一种集成电机驱动电路的制作方法

本实用新型涉及电机驱动技术领域，更具体地说，它涉及一种集成电机驱动电路。

背景技术：

电机作为执行元件，广泛应用在各种自动挂控制系统中，电机在工作的过程中若只给电机的端子上接上不变的电压，则无法去控制电机的工作参数，而实际中电机需要控制转速、转矩和位置等，需要随时调节电压电流。

若需要控制电机的工作参数，则需要生成控制信号，这种控制信号是从控制器（如MCU或者DSP）中给出的，不能直接去改变电压电流，所以就需要加一个电机驱动电路，将控制信号真正转化施加给电机的电压电流信号。

而现有的电机驱动电路主要由MOSFET搭建的全桥驱动电路组成，而控制器控制全桥驱动电路则需要在控制器与全桥驱动器之间搭建控制全桥的电路，控制全桥的电路主要由三极管搭建而成的信号放大电路组成，信号放大电路增加控制器的带载驱动能力，由于MOSFET与三极管需要大量外围电阻电容器件来保证电路的正常工作，因此现有的电机驱动电路中元器件多，电路板布图复杂且体积大。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供一种集成电机驱动电路，其具有电子元件小，电路板体积小的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种集成电机驱动电路，包括直流电源电路、控制中心电路、多个输入隔离电路以及多个驱动执行电路；

直流电源电路的输入端电连接有电机直流电源，直流电源电路具有多组电压不同的直流电压输出端，其中一个直流电压输出端上电连接有降压芯片，降压芯片具有直流芯片输出端，直流电源电路中的所有负极均电连接；

控制中心电路包括具有多个电源引脚、多个输入引脚与多个控制引脚的控制芯片，电源引脚与直流芯片输出端电连接，输入引脚与输入隔离电路电连接，控制引脚与驱动执行电路电连接；

输入隔离电路包括依次电连接的差分输入组件、隔离芯片以及信号输出组件，所述差分输入组件接收外界差分信号，隔离芯片用于隔离差分输入组件与信号输出组件，信号输出组件与控制中心的输入引脚电连接；

驱动执行电路包括依次电连接的半桥驱动芯片以及电机半桥驱动组件，半桥驱动芯片与控制中心电路的一个控制引脚电连接，电机半桥驱动组件与电机电连接。

通过上述技术方案，直流电源电路提供使电路正常工作的工作电源，多组电压不同的直流电压输出端能够满足电路中工作电压不同的芯片，控制中心电路的输入引脚够接收输入隔离电路的输入信号，从而再通过控制引脚向驱动执行电路发送控制电机的信号，而使用集成的半桥驱动芯片以及电机半桥驱动组件，降低了电路中的元器件数量，从而降低了电路板的体积。

进一步的，直流电源电路采用直流开关电源电路。

通过上述技术方案，直流开关电源电路的功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电），相比于线性直流电源电路具有体积小、重量轻的优点，更好地降低电路板的体积。

进一步的，控制中心电路还电连接有电源检测组件，所述电源检测组件包括：电阻R78、电阻R79、电阻R80、电阻R81、电阻R63、电阻R34、电阻R43、电容C49、电容C50、电容C51、三极管Q5、三极管Q6；

电阻R77串联在电机直流电源的正极上，电阻R78的一端与电阻R77远离电机直流电源正极的一端上，电阻R78的另一端电连接电阻R79，电阻R79未与电阻R78电连接的一端与电机直流电源正极电连接，电阻R79的一端与三极管Q5的基极电连接，另一端与三极管Q5的发射极电连接；

三极管Q5的集电极依次串联电连接电阻R80与电阻R81，电阻R81未与电阻R80电连接的一端电连接直流电压输出端负极以及三极管Q6发射极，电阻R80与电阻R81电连接的一端电连接电阻R63的一端，电阻R63的另一端与三极管Q6的基极电连接，三极管Q6的集电极通过电阻R34与直流芯片输出端正极电连接，三极管Q6的集电极通过电阻R43与一个输入引脚电连接；

电容C49与电阻R79并联，电阻R43未与三极管Q6电连接的一端通过电容C50与直流电压输出端负极电连接，电容C51与电阻R81并联。

通过上述技术方案，电源检测组件能够测得电机直流电源正极是否处于正常工作电压范围内，若在范围内，则三极管Q5与三极管Q6均会导通而使电阻R43上电连接的控制引脚接收到低电平信号；若不在范围内，则三极管Q5与三极管Q6均关断而使电阻R43上电连接的控制引脚接收到高电平信号。

进一步的，差分输入组件包括电阻R17、电阻R20、电容C26以及二极管D6，电阻R17的一端与外界差分信号的正相电连接，其另一端与二极管D6的负极电连接，二极管D6的正极与外界差分信号的负相电连接，电阻R20与电阻C26均并联在二极管D6的两端上；

隔离芯片具有六个引脚，引脚一与二极管D6的负极电连接，引脚三与二极管D6的正极电连接，引脚六与直流电压输出端的正极电连接；

信号输出组件包括电阻R69、电阻R56、电容C32以及电容C33，电阻R69的一端与隔离芯片的引脚五电连接，其另一端与直流芯片输出端的正极电连接，电阻R56的一端与隔离芯片的引脚五电连接，其另一端与一个控制引脚电连接，电容C32的两端分别与隔离芯片的引脚五以及引脚六电连接，电容C33的一端与电阻R56以及控制引脚电连接，另一端与直流电压输出端的负极电连接。

通过上述技术方案，差分输入组件能将外界差分信号变为脉冲信号输出，方便控制芯片识别解析外界的信号。

进一步的，差分输入组件包括电阻R19、电阻R23、电容C28以及二极管D8，电阻R19的一端与外界差分信号的正相电连接，其另一端与二极管D8的负极电连接，二极管D8的正极与外界差分信号的负相电连接，电阻R23与电阻C28均并联在二极管D8的两端上；

隔离芯片具有四个引脚，引脚一与二极管D8的负极电连接，引脚二与二极管D8的正极电连接，引脚三与直流电压输出端的负极电连接，引脚四与一个控制引脚电连接；

信号输出组件包括电阻R24以及电容C12，隔离芯片的引脚四通过电阻R24与直流芯片输出端的正极电连接，电容C12电连接在隔离芯片的引脚三与引脚四之间。

通过上述技术方案，差分输入组件能将外界差分信号变为脉冲信号输出，方便控制芯片识别解析外界的信号。

进一步的，半桥驱动芯片具有八个引脚，引脚一与一个直流电压输出端的正极电连接，引脚二通过电阻R48与一个控制引脚电连接，引脚三通过电阻R49与一个控制引脚电连接，引脚四与直流电压输出端的负极电连接；

半桥驱动芯片的引脚一与引脚八之间电连接有二极管V4，二极管V4的正极与引脚一电连接，负极与引脚八电连接，半桥驱动芯片的引脚六与引脚八之间电连接有电容C48；

电机半桥驱动组件包括晶体管M1、晶体管M2、电阻R84以及电阻R85，晶体管M1的漏极与电机直流电源的正极电连接，晶体管M1的栅极通过电阻R84与半桥驱动芯片的引脚七电连接，晶体管M1的源极分别与电机端子以及晶体管M2的漏极电连接，晶体管M2的漏极还与半桥驱动芯片的引脚六电连接，晶体管M2的栅极通过的电阻R85与半桥驱动芯片的引脚五电连接，晶体管M2的源极与电机直流电源的负极电连接。

通过上述技术方案，使用集成的半桥驱动芯片以及与半桥驱动芯片适配的电机半桥驱动组件，能够降低电路中的元器件数量，达到降低电路板体积的目的。

进一步的，还设置有报警电路，报警电路包括电阻R70、电阻R72、发光二极管RL1以及三极管Q4，电阻R70的一端与直流芯片输出端的正极电连接，其另一端与发光二极管RL1的正极电连接，发光二极管RL1的负极与三极管Q4的集电极电连接，三极管Q4的基极通过电阻R72与一个控制引脚电连接，三极管Q4的发射极与直流芯片输出端的负极电连接。

通过上述技术方案，当控制信号给出信号让三极管Q4导通后，发光二极管RL1导通发光，形成报警信号，当控制信号给出信号让三极管Q4关断后，发光二极管RL1关断熄灭，报警信号消失，报警信号能提示员工发生电路发生异常状态。

进一步的，直流芯片输出端的正极与负极之间电连接有多个滤波电容。

通过上述技术方案，滤板电容能够提高直流芯片输出端的电压拨动幅度，还能滤去电压波形上的尖峰毛刺，提高工作电源的质量。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：直流电源电路提供多组高质量的工作电源，能够满足电路中工作电压不同的芯片，输入隔离电路将外界差分信号转化为脉冲信号后发送给控制中心电路，控制中心电路通过控制引脚向驱动执行电路发送控制电机的信号，使用集成的半桥驱动芯片以及电机半桥驱动组件作为驱动执行电路，能降低电路板上元器件的数量以及电路板的体积。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电路框图；

图2为本实用新型实施例直流电源电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例控制芯片的电路原理图；

图4为本实用新型实施例电源检测组件的电路原理图；

图5为本实用新型实施例输入隔离电路的电路原理图；

图6为本实用新型实施例驱动输入组件与电机驱动组件的电路原理图；

图7为本实用新型实施例报警电路的电路原理图。

附图标记：100、直流电源电路；110、电机直流电源；120、直流电压输出端；130、降压芯片；200、控制中心电路；210、控制芯片；220、电源检测组件；300、输入隔离电路；310、差分输入组件；320、隔离芯片；330、信号输出组件；400、驱动执行电路；410、半桥驱动芯片；420、电机半桥驱动组件；500、报警电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

实施例

一种集成电机驱动电路，如图1所示，包括直流电源电路100、控制中心电路200、多个输入隔离电路300、多个驱动执行电路400以及报警电路500。

如图2所示，直流电源电路100采用由UC3848B芯片及外围电路组成的直流开关电源电路，使用UC3848B芯片组成的开关电源芯片为现有技术中常用的开关电源电路。直流电源电路100的输入端电连接有电机直流电源110，直流开关电源电路的正极为DC+，负极为0V。直流电源电路100具有多组电压不同的直流电压输出端120，开关电源电路输出有多路电源，一路为5V电源，一路为15V电源。其中5V的直流电压输出端120上电连接有降压芯片130，降压芯片130采用具有三个引脚的ASM1117-3.3V芯片，其一个引脚与5V电源电连接，一个引脚与0V电连接，另一个引脚为3.3V的直流芯片输出端，直流电源电路100中的所有负极均电连接；直流芯片输出端的正极与负极之间电连接有多个滤波电容。滤板电容能够提高直流芯片输出端的电压拨动幅度，还能滤去电压波形上的尖峰毛刺，提高工作电源的质量。

如图3所示，控制中心电路200包括具有多个电源引脚、多个输入引脚与多个控制引脚的控制芯片210。控制芯片210可采用MCU或者DSP，本实施例中采用型号为TMS320F28027PPT的DSP及外围电路作为控制芯片210。电源引脚与3.3V的直流芯片输出端电连接，输入引脚与输入隔离电路300电连接，用于接收输入隔离电路300发送过来的信号，控制引脚与驱动执行电路400电连接，用于向驱动执行电路400发送控制信号让电机转动。

如图4所示，控制中心电路200还电连接有用于检测电机直流电源110是否正常工作的电源检测组件220，电源检测组件220包括：电阻R78、电阻R79、电阻R80、电阻R81、电阻R63、电阻R34、电阻R43、电容C49、电容C50、电容C51、三极管Q5以及三极管Q6。

电阻R77串联在电机直流电源110的正极上，电阻R78的一端与电阻R77远离电机直流电源110正极的一端上，电阻R78的另一端电连接电阻R79，电阻R79未与电阻R78电连接的一端与电机直流电源110正极电连接，电阻R79的一端与三极管Q5的基极电连接，另一端与三极管Q5的发射极电连接。

三极管Q5的集电极依次串联电连接电阻R80与电阻R81，电阻R81未与电阻R80电连接的一端电连接直流电压输出端120负极以及三极管Q6发射极，电阻R80与电阻R81电连接的一端电连接电阻R63的一端，电阻R63的另一端与三极管Q6的基极电连接，三极管Q6的集电极通过电阻R34与直流芯片输出端正极电连接，三极管Q6的集电极通过电阻R43与一个输入引脚电连接；

电容C49与电阻R79并联，电阻R43未与三极管Q6电连接的一端通过电容C50与直流电压输出端120负极电连接，电容C51与电阻R81并联。电源检测组件220能够测得电机直流电源110正极是否处于正常工作电压范围内，正常工作电压范围由电路中电阻的阻值进行确定。若在正常工作电压范围内，则三极管Q5与三极管Q6均会导通而使电阻R43上电连接的控制引脚接收到低电平信号；若不在正常工作电压范围内，则三极管Q5与三极管Q6均关断而使电阻R43上电连接的控制引脚接收到高电平信号；低电平信号或者高电平信号会发送给DSP。

如图5所示，多个输入隔离电路300中，一个输入隔离电路300包括依次电连接的差分输入组件310、隔离芯片320以及信号输出组件330，差分输入组件310接收外界差分信号，外界差分信号具有正相与负相。隔离芯片320用于隔离差分输入组件310与信号输出组件330，信号输出组件330与DSP的一个输入引脚电连接，用于向DSP输出信号。

差分输入组件310包括电阻R17、电阻R20、电容C26以及二极管D6，电阻R17的一端与外界差分信号的正相电连接，其另一端与二极管D6的负极电连接，二极管D6的正极与外界差分信号的负相电连接，电阻R20与电阻C26均并联在二极管D6的两端上。

隔离芯片320采用具有六个引脚的TLP2362芯片，引脚一与二极管D6的负极电连接，引脚三与二极管D6的正极电连接，引脚六与5V的直流电压输出端120的正极电连接。TLP2362是一种集电极开路输出型高速IC逻辑耦合器，能以10Mbps的速度进行高速资料传输，所以特别适用于绝缘RS-422和RS-485，以及其他传输信号。这种产品适用于工厂自动化设备、开关电源、PDP等数码家电、测量设备和控制设备等各种应用场合。同时，由于TLP2362采用小型SO6封装，并保证爬电距离≥5mm、电气间隙≥5mm，根据国际安全标準，该产品属于强化绝缘类别。

信号输出组件330包括电阻R69、电阻R56、电容C32以及电容C33，电阻R69的一端与隔离芯片320的引脚五电连接，其另一端与5V的直流芯片输出端的正极电连接，电阻R56的一端与隔离芯片320的引脚五电连接，其另一端与一个控制引脚电连接，电容C32的两端分别与隔离芯片320的引脚五以及引脚六电连接，电容C33的一端与电阻R56以及控制引脚电连接，另一端与直流电压输出端120的负极电连接。

另一个输入隔离电路300中的差分输入组件310包括电阻R19、电阻R23、电容C28以及二极管D8，电阻R19的一端与外界差分信号的正相电连接，其另一端与二极管D8的负极电连接，二极管D8的正极与外界差分信号的负相电连接，电阻R23与电阻C28均并联在二极管D8的两端上。

隔离芯片320采用具有四个引脚的EL357N芯片，引脚一与二极管D8的负极电连接，引脚二与二极管D8的正极电连接，引脚三与3.3V的直流电压输出端120的负极电连接，引脚四与一个控制引脚电连接。EL357N为普通的光耦。

信号输出组件330包括电阻R24以及电容C12，隔离芯片320的引脚四通过电阻R24与3.3V的直流芯片输出端的正极电连接，电容C12电连接在隔离芯片320的引脚三与引脚四之间。

当外界差分信号的正相与负相电位相同时，隔离芯片320内部断开，信号输出组件330输出高电平给DSP，当外界差分信号的正相与负相电位相差为正时，隔离芯片320内部导通，信号输出组件330输出底电平给DSP。差分输入组件310能将外界差分信号变为脉冲信号输出，方便控制芯片210识别解析外界的信号。

如图6所示，驱动执行电路400包括依次电连接的半桥驱动芯片410以及电机半桥驱动组件420，半桥驱动芯片410与控制中心电路200的一个控制引脚电连接，电机半桥驱动组件420与电机电连接。半桥驱动芯片410采用具有八个引脚的IRS2003芯片，引脚一与一个15V的直流电压输出端120的正极电连接，引脚二通过电阻R48与一个控制引脚电连接，引脚三通过电阻R49与一个控制引脚电连接，引脚四与15V的直流电压输出端120的负极电连接。

半桥驱动芯片410的引脚一与引脚八之间电连接有二极管V4，二极管V4的正极与引脚一电连接，负极与引脚八电连接，半桥驱动芯片410的引脚六与引脚八之间电连接有电容C48。

电机半桥驱动组件420包括晶体管M1、晶体管M2、电阻R84以及电阻R85，晶体管M1与晶体管M2均可采用IRF640N，晶体管M1的漏极与电机直流电源110的正极电连接，晶体管M1的栅极通过电阻R84与半桥驱动芯片410的引脚七电连接，晶体管M1的源极分别与电机端子以及晶体管M2的漏极电连接，晶体管M2的漏极还与半桥驱动芯片410的引脚六电连接，晶体管M2的栅极通过的电阻R85与半桥驱动芯片410的引脚五电连接，晶体管M2的源极与电机直流电源110的负极电连接。

如图7所示，报警电路500包括电阻R70、电阻R72、发光二极管RL1以及三极管Q4，三极管Q4可采用MMBT2222A，电阻R70的一端与直流芯片输出端的正极电连接，其另一端与发光二极管RL1的正极电连接，发光二极管RL1的负极与三极管Q4的集电极电连接，三极管Q4的基极通过电阻R72与一个控制引脚电连接，三极管Q4的发射极与直流芯片输出端的负极电连接。当控制信号给出信号让三极管Q4导通后，发光二极管RL1导通发光，形成报警信号，当控制信号给出信号让三极管Q4关断后，发光二极管RL1关断熄灭，报警信号消失，报警信号能提示员工发生电路发生异常状态。

集成电机驱动电路的工作过程为：直流电源电路100提供多组高质量的工作电源，如3.3V、5V、15V的工作电源，这些工作电源能够满足电路中工作电压不同的芯片。输入隔离电路300将外界差分信号转化为脉冲信号后发送给控制中心电路200，控制中心电路200通过控制引脚向驱动执行电路400发送控制电机的信号，使用集成的半桥驱动芯片410以及电机半桥驱动组件420作为驱动执行电路400，能降低电路板上元器件的数量以及电路板的体积。DSP还能通过控制引脚发出报警信号，让报警电路500提示员工发生电路发生异常状态。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。