CN217063599U - 一种应用于直流电机的调压电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种应用于直流电机的调压电路，属于电机调压的技术领域，其包括：包括斩波电路、直流电机M和控制器，所述斩波电路的正极输入端与负极输入端之间连接有供电电源；所述斩波电路的正极输出端与所述直流电机M的正极连接，所述斩波电路的负极输出端与所述直流电机M的负极连接；所述控制器与所述斩波电路的控制端连接，用于为所述斩波电路提供PWM信号，以控制所述斩波电路的通断。斩波电路能够根据控制器输出的不同占空比的PWM信号调节输出的电压；由于斩波电路输出端输出的电压较PWM脉冲更为平稳，用于给直流电机M供电时，能减小直流电机M的转速的脉动，因此，减少了直流电机M在运行时的噪音。

Description

一种应用于直流电机的调压电路

技术领域

本申请涉及电机调压的技术领域，特别涉及一种应用于直流电机的调压电路。

背景技术

近年来，为了满足高温工作环境人群的降温需求，如夏天在园林绿化，建筑工地，户外旅游的人群等，空调服深受市场的追捧，空调服上的风扇能够让自然风迅速覆盖身体表面，排风散热，快速降温。

目前，相关技术中，对于空调服上驱动风扇转动的直流电机，通常是采用PWM技术来进行调速的即直接调节直流电机端电压的PWM占空比。

针对上述相关技术，发明人发现，由于通过直接调节直流电机端电压的PWM占空比实现对风机的调速，因此直流电机会间歇性启动，由于频率很快，所以会导致直流电机的转速出现脉动，从而使得直流电机的运行出现较大的噪声。

实用新型内容

为了减小直流电机运行时的噪音，本申请提供了一种应用于直流电机的调压电路。

一种应用于直流电机的调压电路，其包括：包括斩波电路、直流电机M和控制器，所述斩波电路的正极输入端与负极输入端之间连接有供电电源；所述斩波电路的正极输出端与所述直流电机M的正极连接，所述斩波电路的负极输出端与所述直流电机M的负极连接；所述控制器与所述斩波电路的控制端连接，用于为所述斩波电路提供PWM信号，以控制所述斩波电路的通断。

通过采用上述技术方案，当直流电机M接入斩波电路的输出端时，控制器输出PWM信号给到斩波电路，斩波电路根据PWM信号进行通断，从而控制自身输出的电压；在控制器增加或减少PWM占空比时，使得斩波电路输出的电压值变化，进而实现对风机转速的调节；由于增加了斩波电路对电压进行调节，减少了直流电机的电压脉动，因此相比PWM信号直接对直流电机的电压调节更加平稳，因此减少了直流电机在运行时的噪音。

可选的，所述斩波电路包括二极管D、第一电容器C1、电感器L和开关管Q；其中，

所述开关管Q的集电极与所述二极管D的阳极连接，所述开关管Q的发射极与所述斩波电路的负极输入端连接，所述开关管Q的基极与所述斩波电路的控制端连接；所述二极管D的阴极与所述斩波电路的正极输入端连接；所述第一电容器C1的一端与所述斩波电路的正极输出端连接，所述第一电容器C1的另一端与所述斩波电路的负极输出端连接；所述电感器L串联在所述二极管D、所述斩波电路的正极输出端和所述斩波电路负极输出端构成的回路之间。

通过采用上述技术方案，当开关管Q的基极接收到的PWM信号导通时，供电电源向直流电机M供电以及向第一电容器C1和电感器L充电，第一电容器C1和电感器L储能；当开关管Q的基极接收到的PWM信号截止时，此时第一电容器C1和电感器L释放储存的能量，向直流直流电机M供电；

由于在一个周期内，开关管Q导通的时间相对于总时间所占的比例越大，即PWM信号占空比越大，则输出端输出电压越接近供电电源的电压，直流电机转速越高；反之开关管Q导通的时间相对于总时间所占的比例越小，即PWM信号占空比越小，则斩波电路的输出电压越小于供电电源的电压，直流电机转速越小，因此通过增加或减小PWM信号的占空比，可以调节直流电机的转速。

可选的，所述调压电路还包括检测电路，所述检测电路连接于所述斩波电路的正极输入端或负极输入端，用于检测所述斩波电路负极输入端或正极输入端的电压。

通过采用上述技术方案，由于当斩波电路的正极输出端和负极输出端之间接入直流电机M后，斩波电路才能正常工作，因此将检测电路串联于斩波电路的正极输入端或负极输入端，能够检测供电电源是否向斩波电路供电，从而能够判断直流电机M是否接入，从而提高制冷系统的可靠性。

可选的，所述检测电路包括检测电阻器R1，所述检测电阻器R1的一端与所述斩波电路的正极输入端或负极输入端连接，所述检测电阻器R1的另一端所述供电电源的负极或正极连接。

通过采用上述技术方案，当直流电机M接入斩波电路的正极输出端和负极输出端且斩波电路的控制端接收到PWM信号时，检测电阻器R1两端有电压差，通过对检测电阻器R1两端电压差的检测，可以判断斩波电路是否正常工作。

可选的，所述检测电路包括发光二极管VD，所述发光二极管VD的阳极连接于所述供电电源的正极，所述发光二极管VD的阴极连接于所述斩波电路输正极入端；

或，

所述检测电路包括发光二极管VD，所述发光二极管VD的阳极连接于所述斩波电路负极输入端，所述发光二极管VD的阴极连接于所述供电电源的负极。

通过采用上述技术方案，当直流电机M接入斩波电路的正极输出端或负极输出端且斩波电路的控制端接收到PWM信号时直流电机M，通过发光二极管VD的亮灭，可以判断斩波电路是否正常工作。

可选的，所述检测电路还包括第二电容器C2和第二电阻器R2；其中，

所述第二电阻器R2的一端与所述检测电阻器R1的一端连接，所述第二电容器C2的一端与所述检测电阻器R1的另一端连接，所述第二电容器C2的另一端与所述第二电阻器R2的另一端连接，所述第二电容器C2的另一端与所述第二电阻器R2的另一端的连接处为检测输出端。

通过采用上述技术方案，第二电容器C2与第二电阻器R2组成滤波电路，该滤波电路可以使得检测电阻器R1两端电压更加稳定。

可选的，所述调压电路还包括采样电路，所述采样电路有两个，一所述采样电路的输入端与所述斩波电路的正极输出端连接，输出端接地；另一所述采样电路的输入端与所述斩波电路的负极输出端连接，输出端接地；两所述采样电路分别用于采集所述斩波电路正极输出端和负极输出端的电压。

通过采用上述技术方案，根据两个采样电路所采集到的电压值，可以得到驱动直流电机M的电压值，从而判断当前驱动直流电机M的电压值能否使得直流电机M的转速达到要求。

可选的，两所述采样电路均包括第三电阻器R3和第四电阻器R4，两所述第三电阻器R3的一端分别与对应所述采样电路的输入端连接，两所述第四电阻器R4的另一端均接地，所述第三电阻器R3的另一端与所述第四电阻器R4的一端串联。

通过采用上述技术方案，通过第三电阻器R3和第四电阻器R4的分压，因此只需要对第四电阻器R4进行采样，以将电压采样值限制在一定的范围内。

可选的，所述采样电路还包括两第五电阻器R5和两第三电容器C3，其中，两所述第五电阻器R5的一端分别与对应的所述第三电阻器R3的另一端连接，两所述第五电阻器R5的另一端分别与对应的所述第三电容器C3的一端连接，两所述第三电容器C3的另一端均接地。

通过采用上述技术方案，第五电阻器R5和第三电容器C3组成RC滤波电路，使得采样电路所采集的电压值更加稳定。

可选的，所述调压电路还包括比较差值计算模块，所述差值计算模块的一输入端与一所述第五电阻器R5的另一端连接，所述差值计算模块的另一输入端与另一所述第五电阻器R5的另一端连接，所述差值计算模块的输出端与所述控制器连接；所述控制器基于所述斩波电路正极输出端和负极输出端的电压差值，调节输出的PWM信号的占空比。

通过采用上述技术方案，直流电机M通过计算采集到的斩波电路正极输出端和负极输出端的电压差值，控制器将该电压差值与预设的电压阈值比较，从而增加或减小输出的PWM信号，进而调节斩波电路输出的电压，使得斩波电路输出的电压更加稳定。

综上所述，本申请至少包括以下有益效果：

1.设置控制器和斩波电路的目是，斩波电路根据控制器输出不同占空比的PWM信号，调节斩波电路输出端的输出电压，由于斩波电路输出端输出的电压较PWM脉冲更为平稳，用于给直流电机M供电时，能减小直流电机M的转速的脉动，因此，减少了直流电机M在运行时的噪音。

附图说明

图1是本申请应用于直流电机的调压电路的一种实施方式的电路结构示意图；

图2是本申请检测电路区别于图1的另一种实施方式的电路结构示意图。

附图标记说明：1、斩波电路；2、控制器；3、检测电路；4、采样电路；5、差值计算模块。

具体实施方式

本申请结合附图1-附图2进一步进行详细说明。

本申请公布了一种应用于直流电机的调压电路，作为应用于直流电机的调压电路的一种实施方式，如附图1所示，其包括：包括斩波电路1、直流电机M和控制器2，斩波电路1的正极输入端与负极输入端之间连接有供电电源；斩波电路1的正极输出端与直流电机M的正极连接，斩波电路1的负极输出端与直流电机M的负极连接；控制器2与斩波电路1的控制端连接，用于为斩波电路1提供PWM信号，以控制斩波电路1的通断。本实施方式中，供电电源采用电池供电，控制器2可以是基于SG3525的PWM脉冲发生器、单片机等控制处理设备或芯片。

作为斩波电路1的一种实施方式，斩波电路1包括二极管D、第一电容器C1、电感器L和开关管Q；本实施方式中，开关管Q采用NPN型三极管，在其他的实施方式中开关管Q也可以是PNP型三极管、NMOS管、PMOS管等。

其中，开关管Q的集电极与二极管D的阳极连接，开关管Q的发射极与斩波电路1的负极输入端连接，开关管Q的基极与斩波电路1的控制端连接；二极管D的阴极与斩波电路1的正极输入端连接；第一电容器C1的一端与斩波电路1的正极输出端连接，第一电容器C1的另一端与斩波电路1的负极输出端连接；电感器L串联在二极管D、斩波电路1的正极输出端和斩波电路1负极输出端构成的回路之间。本实施方式中，电感器L的一端与第一电容器C1的一端连接，电感器L的另一端与二极管D的阳极连接；在其他的实施方式中，电感器L1的一端还可以与第一电容器C1的另一端连接，电感器L的另一端与二极管D的阴极连接，对电感器L的位置不做限制，只要是串联于二极管D、斩波电路1的正极输出端和斩波电路1负极输出端构成的回路之间即可。当开关管Q导通，供电电源向直流电机M供电并向电容器C1和电感器L充电，电容器C1和电感器L充电储能；开关管Q截止，此时电容器C1和电感器L释放储存的能量，向直流电机M供电，由于电容器C1两端的电压不能突变，电感器L上的电流不能突变，因此斩波电路1输出的电压平稳，从而使直流电机M平稳转动，减少了直流电机M运行所产生的噪声。

为了检测调压电路的运行情况，调压电路还包括检测电路3，检测电路3连接于斩波电路1的正极输入端或负极输入端，用于检测斩波电路1负极输入端或正极输入端的电压。本实施方式中，检测电路3连接于斩波电路1的负极输入端。

作为检测电路3的一种实施方式，检测电路3包括检测电阻器R1，检测电阻器R1的一端与斩波电路1的负极输入端连接，检测电阻器R1的另一端供电电源的负极连接。

作为检测电路3的另一种实施方式，如附图2所示：检测电路3包括发光二极管VD，发光二极管VD的阳极连接于斩波电路1负极输入端，发光二极管VD的阴极连接于供电电源的负极。

为了使检测电路3所测得的电压更加稳定，检测电路3还包括第二电容器C2和第二电阻器R2；其中，

第二电阻器R2的一端与检测电阻器R1的一端连接，第二电容器C2的一端与检测电阻器R1的另一端连接，第二电容器C2的另一端与第二电阻器R2的另一端连接，第二电容器C2的另一端与第二电阻器R2的另一端的连接处为检测输出端。

为了判断当前驱动直流电机M的电压值能否使得直流电机M的转速达到要求，调压电路还包括采样电路4，采样电路4有两个，一采样电路4的输入端与斩波电路1的正极输出端连接，输出端接地；另一采样电路4的输入端与斩波电路1的负极输出端连接，输出端接地；两采样电路4分别用于采集斩波电路1正极输出端和负极输出端的电压。

作为采样电路4的一种实施方式，两采样电路4均包括第三电阻器R3和第四电阻器R4，两第三电阻器R3的一端分别与对应采样电路4的输入端连接，两第四电阻器R4的另一端均接地，第三电阻器R3的另一端与第四电阻器R4的一端串联。

为了使采样电路4所采集的电压值更加稳定，采样电路4还包括两第五电阻器R5和两第三电容器C3，其中，两第五电阻器R5的一端分别与对应的第三电阻器R3的另一端连接，两第五电阻器R5的另一端分别与对应的第三电容器C3的一端连接，两第三电容器C3的另一端均接地。

为了更稳定地控制斩波电路1的输出电压，调压电路还包括比较差值计算模块5，差值计算模块5的一输入端与一第五电阻器R5的另一端连接，差值计算模块5的另一输入端与另一第五电阻器R5的另一端连接，差值计算模块5的输出端与控制器2连接；控制器2基于斩波电路1正极输出端和负极输出端的电压差值，调节输出的PWM信号的占空比。

其中差值计算模块5可以是减法器构成的电路，也可以是控制器2内部的处理程序等。

本实施例的实施原理为：

当直流电机M接入斩波电路1的输出端后，启动控制器2向开关管Q的基极发送PWM信号，当开关管Q接收到的PWM信号为高电平时，开关管Q导通，供电电源向直流电机M供电并向电容器C1和电感器L充电，电容器C1和电感器L储能；当开关管Q的基极接收到的PWM信号为低电平时，开关管Q截止，此时电容器C1和电感器L释放储存的能量，向直流电机M供电，由于电容器C1两端的电压不能突变，电感器L上的电流不能突变，因此斩波电路1能够输出平稳的电压，以驱动直流电机M转动。并且，由于开光管Q1的导通与截止受PWM信号控制，当PWM信号的占空比越大时，斩波电路1输出的电压越大，越接近供电电源的电压，此时直流电机M的转速越大；当PWM信号的占空比越小时，斩波电路1输出的电压越小，此时直流电机M的转速越小；

同时，两个采样电路4会分别实时采集斩波电路1的正极输出端与负极输出端的电压值，并将电压值反馈至差值计算模块5，差值计算模块5计算两采样电路4采集的电压差值，差值计算模块5与控制器2连接，当控制器2判断电压差值大于电压预设阈值时，减小输出PWM信号的占空比，当控制器2判断电压差值小于电压预设阈值时，增加输出PWM信号的占空比，以实现对直流电机M转速的稳定控制。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于直流电机的调压电路，其特征在于：包括斩波电路（1）、直流电机M和控制器（2），所述斩波电路（1）的正极输入端与负极输入端之间连接有供电电源；所述斩波电路（1）的正极输出端与所述直流电机M的正极连接，所述斩波电路（1）的负极输出端与所述直流电机M的负极连接；所述控制器（2）与所述斩波电路（1）的控制端连接，用于为所述斩波电路（1）提供PWM信号，以控制所述斩波电路（1）的通断。

2.根据权利要求1的所述一种应用于直流电机的调压电路，其特征在于：所述斩波电路（1）包括二极管D、第一电容器C1、电感器L和开关管Q；其中，

所述开关管Q的集电极与所述二极管D的阳极连接，所述开关管Q的发射极与所述斩波电路（1）的负极输入端连接，所述开关管Q的基极与所述斩波电路（1）的控制端连接；所述二极管D的阴极与所述斩波电路（1）的正极输入端连接；所述第一电容器C1的一端与所述斩波电路（1）的正极输出端连接，所述第一电容器C1的另一端与所述斩波电路（1）的负极输出端连接；所述电感器L串联在所述二极管D、所述斩波电路（1）的正极输出端和所述斩波电路（1）负极输出端构成的回路之间。

3.根据权利要求1所述的一种应用于直流电机的调压电路，其特征在于：所述调压电路还包括检测电路（3），所述检测电路（3）连接于所述斩波电路（1）的正极输入端或负极输入端，用于检测所述斩波电路（1）负极输入端或正极输入端的电压。

4.根据权利要求3所述的一种应用于直流电机的调压电路，其特征在于：所述检测电路（3）包括检测电阻器R1，所述检测电阻器R1的一端与所述斩波电路（1）的正极输入端或负极输入端连接，所述检测电阻器R1的另一端所述供电电源的负极或正极连接。

5.根据权利要求3所述的一种应用于直流电机的调压电路，其特征在于：所述检测电路（3）包括发光二极管VD，所述发光二极管VD的阳极连接于所述供电电源的正极，所述发光二极管VD的阴极连接于所述斩波电路（1）正极输入端；

或，

所述检测电路（3）包括发光二极管VD，所述发光二极管VD的阳极连接于所述斩波电路（1）负极输入端，所述发光二极管VD的阴极连接于所述供电电源的负极。

6.根据权利要求4所述的一种应用于直流电机的调压电路，其特征在于：所述检测电路（3）还包括第二电容器C2和第二电阻器R2；其中，

所述第二电阻器R2的一端与所述检测电阻器R1的一端连接，所述第二电容器C2的一端与所述检测电阻器R1的另一端连接，所述第二电容器C2的另一端与所述第二电阻器R2的另一端连接，所述第二电容器C2的另一端与所述第二电阻器R2的另一端的连接处为检测输出端。

7.根据权利要求1所述的一种应用于直流电机的调压电路，其特征在于：所述调压电路还包括采样电路（4），所述采样电路（4）有两个，一所述采样电路（4）的输入端与所述斩波电路（1）的正极输出端连接，输出端接地；另一所述采样电路（4）的输入端与所述斩波电路（1）的负极输出端连接，输出端接地；两所述采样电路（4）分别用于采集所述斩波电路（1）正极输出端和负极输出端的电压。

8.根据权利要求7所述的一种应用于直流电机的调压电路，其特征在于：两所述采样电路（4）均包括第三电阻器R3和第四电阻器R4，两所述第三电阻器R3的一端分别与对应所述采样电路（4）的输入端连接，两所述第四电阻器R4的另一端均接地，所述第三电阻器R3的另一端与所述第四电阻器R4的一端串联。

9.根据权利要求8所述的一种应用于直流电机的调压电路，其特征在于：所述采样电路（4）还包括两第五电阻器R5和两第三电容器C3，其中，两所述第五电阻器R5的一端分别与对应的所述第三电阻器R3的另一端连接，两所述第五电阻器R5的另一端分别与对应的所述第三电容器C3的一端连接，两所述第三电容器C3的另一端均接地。

10.根据权利要求9所述的一种应用于直流电机的调压电路，其特征在于：所述调压电路还包括比较差值计算模块（5），所述差值计算模块（5）的一输入端与一所述第五电阻器R5的另一端连接，所述差值计算模块（5）的另一输入端与另一所述第五电阻器R5的另一端连接，所述差值计算模块（5）的输出端与所述控制器（2）连接；所述控制器（2）基于所述斩波电路（1）正极输出端和负极输出端的电压差值，调节输出的PWM信号的占空比。

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