一种电机反电动势回收电路的制作方法

本发明属于电子电路，具体涉及一种电机反电动势回收电路。

背景技术：

1、电机是一种将电能转化为机械能的设备，被广泛应用于如工业、交通、家用电器等各个领域。目前常见的电机类型包括直流电机、交流电机、步进电机和无刷直流电机等。尽管它们的工作原理和结构略有差异，但其工作原理大多是基于电磁感应和洛伦兹力定律。即当电流通过线圈时，产生的磁场与永磁体或其他磁体相互作用，产生力矩，使得电机内部的转子开始旋转，实现电能至机械能的转换。其中，直流电机通过直流电流在磁场中产生力矩，驱动转子旋转。交流电机则通过交流电流的变化在磁场中产生力矩，使转子旋转。步进电机是一种特殊的电机，它按照步进角度进行旋转，通常由控制器控制。无刷直流电机则是一种没有碳刷和换向器的直流电机，通过电子控制器实现换向。电机的种类多样，应用广泛。无论如交通中的电动汽车等驱动设备，还是家用电器中的洗衣机和风扇等，电机都发挥着重要的作用。

2、在电机工作的过程中，与电机相连的电路对于电机的运作具有至关重要的作用。电路是电源与电机之间的媒介，能够使电源将电能传输到电机中，以促使电机有足够的电压进行运转工作。除此之外，电机与电路之间的关系还体现在电机控制中。电路中的开关、保护元件以及控制器等组件的有无和连接关系设置可以控制电机的启停、转向和转速等参数。这也就意味着通过调整电路中的电子元件和控制器，可以实现对电机的精确控制。例如，调节电路中的电流大小和方向，可以控制电机的转速和转向。可见，电机与电路之间的相互作用是电机能够正常工作和精确控制的关键。

3、在电机正常运作过程中，电池会向电机电源提供电流和电压，而后电机接收到这些电流和电压后，将其转化为机械能。在电机制动的过程中，虽然电池已停止对电池电源进行电压的供应，但是电机转子依旧会基于惯性等原因继续运转一段时间，此时电机旋转时将会产生与电池电势相反的反电动势。如果不进行处理，这种反电动势可能会导致电路中出现过高的电压，损坏电机、电路、甚至整个动力装置。基于此，许多电机驱动产品都采用制动防护措施，其中反电动势泄放法和续流消耗法是两种常见的方式。反电动势泄放法通过将电机的绕组连接到外部电阻或制动电阻上，将反电动势转化为电流并通过电阻进行耗散，从而避免过高电压造成的损害。而续流消耗法则是通过将电机的绕组连接到电容器或其他电能储存装置上，将反电动势转化为电能并存储起来，以实现能量的回收和再利用。尽管续流消耗法更有利于资源的重复利用，但在回收的过程中，为避免反向电动势产生的尖峰电压对电能储存装置的使用寿命产生影响，多在反电动势较为平缓时才进行回收，因此实际的回收效果不佳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种回收效果较好的电机反电动势回收电路，具体通过以下技术方案实现：

2、一种电机反电动势回收电路，包括电机电源、电池、以及电机控制电路，所述电机控制电路包括连接在电池和电机电源之间的控制模块；所述控制模块包括第一mos管和第二mos管；所述第一mos管的漏极与电池相接，第一mos管的源极与第二mos管的源极相接且接地，所述第二mos管的漏极与电机电源相接；所述第一mos管和第二mos管的栅极还分别连接有用于控制第一mos管和第二mos管导通或关断状态的两个高边驱动电路。

3、相较于现有技术，本发明通过在电池和电机电源之间连接有源级相接的第一mos管和第二mos管，并通过设置分别用于控制第一mos管和第二mos管导通状态的两个高边驱动电路，可以使得当电机正常运作时，第一mos管的栅极导通，实现电机的正常运转；当电机处于制动状态时（第一mos管关断），电机电源的电压在反向电动势的叠加下，高于电池电压。此时，通过控制第二mos管中栅极间歇性导通和关断，可以对电机电源的电压进行斩波处理。通过斩波处理，将缩小电池与电机电源之间的电压差，对电池进行充电，实现电机反电动势的回收。本发明通过斩波处理不仅降低了反向电动势，可以更好的保护电机，还可以利用电池与经斩波处理后的电机电源的电压差，将电机反电动势进行回收，对电池进行充电，进一步延长电机的使用时间。

4、作为优选，所述高边驱动电路包括驱动芯片，所述驱动芯片包括与第一mos管或第二mos管栅极相接的ho引脚输出端，以及用于控制ho引脚输出端输出电平高低的hin引脚输入端，所述hin引脚输入端与单片机相接。

5、在本条技术方案中，通过单片机对驱动芯片进行控制，可以对第一mos管或第二mos管的导通或关断的状态进行控制，从而满足不同的电机运行状态下，相应的电路连接和断开的要求。具体的，当电机处于运行状态时，用于控制第一mos管的高边驱动电路在单片机的控制下，ho引脚输出高电平，第一mos管的栅极导通，此时，基于第一mos管和第二mos管的连接关系（源级相接），无论控制第二mos管的高边驱动电路的ho引脚输出高电平还是低电平，电流均可通过第二mos管流至电机电源。当电机处于制动状态时（第一mos管处于关断状态），用于控制第二mos管的高边驱动电路在单片机的控制下，ho引脚输出pwm信号，使得第二mos管间歇性导通和关断，可以对电机电源的电压进行斩波处理。通过斩波处理，将缩小电池与电机电源之间的电压差，对电池进行反向充电，实现电机反电动势的回收。

6、作为优选，所述高边驱动电路还包括用于为驱动芯片提供稳定电压的隔离电池电路。

7、本条技术方案中，所述稳定电压是指12v。

8、作为进一步优选，所述隔离电池电路还包括输入端与所述电池相接的直流稳压芯片，所述直流稳压芯片的gnd端接地，输出端与第一电容的一端连接，所述输出端与第一电容相接处还连接有驱动芯片的vb电源引脚，所述第一电容的另一端接地；所述隔离电池电路还包括一端连接在电池与直流稳压芯片之间的第二电容和第三电容，所述第二电容和第三电容的另一端接地。

9、本条技术方案中，通过在隔离电池电路中设置第一电容、第二电容和第三电容，以及直流稳压芯片，可以形成自举电压，以保证高边驱动电路对第一mos管、第二mos管持续可靠的导通控制。

10、作为进一步优选，所述ho引脚输出端与第一mos管或第二mos管栅极之间还连接有匹配电阻。

11、本条技术方案中，通过设置匹配电阻，可以抑制第一mos管、第二mos管开通时的振铃现象。

12、作为优选，所述单片机控制高边驱动电路的ho引脚输出端输出pwm信号，使得第二mos管间断性导通和关断。

13、当第一mos管关断时，电机电源的电压由于电机转子在惯性或其他动力源的带动下运转，将产生反电动势叠加。此时，电机电源的电压将会高于电池电压。因此在隔离电池电路和电池提供的特定电压的前提下，单片机控制高边驱动电路的ho引脚输出端输出pwm信号，使得第二mos管间断性导通和关断，进而对电机电源的电压进行斩波处理，使得电机电源的电压降低至仅比电池电压高1-5v。此时，电机电源将会通过第一mos管对电池进行反向充电，同时由于对电机电源进行了斩波处理，反向电动势将会减小，也保护了电机不受尖峰电压的损坏，增加了电机的使用寿命。

14、一种包含有上述任一项所述的电机反电动势回收电路的动力装置。

15、作为优选，所述动力装置为水上动力系统驱动器。

16、作为进一步优选，所述水上动力系统驱动器为电动吊舱推进器。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、本发明通过在电池和电机电源之间连接有源级相接的第一mos管和第二mos管，并通过设置分别用于控制第一mos管和第二mos管导通状态的两个高边驱动电路，可以使得当电机正常运作时，第一mos管的栅极导通，实现电机的正常运转。当第一mos管处于关断状态（电机停止正常工作时），且电机电源的电压因反电动势叠加，导致电机电源的电压将会高于电池电压时，本发明通过控制第二mos管中栅极间歇性导通和关断，可以对电机电源的电压进行斩波处理，进而缩小电池与电机电源之间的电压差，对电池进行反向充电，实现电机反电动势的回收。本发明通过斩波处理不仅降低了反向电动势，可以更好的保护电机，还可以利用电池与经斩波处理后的电机电源的电压差，将电机反电动势进行回收，回收效果较高，且可以对电池进行充电，进一步延长电机的使用时间。