CN218387317U - 一种电机电源控制电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电机电源控制电路及装置，属于电机控制技术领域，电路包括：对接收到的供电电压进行稳压转换，输出转换电压的电压转换模块；储存并均衡能量，输出具有持续电流的转换电压，给电机供电，使电机工作的储能电感模块；采样电机工作时的工作电流的电流反馈模块；对工作电流进行异常判断，生成使能控制信号，并输出使能控制信号的反馈控制模块；电压转换模块根据使能控制信号工作或停止工作。本实用新型解决了现有电机电源控制电路存在可靠性较低的问题，达到给电机提供稳定电压和持续电流的效果。

Description

一种电机电源控制电路及装置

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，特别涉及一种电机电源控制电路及装置。

背景技术

相关技术中，一般直接由电池输出电压，给震动马达等电机供电，电池在高电压时的输出电压为16.8V，随着电池的使用，最低的输出电压为12.8V。这些电压值均会超过震动马达的额定电压12V。因此，便有了对电池输出的电压进行转换后给电机供电的电源控制电路。

目前，震动马达的电源控制电路中，随着电池使用时电量的消耗，震动马达两端的电压波动会比较明显，可能存在接收的电流不稳定的情况，造成电机无法可靠运行。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于：提供一种电机电源控制电路及装置，旨在解决现有技术中电机的电源控制电路无法可靠控制电机接收到的电压，存在可靠性较低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型提出一种电机电源控制电路，所述电路分别与电源和电机连接，所述电路包括：

电压转换模块，与所述电源连接，用于对接收到的供电电压进行稳压转换，输出转换电压；

储能电感模块，分别与所述电压转换模块和所述电机连接，用于储存并均衡能量，输出具有持续电流的转换电压，给所述电机供电，使所述电机工作；

电流反馈模块，与所述电机连接，用于采样所述电机工作时的工作电流；

反馈控制模块，与所述电流反馈模块连接，用于对所述工作电流进行异常判断，生成使能控制信号，并输出所述使能控制信号；

所述电压转换模块，还与所述反馈控制模块连接，用于根据所述使能控制信号工作或停止工作。

可选地，上述电机电源控制电路中，所述电路还包括：

电压反馈模块，与所述储能电感模块连接，用于采样所述具有持续电流的转换电压的电压值，并输出所述电压值；

所述电压转换模块，还与所述电压反馈模块连接，用于根据所述电压值对所述供电电压进行稳压转换。

可选地，上述电机电源控制电路中，所述电压转换模块包括电压转换器U1，所述电压转换器U1采用型号为RY9322的DC-DC变换器；

所述电压转换器U1的输入端VIN与所述电源连接，输出端SW与所述储能电感模块连接，使能端EN通过电阻R3与所述反馈控制模块连接，还通过电阻R6接地，反馈端FB与所述电压反馈模块连接，自升压端BST通过电容C1与所述输出端SW连接，接地端GND接地。

可选地，上述电机电源控制电路中，所述电压反馈模块包括电阻R1、电阻R2和电容C5；

所述电阻R1的一端和所述电容C5的一端均与所述储能电感模块连接，所述电阻R1的另一端、所述电容C5的另一端和所述电阻R2的一端均与所述电压转换器U1的反馈端FB连接，所述电阻R2的另一端接地。

可选地，上述电机电源控制电路中，所述电流反馈模块包括电阻R7、电阻R10、电阻R11和电容C10；

所述电阻R7的一端、所述电阻R10的一端和所述电阻R11的一端均与所述电机连接，所述电阻R7的另一端和所述电容C10的一端均与所述反馈控制模块连接，所述电阻R10的另一端、所述电阻R11的另一端和所述电容C10的另一端均接地。

可选地，上述电机电源控制电路中，所述电路还包括：

输入转接模块，与所述电源连接，用于接收所述电源提供的输入电压；

输入滤波模块，分别与所述输入转接模块和所述电压转换模块连接，用于对所述输入电压进行滤波处理，输出供电电压至所述电压转换模块。

可选地，上述电机电源控制电路中，所述输入转接模块，还与所述反馈控制模块连接，用于根据所述使能控制信号接收或停止接收所述输入电压。

可选地，上述电机电源控制电路中，所述电路还包括：

输出滤波模块，与所述储能电感模块连接，用于对所述具有持续电流的转换电压进行滤波处理，输出工作电压；

输出转接模块，分别与所述输出滤波模块和所述电机连接，用于输出所述工作电压至所述电机。

可选地，上述电机电源控制电路中，所述电路还包括：

续流二极管D1，用于消除所述电机启停产生的电动势，提供保护；

所述续流二极管D1的正极与所述电机的正极连接，负极与所述电机的负极连接。

第二方面，本实用新型还提出一种电机电源控制装置，所述装置的输入端与电源连接，输出端与电机连接，所述装置包括如上述的电机电源控制电路。

本实用新型提供的上述一个或多个技术方案，可以具有如下优点或至少实现了如下技术效果：

本实用新型提出的一种电机电源控制电路及装置，通过电压转换模块对供电电压进行稳压转换，输出转换电压，储能电感模块储存并均衡能量，输出具有持续电流的转换电压，给电机供电，使电机工作，实现根据电机需要输出稳定电压和持续电流，保证电路在稳压输出的基础上，电流也能稳定输出，避免电流异常影响电机工作，保证电机的可靠运转；同时，还通过电流反馈模块采样电机工作时的工作电流，由反馈控制模块对工作电流进行异常判断，生成使能控制信号，控制电压转换模块工作或停止工作，保证电机的工作电流稳定无异常以及异常时及时使电压转换模块停止工作，保护主芯片，进一步实现了稳定可靠的电压电流闭环输出。本实用新型提供模块化的电路结构，方便电路印制和安装。

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为本实用新型电机电源控制电路第一实施例的连接示意图；

图2为本实用新型电机电源控制电路第二实施例的连接示意图；

图3为本实用新型电机电源控制电路第二实施例的电路原理图。

本实用新型目的的实现、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

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，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，在本实用新型中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的装置或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种装置或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括该要素的装置或者系统中还存在另外的相同要素。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通，也可以是两个元件的相互作用关系。在本实用新型中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，各个实施例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。

鉴于现有技术中电机的电源控制电路无法可靠控制电机接收到的电压，存在可靠性较低的技术问题，本实用新型提供了一种电机电源控制电路及装置，具体实施例及实施方式如下：

实施例一

参照图1，图1为本实用新型电机电源控制电路第一实施例的连接示意图；本实施例提出一种电机电源控制电路10。

下面结合图1所示的连接示意图，对电机电源控制电路10进行详细描述，该电路分别与电源20和电机30连接，可以包括：

电压转换模块11，与电源20连接，用于对接收到的供电电压进行稳压转换，输出转换电压；

储能电感模块12，分别与电压转换模块11和电机30连接，用于储存并均衡能量，输出具有持续电流的转换电压，给电机30供电，使电机30工作；

电流反馈模块13，与电机30连接，用于采样电机30工作时的工作电流；

反馈控制模块14，与电流反馈模块13连接，用于对工作电流进行异常判断，生成使能控制信号，并输出使能控制信号；

电压转换模块11，还与反馈控制模块14连接，用于根据使能控制信号工作或停止工作。

具体的，电源20可以提供供电电压，输出给电压转换模块11，电压转换模块11对接收到的供电电压进行稳压转换，输出转换电压，比如，将一个较大范围内波动的具有不同电压值的电压转换为电压值恒定的稳定电压，输出该稳定电压，储能电感模块12储存并均衡能量，输出具有持续电流的转换电压，给电机30供电，使电机30工作；在电机30工作时，电流反馈模块13采样电机30的工作电流，反馈控制模块14对工作电流进行异常判断，比如，直接根据预设程序或逻辑器件设置阈值，实现异常判断，根据判断结果对应生成高电平或低电平的使能控制信号，并将该使能控制信号输出至电压转换模块11，控制电压转换模块11根据高电平的使能控制信号工作或根据低电平的使能控制信号停止工作。

具体实施过程中，电机30可以是直流电压驱动的电机，比如，额定电压为12V的震动马达。电源20可以是电池装置，输出的最高电压和最低电压的差值可以是一个较大的范围，比如，输出电压为12.8V-16.8V的电池。电压转换模块11可以直接采用稳压转换器芯片，储能电感模块12可以直接采用一个储能电感，电流反馈模块13可以采用由电阻和电容等简单电子器件构成的ADC采样电路，反馈控制模块14可以采用单片机、控制芯片等微控制器或可编程逻辑器件实现上述功能。以上器件选择都是常规的电子器件，成本不高，且均可以呈模块化，该模块化的电路结构，具有方便电路印制和安装，以及后续循环利用的优点。

本实施例提供的电机电源控制电路，通过电压转换模块对供电电压进行稳压转换，输出转换电压，储能电感模块储存并均衡能量，输出具有持续电流的转换电压，给电机供电，使电机工作，实现根据电机需要输出稳定电压和持续电流，保证电路在稳压输出的基础上，电流也能稳定输出，避免电流异常影响电机工作，保证电机的可靠运转；同时，还通过电流反馈模块采样电机工作时的工作电流，由反馈控制模块对工作电流进行异常判断，生成使能控制信号，控制电压转换模块工作或停止工作，保证电机的工作电流稳定无异常以及异常时及时使电压转换模块停止工作，保护主芯片，进一步实现了稳定可靠的电压电流闭环输出。

实施例二

参照图2至图3，图2为本实用新型电机电源控制电路第二实施例的连接示意图，图3为本实用新型电机电源控制电路第二实施例的电路原理图；在实施例一的基础上，本实施例继续提出一种电机电源控制电路10。

进一步地，电路还包括：

电压反馈模块17，与储能电感模块12连接，用于采样具有持续电流的转换电压的电压值，并输出电压值；

电压转换模块11，还与电压反馈模块17连接，用于根据电压值对供电电压进行稳压转换。

具体的，在储能电感模块12储存并均衡能量，输出具有持续电流的转换电压时，电压反馈模块17采样该具有持续电流的转换电压的电压值，并将该电压值输出至电压转换模块11，使电压转换模块11根据该电压值进行对应的稳压转换，实时调节内部芯片工作参数，从而保证自身输出的转换电压稳压。

通过增加电压反馈模块17，保证电压转换模块11可以根据具体输出的转换电压进行稳压转换，更稳定地输出电压。

本实施例中，以电机30采用额定电压为12V的震动马达为例进行详细说明，该震动马达的电气规则参数为：

额定电压为12V；

空载时，最高转速为8300rpm，电流为0.23A；

失速时，扭矩力为204.1g.cm，电流为1.8A；

最大效率时，效率为42.38％，转速为6142rpm，扭矩力为53.07g.cm，电流为0.655A，输出功率为3.33W；

最大功率时，输出功率为4.33W，转速为4150rpm，扭矩力为102.05g.cm，电流为1.046A。

本实施例针对该震动马达的需求，电路输出的电压要求为12V，输出的电流要求为2A。基于这些要求，便可以对电机电源控制电路10进行具体设计。

更进一步地，电压转换模块11包括电压转换器U1；

电压转换器U1的输入端VIN与电源20连接，输出端SW与储能电感模块12连接，使能端EN通过电阻R3与反馈控制模块14连接，还通过电阻R6接地，反馈端FB与电压反馈模块17连接，自升压端BST通过电容C1与输出端SW连接，接地端GND接地。

本实施例中，反馈控制模块14采用单片机(图3中示出)，该单片机具有控制端PWM、输出端PWR_EN、输入端LIMIT_ADC，输出端PWR_EN与电压转换器U1的使能端EN连接。

如图3所示，电压转换器U1可以采用稳压器或变换器，本实施例中采用型号为RY9322的DC-DC变换器，将宽范围的12.8V-16.8V供电电压转换为12V转换电压，稳压输出；电阻R3和电阻R6作为分压电阻，将单片机的输出端PWR_EN输出的使能控制信号通过电阻R3和电阻R6分压3V到电压转换器U1的使能端EN；电容C1作为自举电容，可以保证电压转换器U1的输出端SW输出的转换电压以12V稳定输出。

如图3所示，储能电感模块12采用电感L1，一端与电压转换器U1的输出端SW连接，另一端与电压反馈模块17连接。电感L1能维持最大持续电流为2A输出。

更进一步地，电压反馈模块17包括电阻R1、电阻R2和电容C5；

电阻R1的一端和电容C5的一端均与储能电感模块12连接，具体与电感LA1的另一端连接，电阻R1的另一端、电容C5的另一端和电阻R2的一端均与电压转换器U1的反馈端FB连接，电阻R2的另一端接地。

如图3所示，电阻R1和电阻R2可以实时反馈转换电压的电压值到电压转换器U1的反馈端FB，电容C5作为前馈电容，可以使电压转换器U1更有效地响应输出的转换电压上的高频干扰。

更进一步地，电流反馈模块13包括电阻R7、电阻R10、电阻R11和电容C10；

电阻R7的一端、电阻R10的一端和电阻R11的一端均与电机30连接，具体与电机30的负极Motor-连接，电阻R7的另一端和电容C10的一端均与反馈控制模块14连接，具体与单片机的输入端LIMIT_ADC连接，电阻R10的另一端、电阻R11的另一端和电容C10的另一端均接地。

如图3所示，电阻R7、电阻R10、电阻R11和电容C10构成ADC采样电路，将采样的工作电流反馈到单片机的输入端LIMIT_ADC，通过单片机预设程序，实时监测电机30的工作电流有无异常，比如，根据预设的阈值进行简单的对比判断等，超出阈值判定为异常，未超出阈值判定为无异常，判定异常时，单片机的输出端PWR_EN输出低电平的使能控制信号，判定无异常时，输出高电平的使能控制信号。

电压转换器U1的使能端EN接收使能控制信号，若该信号为高电平，则正常进行工作，若该信号为低电平，则停止工作，也就是停止进行电压转换。

通过电压反馈模块17控制电压转换器U1稳定输出转换电压，通过电流反馈模块13和反馈控制模块14控制电机30的电流稳定无异常，形成震动马达稳定可靠的电压电流输出的闭环系统。

进一步地，电路还包括：

输入转接模块15，与电源20连接，用于接收电源20提供的输入电压；

输入滤波模块16，分别与输入转接模块15和电压转换模块11连接，用于对输入电压进行滤波处理，输出供电电压至电压转换模块11。

更进一步地，输入转接模块15，还与反馈控制模块14连接，用于根据使能控制信号接收或停止接收输入电压。

通过增加输入转接模块15和输入滤波模块16，保证电压转换模块11接收的供电电压没有干扰，并基于反馈控制模块14控制输入转接模块15，电流异常时，可以两端停止工作，保证及时停止电路运行，保护电路和各个模块器件。

如图3所示，输入转接模块15包括输入端子J1，输入端子J1与电源20连接(图3中未示出)，还与反馈控制模块14连接，具体与单片机的控制端PWM和输出端PWR_EN连接，接收单片机的控制信号和反馈控制信号，可以根据控制信号启动接收，当反馈控制信号为高电平时保持接收电源20提供的输入电压，当反馈控制信号为低电平时，停止接收电源20提供的输入电压。输入端子J1还与输入滤波模块16连接。

输入滤波模块16包括电容C2、电容C3和电容C4；

电容C2的一端、电容C3的一端和电容C4的一端并联，联结点分别与输入端子J1的第二引脚和电压转换器U1的输入端VIN连接，电容C2的另一端、电容C3的另一端和电容C4的另一端以及输入端子J1的第三引脚均接地。电压转换器U1的输入端VIN通过输入滤波模块16和输入转接模块15与电源20连接，实现对电源20提供的输入电压进行转接和滤波，再输入供电电压给电压转换器U1。

进一步地，电路还包括：

输出滤波模块18，与储能电感模块12连接，用于对具有持续电流的转换电压进行滤波处理，输出工作电压；

输出转接模块19，分别与输出滤波模块18和电机30连接，用于输出工作电压至电机30。

通过增加输出滤波模块18和输出转接模块19，保证电压转换模块11输出的转换电压可以无纹波地提供给电机30，保证电机30稳定工作。

如图3所示，输出滤波模块18包括电容C6、电容C7、电容C8和电容C9；

电容C6的一端、电容C7的一端、电容C8的一端和电容C9的一端并联，联结点分别与储能电感模块12的电感L1的另一端和输出转接模块19连接，电容C6的另一端、电容C7的另一端、电容C8的另一端和电容C9的另一端均接地。

输出转接模块19包括输出端子J2，输出端子J2的第一引脚与电机30的正极Motor+连接，第二引脚与电机30的负极Motor-连接。

储能电感模块12通过输出滤波模块18和输出转接模块19与电机30连接，实现对输出的具有持续电流的转换电压进行滤波和转接，降低输出纹波后，再输入给电机30。

进一步地，电路还包括：

续流二极管D1，用于消除电机30启停产生的电动势，提供保护；

续流二极管D1的正极与电机30的正极Motor+连接，负极与电机30的负极Motor-连接。

续流二极管D1可以采用肖特基二极管，消除电机30启停产生的电动势，保护电机30可靠长期运转。

本实施例提供的电机电源控制电路，通过增加电压反馈模块，保证电压转换模块可以根据具体输出的转换电压进行稳压转换，更稳定地输出电压；还通过增加输入转接模块和输入滤波模块，保证电压转换模块接收的供电电压没有干扰，并基于反馈控制模块控制输入转接模块，电流异常时，可以两端停止工作，保证及时停止电路运行，保护电路和各个模块器件；还通过增加输出滤波模块和输出转接模块，保证电压转换模块输出的转换电压可以无纹波地提供给电机，保证电机稳定工作。

实施例三

本实施例提出一种电机电源控制装置，该电机电源控制装置的输入端与电源20连接，输出端与电机30连接，可以包括：

电路板，该电路板上设置有电机电源控制电路10。

其中，电机电源控制电路10的具体结构参照上述实施例，由于本实施例采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少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。

需要说明，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本实用新型的可选实施例，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，或直接或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)

1.一种电机电源控制电路，其特征在于，所述电路分别与电源和电机连接，所述电路包括：

电压转换模块，与所述电源连接，用于对接收到的供电电压进行稳压转换，输出转换电压；

储能电感模块，分别与所述电压转换模块和所述电机连接，用于储存并均衡能量，输出具有持续电流的转换电压，给所述电机供电，使所述电机工作；

电流反馈模块，与所述电机连接，用于采样所述电机工作时的工作电流；

反馈控制模块，与所述电流反馈模块连接，用于对所述工作电流进行异常判断，生成使能控制信号，并输出所述使能控制信号；

所述电压转换模块，还与所述反馈控制模块连接，用于根据所述使能控制信号工作或停止工作。

2.如权利要求1所述的电机电源控制电路，其特征在于，所述电路还包括：

电压反馈模块，与所述储能电感模块连接，用于采样所述具有持续电流的转换电压的电压值，并输出所述电压值；

所述电压转换模块，还与所述电压反馈模块连接，用于根据所述电压值对所述供电电压进行稳压转换。

3.如权利要求2所述的电机电源控制电路，其特征在于，所述电压转换模块包括电压转换器U1，所述电压转换器U1采用型号为RY9322的DC-DC变换器；

所述电压转换器U1的输入端VIN与所述电源连接，输出端SW与所述储能电感模块连接，使能端EN通过电阻R3与所述反馈控制模块连接，还通过电阻R6接地，反馈端FB与所述电压反馈模块连接，自升压端BST通过电容C1与所述输出端SW连接，接地端GND接地。

4.如权利要求3所述的电机电源控制电路，其特征在于，所述电压反馈模块包括电阻R1、电阻R2和电容C5；

所述电阻R1的一端和所述电容C5的一端均与所述储能电感模块连接，所述电阻R1的另一端、所述电容C5的另一端和所述电阻R2的一端均与所述电压转换器U1的反馈端FB连接，所述电阻R2的另一端接地。

5.如权利要求1所述的电机电源控制电路，其特征在于，所述电流反馈模块包括电阻R7、电阻R10、电阻R11和电容C10；

所述电阻R7的一端、所述电阻R10的一端和所述电阻R11的一端均与所述电机连接，所述电阻R7的另一端和所述电容C10的一端均与所述反馈控制模块连接，所述电阻R10的另一端、所述电阻R11的另一端和所述电容C10的另一端均接地。

6.如权利要求1所述的电机电源控制电路，其特征在于，所述电路还包括：

输入转接模块，与所述电源连接，用于接收所述电源提供的输入电压；

输入滤波模块，分别与所述输入转接模块和所述电压转换模块连接，用于对所述输入电压进行滤波处理，输出供电电压至所述电压转换模块。

7.如权利要求6所述的电机电源控制电路，其特征在于，

所述输入转接模块，还与所述反馈控制模块连接，用于根据所述使能控制信号接收或停止接收所述输入电压。

8.如权利要求1所述的电机电源控制电路，其特征在于，所述电路还包括：

输出滤波模块，与所述储能电感模块连接，用于对所述具有持续电流的转换电压进行滤波处理，输出工作电压；

输出转接模块，分别与所述输出滤波模块和所述电机连接，用于输出所述工作电压至所述电机。

9.如权利要求1至8任一项所述的电机电源控制电路，其特征在于，所述电路还包括：

续流二极管D1，用于消除所述电机启停产生的电动势，提供保护；

所述续流二极管D1的正极与所述电机的正极连接，负极与所述电机的负极连接。

10.一种电机电源控制装置，其特征在于，所述装置的输入端与电源连接，输出端与电机连接，所述装置包括如权利要求1至9中任一项所述的电机电源控制电路。

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