一种直流电机的控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及直流电机技术领域，特别是涉及一种直流电机的控制电路。


背景技术：

2.直流电机可采用下面两种方法改变电机转向。一种是将电枢两端电压反接，改变电枢电流的方向。一种是改变励磁绕组的极性，即改变主磁场的方向。直流电动机线圈转动方向及电机转动方向与电机线圈中电流方向和磁场方向有关，两者中任意一个因素发生变化，线圈运动方向就会发生变化。一般通过改变线圈中电流方向来改变电机转动方向。
3.现有技术中，直流电机的正反转切换电路大多采用控制芯片控制串联在电机回路的四个开关器件，即h桥式电路。
4.例如图4是常用的直流电机正反转h桥式驱动电路，桥式驱动电路中的各开关管分别有驱动信号(drv1、drv2、drv3、drv4)，控制驱动信号多，驱动方式复杂，占用更多的控制单元的资源。
5.图5是推挽式的直流电机正反转桥式驱动电路，虽然控制端驱动信号只有两个(drv1、drv2)，但推挽式的驱动方式存在以下两个缺点，1，在驱动信号上升沿或下降沿时，桥式同侧上下开关管有共通的现象，如上升沿或下降沿时间长，存在同侧上下开关管同时导通而烧坏的风险。2，当驱动信号电压低于电源电压vcc时，不能有效关闭桥式电路中的上侧开关管，存在同侧上下开关管同时导通而烧坏的风险。


技术实现要素：

6.鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种直流电机的控制电路。
7.为了解决上述问题，本实用新型公开了一种直流电机的控制电路，包括：第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元、第四控制单元、电源vcc 和电机m；其中，所述电源vcc分别连接所述电机m的正极和负极，且所述正极和所述负极分别连接接地端gnd；其中，所述第一控制单元连接有第一控制端，所述第二控制单元连接有第二控制端；所述第一控制端用于输出第一信号至所述第一控制单元，所述第二控制端用于输出第二信号；
8.所述第一控制单元连接于所述负极和所述接地端gnd之间，所述第四控制单元连接于所述正极和所述电源vcc之间，且所述第一控制单元与所述第四控制单元连接；所述第二控制单元连接于所述正极和所述接地端gnd 之间；所述第三控制单元连接于所述负极和所述电源vcc之间，且所述第二控制单元与所述第三控制单元连接；
9.当所述第一信号为高电平，所述第二信号为低电平时，所述第二控制单元依据所述第二信号断开所述正极与所述接地端gnd的连接，所述第一控制单元依据所述第一信号导通所述负极与所述接地端gnd，并将所述第一信号传输至所述第四控制单元，所述第四控制单元依据所述第一信号导通所述正极与所述电源vcc，以使所述电机m正转；
10.当所述第一信号为低电平，所述第二信号为高电平时，所述第一控制单元依据所
gnd之间，所述第四控制单元连接于所述正极和所述电源vcc之间，且所述第一控制单元与所述第四控制单元连接；所述第二控制单元连接于所述正极和所述接地端gnd之间；所述第三控制单元连接于所述负极和所述电源 vcc之间，且所述第二控制单元与所述第三控制单元连接；当所述第一信号为高电平，所述第二信号为低电平时，所述第二控制单元依据所述第二信号断开所述正极与所述接地端gnd的连接，所述第一控制单元依据所述第一信号导通所述负极与所述接地端gnd，并将所述第一信号传输至所述第四控制单元，所述第四控制单元依据所述第一信号导通所述正极与所述电源 vcc，以使所述电机m正转；当所述第一信号为低电平，所述第二信号为高电平时，所述第一控制单元依据所述第一信号断开所述负极与所述接地端 gnd的连接，所述第二控制单元依据所述第二信号导通所述正极与所述接地端gnd，并将所述第二信号传输至所述第三控制单元，所述第三控制单元依据所述第二信号导通所述负极与所述电源vcc，以使所述电机m反转。通过将四个控制单元连接于所述电机m的正极和负极，并通过两个信号控制四个控制单元的启动、关闭，以实现对所述电机m正反转的调节。
附图说明
21.图1是本实用新型的一种直流电机的控制电路的第一结构示意图；
22.图2是本实用新型的一种直流电机的控制电路的第二结构示意图；
23.图3是本实用新型的一种直流电机的控制电路的第三结构示意图；
24.图4是现有技术中h桥式电路的第一结构示意图；
25.图5是现有技术中h桥式电路的第二结构示意图。
26.附图说明：1、第一控制单元，2、第二控制单元，3、第三控制单元，4、第四控制单元，5、第一保护单元，6、第二保护单元，7、第三保护单元，8、第四保护单元，9、第一控制端，10、第二控制端。
具体实施方式
27.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
28.本实用新型的核心构思之一在于，通过第一控制单元1、第二控制单元 2、第三控制单元3、第四控制单元4、电源vcc和电机m；其中，所述电源vcc分别连接所述电机m的正极和负极，且所述正极和所述负极分别连接接地端gnd；其中，所述第一控制单元1连接有第一控制端9，所述第二控制单元2连接有第二控制端10；所述第一控制端9用于输出第一信号至所述第一控制单元1，所述第二控制端10用于输出第二信号；所述第一控制单元1连接于所述负极和所述接地端gnd之间，所述第四控制单元4连接于所述正极和所述电源vcc之间，且所述第一控制单元1与所述第四控制单元4连接；所述第二控制单元2连接于所述正极和所述接地端gnd之间；所述第三控制单元3连接于所述负极和所述电源vcc之间，且所述第二控制单元2与所述第三控制单元3连接；当所述第一信号为高电平，所述第二信号为低电平时，所述第二控制单元2依据所述第二信号断开所述正极与所述接地端gnd的连接，所述第一控制单元1依据所述第一信号导通所述负极与所述接地端gnd，并将所述第一信号传输至所述第四控制单元4，所述第四控制单元4依据所述第一信号导通所述正极与所述电源vcc，以使
所述电机m正转；当所述第一信号为低电平，所述第二信号为高电平时，所述第一控制单元1依据所述第一信号断开所述负极与所述接地端gnd的连接，所述第二控制单元2依据所述第二信号导通所述正极与所述接地端 gnd，并将所述第二信号传输至所述第三控制单元3，所述第三控制单元3 依据所述第二信号导通所述负极与所述电源vcc，以使所述电机m反转。通过将四个控制单元连接于所述电机m的正极和负极，并通过两个信号控制四个控制单元的启动、关闭，以实现对电机m正反转的调节。
29.参照图1-3，示出了本实用新型的一种直流电机的控制电路的结构示意图，具体可以包括：第一控制单元1、第二控制单元2、第三控制单元3、第四控制单元4、电源vcc和电机m；其中，所述电源vcc分别连接所述电机m的正极和负极，且所述正极和所述负极分别连接接地端gnd；其中，所述第一控制单元1连接有第一控制端9，所述第二控制单元2连接有第二控制端10；所述第一控制端9用于输出第一信号至所述第一控制单元1，所述第二控制端10用于输出第二信号；
30.所述第一控制单元1连接于所述负极和所述接地端gnd之间，所述第四控制单元4连接于所述正极和所述电源vcc之间，且所述第一控制单元 1与所述第四控制单元4连接；所述第二控制单元2连接于所述正极和所述接地端gnd之间；所述第三控制单元3连接于所述负极和所述电源vcc之间，且所述第二控制单元2与所述第三控制单元3连接；
31.当所述第一信号为高电平，所述第二信号为低电平时，所述第二控制单元2依据所述第二信号断开所述正极与所述接地端gnd的连接，所述第一控制单元1依据所述第一信号导通所述负极与所述接地端gnd，并将所述第一信号传输至所述第四控制单元4，所述第四控制单元4依据所述第一信号导通所述正极与所述电源vcc，以使所述电机m正转；
32.当所述第一信号为低电平，所述第二信号为高电平时，所述第一控制单元1依据所述第一信号断开所述负极与所述接地端gnd的连接，所述第二控制单元2依据所述第二信号导通所述正极与所述接地端gnd，并将所述第二信号传输至所述第三控制单元3，所述第三控制单元3依据所述第二信号导通所述负极与所述电源vcc，以使所述电机m反转。
33.在本技术的实施例中，通过第一控制单元1、第二控制单元2、第三控制单元3、第四控制单元4、电源vcc和电机m；其中，所述电源vcc分别连接所述电机m的正极和负极，且所述正极和所述负极分别连接接地端 gnd；其中，所述第一控制单元1连接有第一控制端9，所述第二控制单元 2连接有第二控制端10；所述第一控制端9用于输出第一信号至所述第一控制单元1，所述第二控制端10用于输出第二信号；所述第一控制单元1连接于所述负极和所述接地端gnd之间，所述第四控制单元4连接于所述正极和所述电源vcc之间，且所述第一控制单元1与所述第四控制单元4连接；所述第二控制单元2连接于所述正极和所述接地端gnd之间；所述第三控制单元3连接于所述负极和所述电源vcc之间，且所述第二控制单元2与所述第三控制单元3连接；当所述第一信号为高电平，所述第二信号为低电平时，所述第二控制单元2依据所述第二信号断开所述正极与所述接地端 gnd的连接，所述第一控制单元1依据所述第一信号导通所述负极与所述接地端gnd，并将所述第一信号传输至所述第四控制单元4，所述第四控制单元4依据所述第一信号导通所述正极与所述电源vcc，以使所述电机m 正转；当所述第一信号为低电平，所述第二信号为高电平时，所述第一控制单元1依据所述第一信号断开所述负极与所述接地端gnd的连接，所述第二控制单元2依据所述第二信号导通所述正极与所述接地端gnd，并将所述第二信号传输至所述第三控制单元3，所述第三
控制单元3依据所述第二信号导通所述负极与所述电源vcc，以使所述电机m反转。通过将四个控制单元连接于所述电机m的正极和负极，并通过两个信号控制四个控制单元的启动、关闭，以实现对电机m正反转的调节。
34.下面，将对本示例性实施例中直流电机的控制电路作进一步地说明。
35.在本技术的一实施例中，所述第一控制单元1包括场效应管n1；所述场效应管n1的栅极与所述第一控制端9连接，所述场效应管n1的漏极分别与所述负极和所述第四控制单元4连接，所述场效应管n1的源极连接所述接地端gnd。
36.在本技术的一实施例中，所述第二控制单元2包括场效应管n2；所述场效应管n2的栅极与所述第二控制端10连接，所述场效应管n2的漏极分别与所述正极和所述第三控制单元3连接，所述场效应管n2的源极连接所述接地端gnd。
37.在本技术的一实施例中，所述第三控制单元3包括场效应管p1和电阻 r1；所述场效应管p1的源极与所述电源vcc的阳极连接，所述场效应管 p1的漏极与所述负极连接，所述电阻r1的第一端连接于所述场效应管p1 的源极和所述电源vcc的阳极之间，所述电阻r1的第二端与所述场效应管n2的漏极连接，所述场效应管p1的栅极连接于所述电阻r1的第二端和所述场效应管n2的漏极之间。
38.在本技术的一实施例中，所述第四控制单元4包括场效应管p2和电阻 r2；所述场效应管p2的源极与所述电源vcc的阳极连接，所述场效应管 p2的漏极与所述正极连接，所述电阻r2的第一端连接于所述场效应管p2 的源极和所述电源vcc的阳极之间，所述电阻r2的第二端与所述场效应管 n1的漏极连接，所述场效应管p2的栅极连接于所述电阻r2的第二端和所述场效应管n1的漏极之间。
39.作为一种示例，本直流电机的控制电路只需要通过所述第一控制端9和所述第二控制端10，异侧端的上、下控制单元(即所述第一控制单元1、所述第二控制单元2、所述第三控制单元3和所述第四控制单元4)轮次导通实现驱动电机m正反转，所述第一控制端9和所述第二控制端10可以是 pwm，也可以是交错的高、低电平，所述第一信号和所述第二信号可以同时是低电平，此时各所述控制单元截止，所述电机m停止工作，所述第一信号和所述第二信号不能同时为高电平，之间需加个死区时间td，死区时间td可以根据所述控制单元的开关特性确定，异侧端的上、下控制单元联动驱动，电路各器件可有效的安全工作运行。
40.在本技术的一实施例中，还包括第一保护单元5和第二保护单元6；所述第一保护单元5连接于所述第二控制单元2与所述第三控制单元3之间，所述第二保护单元6连接于所述第一控制单元1与所述第四控制单元4之间。
41.在本技术的一实施例中，所述第一保护单元5包括电阻r3，所述第二保护单元6包括电阻r4；所述电阻r3连接于所述场效应管p1的栅极和所述场效应管n2的漏极之间，所述电阻r4连接于所述场效应管p2的栅极和所述场效应管n1的漏极之间。
42.在本技术的一实施例中，还包括第三保护单元7和第四保护单元8；所述第三保护单元7的第一端连接于所述场效应管p1的源极和所述电阻r1 的第一端之间，所述第三保护单元7的第二端连接于所述电阻r1的第二端和所述电阻r3的第一端之间，且所述第三保护单元7的第二端与所述场效应管p1的栅极连接；所述第四保护单元8的第一端连接于所述场效应管p2 的源极和所述电阻r2的第一端之间，所述第四保护单元8的第二端连接于所述电阻r2的第二端和所述电阻r4的第一端之间，且所述第四保护单元8 的第二端与所述场效应
管p2的栅极连接。
43.在本技术的一实施例中，所述第三保护单元7包括二极管d1，所述第四保护单元8包括二极管d2。
44.在本技术的一实施例中，所述场效应管n1和所述场效应管n2为n沟道场效应管，所述场效应管p1和所述场效应管p2为p沟道场效应管。
45.在一具体实现中，所述电机m正转实现方式：所述第二信号低电平，所述场效应管n2、所述场效应管p1开关截止，所述第一信号高电平至所述场效应管n1的g(栅极)，驱动电压vgs使所述场效应管n1导通，所述场效应管n1的d(漏极)电位由高电平变为低电平，同时通过所述电阻r4拉低所述场效应管p2的g(栅极)，所述场效应管p2的vgs产生负压，所述场效应管p2导通，实现异侧端的上、下开关管联动驱动。所述电源vcc正极通过所述场效应管p2加到所述电机m的正极，通过所述电机m负极到所述场效应管n1到所述电源vcc负极，所述电机m导通，实现所述电机m正转。
46.所述电机m反转实现方式：所述第一信号低电平，所述场效应管n1、所述场效应管p2开关截止，所述第二信号高电平至所述场效应管n2的g(栅极)，驱动电压vgs使所述场效应管n2导通，所述场效应管n2的d(漏极) 电位由高电平变为低电平，同时通过所述电阻r3拉低所述场效应管p1的g(栅极)，所述场效应管p1的vgs产生负压，所述场效应管p1导通，实现异侧上下开关管联动驱动。所述电源vcc正极通过所述场效应管p1加到所述电机m的负极，通过所述电机m正极到所述场效应管n2到所述电源vcc 负极，所述电机m导通，实现所述电机m反转。
47.在一具体实现中，电机保护功能：上开关管p型场效应管(即所述场效应管p1和所述场效应管p2)的vgs增加了保护功能。当所述电源vcc大于上开关管p型场效应管的vgs的耐压时，有击穿损坏上开关管的风险，因此，通过设置所述第一保护单元5和第二保护单元6保护所述场效应管p1 和所述场效应管p2，同时通过所述第三保护单元7和所述第四保护单元8 的分压进一步保护。因此电源vcc电压大于上管vgs耐压的场合可应用上述保护电路，拓展电路的应用场合。
48.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
49.以上对本实用新型所提供的一种直流电机的控制电路，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。