一种用于微型直流有刷电机的交流变直流脉冲式电源的制作方法

本实用新型涉及微型直流有刷电机领域，特别是一种用于微型直流有刷电机的交流变直流脉冲式电源。

背景技术：

微型直流有刷电机指额定功率小于30W的直流有刷电机，常用于各种阀门等机械设备控制。工业系统较多供电电源为220V交流电。一般采用开关电源将220V交流电源转变为直流低压电源作为阀门执行电机的控制电源。但开关电源存在高次谐波，数量较多的阀门开关电源将严重影响电网质量。而一般开关电源采用变压器磁电转换，体积相对较大。

授权公布号为CN207304381U的实用新型专利，公开的一种直流电机电源电路，其解决了将220V交流电压转换为合适的稳定直流电压的问题，但仍然存在高次谐波等技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种用于微型直流有刷电机的交流变直流脉冲式电源，实现了体积小、转换效率高以及无谐波电源转换的目的，同时实现了电机的正转及反转，适用于对电源质量要求不高、功率较小和交流变直流的配电应用环境，例如，微型直流有刷电机等。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于微型直流有刷电机的交流变直流脉冲式电源，其特征在于，包括AC/DC电源电路、电机控制源检测电路以及电机控制换向电路；

所述AC/DC电源电路与交流电、电机控制源检测电路以及电机控制换向电路连接，用于选择不同的电源接口并将交流电转换为直流脉冲电存储于电荷泵中，该直流脉冲电应用于电机控制源检测电路以及电机控制换向电路；

所述电机控制源检测电路与交流电连接，用于选择不同的电源接口，以选择电机转向，并检测电源接口选择状况；电机控制源检测电路还与电机控制换向电路连接，用于形成完整回路；

所述电机控制换向电路与电机控制源检测电路连接，用于根据电机控制源检测电路选择的电源接口，控制电机的转向。

优选地，所述AC/DC电源电路中，第一电源接口接第二单相整流桥的第一节点，第二单相整流桥的第三节点接零线接口，第二单相整流桥的第四节点接地；其中，第一电源接口接交流电的火线，零线接口接交流电的零线；第二单相整流桥的第二节点分别与第二NPN三极管的集电极、第三NPN三极管的集电极、第一电阻的一端和第七电阻的一端连接；第二NPN三极管的发射极与第三NPN三极管的基极相连，第三NPN三极管的发射极与电压输出端连接；电压输出端经由第一电容接地；第一稳压二极管与第一电容，第一稳压二极管的负极接电压输出端，其正极接地；第一电阻的另一端与第二NPN三极管的基极和第八NMOS管的漏极相连；第七电阻的另一端与第九电阻的一端、第六稳压二极管的负极端和第八NMOS管的栅极相连；第九电阻的另一端接地；第六稳压二极管的正极端和第八NMOS管的源极并连接地。

优选地，所述电机控制源检测电路中，第十三二极管的正极端接第一电源接口，第十三二极管的负极端接第十四电阻的一端，第十四电阻的另一端接零线接口；第一光电开关管和第二光电开关管串联后与第十三二极管并联，第一光电开关管发光二极管的正极端与第十三二极管的负极端相连，第二光电开关管发光二极管的负极端与第十三二极管的正极端相连，第一光电开关管光敏三极管的集电极接电压输出端，第一光电开关管光敏三极管的发射极接第五接口，第二光电开关管光敏三极管的集电极接第四接口，第二光电开关管光敏三极管的发射极接地。

优选地，所述电机控制换向电路中，第五接口与第五电阻的一端和第五NMOS管的栅极相连，第五电阻的另一端和第五NMOS管的源极连接后接地，第五NMOS管的漏极接第一电机接口；电压输出端与第六电阻的一端和第四PMOS管的源极相连，第六电阻的另一端和第四PMOS管的栅极连接后接第四接口，第四PMOS管的漏极接第二电机接口。

优选地，AC/DC电源电路还包括第二电源接口和第三单相整流桥；

所述第二电源接口接第三单相整流桥的第一节点，第三单相整流桥的第三节点接零线接口，第三单相整流桥的第四节点接地；第三单相整流桥的第二节点分别与第二NPN三极管的集电极、第三NPN三极管的集电极、第一电阻的一端和第七电阻的一端连接。

优选地，电机控制源检测电路还包括第二电源接口、第十二二极管、第二电阻、第三光电开关管和第四光电开关管；

所述第十二二极管的正极端接第二电源接口，第十二二极管的负极端接第二电阻的一端，第二电阻的另一端接零线接口；第三光电开关管和第四光电开关管串联后与第十二二极管并联，第三光电开关管发光二极管的正极端与第十二二极管的负极端相连，第四光电开关管发光二极管的负极端与第十二二极管的正极端相连，第三光电开关管光敏三极管的集电极接电压输出端，第三光电开关管光敏三极管的发射极接第七接口，第四光电开关管光敏三极管的集电极接第六接口，第四光电开关管光敏三极管的发射极接地。

优选地，电机控制换向电路还包括第七接口、第十一电阻、第十二电阻、第七NMOS管和第六PMOS管；

所述第七接口与第十二电阻的一端和第七NMOS管的栅极相连，第十二电阻的另一端和第七NMOS管的源极连接后接地，第七NMOS管的漏极接第二电机接口；电压输出端与第十一电阻的一端和第六PMOS管的源极相连，第十一电阻的另一端和第六PMOS管的栅极连接后接第六接口，第六PMOS管的漏极接第一电机接口。

优选地，所述电机控制源检测电路用于将输入的交流电进行全波整流；

所述电机控制源检测电路中的第十三二极管和第十二二极管均替换为整流桥或反向的光电开关管。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、通过AC/DC电源电路将交流电转换为直流脉冲电存储于电荷泵中，将AC/DC电源电路作为电机储电的电源电路，采用脉冲式电荷泵原理，避免使用开关电源，实现了体积小、以及无谐波电源转换的目的；

2、通过电机控制源检测电路选择电机转向，然后通过电机控制换向电路控制电机的转向，实现电机的正转及反转。

附图说明

图1为本实用新型示例性实施例的总体结构框图；

图2为本实用新型示例性实施例的AC/DC电源电路；

图3是本实用新型示例性实施例的电机控制源检测电路；

图4为本实用新型示例性实施例的电机控制换向电路。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种用于微型直流有刷电机的交流变直流脉冲式电源，包括AC/DC电源电路、电机控制源检测电路以及电机控制换向电路。

AC/DC电源电路与交流电、电机控制源检测电路以及电机控制换向电路连接，用于选择不同的电源接口并将交流电转换为直流脉冲电存储于电荷泵中，该直流脉冲电应用于电机控制源检测电路以及电机控制换向电路。

电机控制源检测电路与交流电连接，用于选择不同的电源接口，以选择电机转向，并检测电源接口选择状况。电机控制源检测电路还与电机控制换向电路连接，以形成完整回路。

电机控制换向电路与电机控制源检测电路连接，用于根据电机控制源检测电路选择的电源接口，控制电机的转向。

图2示出了根据本实用新型示例性实施例的一种AC/DC电源电路，其中，第一电源接口LO接第二单相整流桥D2的第一节点2.1，第二电源接口LC接第三单相整流桥D3的第一节点3.1，第二单相整流桥D2的第三节点2.3与第三单相整流桥D3的第三节点3.3连接后接零线接口N，第二单相整流桥D2的第四节点2.4与第三单相整流桥D3的第四节点3.4连接后接地。其中，第一电源接口LO与第二电源接口LC接交流电的火线，零线接口N接交流电的零线。第二单相整流桥D2的第二节点2.2与第三单相整流桥D3的第二节点3.2连接，并均与第二NPN三极管Q2的集电极、第三NPN三极管Q3的集电极、第一电阻R1的一端和第七电阻R7的一端连接。第二NPN三极管Q2的发射极与第三NPN三极管Q3的基极相连，第三NPN三极管Q3的发射极与电压输出端VD连接；电压输出端VD经由第一电容C1接地。第一稳压二极管D1与第一电容C1并联，第一稳压二极管D1的负极接电压输出端VD，其正极接地。第一电阻R1的另一端与第二NPN三极管Q2的基极和第八NMOS管Q8的漏极相连。第七电阻R7的另一端与第九电阻R9的一端、第六稳压二极管D6的负极端和第八NMOS管Q8的栅极相连。第九电阻R9的另一端接地。第六稳压二极管D6的正极端和第八NMOS管Q8的源极并连接地。

图3示出了根据本实用新型示例性实施例的一种电机控制源检测电路，其中，第十三二极管D13的正极端接第一电源接口LO，第十三二极管D13的负极端接第十四电阻R14的一端，第十四电阻R14的另一端接零线接口N。第一光电开关管U1A和第二光电开关管U1B串联后与第十三二极管D13并联，第一光电开关管U1A发光二极管的正极端与第十三二极管D13的负极端相连，第二光电开关管U1B发光二极管的负极端与第十三二极管D13的正极端相连，第一光电开关管U1A光敏三极管的集电极接电压输出端VD，第一光电开关管U1A光敏三极管的发射极接第五接口T5，第二光电开关管U1B光敏三极管的集电极接第四接口T4，第二光电开关管U1B光敏三极管的发射极接地。第十二二极管D12的正极端接第二电源接口LC，第十二二极管D12的负极端接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接零线接口N。第三光电开关管U1C和第四光电开关管U1D串联后与第十二二极管D12并联，第三光电开关管U1C发光二极管的正极端与第十二二极管D12的负极端相连，第四光电开关管U1D发光二极管的负极端与第十二二极管D12的正极端相连，第三光电开关管U1C光敏三极管的集电极接电压输出端VD，第三光电开关管U1C光敏三极管的发射极接第七接口T7，第四光电开关管U1D光敏三极管的集电极接第六接口T6，第四光电开关管U1D光敏三极管的发射极接地。

图4示出了根据本实用新型示例性实施例的一种电机控制换向电路，其中，第五接口T5与第五电阻R5的一端和第五NMOS管Q5的栅极相连，第五电阻R5的另一端和第五NMOS管Q5的源极连接后接地，第五NMOS管Q5的漏极接第一电机接口M1。电压输出端VD与第六电阻R6的一端和第四PMOS管Q4的源极相连，第六电阻R6的另一端和第四PMOS管Q4的栅极连接后接第四接口T4，第四PMOS管Q4的漏极接第二电机接口M2。第七接口T7与第十二电阻R12的一端和第七NMOS管Q7的栅极相连，第十二电阻R12的另一端和第七NMOS管Q7的源极连接后接地，第七NMOS管Q7的漏极接第二电机接口M2。电压输出端VD与第十一电阻R11的一端和第六PMOS管Q6的源极相连，第十一电阻R11的另一端和第六PMOS管Q6的栅极连接后接第六接口T6，第六PMOS管Q6的漏极接第一电机接口M1。

AC/DC电源电路中的第一电源接口LO或第二电源接口LC接交流电的火线时，交流电通过第二单相整流桥D2或第三单相整流桥D3，变成直流电。当整流后直流电的电压较小时，第九电阻R9所分电压较小，第八NMOS管Q8栅极点电压VGS较小，第八NMOS管Q8处于截止状态。此时，第二NPN三极管Q2和第三NPN三极管Q3导通，第二NPN三极管Q2处于放大状态，使第三NPN三极管Q3的基极电流较大，使第三NPN三极管Q3处于饱和状态。此时，第一电容C1进行快速充电。当整流后直流电的电压较大时，第九电阻R9所分电压较大，第八NMOS管Q8栅极点电压VGS大于NMOS管开启电压VGS(th)，第八NMOS管Q8处于导通状态。此时，流经第一电阻R1的电流通过第八NMOS管Q8返回地线，第二NPN三极管Q2和第三NPN三极管Q3截止，第一电容C1停止充电，储存的电量应用于电机控制源检测电路以及电机控制换向电路。第一电容C1充电电压的大小VVD可可以通过第八NMOS管Q8的开启电压VGS(th)、第七电阻R7的阻值R7及第九电阻R9的阻值R9确定,公式如下所示。

VVD＝VGS(th)*(R7+R9)/R9

若第一电源接口LO接交流电的火线，则电机控制源检测电路中的第十三二极管D13对交流电进行半波整流，第十三二极管D13、第一光电开关管U1A和第二光电开关管U1B在交流电的正半波部分导通；若第二电源接口LC接交流电的火线，则电机控制源检测电路中的第十二二极管D12对交流电进行半波整流，第十二二极管D12、第三光电开关管U1C和第四光电开关管U1D在交流电的正半波部分导通。通过观察二极管和光电开关管的导通状况检测电机控制源选择状况。

当第一电源接口LO接交流电的火线时，当AC/DC电源电路中的第一电容C1充电完成进行放电时，电压输出端VD有电压，第一光电开关管U1A导通。此时电机控制换向电路的第五接口T5流入电流，此时第五NMOS管Q5导通，电流从第五NMOS管Q5的漏极流向源极，即电流从第一电机接口M1流经第五NMOS管Q5到地线。电机控制换向电路的电压输出端VD流入电流，此时第四接口T4有电流，第四PMOS管Q4导通，电流从第四PMOS管Q4的源极流向漏极，即电流从电压输出端VD流经第四PMOS管Q4到第二电机接口M2。即电机内部的电流从第二电机接口M2流向第一电机接口M1，此时电机的转向记为正向。

当第二电源接口LC接交流电的火线时，当AC/DC电源电路中的第一电容C1充电完成进行放电时，电压输出端VD有电压，第三光电开关管U1C导通。此时电机控制换向电路的第七接口T7流入电流，此时第七NMOS管Q7导通，电流从第七NMOS管Q7的漏极流向源极，即电流从第二电机接口M2流经第七NMOS管Q7到地线。电机控制换向电路的电压输出端VD流入电流，此时第六接口T6有电流，第六PMOS管Q6导通，电流从第六PMOS管Q6的源极流向漏极，即电流从电压输出端VD流经第六PMOS管Q6到第一电机接口M1。即电机内部的电流从第一电机接口M1流向第二电机接口M2，此时电机的转向记为反向。

本实施例将220V交流电转换为频率与交流电一致，幅值为VVD的直流脉冲电，供直流电机使用，并通过选择不同的电源接口，实现电机的正转与反转，本实用新型体积小，无谐波电源转换，实用于微型直流有刷电机等对电源质量要求不高、功率较小交流变直流配电应用环境。

实施例2

本实施例提供一种用于微型直流有刷电机的交流变直流脉冲式电源，与实施例1的区别在于，本实施例电机控制源检测电路用于将输入的交流电进行全波整流，使交流电的负半波部分也可得到运用。例如将实施例1中的第十三二极管D13与第十二二极管D12替换为整流桥或反向的光控开关管，使电路在交流电负半波部分导通，形成回路。本实施例将220V交流电转换为频率为交流电两倍，幅值为VVD的直流脉冲电，与实施例1相比，转换效率更高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。