CN214380712U - 一种直流有刷电机驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流有刷电机驱动电路，本电路包括：电机驱动电路、电流信号处理电路、交流分量模块、直流分量模块、转速脉冲发生电路；所述电机驱动电路与电流信号处理电路相连，电流信号处理电路与交流分量模块以及直流分量模块相连，交流电路模块与转速脉冲发生电路相连。本实用新型相较于采用霍尔的产品，在不增加外置传感器的前提下通过电路途径实现电机速度的精确检测，解决了传统依靠传感器检测方式的成本较高，工艺复杂，且其可靠性不高的问题。

Description

一种直流有刷电机驱动电路

技术领域

本申请涉及直流有刷电机领域，具体涉及一种直流有刷电机驱动电路。

背景技术

直流有刷电机因其结构简单、性能稳定、响应速度快，启动扭矩大等特点，故其被广泛地应用于各行各业中；目前市面上的有刷控制都是采用开环控制，其速度无法进行检测；而对于一些产品要求恒转速控制的，必须要求检测转速的，都采用在电机里面安装霍尔传感器的方式进行检测，但这种检测方式的成本较高，工艺复杂，且其可靠性不高，不利于在市面上进行推广。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本申请公开了一种新的电机驱动电路，可以对电机运行状态下的电流特征进行提取和处理，在不增加外置传感器的前提下通过电路途径实现电机速度的精确检测。

具体的，一种直流有刷电机驱动电路包括：

电机驱动电路、交流分量提取模块和转速脉冲发生电路；

所述交流分量提取模块将电机驱动电路中的电流信号提取出交流分量送入转速脉冲发生电路，所述转速脉冲发生电路将交流分量转化成同频率的方波脉冲信号。

可选的，电机驱动电路包括：

4个N沟道MOS管Q1、Q2、Q3、Q4和直流电机；所述MOS管Q1的漏极与的MOS管Q2的漏极连接，MOS管Q1的源极与MOS管Q3的漏极连接；MOS管Q3的源极与MOS管Q4的源极连接；MOS管Q4的漏极与MOS管Q2的源极连接；MOS管Q1与MOS管Q2之间接有电源VCC1；MOS管Q1与MOS管Q3之间接有直流电机的一端，MOS管Q2与MOS管Q4之间接有直流电机的另一端；MOS管Q3与MOS管Q4之间接有电流输出端点。

可选的，直流有刷电机驱动电路包括：电流信号处理电路；

所述电流信号处理电路包括：电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电容C3、电容C5和运算放大器U1A；

所述电阻R7一端与电机驱动电路电流输出端点连接，另一端与电阻R9一端连接，且电阻R7与电阻R9之间接地；电阻R9另一端通过电容C3接地，同时电阻R9的另一端还通过电阻R10与运算放大器U1A的负极连接，运算放大器U1A的负极通过电阻R12与运算放大器U1A的输出端连接；电阻R3的一端与驱动电路电流输出端点连接，电阻R3另一端通过电容C5接地，同时电阻R3的另一端还通过电阻R4与运算放大器U1A的正极连接；同时电阻R4与运算放大器U1A之间与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。

可选的，所述直流有刷电机驱动电路包括：交流分量提取模块。

所述交流分量提取模块包括：隔直电容C2；

所述隔直电容C2一端与U1A输出端连接，另一端与转速脉冲发生电路的电阻R6交流分量输入端连接；经过隔直电容后输入给转速脉冲发生电路的信号为电机运行电流的交流分量。

可选的，所述直流有刷电机驱动电路包括：直流分量提取模块。

所述直流分量提取模块包括：电阻R和电容C1；

所述电阻R1一端与运算放大器U1A输出端连接，另一端通过电容C1接地，且电阻R1与电容C1之间的过流检测点连接处理器的ADC。

可选的，所述转速脉冲发生电路包括：电阻R5、电阻R6、电阻R8、电阻R11、电容C4和比较器U1B。

所述电阻R6的一端为交流分量输入端，电阻R6的另一端通过电容C4接地；所述电阻R5的一端为电源输入端，电阻R5的另一端分别与比较器U1B正极输入端和电阻R8的一端连接，且电阻R5和电阻R8之间接有电阻R6的一端；所述电阻R8的另一端与比较器U1B的负极输入端连接的同时通过电阻R11接地；所述比较器U1B连接分压偏置电阻并将输入信号与偏置电压相比较后输出方波脉冲信号。

本申请提供的技术方案带来的有益效果是：

在不增加外置传感器的前提下通过电路途径实现电机速度的精确检测，解决了传统依靠传感器检测方式的成本较高，工艺复杂，且其可靠性不高的问题；另外，本驱动电路还具备过流保护功能，可以在电机过载时对系统进行保护。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本申请实施例提出的直流有刷电机驱动电路的结构图；

图2为本申请实施例提出的直流有刷电机驱动电路的另一结构图。

具体实施方式

为使本申请的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的结构作进一步地描述。

实施例一

具体的，所述直流有刷电机驱动电路的电路原理图如图1所示。

具体的，一种直流有刷电机驱动电路包括：电机驱动电路、交流分量提取模块和转速脉冲发生电路；

所述交流分量提取模块将电机驱动电路中的电流信号提取出交流分量送入转速脉冲发生电路，所述转速脉冲发生电路将交流分量转化成同频率的方波脉冲信号。

在实施中，直流有刷电机在旋转过程中，会因电机换相出现有规律的电流波动，只要将此电流波动通过电路提取出来并加以处理，转化成同频率的方波脉冲信号，处理器读取脉冲信号计算出单位时间内脉冲数与电机换相片的比值后即可得到电机的转速。

通过以上原理，本申请实施例提出了一种直流有刷电机驱动电路。

首先电机驱动电路使电机运转，电机驱动电路输出电流信号

进一步的，电流信号经过交流分量模块中的隔直电容，得到交流分量送入转速脉冲发生电路。

进一步的，在转速脉冲发生电路中交流分量经过比较器的处理输出脉冲信号，最后经过处理器读取脉冲计算后即可得到电机的转速，实现直流有刷电机转速的精确检测。

实施例二：

基于前述实施例一提出的直流有刷电机驱动电路，如图2所示，本实施例提出了一种直流有刷电机驱动电路，具体的：

进一步的，电机驱动电路包括：

4个N沟道MOS管Q1、Q2、Q3、Q4和直流电机；

所述MOS管Q1的漏极与的MOS管Q2的漏极连接，MOS管Q1的源极与MOS管Q3的漏极连接；MOS管Q3的源极与MOS管Q4的源极连接；MOS管Q4的漏极与MOS管Q2的源极连接；MOS管Q1与MOS管Q2之间接有电源VCC1；MOS管Q1与MOS管Q3之间接有直流电机的一端，MOS管Q2与MOS管Q4之间接有直流电机的另一端；MOS管Q3与MOS管Q4之间接有电流输出端点。

4个N沟道MOS管Q1、Q2、Q3、Q4组成H桥驱动电路用于驱动直流电机，通过PWM调节，可对直流有刷电机的转向和转速进行控制。

进一步的，直流有刷电机驱动电路包括电流信号处理电路；

电流信号处理电路包括：电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电容C3、电容C5和运算放大器U1A；

所述电阻R7一端与电机驱动电路电流输出端点连接，另一端与电阻R9一端连接，且电阻R7与电阻R9之间接地；电阻R9另一端通过电容C3接地，同时电阻R9的另一端还通过电阻R10与运算放大器U1A的负极连接，运算放大器U1A的负极通过电阻R12与运算放大器U1A的输出端连接；电阻R3的一端与驱动电路电流输出端点连接，电阻R3另一端通过电容C5接地，同时电阻R3的另一端还通过电阻R4与运算放大器U1A的正极连接；同时电阻R4与运算放大器U1A之间与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。

电流信号处理电路在电机驱动电路的回路中串入电流采样电阻R7将流经电机的电流转化为电压信号；由R3、C5和R9、C3组成的2个低通滤波器将信号中的高频干扰滤除后送到运算放大器U1A；R2、R4、R10、R12组成的差分放大电路有效抑制了共模干扰，将电压信号放大，更有利于后续对信号的处理。

进一步的，交流分量提取模块包括隔直电容C2；

所述隔直电容C2一端与U1A输出端连接，另一端与转速脉冲发生电路的电阻R6交流分量输入端连接；经过隔直电容C2后输入给转速脉冲发生电路的信号为电机运行电流的交流分量。

进一步的，所述直流有刷电机驱动电路包括：直流分量提取模块。

所述直流分量提取模块包括：电阻R和电容C1；

所述电阻R1一端与运算放大器U1A输出端连接，另一端通过电容C1接地，且电阻R1与电容C1之间的过流检测点连接处理器的ADC。

由R1、C1组成的低通滤波器获取到表征电机负载情况的直流分量后传递给处理器的模数转换引脚，过流检测点连接处理器的ADC可对电机的负载电流进行连续监控，随适用环境变化调节电机的最大输出能力。

进一步的，所述转速脉冲发生电路包括：电阻R5、电阻R6、电阻R8、电阻R11、电容C4和比较器U1B。

所述电阻R6的一端为交流分量输入端，电阻R6的另一端通过电容C4接地；所述电阻R5的一端为电源输入端，电阻R5的另一端分别与比较器U1B正极输入端和电阻R8的一端连接，且电阻R5和电阻R8之间接有电阻R6的一端；所述电阻R8的另一端与比较器U1B的负极输入端连接的同时通过电阻R11接地；所述比较器U1B连接分压偏置电阻并将输入信号与偏置电压相比较后输出方波脉冲信号。

在转速脉冲发生电路，R6传递交流分量，C4随交流分量充放电，R5、R8、R11组成的分压电路决定了比较器U1B的静态输出情况，当有交流分量传递到转速脉冲发生电路时，C4的随之变化，流经R8的电流和R8两端电压方向压随之同频率变化，比较器U1B输出同频率的脉冲信号处理器读取脉冲计算出单位时间内脉冲数与电机换相片的比值后即可得到电机的转速，实现直流有刷电机转速的精确检测。

转速脉冲发生电路中，比较器的电平输出由交流分量的变化趋势决定，免去了设置和调整固定的比较点的麻烦，且不受交流分量的幅度限制，适用范围更广，且稳定可靠。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本申请的实施例，并不用以限制本申请，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。

Claims (6)

1.一种直流有刷电机驱动电路，其特征在于，所述直流有刷电机驱动电路包括：电机驱动电路、交流分量提取模块和转速脉冲发生电路；

所述交流分量提取模块将电机驱动电路中的电流信号提取出交流分量送入转速脉冲发生电路，所述转速脉冲发生电路将交流分量转化成同频率的方波脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的一种直流有刷电机驱动电路，其特征在于，所述转速脉冲发生电路包括：电阻R5、电阻R6、电阻R8、电阻R11、电容C4和比较器U1B；

所述电阻R6的一端为交流分量输入端，电阻R6的另一端通过电容C4接地；所述电阻R5的一端为电源输入端，电阻R5的另一端分别与比较器U1B正极输入端和电阻R8的一端连接，且电阻R5和电阻R8之间接有电阻R6的一端；所述电阻R8的另一端与比较器U1B的负极输入端连接的同时通过电阻R11接地；所述比较器U1B连接分压偏置电阻并将输入信号与偏置电压相比较后输出方波脉冲信号。

3.根据权利要求1所述的一种直流有刷电机驱动电路，其特征在于，所述电机驱动电路包括：4个N沟道MOS管Q1、Q2、Q3、Q4和直流电机；

所述MOS管Q1的漏极与的MOS管Q2的漏极连接，MOS管Q1的源极与MOS管Q3的漏极连接；MOS管Q3的源极与MOS管Q4的源极连接；MOS管Q4的漏极与MOS管Q2的源极连接；MOS管Q1与MOS管Q2之间接有电源VCC1；MOS管Q1与MOS管Q3之间接有直流电机的一端，MOS管Q2与MOS管Q4之间接有直流电机的另一端；MOS管Q3与MOS管Q4之间接有电流输出端点。

4.根据权利要求1所述的一种直流有刷电机驱动电路，其特征在于，所述直流有刷电机驱动电路包括：电流信号处理电路；

所述电流信号处理电路包括：电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电容C3、电容C5和运算放大器U1A；

所述电阻R7一端与电机驱动电路电流输出端点连接，另一端与电阻R9一端连接，且电阻R7与电阻R9之间接地；电阻R9另一端通过电容C3接地，同时电阻R9的另一端还通过电阻R10与运算放大器U1A的负极连接，运算放大器U1A的负极通过电阻R12与运算放大器U1A的输出端连接；电阻R3的一端与驱动电路电流输出端点连接，电阻R3另一端通过电容C5接地，同时电阻R3的另一端还通过电阻R4与运算放大器U1A的正极连接；同时电阻R4与运算放大器U1A之间与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的一种直流有刷电机驱动电路，其特征在于，所述交流分量提取模块包括：隔直电容C2；

所述电容C2一端与运算放大器U1A输出端连接，另一端与转速脉冲发生电路的电阻R6交流分量输入端连接；经过隔直电容后输入给转速脉冲发生电路的信号为电机运行电流的交流分量。

6.根据权利要求1所述的一种直流有刷电机驱动电路，其特征在于，所述直流有刷驱动电路包括：直流分量提取模块；

所述直流分量提取模块包括：电阻R和电容C1；

所述电阻R1一端与运算放大器U1A输出端连接，另一端通过电容C1接地，且电阻R1与电容C1之间的过流检测点连接处理器的ADC。

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