模块的输入端、缺相检测模块的输入端以及位置感应模块的输入端连接，

所述电池的输出端通过所述电压检测电路与所述控制处理模块的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的空心杯电机驱动电路，其特征在于，所述电源模块还包括充电管理电路，所述充电管理电路的输出端与所述电池的输入端连接。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的空心杯电机驱动电路，其特征在于，所述控制处理模块包括STM8S003F3芯片。

7.根据权利要求6所述的空心杯电机驱动电路，其特征在于，所述电机驱动模块包括A4931芯片。

8.根据权利要求7所述的空心杯电机驱动电路，其特征在于，所述电机绕组模块包括三相电机绕组和H桥驱动电路，所述电机驱动模块的输出端通过所述H桥驱动电路与所述三相电机绕组的输入端连接。

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