基于MOS特性电机保护单元的制作方法

基于mos特性电机保护单元
技术领域
1.本发明涉及过流保护技术领域，特别涉及基于mos特性电机保护单元。


背景技术：

2.过电流保护就是当电流超过预定最大值时，使保护装置动作的一种保护方式。当流过被保护原件中的电流超过预先整定的某个数值时，保护装置启动，并用时限保证动作的选择性，使断路器跳闸或给出报警信号。否则在电路出现异常时，电路中的电流可能变大，长时间后会导致发热进而烧毁整个电路，有一定的安全隐患。
3.随着电机技术以及电机驱动器的发展，越来越多的电机驱动器开始要求具备过流保护功能，一般情况下，电机驱动器通常采用运算放大器、比较器或者专用过流保护ic作为过流保护电路。
4.如公开号cn210927071u、cn212649362u等公开文件，均涉及过流保护电路。在现有技术中，利用mos管的特性组成过流保护电路非常常见，用于在电流过大时保护电机，但大多需要用到mcu等芯片来进行关键的控制或判断，由于需要数字电路和简单编程，因此具有死机、程序出错等额外风险。


技术实现要素：

5.针对现有技术过于依赖数字电路和芯片，存在死机和程序出错风险的问题，本发明提供了基于mos特性电机保护单元，完全使用模拟电路，且仅用到基础的电路元器件，不会存在死机、程序出错等额外风险，可靠性相比数字电路和芯片更高。同时电路布置简洁精密，充分发挥了每种元器件的特性，在它们的有序组合下实现了所需的功能。
6.以下是本发明的技术方案。
7.基于mos特性电机保护单元，包括前置控制模块、mos管以及电机开关模块，所述前置控制模块根据电机电流回路中电流大小，控制输入mos管栅极的电信号，所述mos管根据栅极输入的电信号大小执行导通或关断操作，改变电机开关模块的控制回路状态，所述电机开关模块根据其控制回路的状态，执行开关操作改变电机与电源的连接状态。
8.本发明通过前置控制模块控制mos管的导通或关断，使得mos管所连接的电路导通状态发生变化，进而影响电机开关模块，实现电机供电状态的改变，同时，mos管的导通阻抗会随着温度的升高而增大，当电机长时间运行时，mos的温度持续上升，导通阻抗增加，提前进入保护状态。
9.作为优选，所述前置控制模块中，三极管q2的发射极连接qdpow接口，三极管q2的发射极通过电阻r12连接基极，三极管q2的基极通过电阻r14连接二极管d21和二极管d22的阳极，二极管d21的阴极连接m+端，二极管d22的阴极连接m-端，三极管q2的集电极连接电阻r16的一端，电阻r16的另一端连接电阻r22的一端、电阻r20的一端、电阻r17的一端、电容c5的一端以及三极管q6的发射极，电阻r22的另一端接地，电阻r20的另一端和电容c5的另一端连接三极管q6的基极，电阻r17的另一端连接mos管开关模块，三极管q6的基极连接三极
管q8的集电极，三极管q8的发射极接地，三极管q8的基极连接三极管q6的集电极并通过并联的电阻r26和电容c7接地，同时通过电阻r24连接电机电流回路。
10.作为优选，所述电机开关模块包括继电器ka1和继电器ka2，所述继电器ka1的第一线圈触点连接stop接口和二极管d15的阴极，继电器ka1的第二线圈触点连接二极管d15的阳极，继电器ka1的第一动触点连接前置控制模块，继电器ka1的第二动触点连接stop接口，继电器ka1的静触点连接电机，所述继电器ka2的连接方式与继电器ka1相同。
11.本发明的运行原理是，例如当m1-提供低电平时，三极管q2开通，使得mos管开通，继电器ka2吸合，电机开始动作，当电流增大时，电阻r44和mos管上面的电压增加，电阻r26上的电压为[r26*v(r24)+r26*v(q4)]/(r24+r26),v(r24)+v(q4)＝i(电机电流)*(r24+ron(mos导通阻抗))；当电流增大到设置电流值时，三极管q8打开，三极管q6打开，mos管的栅极驱动电压拉低，mos管关断，电机停止运行。该电路中，如果进入保护后，三极管q2不关闭，则电路会一直维持保护状态，使电路更加可靠。
[0012]
作为一种替代方案，所述前置控制模块中，三极管q8的基极连接的电阻r24替换为放大电路，放大电路的输入端连接电机电流回路，输出端连接三极管q8的基极。利用运放构成放大电路，使得过流保护设定值更加方便调节。
[0013]
本发明的实质性效果包括：设计上利用了mos导通阻抗来实现过电流保护，同时也利用mos的导通阻抗随温度的升高而增大的特性来实现工作制保护。并且完全利用模拟电路进行设计，增加了可靠性；不需要使用数字电路，无需开发软件，缩短开发时间；设计上参数调试灵活，应用范围广，适用于线性驱动的绝大多数场景。
附图说明
[0014]
图1是本发明实施例的一种电路原理图；图2是本发明实施例的另一种电路原理图。
具体实施方式
[0015]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例，对本技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0016]
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0017]
应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0018]
应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备
固有的其它步骤或单元。
[0019]
下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
[0020]
实施例1：基于mos特性电机保护单元，如图1所示，三极管q2的发射极连接qdpow接口，三极管q2的发射极通过电阻r12连接基极，三极管q2的基极通过电阻r14连接二极管d21和二极管d22的阳极，二极管d21的阴极连接m+端，二极管d22的阴极连接m-端，三极管q2的集电极连接电阻r16的一端，电阻r16的另一端连接电阻r22的一端、电阻r20的一端、电阻r17的一端、电容c5的一端以及三极管q6的发射极，电阻r22的另一端接地，电阻r20的另一端和电容c5的另一端连接三极管q6的基极，电阻r17的另一端连接mos管栅极，三极管q6的基极连接三极管q8的集电极，三极管q8的发射极接地，三极管q8的基极连接三极管q6的集电极并通过并联的电阻r26和电容c7接地，同时通过电阻r24连接电阻r44的一端，电阻r44的另一端连接mos管q4的漏极，mos管q4的栅极连接通过并联的电容c11和稳压管z1连接源极并接地。
[0021]
继电器ka1的第一线圈触点连接stop接口和二极管d15的阴极，继电器ka1的第二线圈触点连接二极管d15的阳极，继电器ka1的第一动触点连接电阻r44和电阻r24，继电器ka1的第二动触点连接stop接口，继电器ka1的静触点连接电机，所述继电器ka2的连接方式与继电器ka1相同。
[0022]
本发明的运行原理是，例如当m1-提供低电平时，三极管q2开通，使得mos管开通，继电器ka2吸合，电机开始动作，当电流增大时，电阻r44和mos管上面的电压增加，电阻r26上的电压为[r26*v(r24)+r26*v(q4)]/(r24+r26),v(r24)+v(q4)＝i(电机电流)*(r24+ron(mos导通阻抗))；当电流增大到设置电流值时，三极管q8打开，三极管q6打开，mos管的栅极驱动电压拉低，mos管关断，电机停止运行。该电路中，如果进入保护后，三极管q2不关闭，则电路会一直维持保护状态，使电路更加可靠。
[0023]
实施例2：如图2所示，作为一种替代方案，整体电路结构与实施例1一致，区别在于，三极管q8的基极连接的电阻r24替换为放大电路，放大电路的输入端连接电机电流回路，输出端连接三极管q8的基极。利用运放构成放大电路，使得过流保护设定值更加方便调节。
[0024]
上述实施例的设计上利用了mos导通阻抗来实现过电流保护，同时也利用mos的导通阻抗随温度的升高而增大的特性来实现工作制保护。并且完全利用模拟电路进行设计，增加了可靠性；不需要使用数字电路，无需开发软件，缩短开发时间；设计上参数调试灵活，应用范围广，适用于线性驱动的绝大多数场景。
[0025]
通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将具体装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
[0026]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的结构和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的关于结构的实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个结构，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨
论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0027]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0028]
另外，在本技术实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0029]
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本技术各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0030]
以上内容，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。