本實(shí)用新型涉及電機(jī)控制技術(shù)，特別是涉及一種H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前，對(duì)電機(jī)的控制主要由以下兩種方案：

一種是采用H橋架構(gòu)，由四只N溝道場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成NMOS1-NMOS4，外加兩個(gè)專用芯片驅(qū)動(dòng)，工作原理是單片機(jī)提供兩路開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)PWM1、PWM2，輸出PWM1(PWM2置低)時(shí)，NMOS1、NMOS4導(dǎo)通，NMOS2、NMOS3截止，電機(jī)正轉(zhuǎn)；輸出PWM2(PWM1置低)時(shí)，NMOS2、NMOS3導(dǎo)通，NMOS1、NMOS4截止，電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過(guò)改變PWM1、PWM2的占空比，調(diào)整馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。該方案的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)繼電器干擾，電磁兼容性較好；缺點(diǎn)是每個(gè)電機(jī)需占用兩個(gè)PWM口，對(duì)單片機(jī)選型要求高、成本高。

另一種是由一個(gè)雙刀雙擲繼電器與一只N溝通場(chǎng)效應(yīng)管組合構(gòu)成，工作原理是：電機(jī)工作時(shí)，通過(guò)控制繼電器的吸合與斷開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)；通過(guò)調(diào)整PWM的占空比，控制場(chǎng)效應(yīng)管的通斷時(shí)間，實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的調(diào)速。該方案的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)潔，成本低，不足之處是繼電器有噪聲，且電磁兼容性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)設(shè)備，用于克服現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器所存在的不足之處。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括H橋換向電路，該H橋換向電路包括連接電機(jī)并位于高端左上的第一PMOS管、位于高端右上的第二PMOS管、位于低端左下的第一NMOS管和位于低端右下的第二NMOS管，第一PMOS管和第二NMOS管構(gòu)成第一通路，第二PMOS管和第一NMOS管構(gòu)成第二通路；第一PMOS管和第二PMOS管的柵極分別連接有第一開(kāi)關(guān)電路和第二開(kāi)關(guān)電路；還包括第三開(kāi)關(guān)電路、第四開(kāi)關(guān)電路和控制電路，第三開(kāi)關(guān)電路包括第一或非門，第四開(kāi)關(guān)電路包括第二或非門，控制電路包括第三或非門，第三或非門的兩輸入端連接PWM信號(hào)，輸出端接第一或非門的一輸入端和第二或非門的一輸入端，第一或非門的另一輸入端接第一高低電平信號(hào)，第一或非門的輸出端接第一NMOS管的柵極；第二或非門的另一輸入端接第二高低電平信號(hào)，該第二高低電平信號(hào)在電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)狀態(tài)與第一高低電平信號(hào)相位相反；第二或非門的輸出端接第二NMOS管的柵極。

進(jìn)一步的，所述第三開(kāi)關(guān)電路還包括電阻R3、電阻R7和電容C3，電阻R3連接在第一NMOS管的柵極和第一或非門的輸出端之間，電阻R7和電容C3并聯(lián)連接在第一NMOS管的柵極和源極之間；所述第四開(kāi)關(guān)電路還包括電阻R4、電阻R8和電容C4，電阻R4連接在第二NMOS管的柵極和第二或非門的輸出端之間，電阻R8和電容C4并聯(lián)連接在第二NMOS管的柵極和源極之間。

進(jìn)一步的，所述第三開(kāi)關(guān)電路還包括磁珠S1，該磁珠S1連接在第一NMOS管的柵極和第一或非門的輸出端之間；所述第四開(kāi)關(guān)電路還包括磁珠S2，該磁珠S2連接在第二NMOS管的柵極和第二或非門的輸出端之間。

進(jìn)一步的，所述第一開(kāi)關(guān)電路和第二開(kāi)關(guān)電路分別為三極管開(kāi)關(guān)電路，且第一開(kāi)關(guān)電路連接所述第一高低電平信號(hào)，第二開(kāi)關(guān)電路連接所述第二高低電平信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述第一開(kāi)關(guān)電路包括三極管Q1、電阻R1、電容C1、穩(wěn)壓二極管ZD1、電阻R5、電阻R9、電阻R13、電阻R15，電阻R1、電容C1、穩(wěn)壓二極管ZD1并聯(lián)連接在電源VDD和第一PMOS管的柵極之間，三極管Q1的集電極通過(guò)電阻R9、電阻R5連接第一PMOS管的柵極，三極管Q1的基極通過(guò)電阻R13連接所述第一高低電平信號(hào)，三級(jí)管Q1的發(fā)射極接地，電阻R15連接在三極管Q1的基極和發(fā)射極之間。

進(jìn)一步的，所述第二開(kāi)關(guān)電路包括三極管Q2、電阻R2、電容C2、穩(wěn)壓二極管ZD2、電阻R6、電阻R10、電阻R14、電阻R16，電阻R2、電容C2、穩(wěn)壓二極管ZD2并聯(lián)連接在電源VDD和第二PMOS管的柵極之間，三極管Q2的集電極通過(guò)電阻R10、電阻R6連接第二PMOS管的柵極，三極管Q2的基極通過(guò)電阻R14連接所述第一高低電平信號(hào)，三級(jí)管Q2的發(fā)射極接地，電阻R16連接在三極管Q2的基極和發(fā)射極之間。

進(jìn)一步的，所述控制電路還包括電阻R17、電阻R18，所述第三或非門的兩輸入端并在一起并連接電阻R17的一端，電阻R17的另一端連接PWM信號(hào)，電阻R18的一端連接電阻R17的一端，電阻R18的另一端接地。

進(jìn)一步的，還包括檢測(cè)電路，該檢測(cè)電路包括電阻R11、電阻R12，電阻R11、電阻R12并聯(lián)連接，且二者的一并聯(lián)連接端連接所述第一NMOS管和第二NMOS管的源極，并構(gòu)成檢測(cè)信號(hào)輸出端，二者的另一并聯(lián)連接端接地。

進(jìn)一步的，所述第一或非門、第二或非門、第三或非門集成在同一芯片上。

本實(shí)用新型另提供一種電機(jī)設(shè)備，包括電機(jī)、單片機(jī)，還包括上述任一項(xiàng)所述的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，所述單片機(jī)用于產(chǎn)生所述PWM信號(hào)、第一高低電平信號(hào)和第二高低電平信號(hào)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

由于采用或非門構(gòu)成第三開(kāi)關(guān)電路、第四開(kāi)關(guān)電路的核心器件，使得本實(shí)用新型對(duì)單個(gè)電機(jī)只需用到一個(gè)PWM端口和兩個(gè)普通IO口，對(duì)單機(jī)片的選型要求適中，成本低，并能排除繼電器的噪聲干擾，且電磁兼容性較好。

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；但本實(shí)用新型的一種H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)設(shè)備不局限于實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的4路或非門集成芯片的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例，請(qǐng)參見(jiàn)圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的一種H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括H橋換向電路，該H橋換向電路包括連接電機(jī)M1并位于高端左上的第一PMOS管P1、位于高端右上的第二PMOS管P2、位于低端左下的第一NMOS管N1和位于低端右下的第二RNMOS管N2，第一PMOS管P1和第二RNMOS管N2構(gòu)成第一通路，第二PMOS管P2和第一NMOS管N1構(gòu)成第二通路；第一PMOS管P1和第二PMOS管P2的柵極分別連接有第一開(kāi)關(guān)電路1和第二開(kāi)關(guān)電路2；還包括第三開(kāi)關(guān)電路3、第四開(kāi)關(guān)電路4和控制電路；第三開(kāi)關(guān)電路3包括第一或非門U1，第四開(kāi)關(guān)電路4包括第二或非門U2，還包括控制電路，該控制電路包括第三或非門U3，第三或非門U3的兩輸入端連接PWM信號(hào)(即圖1中的MOTOR-PWM信號(hào))，輸出端接第一或非門U1的一輸入端和第二或非門U2的一輸入端，第一或非門U1的另一輸入端接第一高低電平信號(hào)(即圖1中的MOTOR-P信號(hào))，第一或非門U1的輸出端接第一NMOS管N1的柵極；第二或非門U2的另一輸入端接第二高低電平信號(hào)(即圖1中的MOTOR-F信號(hào))，該第二高低電平信號(hào)在電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)狀態(tài)與第一高低電平信號(hào)的相位相反；第二或非門U2的輸出端接第二RNMOS管N2的柵極。

本實(shí)施例中，所述第三開(kāi)關(guān)電路3還包括電阻R3、電阻R7和電容C3，電阻R3連接在第一NMOS管N1的柵極和第一或非門U1的輸出端之間，電阻R7和電容C3并聯(lián)連接在第一NMOS管N1的柵極和源極之間；所述第四開(kāi)關(guān)電路4還包括電阻R4、電阻R8和電容C4，電阻R4連接在第二RNMOS管N2的柵極和第二或非門U2的輸出端之間，電阻R8和電容C4并聯(lián)連接在第二RNMOS管N2的柵極和源極之間。所述第三開(kāi)關(guān)電路3還包括磁珠S1，該磁珠S1連接在第一NMOS管N1的柵極和第一或非門U1的輸出端之間；所述第四開(kāi)關(guān)電路4還包括磁珠S2，該磁珠S2連接在第二RNMOS管N2的柵極和第二或非門U2的輸出端之間。

本實(shí)施例中，所述第一開(kāi)關(guān)電路1和第二開(kāi)關(guān)電路2分別為三極管開(kāi)關(guān)電路，且第一開(kāi)關(guān)電路1連接所述第一高低電平信號(hào)，第二開(kāi)關(guān)電路2連接所述第二高低電平信號(hào)。

具體，所述第一開(kāi)關(guān)電路1包括三極管Q1、電阻R1、電容C1、穩(wěn)壓二極管ZD1、電阻R5、電阻R9、電阻R13、電阻R15，電阻R1、電容C1、穩(wěn)壓二極管ZD1并聯(lián)連接在電源VDD和第一PMOS管P1的柵極之間，三極管Q1的集電極通過(guò)電阻R9、電阻R5連接第一PMOS管P1的柵極，三極管Q1的基極通過(guò)電阻R13連接所述第一高低電平信號(hào)，三級(jí)管Q1的發(fā)射極接地，電阻R15連接在三極管Q1的基極和發(fā)射極之間。所述第二開(kāi)關(guān)電路2包括三極管Q2、電阻R2、電容C2、穩(wěn)壓二極管ZD2、電阻R6、電阻R10、電阻R14、電阻R16，電阻R2、電容C2、穩(wěn)壓二極管ZD2并聯(lián)連接在電源VDD和第二PMOS管P2的柵極之間，三極管Q2的集電極通過(guò)電阻R10、電阻R6連接第二PMOS管P2的柵極，三極管Q2的基極通過(guò)電阻R14連接所述第一高低電平信號(hào)，三級(jí)管Q2的發(fā)射極接地，電阻R16連接在三極管Q2的基極和發(fā)射極之間。所述兩個(gè)穩(wěn)壓二極管的設(shè)置能夠?qū)蓚€(gè)PMOS管起到保護(hù)作用。

本實(shí)施例中，所述控制電路還包括電阻R17、電阻R18，所述第三或非門U3的兩輸入端并在一起并連接電阻R17的一端，電阻R17的另一端連接PWM信號(hào)，電阻R18的一端連接電阻R17的一端，電阻R18的另一端接地。

本實(shí)施例中，還包括檢測(cè)電路5，該檢測(cè)電路5包括電阻R11、電阻R12，電阻R11、電阻R12并聯(lián)連接，且二者的一并聯(lián)連接端連接所述第一NMOS管N1和第二RNMOS管N2的源極，并構(gòu)成檢測(cè)信號(hào)輸出端MOTOR-DET，二者的另一并聯(lián)連接端接地。所述PWM信號(hào)、第一高低電平信號(hào)和第二高低電平信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生，所述檢測(cè)信號(hào)輸出端MOTOR-DET輸出的反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離和線性放大后給輸出給單片機(jī)，單片機(jī)控制PWM信號(hào)輸出占空比，從而使得電機(jī)根據(jù)不同的負(fù)載相應(yīng)的調(diào)整輸出電流大小，達(dá)到恒流的效果。另外，一旦電機(jī)發(fā)生異常(例如堵轉(zhuǎn))，電流瞬間變得比正常工作時(shí)的電流大得多，檢測(cè)信號(hào)輸出端MOTOR-DET把異常信號(hào)反饋給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)處理，停止輸出PWM信號(hào)，從而達(dá)到異常保護(hù)的效果。

本實(shí)施例中，所述第一或非門U1、第二或非門U2、第三或非門U3集成在同一芯片上。具體，可以直接采用現(xiàn)有技術(shù)中集成有四個(gè)或非門的4路或非門集成芯片IC(如圖2所示)，且具體應(yīng)用時(shí)，只需采用該4路或非門集成芯片IC的其中三個(gè)或非門即可。

本實(shí)施例中，第一PMOS管P1和第二PMOS管P2的漏極分別連接電源VDD，電源VDD上還連接有可調(diào)電阻RT1。

本實(shí)用新型另提供一種電機(jī)設(shè)備，包括電機(jī)M1、單片機(jī)(圖中未體現(xiàn))，還包括上述任一項(xiàng)所述的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，所述單片機(jī)用于產(chǎn)生所述PWM信號(hào)、第一高低電平信號(hào)和第二高低電平信號(hào)。

電機(jī)M1工作時(shí)，在單片機(jī)的控制下，第一PMOS管P1、第二RNMOS管N2和第二PMOS管P2、第一NMOS管N1輪流導(dǎo)通，從而控制馬達(dá)正反轉(zhuǎn)，通過(guò)改變PWM信號(hào)的占空比，改變第一PMOS管P1、第二RNMOS管N2和第二PMOS管P2、第一NMOS管N1的導(dǎo)通截止時(shí)間，從而調(diào)電機(jī)M1的轉(zhuǎn)速。

本實(shí)用新型的具體控制過(guò)程如下：

1)PWM信號(hào)、第一高低電平信號(hào)、第二高低電平信號(hào)均輸出低電平，則第三或非門U3輸出高電平，使第一或非門U1和第二或非門U2分別輸出低電平，從而使第一NMOS管N1和第二RNMOS管N2分別截止；由于第一高低電平信號(hào)、第二高低電平信號(hào)均輸出低電平，使得三極管Q1、三極管Q2截止，從而使第一PMOS管P1、第二PMOS管P2截止，此時(shí)，電機(jī)M1處于停止?fàn)顟B(tài)；

2)PWM信號(hào)、第一高低電平信號(hào)輸出低電平，第二高低電平信號(hào)輸出高電平，則第三或非門U3輸出高電平，使第一或非門U1和第二或非門U2分別輸出低電平，從而使第一NMOS管N1和第二RNMOS管N2分別截止；由于第一高低電平信號(hào)輸出低電平，第二高低電平信號(hào)輸出高電平，使得三極管Q1截止、三極管Q2導(dǎo)通，從而使第一PMOS管P1截止、第二PMOS管P2導(dǎo)通，此時(shí)，電機(jī)M1處于停止?fàn)顟B(tài)；

3)PWM信號(hào)輸出低電平，第一高低電平信號(hào)輸出高電平，第二高低電平信號(hào)輸出低電平，則第三或非門U3輸出高電平，使第一或非門U1和第二或非門U2分別輸出低電平，從而使第一NMOS管N1和第二RNMOS管N2分別截止；由于第一高低電平信號(hào)輸出高電平，第二高低電平信號(hào)輸出低電平，使得三極管Q1導(dǎo)通、三極管Q2截止，從而使第一PMOS管P1導(dǎo)通、第二PMOS管P2截止，此時(shí)，電機(jī)M1處于停止?fàn)顟B(tài)；

4)PWM信號(hào)輸出低電平，第一高低電平信號(hào)輸出高電平，第二高低電平信號(hào)輸出高電平，則第三或非門U3輸出高電平，使第一或非門U1和第二或非門U2分別輸出低電平，從而使第一NMOS管N1和第二RNMOS管N2分別截止；由于第一高低電平信號(hào)、第二高低電平信號(hào)均輸出高電平，使得三極管Q1、三極管Q2均導(dǎo)通，從而使第一PMOS管P1、第二PMOS管P2導(dǎo)通，此時(shí)，電機(jī)M1處于停止?fàn)顟B(tài)；

5)PWM信號(hào)輸出高電平，第一高低電平信號(hào)、第二高低電平信號(hào)輸出低電平，則第三或非門U3輸出低電平，使第一或非門U1和第二或非門U2分別輸出高電平，從而使第一NMOS管N1和第二RNMOS管N2分別導(dǎo)通；由于第一高低電平信號(hào)、第二高低電平信號(hào)均輸出低電平，使得三極管Q1、三極管Q2均截止，從而使第一PMOS管P1、第二PMOS管P2截止，此時(shí)，電機(jī)M1處于停止?fàn)顟B(tài)；

6)PWM信號(hào)輸出高電平，第一高低電平信號(hào)輸出高電平，第二高低電平信號(hào)輸出低電平，則第三或非門U3輸出低電平，使第一或非門U1輸出低電平，第二或非門U2輸出高電平，從而使第一NMOS管N1截止，第二RNMOS管N2導(dǎo)通；由于第一高低電平信號(hào)輸出高電平，第二高低電平信號(hào)輸出低電平，使得三極管Q1導(dǎo)通，三極管Q2截止，從而使第一PMOS管P1導(dǎo)通，第二PMOS管P2截止，此時(shí)，電機(jī)M1正轉(zhuǎn)；

7)PWM信號(hào)輸出高電平，第一高低電平信號(hào)輸出低電平，第二高低電平信號(hào)輸出高電平，則第三或非門U3輸出低電平，使第一或非門U1輸出高電平，第二或非門U2輸出低電平，從而使第一NMOS管N1導(dǎo)通，第二RNMOS管N2截止；由于第一高低電平信號(hào)輸出低電平，第二高低電平信號(hào)輸出高電平，使得三極管Q1截止，三極管Q2導(dǎo)通，從而使第一PMOS管P1截止，第二PMOS管P2導(dǎo)通，此時(shí)，電機(jī)M1反轉(zhuǎn)；

8)PWM信號(hào)輸出高電平，第一高低電平信號(hào)、第二高低電平信號(hào)輸出高電平，則第三或非門U3輸出低電平，使第一或非門U1輸出、第二或非門U2輸出低電平，從而使第一NMOS管N1、第二RNMOS管N2截止；由于第一高低電平信號(hào)、第二高低電平信號(hào)輸出高電平，使得三極管Q1、三極管Q2導(dǎo)通，從而使第一PMOS管P1、第二PMOS管P2導(dǎo)通，此時(shí)，電機(jī)M1處于停止?fàn)顟B(tài)。

上述實(shí)施例僅用來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的一種H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)設(shè)備，但本實(shí)用新型并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均落入本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。