用于实现直流电机刹车功能的晶体管驱动电路结构的制作方法

本实用新型涉及电动工具控制技术领域，特别涉及一种用于实现直流电机刹车功能的晶体管驱动电路结构。

背景技术：

目前，使用锂电池供电的直流电动工具中，例如链锯、电圆锯等工具，工作时高速旋转、锋利切割，危险性较大，为提高使用安全性具有刹车急停功能，即关闭主开关时机器立即停止转动。现有的直流电动工具产品的刹车急停功能是用机械开关完成，即关闭启动开关的瞬间短路电机正负极，这样能实现急停。

但刹车瞬间流过机械开关的电流高达一两百安培，开关触点经常在接触、断开瞬间承受这种超大电流冲击，会严重烧蚀机械开关触点，减少使用寿命，或使用高品质高价格的机械开关延长寿命，就大大提高了产品的设计成本。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于实现直流电机刹车功能的晶体管驱动电路结构，能够实现刹车急停功能且提升产品使用寿命和降低成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种用于实现直流电机刹车功能的晶体管驱动电路结构，包括：

电机驱动电路，用在正常情况下驱动直流电机工作；

刹车急停电路，用于启动开关复位后泄方所述直流电机正负极的电流；

悬浮驱动电路，用于电容c8自举升压驱动所述刹车急停电路的晶体管；

电容自举充电电路，用于对电容c8自举充电以在刹车时间内驱动所述晶体管。

进一步的，所述电机驱动电路包括晶体管q4、晶体管q12，检测到启动开关sw1按下，mcu处理器u3的引脚pin2、引脚pin15输出高电平，晶体管q14导通通过晶体管q13、二极管d2驱动晶体管q4、晶体管q12开通，电池电压通过直流电机、晶体管q4、晶体管q12到电池负极，所述直流电机转动。

进一步的，所述刹车急停电路包括晶体管q5、晶体管q6，检测到启动开关sw1松开，mcu处理器u3的引脚pin2输出低电平，使得晶体管q4、晶体管q12关闭，延时1ms后mcu处理器u3的引脚pin3输出高电平，通过晶体管q7、晶体管q3、电阻r5、二极管d3驱动晶体管q5、晶体管q6导通。由于晶体管q5、晶体管q6与直流电机正负极并联，因此电机正负极电流通过晶体管q5、晶体管q6泄放，实现刹车功能。

进一步的，所述悬浮驱动电路包括电容c8，当启动开关sw1松开，晶体管q4、晶体管q12关闭瞬间，晶体管q4、晶体管q12的d极电压从0上升到b+电压，而电容c8负极通过晶体管q16接在晶体管q4、晶体管q12的d极，电容c8正极对电池负极电压迅速抬高以驱动晶体管q5、晶体管q6。

进一步的，所述电容自举充电电路包括晶体管q15、晶体管q16，当晶体管q5、晶体管q6驱动电路工作500ms左右时,mcu处理器u3的引脚pin15输出低电平，断开电容c8负极与晶体管q4的d极连接，mcu处理器u3的引脚pin16输出10ms高电平，通过晶体管q15使电容c8负极接电池负极，接着mcu处理器u3的引脚pin16输出低电平、引脚pin15输出高电平，断开电容c8负极与电池负极的连接，电容c8负极通过晶体管q16接在晶体管q4、晶体管q12的d极。

采用上述技术方案，本实用新型实施例的用于实现直流电机刹车功能的晶体管驱动电路结构，使用大功率晶体管器件代替机械开关做刹车停机功能，由于晶体管器件不存在触点断开、接触时的打火烧蚀问题，选用电流、功率容量适当的晶体管器件，理论上刹车急停次数是没有限值的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的用于实现直流电机刹车功能的晶体管驱动电路结构图；

图2为本实用新型实施例的mcu处理器u3电路结构图；

图3为本实用新型的启动开关sw1电路结构图；

图中，10-电机驱动电路，20-刹车急停电路，30-悬浮驱动电路，40-电容自举充电电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于实现直流电机刹车功能的晶体管驱动电路结构，包括：

电机驱动电路，用在正常情况下驱动直流电机工作；

刹车急停电路，用于启动开关复位后泄方所述直流电机正负极的电流；

悬浮驱动电路，用于电容c8自举升压驱动所述刹车急停电路的晶体管；

电容自举充电电路，用于对电容c8自举充电以在刹车时间内驱动所述晶体管。

金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor,晶体管)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effecttransistor)。

电路的工作原理是(以40v的锂电池为例):

正常转动：系统检测到启动开关sw1(如图3所示)按下，mcu处理器u3(如图2所示)的引脚pin2、引脚pin15输出高电平，晶体管q14导通通过晶体管q13、二极管d2等驱动晶体管q4、晶体管q12两个功率晶体管开通，电池电压通过直流电机、晶体管q4、晶体管q12到电池负极，直流电机转动。

刹车急停：系统检测到启动开关sw1(如图3所示)松开，mcu处理器u3(如图2所示)的引脚pin2输出低电平，使得晶体管q4、晶体管q12两个功率晶体管关闭，延时1ms后mcu处理器u3的引脚pin3输出高电平，通过晶体管q7、晶体管q3、电阻r5、二极管d3驱动刹车急停电路的功率晶体管q5、晶体管q6导通，由于晶体管q5、晶体管q6与直流电机正负极并联，因此电机正负极电流通过晶体管q5、晶体管q6泄放，实现刹车功能。

驱动电路由晶体管q5、晶体管q6构成，由于晶体管q5、晶体管q6接在电池正端，需要比电池b+更高的电压才能有效驱动晶体管q5、晶体管q6，因此要用悬浮驱动电路，原理是用电容c8自举升压，提供驱动所需能量，晶体管q4、晶体管q12导通时电容c8上对地电压是12v。当sw1松开，晶体管q4、晶体管q12两个功率晶体管关闭的瞬间，晶体管q4、晶体管q12的d极上的电压从0上升到b+电压40v，而电容c8负极通过晶体管q16接在晶体管q4、晶体管q12的d极，由于电容两端电压不能突变，电容c8正极对电池负极电压会迅速抬高到52v，用以驱动晶体管q5、晶体管q6。

由于链锯、圆锯类产品锯片直径大导致惯性大，所需的刹车时间需要2--3秒时间，而电容c8的储能维持不了这么长时间供给晶体管q5、晶体管q6驱动电路，因此在刹车过程中需要继续给电容c8自举充电。当晶体管q5、晶体管q6驱动电路工作500ms左右时，电容c8正极电压已经下降不能维持足够的驱动电压，此时mcu处理器u3的引脚pin15输出低电平，断开电容c8负极与晶体管q4的d极的连接，mcu处理器u3的引脚pin16输出10ms高电平，通过晶体管q15使电容c8负极接电池负极，然后mcu处理器u3的引脚pin16输出低电平、引脚pin15输出高电平，断开电容c8负极与电池负极的连接，让电容c8负极通过晶体管q16接在晶体管q4、晶体管q12的d极上，那么电容c8正极电压会再次被抬高到52v，足以维持500ms左右的驱动电路消耗。如此循环几个周期，约3s后mcu处理器u3关闭的引脚pin3，刹车急停过程完成。

本实用新型实施例的用于实现直流电机刹车功能的晶体管驱动电路结构，使用大功率晶体管器件代替机械开关做刹车停机功能，由于晶体管器件不存在触点断开、接触时的打火烧蚀问题，选用电流、功率容量适当的晶体管器件，理论上刹车急停次数是没有限值的。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

在本实用新型专利的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”、“排”、“列”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实用新型专利和简化描述，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实用新型专利新型的限制。

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至少一个该特征。在本实用新型专利的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在实用新型专利中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固连”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，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，除非另有明确的限定。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实用新型专利中的具体含义。

在本实用新型专利中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。