一种三相桥双直流电机控制电路的制作方法

本发明涉及电机领域，更具体地说是一种三相桥双直流电机控制电路。

背景技术：

直流电动机有着控制简单，成本低的优势，在很多行业都得到了广泛的应用。在某些情况下，需要控制两台直流电动机并保持它们同步运行。现有技术的措施是采用两个h全桥，每个全桥控制一台直流电动机，原理见图1。这种电路结构可以分别单独控制两台直流有刷电机，也可以同时同步地控制它们保持速度、位置等的一致性，但是需要采用八只晶体管开关，还需要采用两个h全桥预驱动器才能驱动这些晶体管开关，从而导致成本过高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三相桥双直流电机控制电路。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种三相桥双直流电机控制电路，包括六个开关晶体管以及总路检流电阻；六个所述开关晶体管分别为第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管、第四开关晶体管、第五开关晶体管以及第六开关晶体管；六个所述开关晶体管构成三个相互并联的桥臂，三个相互并联的桥臂分别为第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂，第一开关晶体管和第二开关晶体管串联构成第一桥臂，所述第三开关晶体管和第四开关晶体管串联构成第二桥臂，所述第五开关晶体管和第六开关晶体管串联构成第三桥臂；所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂的一端与电压输入端连接，所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂的另一端均与所述总路检流电阻连接之后与接地端连接；所述第一桥臂和/或第三桥臂与所述总路检流电阻之间串联有支路检流电阻；第一电机连接于第一桥臂与第二桥臂之间，第二电机连接于第二桥臂与第三桥臂之间。

其进一步技术方案为：所述第一开关晶体管、第三开关晶体管和第五开关晶体管的漏极的分别与电压输入端连接，所述第一开关晶体管的源极与所述第二开关晶体管的漏极连接，所述第三开关晶体管的源极与所述第四开关晶体管的漏极连接，所述第五开关晶体管的源极与所述第六开关晶体管的漏极连接，所述第二开关晶体管、第四开关晶体管和第六开关晶体管的源极均与所述总路检流电阻的一端连接，所述总路检流电阻的另一端与接地端连接；所述第一电机的一端连接于第一开关晶体管和第二开关晶体管之间，所述第一电机的另一端连接于所述第三开关晶体管和第四开关晶体管之间，所述第二电机的一端连接于所述第三开关晶体管和第四开关晶体管之间，所述第二电机的另一端连接于所述第五开关晶体管和第六开关晶体管之间。

其进一步技术方案为：所述第二开关晶体管与所述总路检流电阻之间串联有第一支路检流电阻。

其进一步技术方案为：所述第六开关晶体管与所述总路检流电阻之间串联有第二支路检流电阻。

其进一步技术方案为：所述所述第二开关晶体管与所述总路检流电阻之间串联有第一支路检流电阻；所述第六开关晶体管与所述总路检流电阻之间串联有第二支路检流电阻。

其进一步技术方案为：所述开关晶体管为mosfet或者双极晶体管或者晶闸管或者igct或者igbt。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明提供的一种三相桥双直流电机控制电路，通过六个开关晶体管构成三个相互并联的桥臂，两个电机跨接在三个桥臂之间，不仅能够实现对两个电机的正常控制，而且相比于现有技术减少了开关晶体管的使用，从而降低了成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

图1为现有技术的电路图；

图2为本发明一种三相桥双直流电机控制电路实施例一的电路图；

图3为本发明一种三相桥双直流电机控制电路实施例二的电路图；

图4为本发明一种三相桥双直流电机控制电路实施例三的电路图；

图5为本发明一种三相桥双直流电机控制电路实施例一中占空比为0时的等效电路图；

图6为本发明一种三相桥双直流电机控制电路实施例一中占空比100％时的等效电路图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、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，本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

实施例一

本发明提供了一种三相桥双直流电机控制电路，请参考图2，该电路包括六个开关晶体管以及总路检流电阻r2；六个开关晶体管分别为第一开关晶体管t1、第二开关晶体管t4、第三开关晶体管t3、第四开关晶体管t2、第五开关晶体管t5以及第六开关晶体管t6；六个开关晶体管构成三个相互并联的桥臂，三个相互并联的桥臂分别为第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂，第一开关晶体管t1和第二开关晶体管t4串联构成第一桥臂，第三开关晶体管t3和第四开关晶体管t2串联构成第二桥臂，第五开关晶体管t5和第六开关晶体管t6串联构成第三桥臂；第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂的一端与电压输入端连接，第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂的另一端均与总路检流电阻r2连接之后与接地端连接；第一桥臂和/或第三桥臂与总路检流电阻r2之间串联有支路检流电阻；第一电机m1连接于第一桥臂与第二桥臂之间，第二电机m2连接于第二桥臂与第三桥臂之间。

该电路可以应用在汽车、工业、民用、航空、航天等等领域中，以应用到汽车电动尾门为例，在汽车电动尾门中，两台电机总是同步工作，在任何情况下，两台电机运动方向不会相反，要么共同向一个方向运动，要么是一台电机停止，另一台电机运动，本电路刚好能满足这种需求，而且成本低。

通过六个开关晶体管构成三个相互并联的桥臂，两个电机跨接在三个桥臂之间，不仅能够实现对两个电机的正常控制，而且相比于现有技术减少了开关晶体管的使用，从而降低了成本。

本实施例中，第一开关晶体管t1、第三开关晶体管t3和第五开关晶体管t5的漏极的分别与电压输入端连接，第一开关晶体管t1的源极与第二开关晶体管t4的漏极连接，第三开关晶体管t3的源极与第四开关晶体管t2的漏极连接，第五开关晶体管t5的源极与第六开关晶体管t6的漏极连接，第二开关晶体管t4、第四开关晶体管t2和第六开关晶体管t6的源极均与总路检流电阻r2的一端连接，总路检流电阻r2的另一端与接地端连接；第一电机m1的一端连接于第一开关晶体管t1和第二开关晶体管t4之间，第一电机m1的另一端连接于第三开关晶体管t3和第四开关晶体管t2之间，第二电机m2的一端连接于第三开关晶体管t3和第四开关晶体管t2之间，第二电机m2的另一端连接于第五开关晶体管t5和第六开关晶体管t6之间。第二开关晶体管t4与总路检流电阻r2之间串联有第一支路检流电阻r1；第六开关晶体管t6与总路检流电阻r2之间串联有第二支路检流电阻r3。

本实施例中，在第一桥臂和第二桥臂上均设有检流电阻，即设于第一桥臂上的r1和第二桥臂上的r3。两台电机共享的晶体管t3和t2只负责电机工作的方向，平时只工作在常通或常断的情况下。即互补模式占空比为0％或100％。某些公司现有的三相预驱动器不支持100％占空比工作，这时t3和t2工作在最大占空比，比如说95％下。t3导通时，两台电机朝一个方向运转；当t2导通时，两台电机朝反方向运转。其它两相(分别由t1和t4，t5和t6组成)，则分别工作在互补pwm斩波模式下，控制电机m1和m2的电压及电流，调整电机的速度和位置。当预驱动器支持100％占空比时，电机m1和m2工作在单极性unipolar模式下；而当预驱动器不支持100％占空比时，两台电机有部分时间工作在双极性bipolar模式下。

两个电机的电流检测的原理如下：

具体的，当两台电机往一个方向运转时，t3关断，t2全通，互补模式下这个桥的占空比为0。这时图2的等效电路如图5。这时，晶体管t3关断，等效为一个反并联的二极管，t2全通，相当于一个阻值很小的电阻。当t1和t5导通，t4和t6关断时，工作电流如用间隔的小点画的路径流通，两个电机电流之和可以通过总路检流电阻r2测出。当t1和t5关断，t4和t6导通时，电机开始续流，电流如用间隔的短横线画的路径流通，可以通过支路检流电阻r1和r3分别测出。这样两台电机的电流就都可以检测出来。需要强调是，支路检流电阻r1和r3可以只用一个，和总路检流电阻r2上测出的电流之和比较，就可以得出两个电机的两个电流，这样更加节省成本。

当两台电机往另一个方向运转时，t2关断，t3全通，互补模式下这个桥的占空比为100％。这时图2的等效电路如图6。这时，晶体管t2关断，等效为一个反并联的二极管，t3全通，相当于一个阻值很小的电阻。当t1和t5关断，t4和t6导通时，工作电流如用间隔的小点画的路径流通，两个电机电流之和可以通过总路检流电阻r2测出。当t1和t5导通，t4和t6关断时，电机开始续流，电流如用间隔的短横线画的路径流通。

需要说明的是：上面提到的开关晶体管(t1、t2、t3、t4、t5、t6)可以是各种类型的电子开关，包括但不仅限于：p-mosfet、n-mosfet、pnp双极晶体管、npn双极晶体管、晶闸管、igct、igbt、继电器等。上面提到的检流电阻，表示的是电流传感器，可以是各种电流检测器件，包括但不仅限于：检流电阻、hall霍尔电流传感器、amr磁阻电流传感器、gmr巨磁阻电流传感器、tmr隧道磁阻电流传感器、电流变送器、电流变压器、lem电流传感器、光耦类型电流传感器、光纤电流传感器等等。

另外，本文中提到的直流有刷电机只是一个例子，本专利中的电机包括但不仅限于：直流电机、有刷电机、无刷电机、磁阻电机、开关磁阻电机、同步电机、单相电机、感应电机、超声波电机、led等等。

实施例二

请参考图3，本实施例与第一实施例的区别之处在于：在第六开关晶体管t6与总路检流电阻r2之间串联有第二支路检流电阻r3。即本实施例只是在第三桥臂上设置了第二支路检流电阻r3，两个电机电流之和可以通过总路检流电阻r2测出，电机m2的电流通过r2可知，由此，便可通过r2和r3的比较得出电机m1的电流。本实施例相对于实施例一而言，因为可少设置一个支路检流电阻，进而更进一步的降低了成本。

实施例三

请参考图4，本实施例与第一实施例的区别之处在于：第二开关晶体管t4与总路检流电阻r2之间串联有第一支路检流电阻r1。即本实施例只是在第一桥臂上设置了第一支路检流电阻r1，两个电机电流之和可以通过总路检流电阻r2测出，电机m1的电流通过r1可知，由此，便可通过r2和r1的比较得出电机m2的电流。本实施例相对于实施例一而言，因为可少设置一个支路检流电阻，进而更进一步的降低了成本。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。