CN217388571U - 带制动功能的三相六桥电机驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了带制动功能的三相六桥电机驱动电路，通过在驱动电路中设置与控制单元连接的泄放单元，在电机制动时，控制单元同时对三相六桥驱动单元中的开关单元及泄放开关模块进行控制，通过泄放电阻对电机制动过程中产生的能量进行泄放，在电机正常工作时，控制单元将泄放开关模块断开，适用性强，驱动单元采用三相六桥驱动单元，能减少电流波动和转矩脉动，使得电机输出较大的转矩。

Description

带制动功能的三相六桥电机驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电机驱动电路技术领域，具体涉及带制动功能的三相六桥电机驱动电路。

背景技术

在工业自动化生产控制的过程中，经常需要使用电机带动设备运转，因此电机广泛应用于现代工业控制、生产及日常生活中。

电机可将电源供给的电信号转换为电动机轴上的角位移或者角速度进行输出，需要通过驱动电路对电机进行驱动，市面上的部分驱动电路大多采用IGBT驱动电路，存在功能单一，不具有能量泄放控制功能、适用性差等问题。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型提出的带制动功能的三相六桥电机驱动电路以解决现有技术的不足。

本实用新型主要通过以下技术方案来实现：

本实用新型提供的带制动功能的三相六桥电机驱动电路，包括：

电压源，用于供电；

控制单元，与所述电压源电连接；

三相六桥驱动单元，用于驱动电机，并分别与电压源、控制单元电连接；

泄放单元，包括相连接的泄放开关模块及泄放电阻，所述泄放开关模块与控制单元电连接，所述泄放电阻与电压源电连接。

进一步地，所述泄放单元还包括保护模块，所述泄放开关模块通过保护模块与控制单元电连接，所述泄放开关模块与电压源电连接。

进一步地，所述控制单元包括主控制模块、驱动控制模块，所述主控制模块分别与保护模块、驱动控制模块及电压源电连接，所述驱动控制模块分别与三相六桥驱动单元、电压源电连接。

进一步地，所述三相六桥驱动单元包括结构相同的第一上桥臂电路、第二上桥臂电路、第三上桥臂电路、第一下桥臂电路、第二下桥臂电路及第三下桥臂电路，各上桥臂电路与对应的下桥臂电路串联后形成桥臂，三个桥臂之间相互并联；

所述第一上桥臂电路包括第一开关管、第一二极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一开关管的控制端依次与第一电阻、第一二极管正极、第一二极管负极、第二电阻、第三电阻串接后与第一开关管的第二端部电连接，所述第三电阻的第一端部与第一开关管的控制端电连接，所述第一二极管负极与驱动控制模块电连接；

各上桥臂电路中的第三电阻的第二端部与对应开关管的第二端部连接处分别与电机的对应绕组连接；各上桥臂电路对应开关管的第一端部连接后与电压源电连接，各下桥臂电路对应开关管的第二端部连接后通过第四电阻与接地端连接，第一下桥臂电路的开关管的第二端部、第二下桥臂电路的第三电阻的第二端部连接处与驱动控制模块电连接。

进一步地，所述保护模块包括第五电阻，所述泄放开关模块包括第二开关管、第三开关管、第四开关管、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻，所述第五电阻串接在主控制模块与第二开关管的控制端之间，所述第二开关管的第一端部与第三开关管的控制端之间串接第六电阻，所述第六电阻与电压源之间设有第七电阻，所述第三开关管的第二端部与电压源电连接，所述第三开关管的第一端部与第四开关管的第二端部之间依次串接第八电阻、第九电阻，所述第四开关管的控制端与第八电阻、第九电阻的连接处电连接，所述第四开关管的第一端部与电压源之间串接泄放电阻，所述第二开关管的第二端部、第四开关管的第二端部接地。

进一步地，所述主控制模块为单片机。

进一步地，所述驱动控制模块为驱动IC芯片。

与现有技术比较本实用新型技术方案的有益效果为：

本实用新型提供的带制动功能的三相六桥电机驱动电路，通过在驱动电路中设置与控制单元连接的泄放单元，在电机制动时，控制单元同时对三相六桥驱动单元中的开关单元及泄放开关模块进行控制，通过泄放电阻对电机制动过程中产生的能量进行泄放，在电机正常工作时，控制单元控制泄放开关模块断开，适用性强，驱动单元采用三相六桥驱动单元，能减少电流波动和转矩脉动，使得电机输出较大的转矩。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的带制动功能的三相六桥电机驱动电路的结构原理框图；

图2是本实用新型实施例提供的带制动功能的三相六桥电机驱动电路的电路原理图。

附图标记如下：

1、电压源，2、控制单元，21、主控制模块，22、驱动控制模块，3、三相六桥驱动单元，31、第一上桥臂电路，32、第二上桥臂电路，33、第三上桥臂电路，34、第一下桥臂电路，35、第二下桥臂电路，36第三下桥臂电路，4、电机，5、泄放单元，51、泄放开关模块，52、泄放电阻，53、保护模块。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型，从而对本实用新型要求保护的范围作出更清楚地限定，下面就本实用新型的某些具体实施例对本实用新型进行详细描述。需要说明的是，以下仅是本实用新型构思的某些具体实施方式仅是本实用新型的一部分实施例，其中对于相关结构的具体的直接的描述仅是为方便理解本实用新型，各具体特征并不当然、直接地限定本实用新型的实施范围。本领域技术人员在本实用新型构思的指导下所作的常规选择和替换，均应视为在本实用新型要求保护的范围内。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供了一种带制动功能的三相六桥电机驱动电路，包括：电压源1，用于供电；控制单元2，与电压源1电连接；三相六桥驱动单元3，用于驱动电机4，并分别与电压源1、控制单元2电连接；泄放单元5，包括相连接的泄放开关模块51及泄放电阻52，泄放开关模块51与控制单元2电连接，泄放电阻52与电压源1电连接。

本实施例中，电压源1包括310V、15V、3.3V，由220V交流电通过整流、滤波及电压转换得到。其中，电机4为无刷电机。

如图2所示，三相六桥驱动单元3包括结构相同的第一上桥臂电路31、第二上桥臂电路32、第三上桥臂电路33、第一下桥臂电路34、第二下桥臂电路35及第三下桥臂电路36，各上桥臂电路与对应的下桥臂电路串联后形成桥臂，三个桥臂之间相互并联。

以第一上桥臂电路31为例进行说明，第一上桥臂电路31包括第一开关管Q3、第一二极管D8、第一电阻R62、第二电阻R61、第三电阻R69，第一开关管Q3的控制端依次与第一电阻R62、第一二极管D8正极、第一二极管D8负极、第二电阻R61、第三电阻R69串接后与第一开关管Q3的第二端部电连接，第三电阻R69的第一端部与第一开关管Q3的控制端电连接，第一二极管D8负极与驱动控制模块22电连接。

第二上桥臂电路32、第三上桥臂电路33、第一下桥臂电路34、第二下桥臂电路35及第三下桥臂电路36上对应的开关管分别为第五开关管Q4、第六开关管Q5、第七开关管Q6、第八开关管Q7、第九开关管Q8。

各上桥臂电路中的第三电阻（例如第一上桥臂电路31的R69）的第二端部与对应开关管（即第一开关管Q3、第五开关管Q4、第六开关管Q5）的第二端部连接处分别与电机4的对应绕组（例如第一绕组U、第二绕组V、第三绕组W）连接；各上桥臂电路对应开关管（即第一开关管Q3、第五开关管Q4、第六开关管Q5）的第一端部连接后与310V电压源电连接，各下桥臂电路对应开关管（即第七开关管Q6、第八开关管Q7、第九开关管Q8）的第二端部连接后通过第四电阻R84与接地端连接，第一下桥臂电路34的开关管（即第七开关管Q6）的第二端部、第二下桥臂电路35的第三电阻R82的第二端部连接处与驱动控制模块22电连接。

第一开关管Q3、第五开关管Q4、第六开关管Q5、第七开关管Q6、第八开关管Q7、第九开关管Q8均为绝缘栅双极型晶体管。

当电机4正常工作时，使用六个开关管控制输出电压，驱动IC芯片根据检测到的电机4转子位置（由霍尔传感器检测得到），利用绝缘栅双极型晶体管的开关特性，实现电机4的通电控制，例如，当第一开关管Q3、第八开关管Q7打开时，第一绕组U和第二绕组V相导通，此时电流的流向为电源正极→第一开关管Q3→第一绕组U→第二绕组V→第八开关管Q7→电源负极，以此类推，开关管的打开顺序可以为第一开关管Q3和第八开关管Q7打开，第一绕组U和第二绕组V相导通；或者第一开关管Q3和第九开关管Q8打开，第一绕组U和第三绕组W相导通；或者第五开关管Q4和第七开关管Q6打开，第一绕组U和第二绕组V相导通；或者第五开关管Q4和第九开关管Q8打开，第二绕组V和第三绕组W相导通；或者第六开关管Q5和第七开关管Q6打开，第一绕组U和第三绕组W相导通；或者第六开关管Q5和第八开关管Q7打开，第二绕组V和第三绕组W相导通；其打开方式只要在合适的时机进行准确换向，就可实现无刷直流电动机的连续运转。

当电机4制动时，主控制模块21发送制动信号给驱动控制模块22，驱动控制模块22控制第七开关管Q6、第八开关管Q7、第九开关管Q8导通。

如图1所示，优选地，泄放单元5还包括保护模块53，泄放开关模块51通过保护模块53与控制单元2电连接，泄放开关模块51与电压源1电连接。

如图2所示，具体的，保护模块53包括第五电阻R32，泄放开关模块51包括第二开关管Q2、第三开关管Q10、第四开关管Q9、第六电阻R90、第七电阻R33、第八电阻R91和第九电阻R92，第五电阻R32串接在主控制模块21与第二开关管Q2的控制端之间，第二开关管Q2的第一端部与第三开关管Q10的控制端之间串接第六电阻R90，第六电阻R90与15V电压源之间设有第七电阻R33，第三开关管Q10的第二端部与15V电压源电连接，第三开关管Q10的第一端部与第四开关管Q9的第二端部之间依次串接第八电阻R91、第九电阻R92，第四开关管Q9的控制端与第八电阻R91、第九电阻R92的连接处电连接，第四开关管Q9的第一端部与310V电压源之间串接泄放电阻52，第二开关管Q2的第二端部、第四开关管Q9的第二端部接地。

本实施例中，泄放电阻52包括相串接第十电阻R93、十一电阻R94、十二电阻R95、第三电阻R96和第十四电阻R97，第四电阻R93与第四开关管Q9的第一端部连接，第十四电阻R97与310V电压源连接，第十电阻R93、十一电阻R94、十二电阻R95、第三电阻R96和第十四电阻R97可用一个与泄放电阻52总阻值等值的电阻代替，第四开关管Q9的第一端部设有用于焊接泄放电阻52的焊接点，方便根据需要对泄放电阻52的数量进行调整。

当电机4制动时，主控制模块21控制三相六桥驱动单元3对应的开关管导通，同时发送一个高电平给泄放单元5，使得第二开关管Q2、第三开关管Q10及第四开关管Q9均导通，此时通过第十电阻R93、十一电阻R94、十二电阻R95、第三电阻R96、第十四电阻R97对制动能量进行泄放；当电机4正常工作时，主控制模块21发送一个低电平给泄放单元5，使得第二开关管Q2、第三开关管Q10及第四开关管Q9均断开，避免浪费电能。

如图1所示，优选地，控制单元2包括主控制模块21、驱动控制模块22，主控制模块21分别与保护模块53、驱动控制模块22及电压源1电连接，驱动控制模块22分别与三相六桥驱动单元3、电压源1电连接。

本实施例中，主控制模块21为单片机，其中单片机接3.3V。

本实施例中，驱动控制模块22为驱动IC芯片，其中驱动IC芯片接15V。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种带制动功能的三相六桥电机驱动电路，其特征在于，包括：

电压源（1），用于供电；

控制单元（2），与所述电压源（1）电连接；

三相六桥驱动单元（3），用于驱动电机（4），并分别与电压源（1）、控制单元（2）电连接；

泄放单元（5），包括相连接的泄放开关模块（51）及泄放电阻（52），所述泄放开关模块（51）与控制单元（2）电连接，所述泄放电阻（52）与电压源（1）电连接。

2.如权利要求1所述的带制动功能的三相六桥电机驱动电路，其特征在于：所述泄放单元（5）还包括保护模块（53），所述泄放开关模块（51）通过保护模块（53）与控制单元（2）电连接，所述泄放开关模块（51）与电压源（1）电连接。

3.如权利要求2所述的带制动功能的三相六桥电机驱动电路，其特征在于：所述控制单元（2）包括主控制模块（21）、驱动控制模块（22），所述主控制模块（21）分别与保护模块（53）、驱动控制模块（22）及电压源（1）电连接，所述驱动控制模块（22）分别与三相六桥驱动单元（3）、电压源（1）电连接。

4.如权利要求3所述的带制动功能的三相六桥电机驱动电路，其特征在于：所述三相六桥驱动单元（3）包括结构相同的第一上桥臂电路（31）、第二上桥臂电路（32）、第三上桥臂电路（33）、第一下桥臂电路（34）、第二下桥臂电路（35）及第三下桥臂电路（36），各上桥臂电路与对应的下桥臂电路串联后形成桥臂，三个桥臂之间相互并联；

所述第一上桥臂电路（31）包括第一开关管、第一二极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一开关管的控制端依次与第一电阻、第一二极管正极、第一二极管负极、第二电阻、第三电阻串接后与第一开关管的第二端部电连接，所述第三电阻的第一端部与第一开关管的控制端电连接，所述第一二极管负极与驱动控制模块（22）电连接；

各上桥臂电路中的第三电阻的第二端部与对应开关管的第二端部连接处分别与电机（4）的对应绕组连接；各上桥臂电路对应开关管的第一端部连接后与电压源（1）电连接，各下桥臂电路对应开关管的第二端部连接后通过第四电阻与接地端连接，第一下桥臂电路（34）的开关管的第二端部、第二下桥臂电路（35）的第三电阻的第二端部连接处与驱动控制模块（22）电连接。

5.如权利要求3所述的带制动功能的三相六桥电机驱动电路，其特征在于：所述保护模块（53）包括第五电阻，所述泄放开关模块（51）包括第二开关管、第三开关管、第四开关管、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻，所述第五电阻串接在主控制模块（21）与第二开关管的控制端之间，所述第二开关管的第一端部与第三开关管的控制端之间串接第六电阻，所述第六电阻与电压源（1）之间设有第七电阻，所述第三开关管的第二端部与电压源（1）电连接，所述第三开关管的第一端部与第四开关管的第二端部之间依次串接第八电阻、第九电阻，所述第四开关管的控制端与第八电阻、第九电阻的连接处电连接，所述第四开关管的第一端部与电压源（1）之间串接泄放电阻（52），所述第二开关管的第二端部、第四开关管的第二端部接地。

6.如权利要求3所述的带制动功能的三相六桥电机驱动电路，其特征在于：所述主控制模块（21）为单片机。

7.如权利要求3或6所述的带制动功能的三相六桥电机驱动电路，其特征在于：所述驱动控制模块（22）为驱动IC芯片。

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