專利名稱：直流電機的h橋驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種直流電機的驅(qū)動電路，具體涉及一種直流電機的H橋驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
目前，直流電機驅(qū)動電路多為H橋驅(qū)動電路。如圖1所示，H橋驅(qū)動電路包括4個場效應(yīng)管Ql、Q2、Q3、Q4和一個電機M，其中，兩個場效應(yīng)管Ql、Q2位于H橋的上端兩邊，兩個場效應(yīng)管Q3、Q4位于H橋的下端兩邊，電機M位于中間橫橋上。該電路結(jié)構(gòu)與字母H相似，稱為“H橋驅(qū)動電路”。要使電機M轉(zhuǎn)動，需導(dǎo)通H橋上端和與其對角的H橋下端兩個邊上的一對場效應(yīng)管，例如可導(dǎo)通場效應(yīng)管Ql與Q4，也可以導(dǎo)通場效應(yīng)管Q2與Q3。根據(jù)兩種對角邊上的場效應(yīng)管導(dǎo)通狀態(tài)的不同，通過電機M的電流可以從左至右或從右至左， 從而實現(xiàn)電機M順時針方向轉(zhuǎn)動(正轉(zhuǎn))或逆時針方向轉(zhuǎn)動(反轉(zhuǎn))。對于以上驅(qū)動電路來說，在實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)交替過程中，必須保證H橋驅(qū)動電路同一側(cè)的場效應(yīng)管不會同時導(dǎo)通，若同一側(cè)的驅(qū)動管(如場效應(yīng)管Q1、Q3)同時導(dǎo)通，電流將會從正極直接流向電源地，由于電路中除了兩個場效應(yīng)管之外，沒有其它負載，將導(dǎo)致場效應(yīng)管燒毀?；谝陨显?，實際的驅(qū)動電路中需要添加硬件電路控制場效應(yīng)管，通常使用的方案是采用集成芯片，例如 LMD18200、L6203、L298等，采用這類芯片的優(yōu)點是可以避免同側(cè)場效應(yīng)管同時導(dǎo)通而燒毀的危險，還帶有欠壓，過流、過熱保護功能，可以很好的保護電路。但其缺點是不能驅(qū)動大功率直流電機，同時成本比較高，成為中低端價位產(chǎn)品的開發(fā)的難題。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題就是提供一種直流電機的H橋驅(qū)動電路，它在驅(qū)動電路成本較低的情況下，既能驅(qū)動大功率直流電機，又能避免H橋驅(qū)動電路同一側(cè)的場效應(yīng)管同時導(dǎo)通。本實用新型所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，它包括有用于驅(qū)動直流電機的H橋驅(qū)動單元，該H橋驅(qū)動單元包括四個場效應(yīng)管，所述四個場效應(yīng)管分別連接在H橋的四個邊上，其特征在于在H橋驅(qū)動單元與電源之間連接有一個受控開關(guān)機構(gòu)。優(yōu)選地，上述受控開關(guān)機構(gòu)包括受控元件和與受控元件的控制端連接的通斷信號處理單元，其中，所述受控元件用于實現(xiàn)H橋驅(qū)動單元的供電電源通斷，所述通斷信號處理單元用于處理來自控制器的通斷指令信號。由于采用了上述技術(shù)方案，在實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)交替過程中，受控開關(guān)機構(gòu)能夠斷開H 橋驅(qū)動單元的電源，避免了 H橋驅(qū)動電路同一側(cè)的場效應(yīng)管同時導(dǎo)通。另外，本技術(shù)方案采用分立元件的連接組合，根據(jù)實際情況既能驅(qū)動大功率直流電機，又可以降低成本。本實用新型具有如下的優(yōu)點成本較低，能驅(qū)動大功率直流電機，可避免H橋驅(qū)動電路同一側(cè)的場效應(yīng)管同時導(dǎo)通引起的元件燒壞。
本實用新型的附圖說明如下圖1為現(xiàn)有技術(shù)的直流電機的H橋驅(qū)動電路圖；圖2為本實用新型的電路框圖；圖3為本實用新型的受控開關(guān)機構(gòu)的電路框圖；圖4為本實用新型受控開關(guān)機構(gòu)一個實施例的電路圖；圖5為本實用新型一個實施例的整體電路圖。
具體實施方式
本實用新型的設(shè)計構(gòu)思是這樣的為了避免直流電機在實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制時，當(dāng)一對場效應(yīng)管未完全斷開時，另一對場效應(yīng)管被接通所造成H橋驅(qū)動電路同一側(cè)的場效應(yīng)管同時導(dǎo)通，本實用新型在H橋驅(qū)動電路的供電回路上增加了一個受控開關(guān)機構(gòu)，用以切斷電源，這樣直流電機的正、反轉(zhuǎn)控制步驟為正轉(zhuǎn)-停轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)。同時采用分立元件組成電路，既能驅(qū)動大功率直流電機，又可以降低成本。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明參見圖2，本實用新型包括有用于驅(qū)動直流電機的H橋驅(qū)動單元21，該H橋驅(qū)動單元21包括四個場效應(yīng)管，所述四個場效應(yīng)管分別連接在H橋的四個邊上，其特征在于在H 橋驅(qū)動單元21與電源之間連接有一個受控開關(guān)機構(gòu)22。如圖3所示，受控開關(guān)機構(gòu)22包括受控元件31和與受控元件31的控制端連接的通斷信號處理單元32，其中，受控元件31用于實現(xiàn)H橋驅(qū)動單元2 1的供電電源通斷，通斷信號處理單元32用于處理來自控制器的通斷指令信號。如圖4所示，受控元件31為場效應(yīng)管Q5，該場效應(yīng)管Q5的漏極直接與主電路電源正極連接，場效應(yīng)管Q5的源極分別連接H橋上端的兩個場效應(yīng)管漏極，場效應(yīng)管Q5的柵極與通斷信號處理單元32的輸出端連接。通斷信號處理單元32包括兩個光電耦合器Ul、TO和發(fā)光二極管Dl，第一光電耦合器Ul的發(fā)光二極管正極與第二光電耦合器TO的發(fā)光二極管正極連接，并接入電耦合器發(fā)光二極管的工作電源正極，第一光電耦合器Ul的發(fā)光二極管負極與通斷信號輸入端連接， 第二光電耦合器U6的發(fā)光二極管負極經(jīng)發(fā)光二極管Dl接地；第一光電耦合器Ul的光敏管正極接入電耦合器光敏管的工作電源正極，第一光電耦合器Ul的光敏管負極與第二光電耦合器TO的光敏管正極連接，并接入受控元件31中的場效應(yīng)管Q5的柵極，第二光電耦合器U6的光敏管負極與受控元件31中的場效應(yīng)管Q5 的源極連接。本實用新型的受控開關(guān)機構(gòu)22也可以與電源負極連接，位于H橋驅(qū)動單元21下端的低電位處。參見圖5，本實用新型一個實施例的整體電路的工作原理如下電路中，Portl、Port2端為正、反轉(zhuǎn)信號輸入端，Port3端為H橋通斷信號輸入端。1、電機正轉(zhuǎn)狀態(tài)Port 3端為低電平，為H橋接通信號。電流經(jīng)電阻R1、光電耦合器Ul的內(nèi)部發(fā)光二極管流向地，此時電阻Rl下端電壓為1. IV(光電耦合器Ul內(nèi)部發(fā)光二極管壓降)，光電耦合器U6截止、光電耦合器Ul導(dǎo)通，使場效應(yīng)管Q5柵極得到電壓，場效應(yīng)管Q5導(dǎo)通，24V 電源提供的電流經(jīng)場效應(yīng)管Q5源極流出。Portl端為低電平、Port2端為高電平，電機正轉(zhuǎn)控制信號。Portl為低電平，電流經(jīng)電阻R4、光電耦合器U3、U8流向地，此時R4下端電壓 2. 2V (光電耦合器U3、U8內(nèi)部發(fā)光二極管壓降)，光電耦合器U2、U7和發(fā)光二極管D2的壓降過低，使光電耦合器U2、U7截止、光電耦合器U3、U8內(nèi)部的發(fā)光二極管點亮，光電耦合器 U3導(dǎo)通，使場效應(yīng)管Ql柵極得到電壓，場效應(yīng)管Ql導(dǎo)通。24V電源的電流經(jīng)場效應(yīng)管Ql 源極流出，向電機正端供電。光電耦合器U8導(dǎo)通，使場效應(yīng)管Q3可靠截止。Port2為高電平，電流經(jīng)電阻R8、光電耦合器U5、UlO和發(fā)光二極管D3流向地，光電耦合器U4、U9沒有電流，均處于截止?fàn)顟B(tài)。光電耦合器TO、U10內(nèi)部的發(fā)光二極管點亮， 光電耦合器UlO導(dǎo)通，使場效應(yīng)管Q4柵極得到電壓，場效應(yīng)管Q4導(dǎo)通。24V電源的電流通過電機M,由場效應(yīng)管Q4源極流出形成回路，電機M正轉(zhuǎn)。光電耦合器U5導(dǎo)通，使場效應(yīng)管 Q2可靠截止。2、電機停轉(zhuǎn)狀態(tài)Port3為高電平，為H橋斷開信號。電流經(jīng)電阻R1、光電耦合器TO和發(fā)光二極管 Dl流向地，光電耦合器TO導(dǎo)通，光電耦合器Ul截止。光電耦合器TO導(dǎo)通使場效應(yīng)管Q5柵極對源極短路，場效應(yīng)管Q5可靠截止。Portl端為高電平、Port2端為高電平，電機停轉(zhuǎn)控制信號。Portl為高電平，電流經(jīng)電阻R4、光電耦合器U2、U7和發(fā)光二極管D2流向地。光電耦合器U3、U8沒有電流，均處于截止?fàn)顟B(tài)。光電耦合器U2、U7內(nèi)部的發(fā)光二極管點亮，光電耦合器U2導(dǎo)通，使場效應(yīng)管Ql柵極對源極短路，使場效應(yīng)管Ql可靠截止。光電耦合器 U7導(dǎo)通使場效應(yīng)管Q3柵極得到電壓，場效應(yīng)管Q3導(dǎo)通。電機正端對地連通。Port2為高電平，其信號處理電路的工作情況與前述的電機正轉(zhuǎn)狀態(tài)相同。由于場效應(yīng)管Q4導(dǎo)通，電機負端對地連通。由于電機正、負兩端都對地連通，形成停車功能，電機無法轉(zhuǎn)動。3、電機反轉(zhuǎn)狀態(tài)Port3端為低電平，為H橋接通信號。通斷信號處理單元的工作情況與前述的電機正轉(zhuǎn)狀態(tài)相同。Portl端為高電平、Port2端為低電平，電機反轉(zhuǎn)控制信號。Port2端為低電平，電流經(jīng)電阻R8、光電耦合器U4、U9流向地，此時電阻R8下端電壓2. 2V(光電耦合器U4、U9內(nèi)部發(fā)光二極管壓降)，光電耦合器U5、UlO和發(fā)光二極管D3 的壓降過低，使光電耦合器TO、UlO截止，光電耦合器U4 U9內(nèi)部的發(fā)光二極管點亮。光電耦合U4導(dǎo)通，使場效應(yīng)管Q2柵極得到電壓，場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通。24V電源的電流經(jīng)場效應(yīng)管 Q2源極流出，向電機負端供電。光電耦合U9導(dǎo)通使場效應(yīng)管Q4可靠截止。Portl端為高電平，其信號處理電路的工作情況與前述的電機停轉(zhuǎn)狀態(tài)相同。由于場效應(yīng)管Q3導(dǎo)通，電機正端對地連通，電機實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。這樣，直流電機的正、反轉(zhuǎn)控制過程按上述正轉(zhuǎn)狀態(tài)-停轉(zhuǎn)狀態(tài)-反轉(zhuǎn)狀態(tài)三個步驟實施。同樣，直流電機的反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)的過程也按三個步驟實施，即反轉(zhuǎn)狀態(tài)-停轉(zhuǎn)狀態(tài)-正轉(zhuǎn)狀態(tài)。[0040]另外，本實施例的正反轉(zhuǎn)信號輸入端Portl、Port2和H橋通斷信號輸入端Port3 可以分別接收來自控制器的速度信號，速度信號可以由PWM(脈沖寬度調(diào)制)方式提給，它們的信號處理電路能獨立實施直流電機的速度控制。以上應(yīng)用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了說明書后均可以對上述具體實施方式
做出一些修改，所以，本說明書的內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
權(quán)利要求1.直流電機的H橋驅(qū)動電路，包括用于驅(qū)動直流電機的H橋驅(qū)動單元(21)，該H橋驅(qū)動單元包括四個場效應(yīng)管，所述四個場效應(yīng)管分別連接在H橋的四個邊上，其特征在于在H橋驅(qū)動單元與電源之間連接有一個受控開關(guān)機構(gòu)02)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機的H橋驅(qū)動電路，其特征在于所述的受控開關(guān)機構(gòu)0 包括受控元件(31)和與受控元件(31)的控制端連接的通斷信號處理單元(32)，其中，受控元件(31)用于實現(xiàn)H橋驅(qū)動單元的供電電源通斷，通斷信號處理單元(32) 用于處理來自控制器的通斷指令信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電機的H橋驅(qū)動電路，其特征在于所述受控元件(31) 為場效應(yīng)管(Q5)，該場效應(yīng)管的漏極直接與主電路電源正極連接，場效應(yīng)管的源極分別連接H橋上端的兩個場效應(yīng)管漏極，場效應(yīng)管的柵極與通斷信號處理單元(32) 的輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電機的H橋驅(qū)動電路，其特征在于所述通斷信號處理單元(3 包括兩個光電耦合器(U1、U6)和發(fā)光二極管(Dl)，第一光電耦合器(Ul)的發(fā)光二極管正極與第二光電耦合器(U6)的發(fā)光二極管正極連接，并接入電耦合器發(fā)光二極管的工作電源正極，第一光電耦合器(Ul)的發(fā)光二極管負極與通斷信號輸入端連接，第二光電耦合器(U6)的發(fā)光二極管負極經(jīng)發(fā)光二極管(Dl)接地；第一光電耦合器(Ul)的光敏管正極接入電耦合器光敏管的工作電源正極，第一光電耦合器(Ul)的光敏管負極與第二光電耦合器(U6)的光敏管正極連接，并接入受控元件 (31)中的場效應(yīng)管0^5)的柵極，第二光電耦合器(U6)的光敏管負極與受控元件(31)中的場效應(yīng)管的源極連接。
專利摘要本實用新型涉及一種直流電機的驅(qū)動電路。它包括有用于驅(qū)動直流電機的H橋驅(qū)動單元(21)，該H橋驅(qū)動單元(21)包括四個場效應(yīng)管，所述四個場效應(yīng)管分別連接在H橋的四個邊上，其特征在于在H橋驅(qū)動單元(21)與電源之間連接有一個受控開關(guān)機構(gòu)(22)。本實用新型具有如下的優(yōu)點成本較低，能驅(qū)動大功率直流電機，可避免H橋驅(qū)動電路同一側(cè)的場效應(yīng)管同時導(dǎo)通引起的元件燒壞。
文檔編號H02P7/28GK201956958SQ20102066030
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者羅人軒, 陳永華 申請人:重慶東登科技有限公司