一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路，其包括：第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第一運(yùn)算放大器、第一三極管、第一二極管、三角波發(fā)生器、第一電源，直流電動(dòng)機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路，減少電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的功率損耗，提高了電動(dòng)機(jī)工作的效率。
【專利說明】—種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在兒童玩具和小型電氣產(chǎn)品中，所用電動(dòng)機(jī)的容量一般都很小，然而，對(duì)于機(jī)器人以及其他控制機(jī)械來說，則要求電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較大的輸出扭矩，因此，所使用的電動(dòng)機(jī)容量一般也較大。
[0003]電動(dòng)機(jī)容量較大時(shí)，其電能消耗當(dāng)然也會(huì)增大。如果在保持電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定的情況下增大電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和電樞紐電流大體上成比例增大。在較大容量的電動(dòng)機(jī)的控制電路中，如何盡可能減小功率驅(qū)動(dòng)電路所消耗的電能，就成為電動(dòng)機(jī)節(jié)能研究中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路，其包括:第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第一運(yùn)算放大器、第一三極管、第一二極管、三角波發(fā)生器、第一電源，直流電動(dòng)機(jī)，其中第一電阻的一端接收來自外部的輸入信號(hào)，該第一電阻的另一端連接第二電阻的一端和第一運(yùn)算放大器的反相輸入端，該第二電阻的另一端連接第一運(yùn)算放大器的輸出端，該第一運(yùn)算放大器的同相輸入端連接第五電阻的一端，該第一運(yùn)算放大器的輸出端還連接第三電阻的一端，該第三電阻的另一端分別連接第四電阻的一端和第一三極管的基極，該第四電阻的另一端接地，該第五電阻的另一端分別連接第六電阻的一端和第七電阻的一端，該第六電阻的另一端連接三角波發(fā)生器，該第七電阻的另一端接地，該第一三極管的發(fā)射極接地，該第一三極管的集電極分別連接直流電動(dòng)機(jī)的第一接線端子和第一二極管的陽極，該直流電動(dòng)機(jī)的第二接線端子分別連接第一電源和第一二極管的陰極。
[0005]其中所述三角波發(fā)生器包括:方波發(fā)生器、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻，電容器、穩(wěn)壓管、第二運(yùn)算放大器和第二電源，其中該方波發(fā)生器連接第八電阻的一端，該第八電阻的另一端分別連接第二運(yùn)算放大器的反相輸入端、第九電阻的一端和電容器的一端，該第九電阻的另一端和電容器的另一端同時(shí)連接第二運(yùn)算放大器的輸出端，該第二運(yùn)算放大器的同相輸入端連接第十電阻的一端，第十電阻的另一端分別連接穩(wěn)壓管的陰極和第十一電阻的一端，該穩(wěn)壓管的陽極接地，該第十一電阻的另一端連接第二電源。
[0006]其中第一電源為24V，第一電阻的阻值為10千歐姆，第二電阻的阻值為100千歐姆，第三電阻的阻值為220歐姆，第四電阻的阻值為2.2千歐姆，第五電阻的阻值為10千歐姆，第六電阻的阻值為2.2千歐姆，第七電阻的阻值為2.2千歐姆。
[0007]其中第二電源為12V，第八電阻的阻值為10千歐姆，第九電阻的阻值為1000千歐姆，第十電阻的阻值為10千歐姆，第十一電阻的阻值為2.2千歐姆，電容器的電容值為0.2u F。[0008]其中所述第一二極管是續(xù)流二極管。
[0009]其中所述第一三極管是NPN晶體管。
[0010]其中所述穩(wěn)壓管的輸出電壓是4.2V。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路,減少電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的功率損耗，提高了電動(dòng)機(jī)工作的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路的原理示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的三角波發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]圖1是本發(fā)明的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路的原理示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路包括:第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第一運(yùn)算放大器Al、第一三極管Tl、第一二極管D1、三角波發(fā)生器、第一電源Vccl,直流電動(dòng)機(jī),其中第一電阻Rl的一端接收來自外部的輸入信號(hào)，該第一電阻Rl的另一端連接第二電阻R2的一端和第一運(yùn)算放大器Al的反相輸入端,該第二電阻R2的另一端連接第一運(yùn)算放大器Al的輸出端,該第一運(yùn)算放大器Al的同相輸入端連接第五電阻R5的一端，該第一運(yùn)算放大器Al的輸出端還連接第三電阻R3的一端，該第三電阻R3的另一端分別連接第四電阻R4的一端和第一三極管Tl的基極，該第四電阻R4的另一端接地，該第五電阻R5的另一端分別連接第六電阻R6的一端和第七電阻R7的一端，該第六電阻R6的另一端連接三角波發(fā)生器，該第七電阻R7的另一端接地，該第一三極管Tl的發(fā)射極接地，該第一三極管Tl的集電極分別連接直流電動(dòng)機(jī)的第一接線端子和第一二極管Dl的陽極，該直流電動(dòng)機(jī)的第二接線端子分別連接第一電源Vccl和第一二極管Dl的陰極。
[0015]所述第一二極管是續(xù)流二極管。所述第一三極管是NPN晶體管。
[0016]下面通過一個(gè)具體例子來介紹該占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路的工作過程。
[0017]三角波發(fā)生器輸出以4.2V為中心頻率為25KHZ的三角波信號(hào)，輸入信號(hào)是測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的直流電壓信號(hào)，該輸出的直流電壓信號(hào)與測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，穩(wěn)定輸出時(shí)為IOV。該三角波信號(hào)與來自測(cè)速發(fā)電機(jī)的直流電壓信號(hào)通過第一運(yùn)算放大器Al進(jìn)行比較，產(chǎn)生振幅為12V和頻率為50KHZ的PWM方波，進(jìn)而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在PWM方波信號(hào)的波峰輸入到三極管Tl的基極時(shí)該三極管Tl導(dǎo)通，在PWM方波信號(hào)的波谷輸入到三極管Tl的基極時(shí)該三極管Tl關(guān)斷。
[0018]第一電源Vccl是電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。當(dāng)三極管Tl關(guān)斷時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)有慣性而不會(huì)馬上停止，會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間。電動(dòng)機(jī)里面有電感，電感能存儲(chǔ)能量，本發(fā)明加入了第一二極管，即在電動(dòng)機(jī)的兩端反向并聯(lián)該第一二極管，所述電感存儲(chǔ)的能量就能夠通過該第一二極管回流給電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)可以利用這個(gè)回流的電流繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)不停止，減少能量損失。另外，加入該第一二極管的另一個(gè)好處是保護(hù)三極管Tl不被燒毀。電感所存儲(chǔ)的能量如果不能及時(shí)釋放掉，則在三極管Tl的下一次導(dǎo)通時(shí)，該能量就會(huì)通過該三極管Tl釋放掉，此時(shí)將產(chǎn)生很大的沖擊電流，導(dǎo)致該三極管Tl被燒毀。[0019]在整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路中，第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3和第五電阻R5均起限流保護(hù)的作用，第四電阻R4起防止靜電作用和防止電流過大擊穿三極管，第六電阻R6和第七電阻R7起分壓的作用。為防止第一運(yùn)算放大器Al被過高的輸入電壓燒毀，其同相輸入端的輸入電壓可以例如3V。
[0020]另外，如果由于電動(dòng)機(jī)連接的負(fù)載發(fā)生變化而導(dǎo)致該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變時(shí)，該轉(zhuǎn)速變化可以被測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)到，并且輸出與該轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)，繼而改變PWM信號(hào)的波形，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。
[0021]三角波發(fā)生器可以采用任何公知的結(jié)構(gòu)，只要其輸出的三角波的振幅和頻率符合本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路的要求即可。
[0022]上面的具體數(shù)值僅僅是舉例說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員基于本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用的需要，可以改變具體參數(shù)值來滿足需求。
[0023]下面介紹一下發(fā)明人設(shè)計(jì)的可在本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路中使用的三角波發(fā)生器的一種電路結(jié)構(gòu)。
[0024]圖2是本發(fā)明的三角波發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)的原理示意圖。如圖2所示，該三角波發(fā)生器包括:方波發(fā)生器、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11，電容器C、穩(wěn)壓管Z、第二運(yùn)算放大器A2和第二電源Vcc2，其中該方波發(fā)生器連接第八電阻R8的一端，該第八電阻R8的另一端分別連接第二運(yùn)算放大器A2的反相輸入端、第九電阻R9的一端和電容器C的一端，該第九電阻R9的另一端和電容器C的另一端同時(shí)連接第二運(yùn)算放大器A2的輸出端，該第二運(yùn)算放大器A2的同相輸入端連接第十電阻RlO的一端，第十電阻RlO的另一端分別連 接穩(wěn)壓管Z的陰極和第十一電阻Rll的一端，該穩(wěn)壓管Z的陽極接地，該第十一電阻Rll的另一端連接第二電源Vcc2。
[0025]方波發(fā)生器可以采用任何公知的結(jié)構(gòu)，只要其輸出的方波的振幅和頻率符合本發(fā)明的要求即可。
[0026]下面也通過一個(gè)具體例子來介紹本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)的三角波發(fā)生器的工作過程。
[0027]方波發(fā)生器產(chǎn)生所需要的方波信號(hào)并且輸入到第二運(yùn)算放大器A2的反相輸入端，第二電源Vcc2提供電壓信號(hào)至第二運(yùn)算放大器A2的同相輸入端，該方波信號(hào)經(jīng)過本發(fā)明設(shè)計(jì)的積分電路后，產(chǎn)生所需要的三角波信號(hào)。
[0028]在這里，方波信號(hào)的振幅是12V、頻率是50KHZ，第二電源Vcc2提供12V的電壓，其和穩(wěn)壓管Z —起工作產(chǎn)生4.2V的偏置電壓。該具體數(shù)值僅僅是舉例說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員基于本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用中所使用的三角波信號(hào)參數(shù)，通過改變具體參數(shù)值來產(chǎn)生所需要的三角波信號(hào)。
[0029]本發(fā)明所采用的各元器件的值可以根據(jù)具體的應(yīng)用來確定，這里舉例說明一組在實(shí)踐中使用的元器件的值，第一電源Vccl為24V，第二電源Vcc2為12V，第一電阻Rl的阻值為10千歐姆，第二電阻R2的阻值為100千歐姆，第三電阻R3的阻值為220歐姆，第四電阻R4的阻值為2.2千歐姆，第五電阻R5的阻值為10千歐姆，第六電阻R6的阻值為2.2千歐姆，第七電阻的阻值為2.2千歐姆，第八電阻的阻值為10千歐姆，第九電阻的阻值為1000千歐姆，第十電阻的阻值為10千歐姆，第十一電阻的阻值為2.2千歐姆，電容器C的電容值為 0.2 u F。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路,減少電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的功率損耗，提高了電動(dòng)機(jī)工作的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路，其包括:第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第一運(yùn)算放大器、第一三極管、第一二極管、三角波發(fā)生器、第一電源，直流電動(dòng)機(jī)，其中第一電阻的一端接收來自外部的輸入信號(hào)，該第一電阻的另一端連接第二電阻的一端和第一運(yùn)算放大器的反相輸入端，該第二電阻的另一端連接第一運(yùn)算放大器的輸出端，該第一運(yùn)算放大器的同相輸入端連接第五電阻的一端，該第一運(yùn)算放大器的輸出端還連接第三電阻的一端，該第三電阻的另一端分別連接第四電阻的一端和第一三極管的基極，該第四電阻的另一端接地，該第五電阻的另一端分別連接第六電阻的一端和第七電阻的一端，該第六電阻的另一端連接三角波發(fā)生器，該第七電阻的另一端接地，該第一三極管的發(fā)射極接地，該第一三極管的集電極分別連接直流電動(dòng)機(jī)的第一接線端子和第一二極管的陽極，該直流電動(dòng)機(jī)的第二接線端子分別連接第一電源和第一二極管的陰極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路，其中所述三角波發(fā)生器包括:方波發(fā)生器、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻，電容器、穩(wěn)壓管、第二運(yùn)算放大器和第二電源，其中該方波發(fā)生器連接第八電阻的一端，該第八電阻的另一端分別連接第二運(yùn)算放大器的反相輸入端、第九電阻的一端和電容器的一端，該第九電阻的另一端和電容器的另一端同時(shí)連接第二運(yùn)算放大器的輸出端，該第二運(yùn)算放大器的同相輸入端連接第十電阻的一端，第十電阻的另一端分別連接穩(wěn)壓管的陰極和第十一電阻的一端，該穩(wěn)壓管的陽極接地，該第十一電阻的另一端連接第二電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路,其中第一電源為24V，第一電阻的阻值為10千歐姆，第二電阻的阻值為100千歐姆，第三電阻的阻值為220歐姆，第四電阻的阻值為2.2千歐姆，第五電阻的阻值為10千歐姆，第六電阻的阻值為2.2千歐姆，第七電阻的阻值為2.2千歐姆。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路，其中第二電源為12V，第八電阻的阻值為10千歐姆，第九電阻的阻值為1000千歐姆，第十電阻的阻值為10千歐姆，第十一電阻的阻值為2.2千歐姆，電容器的電容值為0.2 u F。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路，其中所述第一二極管是續(xù)流二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路，其中所述第一三極管是NPN晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路，其中所述穩(wěn)壓管的輸出電壓是4.2V。
【文檔編號(hào)】H03K3/017GK103780226SQ201410052053
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】曹中興, 李曉光, 嚴(yán)敢, 薛保平, 呂玉祥 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)