專利名稱：一種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于直流電機(jī)控制領(lǐng)域，特別涉及ー種新型直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
直流電機(jī)以其良好的調(diào)速特性、較高的起制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域占據(jù)著相當(dāng)重要的地位，直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器是控制直流電機(jī)的核心，可以對(duì)直流電機(jī)實(shí)施各種準(zhǔn)確、有效的控制。但直流電機(jī)在起動(dòng)和換向吋，電路中產(chǎn)生很大的起動(dòng)電流和換向電流；當(dāng)電機(jī)過載時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生很大的過載電流。過大的電流會(huì)對(duì)電路造成損壞，很大的換向電流還會(huì)損壞直流電機(jī)的電刷和換向器。 現(xiàn)有的很多直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)都很簡(jiǎn)單，沒有任何的過流保護(hù)機(jī)構(gòu)，很難保證驅(qū)動(dòng)器安全可靠、穩(wěn)定準(zhǔn)確地運(yùn)行，還會(huì)大大減少直流電機(jī)的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー個(gè)既能實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)自動(dòng)串電阻起動(dòng)，又能驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)四象限運(yùn)動(dòng)，還能對(duì)電路進(jìn)行實(shí)時(shí)過流保護(hù)的新型直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，用以解決現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器缺乏保護(hù)的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是ー種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括用于輸出連接直流電機(jī)的全橋電路，以及驅(qū)動(dòng)所述全橋電路各橋臂上開關(guān)管的PWM驅(qū)動(dòng)電路，所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還設(shè)有過流保護(hù)電路，所述過流保護(hù)電路包括用于串入直流電機(jī)電樞回路的ー個(gè)檢測(cè)電阻和至少ー個(gè)保護(hù)電阻，所述各保護(hù)電阻上并聯(lián)有用于短路該保護(hù)電阻的繼電器觸頭；所述過流保護(hù)電路還包括ー個(gè)MCU，該MCU輸入采樣連接所述檢測(cè)電阻，輸出驅(qū)動(dòng)控制連接所述繼電器的線圈。所述過流保護(hù)電路串設(shè)在電源與全橋電路的一個(gè)輸入端之間。所述MCU通過ー個(gè)AD轉(zhuǎn)換器連接所述檢測(cè)電阻。所述MCU通過晶體管驅(qū)動(dòng)連接所述繼電器的線圈。本發(fā)明的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分為驅(qū)動(dòng)電路和過流保護(hù)電路，過流保護(hù)電路串設(shè)在電樞回路中，其中的檢測(cè)電阻將電路中的電流值轉(zhuǎn)換為電壓值，對(duì)電路電流進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并傳輸給MCU，MCU根據(jù)檢測(cè)到的電流信號(hào)控制保護(hù)電阻投入或切出電樞回路。在直流電機(jī)起動(dòng)時(shí)，電路中有很大的起動(dòng)電流，此時(shí)，保護(hù)機(jī)構(gòu)可以充當(dāng)自動(dòng)的串電阻起動(dòng)裝置，使直流電機(jī)安全起動(dòng)。在直流電機(jī)換向時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的換向電流，此時(shí)保護(hù)機(jī)構(gòu)將保護(hù)電阻接入直流電機(jī)的電樞回路，這樣既能減小電機(jī)的換向電流，從而保護(hù)直流電機(jī)的電刷和換向器，又能使電機(jī)的機(jī)械特性變軟，使電機(jī)更加快速地進(jìn)入第三象限(反轉(zhuǎn)狀態(tài))運(yùn)行，順利完成換向。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大、直流電機(jī)處于過載狀態(tài)時(shí)，保護(hù)電阻的接入可以減小電樞電流，對(duì)電機(jī)實(shí)施過載保護(hù)。


圖I是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。如圖I所示，ー種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括用于輸出連接直流電機(jī)的全橋電路，驅(qū)動(dòng)全橋電路各橋臂上開關(guān)管的PWM驅(qū)動(dòng)電路，以及過流保護(hù)電路。PWM驅(qū)動(dòng)電路包括輸入連接PWM控制信號(hào)的邏輯電路，邏輯電路包括兩個(gè)集成時(shí)序邏輯電路芯片Ul和U2，通過此邏輯電路芯片控制全橋驅(qū)動(dòng)電路的四個(gè)MOS管交替導(dǎo)通和關(guān)斷，從而驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)四象限運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例采用國(guó)際整流器公司(International Rectifier)的IR2104芯片作為時(shí)序邏輯電路芯片。IR2104的IN端分別接PWM_1和PWM_2，用于對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速和調(diào)向。全橋驅(qū)動(dòng)電路由四個(gè)N溝道MOS管Ql、Q2、Q3、Q4，組成，并聯(lián)接成H橋電路。每個(gè)MOS管的漏極d和源極s間還都并聯(lián)有ー個(gè)續(xù)流ニ極管，當(dāng)電機(jī)工作于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，用于電樞電流 泄流。本實(shí)施例中采用國(guó)際整流器公司(International Rectifier)的IRF3205作為組橋的N溝道MOS管，泄流ニ極管采用4148 ニ極管。在直流電機(jī)的電樞兩端還并聯(lián)有一個(gè)電容C3,用于濾去電機(jī)換向時(shí)產(chǎn)生的尖波。過流保護(hù)電路包括用于串入直流電機(jī)電樞回路的ー個(gè)檢測(cè)電阻R12和三個(gè)保護(hù)電阻1 7、1 8、1 9，保護(hù)電阻1 7、1 8的串聯(lián)部分上并聯(lián)有繼電器K2的觸頭，保護(hù)電阻R9上并聯(lián)有繼電器Kl的觸頭；過流保護(hù)電路還包括ー個(gè)MCU，該MCU輸入采樣連接檢測(cè)電阻R12，輸出控制連接驅(qū)動(dòng)繼電器K1、K2的晶體管Q8、Q7。具體來說，檢測(cè)電阻R12用于將實(shí)時(shí)的電流值轉(zhuǎn)換為電壓值，承擔(dān)對(duì)電流的檢測(cè)任務(wù)。將檢測(cè)電阻R12兩端的電壓分別加在集成運(yùn)放ARl的正相輸入端和反向輸入端，然后將ARl輸出的模擬電壓經(jīng)電容C4濾波后送入AD轉(zhuǎn)換芯片U3中。經(jīng)轉(zhuǎn)換后的輸出數(shù)字量送入微處理器MCU，微處理器MCU對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析后作出判斷，繼而控制動(dòng)斷繼電器Κ1、Κ2動(dòng)作，將保護(hù)電阻R7、R8、R9接入或者移出電路(Kl斷開接入R9，Κ2斷開接入R7和R8，Kl和Κ2都斷開R7、R8、R9全接入)，從而對(duì)電路實(shí)施過流保護(hù)。兩個(gè)動(dòng)斷繼電器分別由晶體管Q7、Q8驅(qū)動(dòng)，在動(dòng)斷繼電器的線圈端還并聯(lián)有泄流ニ極管D6和D7，在繼電器改變狀態(tài)時(shí)迅速泄去線圈中的電流,避免因?yàn)檫^高的感應(yīng)電勢(shì)損壞電路。由邏輯電路和全橋驅(qū)動(dòng)電路共同構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)部分可以精確地驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)在四象限運(yùn)動(dòng)，井能方便可靠的對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。過流保護(hù)電路對(duì)直流電機(jī)實(shí)施過載保護(hù)，有以下功能在直流電機(jī)起動(dòng)時(shí)可以充當(dāng)自動(dòng)的串電阻起動(dòng)器，避免過大的起動(dòng)電流損壞電機(jī)電樞繞組，使直流電機(jī)安全起動(dòng)；當(dāng)直流電機(jī)換向時(shí)，電樞繞組中產(chǎn)生很大的換向電流，保護(hù)電阻將接入電路，保護(hù)電阻的接入既可以減小換向電流，保護(hù)直流電機(jī)的電刷和換向器，還可以使直流電機(jī)的機(jī)械特性變軟，使直流電機(jī)更加迅速的進(jìn)入第三象限反向運(yùn)行；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大、直流電機(jī)處于過載狀態(tài)時(shí)，保護(hù)電阻的接入可以減小電樞電流，對(duì)電機(jī)實(shí)施過載保護(hù)。
權(quán)利要求
1.ー種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括用于輸出連接直流電機(jī)的全橋電路，以及驅(qū)動(dòng)所述全橋電路各橋臂上開關(guān)管的PWM驅(qū)動(dòng)電路，其特征在干，所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還設(shè)有過流保護(hù)電路，所述過流保護(hù)電路包括用于串入直流電機(jī)電樞回路的一個(gè)檢測(cè)電阻和至少ー個(gè)保護(hù)電阻，所述各保護(hù)電阻上并聯(lián)有用于短路該保護(hù)電阻的繼電器觸頭；所述過流保護(hù)電路還包括ー個(gè)MCU，該MCU輸入采樣連接所述檢測(cè)電阻，輸出驅(qū)動(dòng)控制連接所述繼電器的線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述過流保護(hù)電路串設(shè)在電源與全橋電路的一個(gè)輸入端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述MCU通過ー個(gè)AD轉(zhuǎn)換器連接所述檢測(cè)電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述MCU通過晶體管驅(qū)動(dòng)連接所述繼電器的線圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括用于輸出連接直流電機(jī)的全橋電路，以及驅(qū)動(dòng)所述全橋電路各橋臂上開關(guān)管的PWM驅(qū)動(dòng)電路，所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還設(shè)有過流保護(hù)電路，所述過流保護(hù)電路包括用于串入直流電機(jī)電樞回路的一個(gè)檢測(cè)電阻和至少一個(gè)保護(hù)電阻，所述各保護(hù)電阻上并聯(lián)有用于短路該保護(hù)電阻的繼電器觸頭；所述過流保護(hù)電路還包括一個(gè)MCU，該MCU輸入采樣連接所述檢測(cè)電阻，輸出驅(qū)動(dòng)控制連接所述繼電器的線圈。本發(fā)明既能實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)自動(dòng)串電阻起動(dòng)，又能驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)四象限運(yùn)動(dòng)，還能對(duì)電路進(jìn)行實(shí)時(shí)過流保護(hù)的新型直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，用以解決現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器缺乏保護(hù)的問題。
文檔編號(hào)H02P7/28GK102684565SQ20121000087
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者付主木, 劉磊坡, 張音哲, 徐美玉, 肖雋亞, 袁瀾, 黃景濤 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)