CN215452817U

CN215452817U - 一种直流电机的控制电路及应用其的电器设备

Info

Publication number: CN215452817U
Application number: CN202022672199.6U
Authority: CN
Inventors: 李耀聪; 潘叶江
Original assignee: Vatti Co Ltd
Current assignee: Vatti Co Ltd
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2022-01-07
Anticipated expiration: 2030-11-18

Abstract

本实用新型公开了一种直流电机的控制电路及应用其的电器设备，其中，直流电机的控制电路包括控制模块、负反馈模块以及电机，所述控制模块与电机电连接用于控制电机的正反转，所述负反馈模块通过控制模块与电机电连接用于实现电机的稳定调速。本实用新型工作时，控制模块控制电机实现正反转，之后负反馈模块对电机进行稳定调速，其摒弃了传统的通过继电器控制电机的方式，因此摒弃机械寿命控制因素，增长使用寿命；另外，本实用新型的方案提高了开发人员的开发效率，缩短了开发周期，为产品的可靠性奠定了基础。

Description

一种直流电机的控制电路及应用其的电器设备

技术领域

本实用新型属于电机驱动技术领域，具体涉及一种直流电机的控制电路及应用其的电器设备。

背景技术

市场上关于直流电机的驱动控制电路，一般采取双继电器的可换相电路或者以单片机控制的全桥电路。

上述驱动控制电路具有外置元件简单、驱动电流大等优点，因此被市场广泛采纳；但是其同时具有如下缺点：使用寿命短(主要依靠继电器机械寿命)、电机开关过程中尖峰电压损害、不具有短路保护、电机自锁功能、成本高、效率低等；以往研发人员或企业由于墨守成规、技术提升限制而忽略了对该部分应用的创新改善，直接导致产品可靠性低、开发过程成本高、品牌质量下降等客观现象发生。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种直流电机的控制电路，其成本低且使得电机的速度可调。

本实用新型的另一目的是提供一种电器设备。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种直流电机的控制电路，其包括控制模块、负反馈模块以及电机，所述控制模块与电机电连接用于控制电机的正反转，所述负反馈模块通过控制模块与电机电连接用于实现电机的稳定调速。

优选地，所述负反馈模块包括运算放大器L，所述运算放大器L的第五引脚接VREF电压，所述运算放大器L的第六引脚一路依次通过第九十四电阻R94、第九十七电容C97与运算放大器L的第七引脚连接，另一路通过第九十六电容C96接地，所述运算放大器L的第七引脚通过第九十三电阻R93 与第二十二三极管Q22的基极连接，所述第二十二三极管Q22的发射极一路与第九十二电阻R92的一端连接，另一路通过第七十五电阻R75接地，所述第七十五电阻R75与第十五电阻R15并联，所述第九十二电阻R92的另一端与第九十六电容C96、第九十四电阻R94以及运算放大器L的第六引脚共接；所述第二十二三极管Q22的集电极与控制模块连接。

优选地，所述控制模块包括左桥驱动单元和右桥驱动单元，所述左桥驱动单元和右桥驱动单元电连接，且所述左桥驱动单元和右桥驱动单元呈对称结构。

优选地，所述左桥驱动单元包括第七十二电阻R72和第七十四电阻R74，所述第七十二电阻R72的一端和第七十四电阻R74一端与信号端TG3共接，所述第七十二电阻R72的另一端分别与第四二极管Q4的基极、第七十三电阻R73的一端连接，所述第七十四电阻R74的另一端与第三二极管Q3的基极连接，所述第三二极管Q3的集电极与第七十电阻R70的一端、第四二极管Q4的发射极、第二场效应管U2的栅极连接，所述第七十电阻R70的另一端与第七十一电阻R71的一端、第一场效应管U1的漏极连接，所述第一场效应管U1的栅极与第四二极管Q4的集电极、第七十一电阻R71的另一端连接，所述第一场效应管U1与第二场效应管U2连接，所述第七十三电阻R73的另一端、第三二极管Q3的发射极均接地。

优选地，所述右桥驱动单元包括第十八电阻R18和第七十六电阻R76，所述第十八电阻R18的一端和第七十六电阻R76一端与信号端TG4共接，所述第十八电阻R18的另一端分别与第五二极管Q5的基极、第十九电阻 R19的一端连接，所述第七十六电阻R76的另一端与第十二二极管Q12的基极连接，所述第十二二极管Q12的集电极与第十七电阻R17的一端、第五二极管Q5的发射极、第四场效应管U4的栅极连接，所述第十七电阻R17 的另一端与第十六电阻R16的一端、第三场效应管U3的漏极连接，所述第三场效应管U3的栅极与第五二极管Q5的集电极、第十六电阻R16的另一端连接，所述第三场效应管U3与第四场效应管U4连接，所述第十九电阻 R19的另一端、第十二二极管Q12的发射极均接地。

优选地，所述第一场效应管U1的漏极与第三场效应管U3的漏极连接后接VCC。

优选地，所述电机的一端与第一场效应管U1的源极、第二场效应管U2 的漏极连接，另一端与第三场效应管U3的源极、第四场效应管U4的漏极连接。

优选地，所述第四二极管Q4、第三二极管Q3、第五二极管Q5以及第十二二极管Q12的型号均为：S8050。

优选地，所述第一场效应管U1、第二场效应管U2、第三场效应管U3 和第四场效应管U4的型号均为：NCE4606。

一种电器设备，其包括上述的直流电机的控制电路和电器本体，所述控制电路用于驱动电器本体工作。

与现有技术相比，本实用新型工作时，控制模块控制电机实现正反转，之后负反馈模块对电机进行稳定调速，其摒弃了传统的通过继电器控制电机的方式，因此摒弃机械寿命控制因素，增长使用寿命；另外，本实用新型的方案提高了开发人员的开发效率，缩短了开发周期，为产品的可靠性奠定了基础。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的一种直流电机的控制电路的电路图。

附图标记说明

1.控制模块，2.负反馈模块，3.电机，11.左桥驱动单元，12.右桥驱动单元。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实用新型实施例提供一种直流电机的控制电路，如图1所示，其包括控制模块1、负反馈模块2以及电机3，所述控制模块1与电机3电连接用于控制电机3的正反转，所述负反馈模块2通过控制模块1与电机3电连接用于实现电机的稳定调速；

这样，控制模块1控制电机3实现正反转，之后负反馈模块2对电机3 进行稳定调速，其摒弃了传统的通过继电器控制电机的方式，因此摒弃了机械寿命的控制因素，增长使用寿命。

所述负反馈模块2包括运算放大器L，所述运算放大器L的第五引脚接 VREF电压，所述运算放大器L的第六引脚一路依次通过第九十四电阻R94、第九十七电容C97与运算放大器L的第七引脚连接，另一路通过第九十六电容C96接地，所述运算放大器L的第七引脚通过第九十三电阻R93与第二十二三极管Q22的基极连接，所述第二十二三极管Q22的发射极一路与第九十二电阻R92的一端连接，另一路通过第七十五电阻R75接地，所述第七十五电阻R75与第十五电阻R15并联，所述第九十二电阻R92的另一端与第九十六电容C96、第九十四电阻R94以及运算放大器L的第六引脚共接；所述第二十二三极管Q22的集电极与控制模块1连接；

在具体实施例中，所述运算放大器L的型号为：LM2904；

这样，采用上述负反馈模块2，所述运算放大器L的输出端驱动第二十二三极管Q22的基极电流大小，从而控制第二十二三极管Q22的集电极电流大小，进而实现稳定控制电机3的电流；

具体地：I_CN2＝IC_Q22；

上式中，I_CN2为电机3的电流，IC_Q22为第二十二三极管Q22的集电极的电流。

所述控制模块1包括左桥驱动单元11和右桥驱动单元12，所述左桥驱动单元11和右桥驱动单元12电连接，且所述左桥驱动单元11和右桥驱动单元12呈对称结构。

所述左桥驱动单元11包括第七十二电阻R72和第七十四电阻R74，所述第七十二电阻R72的一端和第七十四电阻R74一端与信号端TG3共接，所述第七十二电阻R72的另一端分别与第四二极管Q4的基极、第七十三电阻R73的一端连接，所述第七十四电阻R74的另一端与第三二极管Q3的基极连接，所述第三二极管Q3的集电极与第七十电阻R70的一端、第四二极管Q4的发射极、第二场效应管U2的栅极连接，所述第七十电阻R70的另一端与第七十一电阻R71的一端、第一场效应管U1的漏极连接，所述第一场效应管U1的栅极与第四二极管Q4的集电极、第七十一电阻R71的另一端连接，所述第一场效应管U1与第二场效应管U2连接，所述第七十三电阻R73的另一端、第三二极管Q3的发射极均接地。

所述右桥驱动单元12包括第十八电阻R18和第七十六电阻R76，所述第十八电阻R18的一端和第七十六电阻R76一端与信号端TG4共接，所述第十八电阻R18的另一端分别与第五二极管Q5的基极、第十九电阻R19的一端连接，所述第七十六电阻R76的另一端与第十二二极管Q12的基极连接，所述第十二二极管Q12的集电极与第十七电阻R17的一端、第五二极管Q5的发射极、第四场效应管U4的栅极连接，所述第十七电阻R17的另一端与第十六电阻R16的一端、第三场效应管U3的漏极连接，所述第三场效应管U3的栅极与第五二极管Q5的集电极、第十六电阻R16的另一端连接，所述第三场效应管U3与第四场效应管U4连接，所述第十九电阻R19 的另一端、第十二二极管Q12的发射极均接地。

所述第一场效应管U1的漏极与第三场效应管U3的漏极连接后接VCC；

在具体实施例中，所述VCC为12V；

这样，当电机3关闭时由于自身磁场不能突变而产生巨大的尖峰电压，此时通过左桥驱动单元11和右桥驱动单元12中的场效应管中的体二极管将磁场能量存储到VCC_12V电源中，提高效率。

所述电机3的一端与第一场效应管U1的源极、第二场效应管U2的漏极连接，另一端与第三场效应管U3的源极、第四场效应管U4的漏极连接。

所述第四二极管Q4、第三二极管Q3、第五二极管Q5以及第十二二极管Q12的型号均为：S8050。

所述第一场效应管U1、第二场效应管U2、第三场效应管U3和第四场效应管U4的型号均为：NCE4606。

本实施例提供的直流电机的控制电路可以实现如下功能：

首先，具有短路保护的功能，具体为：

上电瞬间，当信号端TG3和信号端TG4同时为高电平状态，此时第三二极管Q3、第四二极管Q4、第五二极管Q5和第十二二极管Q12同时导通，而第一场效应管U1和第三场效应管U3同时导通，第二场效应管U2和第四场效应管U4同时关闭，成功避免了第一场效应管U1、第二场效应管U2、第三场效应管U3第四场效应管U4的短路风险，实现了VCC_12V电源和控制模块的安全工作；

上电瞬间，当信号端TG3和信号端TG4同时为低电平状态，此时第三二极管Q3、第四二极管Q4、第五二极管Q5和第十二二极管Q12同时截止，而第一场效应管U1和第三场效应管U3同时关闭，第二场效应管U2和第四场效应管U4同时导通，也成功避免了第一场效应管U1、第二场效应管U2、第三场效应管U3第四场效应管U4的短路风险，实现了VCC_12V电源和控制模块的安全工作。

其次，具有电机3自锁保护功能，具体为：

当正常工作输出控制信号TG3和TG4时，电机3通过第一场效应管U1、第四场效应管U4或者第二场效应管U2、第三场效应管U3同时导通，当电机3所带的负载打开或者关闭到位后(负载可以为吸油烟机的翻板)，通过检测“PU_I”(电机3电流信号)判断超过阈值后同时改变控制信号TG3 和TG4为低电平，此时第三二极管Q3、第四二极管Q4、第五二极管Q5和第十二二极管Q12同时关闭，而第一场效应管U1和第三场效应管U3同时关闭，第二场效应管U2和第四场效应管U4同时导通，电机3两接线端短路，此时相当于电机3接上无限大的负载，若电机3异常转动其自身的闭环电流无限大，而切割磁感线阻碍自身转动，因此可以实现自锁的功能。

另外，还具有电机3关闭储能的功能，具体为：

当电机3关闭时由于自身磁场不能突变而产生巨大的尖峰电压，此时通过左桥驱动单元11和右桥驱动单元12中的场效应管中的体二极管将磁场能量存储到VCC_12V电源中，提高效率。

通过本实施例提供的直流电机的控制电路来控制电机3稳定调速的原理为：

通过VREF电压的增大与减少，提供运算放大器L的同相端输入；当 VREF电压增加时，电机3电流增加，电机3速度变快；当VREF电压减少时，电机3电流减少，电机速度变慢；

根据运算放大器L虚短虚断原理得知：

IE_Q22≈IC_Q22≈I_R75//R15≈I_CN2；

上式中，IE_Q22为第二十二三极管Q22的发射极的电流，IC_Q22为第二十二三极管Q22的集电极的电流，I_R75//R15为第七十五电阻R75和第十五电阻R15并联后的电流，I_CN2为电机3的电流；

故电机3的电流确定。

本实施例通过以下过程实现负反馈恒流输出：

假设输出电压VOUT波动上升，则有：

VOUT↑→I_CN2↑→IC_Q22↑→I_R75//R15↑→V_R75//R15↑→Δ(V+_IC2A-V-_IC2A)↓→IB_Q22↓→IC_Q22↓→I_CN2↓；

其中，Δ(V+_IC2A-V-_IC2A)为运算放大器L同反相电压之差。

本实施例摒弃了机械寿命控制的因素，增长了使用寿命；并且，存储电机关闭后剩余在电机中的能量，提高能耗效率；

另外，本实施例增加了由于控制器异常而导致电机短路的保护功能，保证了电机的可靠工作；

另外，本实施例还实现电机限位的自锁功能，防止电机异常滑动。

实施例2

本实用新型实施例2提供一种电器设备，其包括实施例1所述的直流电机的控制电路和电器本体，所述控制电路用于驱动电器本体工作。

其中，电器设备可以为吸油烟机，直流电机的控制电路主要用于控制电机，使得电机将吸油烟机的翻板打开或者闭合。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种直流电机的控制电路，其特征在于，其包括控制模块(1)、负反馈模块(2)以及电机(3)，所述控制模块(1)与电机(3)电连接用于控制电机(3)的正反转，所述负反馈模块(2)通过控制模块(1)与电机(3)电连接用于实现电机的稳定调速，所述负反馈模块(2)包括运算放大器L，所述运算放大器L的第五引脚接VREF电压，所述运算放大器L的第六引脚一路依次通过第九十四电阻R94、第九十七电容C97与运算放大器L的第七引脚连接，另一路通过第九十六电容C96接地，所述运算放大器L的第七引脚通过第九十三电阻R93与第二十二三极管Q22的基极连接，所述第二十二三极管Q22的发射极一路与第九十二电阻R92的一端连接，另一路通过第七十五电阻R75接地，所述第七十五电阻R75与第十五电阻R15并联，所述第九十二电阻R92的另一端与第九十六电容C96、第九十四电阻R94以及运算放大器L的第六引脚共接；所述第二十二三极管Q22的集电极与控制模块(1)连接。

2.根据权利要求1所述的一种直流电机的控制电路，其特征在于，所述控制模块(1)包括左桥驱动单元(11)和右桥驱动单元(12)，所述左桥驱动单元(11)和右桥驱动单元(12)电连接，且所述左桥驱动单元(11)和右桥驱动单元(12)呈对称结构。

3.根据权利要求2所述的一种直流电机的控制电路，其特征在于，所述左桥驱动单元(11)包括第七十二电阻R72和第七十四电阻R74，所述第七十二电阻R72的一端和第七十四电阻R74一端与信号端TG3共接，所述第七十二电阻R72的另一端分别与第四二极管Q4的基极、第七十三电阻R73的一端连接，所述第七十四电阻R74的另一端与第三二极管Q3的基极连接，所述第三二极管Q3的集电极与第七十电阻R70的一端、第四二极管Q4的发射极、第二场效应管U2的栅极连接，所述第七十电阻R70的另一端与第七十一电阻R71的一端、第一场效应管U1的漏极连接，所述第一场效应管U1的栅极与第四二极管Q4的集电极、第七十一电阻R71的另一端连接，所述第一场效应管U1与第二场效应管U2连接，所述第七十三电阻R73的另一端、第三二极管Q3的发射极均接地。

4.根据权利要求3所述的一种直流电机的控制电路，其特征在于，所述右桥驱动单元(12)包括第十八电阻R18和第七十六电阻R76，所述第十八电阻R18的一端和第七十六电阻R76一端与信号端TG4共接，所述第十八电阻R18的另一端分别与第五二极管Q5的基极、第十九电阻R19的一端连接，所述第七十六电阻R76的另一端与第十二二极管Q12的基极连接，所述第十二二极管Q12的集电极与第十七电阻R17的一端、第五二极管Q5的发射极、第四场效应管U4的栅极连接，所述第十七电阻R17的另一端与第十六电阻R16的一端、第三场效应管U3的漏极连接，所述第三场效应管U3的栅极与第五二极管Q5的集电极、第十六电阻R16的另一端连接，所述第三场效应管U3与第四场效应管U4连接，所述第十九电阻R19的另一端、第十二二极管Q12的发射极均接地。

5.根据权利要求4所述的一种直流电机的控制电路，其特征在于，所述第一场效应管U1的漏极与第三场效应管U3的漏极连接后接VCC。

6.根据权利要求5所述的一种直流电机的控制电路，其特征在于，所述电机(3)的一端与第一场效应管U1的源极、第二场效应管U2的漏极连接，另一端与第三场效应管U3的源极、第四场效应管U4的漏极连接。

7.根据权利要求5所述的一种直流电机的控制电路，其特征在于，所述第四二极管Q4、第三二极管Q3、第五二极管Q5以及第十二二极管Q12的型号均为：S8050。

8.根据权利要求7所述的一种直流电机的控制电路，其特征在于，所述第一场效应管U1、第二场效应管U2、第三场效应管U3和第四场效应管U4的型号均为：NCE4606。

9.一种电器设备，其特征在于，其包括权利要求1-8任一项所述的直流电机的控制电路和电器本体，所述控制电路用于驱动电器本体工作。