一种双通道电机驱动器的制作方法

本实用新型属于电机控制技术领域，尤其涉及一种双通道电机驱动器。

背景技术：

常用的PWM直流电机驱动控制有两种方式，一种是采用专门的集成电机驱动芯片，另一种是利用MOSFET和专用栅极驱动芯片进行搭接。无论何种方式都是由控制器对外加的PWM电机控制信号进行计算，并通过控制器接口给H桥电路提供控制信号来实现，步进电路构造比较复杂，需要软件支持，且无法自动完成对PWM控制信号占空比和电机的正反转控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种双通道电机驱动器，包括电源电路与两路通道驱动电路；所述通道驱动电路包括逻辑信号处理电路、H桥驱动电路；所述电源电路与所述逻辑信号处理电路；所述逻辑信号处理电路包括光耦模块、第一驱动电路与第二驱动电路；所述光耦模块第一输出端通过第一驱动电路与H桥驱动电路第一输入端相连；所述光耦模块第二输出端通过第二驱动电路与H桥驱动电路第二输入端相连。

进一步的，所述H桥驱动电路包括第一平衡电阻、第二平衡电阻、第三平衡电阻、第四平衡电阻、第一半桥集成单元、第二半桥集成单元、TVS二极管；所述光耦模块输出端通过第一平衡电阻与第一半桥集成单元输入端相连；所述第一驱动电路输出端通过第二平衡电阻与所述第一半桥集成单元输入端相连；所述第一驱动电路输出端端通过第三平衡电阻与所述第二半桥集成单元输入端相连；所述第二驱动电路输出端通过第四平衡电阻与所述第二半桥集成单元输入端相连；所述第一半桥集成单元输出端与所述TVS二极管第一端相连；所述第二半桥集成单元输出端与所述TVS二极管第二端相连。

进一步的，所述第一驱动电路包括第一上拉电阻、第二上拉电阻、第一限流电阻、与第一三极管；所述光耦模块输出端通过第一限流电阻与第一三极管基极相连；所述第一三极管发射极接地；所述第一三极管集电极通过第二上拉电阻接电源电路输出端；所述电源电路输出端通过第一上拉电阻接第一驱动电路输入端；所述第一三极管集电极还与所述H桥驱动电路输入端相连。

进一步的，所述第二驱动电路包括第三上拉电阻、第四上拉电阻、第二限流电阻与第二三极管；所述光耦模块输出端通过第二限流电阻与第二三极管基极相连；所述第二三极管发射极接地；所述第二三极管集电极通过第四上拉电阻接电源电路输出端；所述电源电路输出端通过第三上拉电阻接第二驱动电路输入端；所述第二三极管集电极还与所述H桥驱动电路输入端相连。

进一步的，所述光耦模块包括第三限流电阻与第四限流电阻；所述电机驱动器输入端分别通过第三限流电阻、第四限流电阻与光耦模块输入端相连。

进一步的，还包括滤波电容；所述第一半桥集成单元与第二半桥集成单元分别通过滤波电容接地。

进一步的，还包括第一调整电阻与第一调整电阻；还包括第一调整电阻与第一调整电阻；所述第一半桥集成单元与第二半桥集成单元分别通过第一调整电阻与第二调整电阻接地。

进一步的，所述电源电路包括DC/DC转换芯片、开关二极管、稳压二极管、第一滤波电容组、第二滤波电容组与功率电感；所述电源电路正输入端与开关二极管正极相连；所述开关二极管负极与DC/DC转换芯片电源输入端、第一滤波电容组第一端相连；所述DC/DC转换芯片输出端接功率电感第一端与稳压二极管负极；所述功率电感第二端通过第二滤波电容组接稳压二极管正极、第一滤波电容组第二端与电源电路负输入端；所述功率电感第二端与DC/DC转换芯片反馈输入端相连；所述电源电路负输入端接地。

进一步的，还包括接口电路；所述接口电路包括XS5接口与XS7接口；所述电源电路通过XS5接口与所述逻辑信号处理电路相连；所述双通道电机驱动器输入端与XS7接口相连，用于PWM信号输入。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过纯硬件电路对输入的PWM控制信号、使能信号和控制信号进行了实现了电机的正反转逻辑控制，由于每个通道都是由两个半桥电路组成，电机驱动电流大，可靠性高。

附图说明

图1是一种双通道电机驱动器系统图；

图2是电源电路原理图；

图3是接口电路原理图。

图中：U1-光耦模块；U2-DC/DC转换芯片；U3-第一半桥集成单元；U4-第二半桥集成单元；D1-开关二极管；D2-稳压二极管；TVS-TVS管；R17-第一平衡电阻；R18-第二平衡电阻；R19-第三平衡电阻；R20-第四平衡电阻；R1-第一上拉电阻；R2-第二上拉电阻；R3-第三上拉电阻；R4-第四上拉电阻；R5-第一限流电阻；R6-第二限流电阻；R7-第三限流电阻；R8-第四限流电阻；Q1-第一三级管；Q2-第二三极管；L1-功率电感。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如附图1所示，本实用新型一种双通道电机驱动器，包括电源电路与两路通道驱动电路；所述通道驱动电路包括逻辑信号处理电路、H桥驱动电路；所述电源电路与所述逻辑信号处理电路；所述逻辑信号处理电路包括光耦模块、第一驱动电路与第二驱动电路；所述光耦模块第一输出端通过第一驱动电路与H桥驱动电路第一输入端相连；所述光耦模块第二输出端通过第二驱动电路与H桥驱动电路第二输入端相连。

进一步的，所述H桥驱动电路包括第一平衡电阻、第二平衡电阻、第三平衡电阻、第四平衡电阻、第一半桥集成单元、第二半桥集成单元、TVS二极管；所述光耦模块输出端通过第一平衡电阻与第一半桥集成单元输入端相连；所述第一驱动电路输出端通过第二平衡电阻与所述第一半桥集成单元输入端相连；所述第一驱动电路输出端端通过第三平衡电阻与所述第二半桥集成单元输入端相连；所述第二驱动电路输出端通过第四平衡电阻与所述第二半桥集成单元输入端相连；所述第一半桥集成单元输出端与所述TVS二极管第一端相连；所述第二半桥集成单元输出端与所述TVS二极管第二端相连。

进一步的，所述第一驱动电路包括第一上拉电阻、第二上拉电阻、第一限流电阻、与第一三极管；所述光耦模块输出端通过第一限流电阻与第一三极管基极相连；所述第一三极管发射极接地；所述第一三极管集电极通过第二上拉电阻接电源电路输出端；所述电源电路输出端通过第一上拉电阻接第一驱动电路输入端；所述第一三极管集电极还与所述H桥驱动电路输入端相连。

进一步的，所述第二驱动电路包括第三上拉电阻、第四上拉电阻、第二限流电阻与第二三极管；所述光耦模块输出端通过第二限流电阻与第二三极管基极相连；所述第二三极管发射极接地；所述第二三极管集电极通过第四上拉电阻接电源电路输出端；所述电源电路输出端通过第三上拉电阻接第二驱动电路输入端；所述第二三极管集电极还与所述H桥驱动电路输入端相连。

进一步的，所述光耦模块包括第三限流电阻与第四限流电阻；所述电机驱动器输入端分别通过第三限流电阻、第四限流电阻与光耦模块输入端相连。

进一步的，还包括滤波电容；所述第一半桥集成单元与第二半桥集成单元分别通过滤波电容接地。

进一步的，还包括第一调整电阻与第一调整电阻；所述第一半桥集成单元与第二半桥集成单元分别通过第一调整电阻与第二调整电阻接地。

进一步的，所述电源电路包括DC/DC转换芯片、开关二极管、稳压二极管、第一滤波电容组、第二滤波电容组与功率电感；所述电源电路正输入端与开关二极管正极相连；所述开关二极管负极与DC/DC转换芯片电源输入端、第一滤波电容组第一端相连；所述DC/DC转换芯片输出端接功率电感第一端与稳压二极管负极；所述功率电感第二端通过第二滤波电容组接稳压二极管正极、第一滤波电容组第二端与电源电路负输入端；所述功率电感第二端与DC/DC转换芯片反馈输入端相连；所述电源电路负输入端接地。

进一步的，还包括接口电路；所述接口电路包括XS5接口与XS7接口；所述电源电路通过XS5接口与所述逻辑信号处理电路相连；所述双通道电机驱动器输入端与XS7接口相连，用于PWM信号输入。

如附图1所示，第一滤波电容组包括第一电容、第二电容、第三电容；第一电容、第二电容采用极性电容，三个电容并联。第二滤波电容组包括并联相接的第八电容、第十三电容；功率电感输出端即为电源电路输出端。

接口电路包括一个电源管脚引出脚XS5和信号引出脚XS7，XS5用于电源电压引出，XS7用于控制器的PWM信号引出。

电源U3为主芯片DC-DC电源输出的输入电压范围为+9V～+35V，该芯片具有过热关闭、限流保护功能；该电源能长时间(大于100小时)稳定工作，并输出+5V电压，输出电流达到3A以上，3A电流相对于20mA，有150倍的余度，所以本电源模块不需要加散热器。在电源电路中增加了防止方向接反保护设计。

实现逻辑输入与功率电路部分必须电气隔离，把输入的PWM信号进行物理隔离且不失真输出。

常用的数字信号隔离器件有光耦、变压器和磁敏元件。由于输入PWM信号的频率为0.5KHz～30KHz，PWM控制信号的上限频率比较高，采用变压器和磁敏元件进行信号传递，必然会失真。采用光耦U1、U3作为逻辑输入与功率电路部分的电气隔离元件。

由于PWM控制信号的频率比较高，需要选用高频光耦。

将光耦传递来的PWM信号，变为互补的双路PWM信号，且能满足处理信号后信号不失真。由于H桥驱动电路为高电平开启，所以需要对使能信号进行反相。

由于需要把信号处理电路的信号进行功率放大，对电机进行正反转控制、速度或者位置控制，这就需要使用H桥半桥电路U4,U5电路。由于本专利的负载最大电流为6A，为了功放组件产品的可靠性和稳定性，需要对负载电流有3倍以上的冗余设计，所以选择的H桥半桥芯片能够输出30A以上的工作电流，在电压(+18V～+33V)的范围内正常工作。

H桥半桥驱动电路分别由U4和U5(通道1)，U6和U7(通道2)组成的桥式电路，输出脉宽调制波形，占空比范围为：0％～100％，占空比在50％以上为正极性电压输出，占空比在50％以下为负极性电压输出，正负电压具有对称性。

所述电源电路(图1)包括一个DC/DC集成电源芯片U3，其输入端有3个滤波电容C1～C3并联进行滤波，输入端串接一个正向导通的二极管D1，防止工作电源反接造成内部电路的损坏，输出端串接一个稳压二极管D2，对输出电压进行稳压保护，串接的功率电感了L1和滤波电容C8、C13构成LC滤波电路，对输出的电源电压进行滤波。

所述H桥驱动电路包含两路功能完全相同的H桥驱动电路，通道1包含(图2)一个双通道的高速光耦U1，其输入端信号有5V的PWM控制信号，PWM1控制信号，EN1使能信号，R1,R2为限流电阻，5VPWM信号通过R1,R2限流通入到高速光耦的两个正向输入端Vin1+、Vin2+，PWM1和EN1分别输入到高速光耦的反向输入端Vin1-，Vin2-，R5,R7为上拉电阻，R9,R10,R13,R14为限流电阻，R17,R18,R19,R20是平衡电阻，U4,U5为半桥驱动电路，R25和R26用来调整过流保护阈值，C14,C15,C18,C19为两个半桥驱动电路的滤波电容，两路半桥驱动电路输出之间加一个TVS管进行保护。

本实用新型通过纯硬件电路对输入的PWM控制信号、使能信号和控制信号进行了实现了电机的正反转逻辑控制，由于每个通道都是由两个半桥电路组成，电机驱动电流大，可靠性高。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。