电池驱动直流电机的控制电路[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 212343681 U(45)授权公告日 2021.01.12

(21)申请号 202021202675.1(22)申请日 2020.06.24

(73)专利权人 厦门镁集云科技有限公司

地址 361021 福建省厦门市集美区灌口大

道253号201单元之12(72)发明人 王勤益　吴贤艺　黄慧娟　陈新培　(74)专利代理机构 厦门原创专利事务所(普通

合伙) 35101

代理人 徐东峰　黄一敏(51)Int.Cl.

H02P 7/06(2006.01)H02H 7/085(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图3页

(54)实用新型名称

电池驱动直流电机的控制电路(57)摘要

本实用新型提供了电池驱动直流电机的控制电路，包括驱动模块、振荡模块以及短路保护模块，所述驱动模块连接所述振荡模块与所述短路保护模块，所述振荡模块向驱动模块输入PWM脉冲，所述振荡模块输出的PWM脉冲的宽度与占空比逐渐增大。通过设置振荡模块向驱动模块发送PWM脉冲，启动时把电池电流在一定时间内慢慢升高至直流电机全速所需求的电流，并且通过设置短路保护模块，当输出的电流过大或短路时，短路保护模块直接切断输出，保护直流电机，实现保护电池与延长电机寿命的目的。

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权　利　要　求　书

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1.电池驱动直流电机的控制电路，其特征在于，包括驱动模块、振荡模块以及短路保护模块，所述驱动模块连接所述振荡模块与所述短路保护模块，所述振荡模块向驱动模块输入PWM脉冲，所述振荡模块输出的PWM脉冲的宽度与占空比逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的控制电路,其特征在于,所述振荡模块包括振动器U2、U3，所述振动器U3的输出与所述振动器U2的触发连接，所述振动器U2的输出与所述驱动模块连接。

3.根据权利要求2所述的控制电路,其特征在于,所述振动器U2的放电引脚与所述振动器U3的阈值引脚之间连接有朝向所述振动器U2导通的二极管D6。

4.根据权利要求2所述的控制电路,其特征在于,所述振动器U2的控制引脚连接有调节模块，所述调节模块包括电阻R26、R43以及可变电阻R35，所述可变电阻的两端分别连接所述振动器U2的控制引脚与所述电阻R26，所述电阻R26的另一端连接电源，所述电阻R43与所述可变电阻R35并联。

5.根据权利要求1所述的控制电路,其特征在于,所述驱动模块的采样引脚连接采样负载模块，所述驱动模块的驱动引脚上连接有MOS管，所述MOS管的S极连接采样负载模块，所述MOS管能够导通或切断驱动输出。

6.根据权利要求5所述的控制电路,其特征在于,所述采样负载模块包括电阻R31、R7、R8，所述电阻R7、R8并联后与电阻R31串联，且同时连接所述MOS管的S极。

7.根据权利要求3所述的控制电路,其特征在于,所述驱动模块的电压输入引脚上连接开关模块，所述开关模块包括开关、二极管D6、D7、电阻R38、R39、三极管Q5，所述开关连接二极管D6的负极，所述二极管D6的正极连接电阻R38，电阻R38的另一端连接三极管Q5的基极，所述三极管的集电极连接驱动模块，所述三极管的发射极连接所述二极管D7的负极，所述二极管D7的正极连接电池，所述电阻R39的两端分别连接所述二极管的正极与三极管的发射极。

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电池驱动直流电机的控制电路

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技术领域

[0001]本实用新型涉及消防系统领域，具体而言，涉及电池驱动直流电机的控制电路。背景技术

[0002]目前，使用电池驱动直流电机越来越普遍，这种应用有两个重要指标需要考虑，一是低功耗，二是缓启动，目的在于更好的保护电池和直流电机的寿命。如果不进行缓启动，直流电机在开启瞬间又过大电压电流容易损害直流电机，当然也会因为直流电机的自带保护模块而无法启动直流电机。市场上主流是PIC单片机和Diode来起到电池与直流电机的保护，然而成本过高，再者功耗太不能够对电池有较好的保护。实用新型内容

[0003]本实用新型提供了电池驱动直流电机的控制电路，旨在改善电池驱动直流电机的控制电路成本高且耗能高的问题。[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供了电池驱动直流电机的控制电路，包括驱动模块、振荡模块以及短路保护模块，所述驱动模块连接所述振荡模块与所述短路保护模块，所述振荡模块向驱动模块输入PWM脉冲，所述振荡模块输出的PWM脉冲的宽度与占空比逐渐增大。

[0005]实施例中,所述振荡模块包括振动器U2、U3，所述振动器U3的输出与所述振动器U2的触发连接，所述振动器U2的输出与所述驱动模块连接。

[0006]实施例中,所述振动器U2的放电引脚与所述振动器U3的阈值引脚之间连接有朝向所述振动器U2导通的二极管D6。

[0007]实施例中,所述振动器U2的控制引脚连接有调节模块，所述调节模块包括电阻R26、R43以及可变电阻R35，所述可变电阻的两端分别连接所述振动器U2的控制引脚与所述电阻R26，所述电阻R26的另一端连接电源，所述电阻R43与所述可变电阻R35并联。[0008]实施例中,所述驱动模块的采样引脚连接采样负载模块，所述驱动模块的驱动引脚上连接有MOS管，所述MOS管的S极连接采样负载模块，所述 MOS管能够导通或切断驱动输出。

[0009]实施例中,所述采样负载模块包括电阻R31、R7、R8，所述电阻R7、R8 并联后与电阻R31串联，且同时连接所述MOS管的S极。

[0010]实施例中,所述驱动模块的电压输入引脚上连接开关模块，所述开关模块包括开关、二极管D6、D7、电阻R38、R39、三极管Q5，所述开关连接二极管D6的负极，所述二极管D6的正极连接电阻R38，电阻R38的另一端连接三极管Q5的基极，所述三极管的集电极连接驱动模块，所述三极管的发射极连接所述二极管D7的负极，所述二极管D7的正极连接电池，所述电阻R39的两端分别连接所述二极管的正极与三极管的发射极。[0011]通过采用上述技术方案，本实用新型可以取得以下技术效果：[0012]通过设置振荡模块向驱动模块发送PWM脉冲，启动时把电池电流在一定时间内慢

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慢升高至直流电机全速所需求的电流，并且通过设置短路保护模块，当输出的电流过大或短路时，短路保护模块直接切断输出，保护直流电机，实现保护电池与延长电机寿命的目的。

附图说明

[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。[0014]图1是本实用新型一实施例，控制电路的方框图；[0015]图2是本实用新型一实施例，驱动模块及其周边的电路图；[0016]图3是本实用新型一实施例，振荡模块及其周边电路的电路图。具体实施方式

[0017]为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。[0018]下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：[0019]由图1-图3所示，本实施例提供了电池驱动直流电机的控制电路，包括驱动模块、振荡模块以及短路保护模块，所述驱动模块连接所述振荡模块与所述短路保护模块，所述振荡模块向驱动模块输入PWM脉冲，所述振荡模块输出的PWM脉冲的宽度与占空比逐渐增大。

[0020]通过设置振荡模块向驱动模块发送PWM脉冲，启动时把电池电流在一定时间内慢慢升高至直流电机全速所需求的电流，并且通过设置短路保护模块，当输出的电流过大或短路时，短路保护模块直接切断输出，保护直流电机，实现保护电池与延长电机寿命的目的。

[0021]驱动模块包括驱动芯片U1，驱动芯片U1包括VIN、VDD、LD、PWM_D、 THERMAL SENSOR、GATE、CS、ROSC、GND引脚。驱动芯片U1的VIN引脚连接开关模块，开关模块的输入端连接电池，驱动芯片U1的VIN引脚连接电容C25，电容C25的另一端接地。驱动芯片U1的VDD引脚连接电源，该电源不是直接的采用用于驱动的电池，该电源提供电压为7.5V的工作电压，同时连接电容C16，电容C16的另一端接地。驱动芯片U1的LD引脚连接驱动芯片U1的VDD引脚。驱动芯片U1的PWM_D引脚连接振荡模块，驱动芯片U1的GND引脚接地，驱动芯片U1的ROSC引脚连接电阻R29后接地。驱动芯片U1的CS引脚连接采样负载模块，驱动芯片U1的GATE引脚连接MOS 管，MOS管连接直流电机。驱动芯片U1的THERMAL SENSOR引脚连接温度传感器，温

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度传感器设在控制系统中需要进行过温保护的地方，通过温度传感器检测温度并反馈信息，再由驱动芯片U1根据反馈信息发出相应的控制指令，例如停止驱动。而驱动芯片U1及其周边电路提供了过温保护、过流保护、过放电保护以及驱动电机。[0022]开关模块包括开关SW、二极管D6、D7、电阻R38、R39、三极管Q5。开关SW包括正极、负极，其中一极连接双向TVS二极管，双向TVS二极管的另一端接地，双向TVS二极管能够对电池做过压保护，避免电池错装损坏控制电路。开关SW连接二极管D6的负极，二极管D6的正极连接电阻R38、 R39，电阻R38连接三极管Q5的基极，电阻R39连接三极管Q5的发射极，三极管Q5的集电极连接驱动芯片U1的VIN引脚。二极管D7的负极连接三极管Q5的发射极，二极管D7的正极连接电池。实施例中，电池能够提供的电压为60V。[0023]振荡模块包括振荡芯片U2、U3，振荡芯片U3的DSCHG引脚连接二极管 D5、D6的负极，二极管D5的正极连接电阻R12、R15，电阻R12的另一端连接电源，该电源不是直接的采用用于驱动的电池，该电源提供电压为7.5V 的工作电压。电阻R15的另一端连接电容C15、振荡芯片U3的THR、TRG引脚，电容C15的另一端接地。二极管D6的另一端连接振荡芯片U2的THR 引脚。

[0024]振荡芯片U3的RST、VCC引脚连接电源，该电源提供7.5V的工作电压，振荡芯片U到的VCC引脚还连接电容C22，电容C22的另一端接地。振荡芯片U3的GND引脚接地，振荡芯片U3的CV引脚连接电容C23，电容C23的另一端接地。振荡芯片U3的OUT引脚连接振荡芯片U2的TRG引脚。

[0025]振荡芯片U2的THR引脚连接二极管D6的正极、电容C24、C27、电阻 R32，电容C24、C27的两一端接地，电阻R32的另一端连接电源，电源提供7.5V的工作电压。[0026]振荡芯片U2的GND引脚接地，振荡芯片的CV引脚连接可变电阻R35、电容C17、C26，可变电阻R35的另一端连接电阻R26，电阻R26的另一端连接电源，电源提供7.5V的工作电压。电阻R43与可变电阻R35并联，电容C17、C26的另一端接地。振荡芯片U2的OUT引脚连接驱动芯片U1的PWM_D 引脚。

[0027]振荡模块中振荡芯片U3提供固定的频率给振荡芯片U2，同时振荡芯片的周边电路通过电阻R26、R35、R43、电容C17、C28的数值能够设定电压提升过程的时间，例如3秒、4秒等。提供的脉冲的脉冲宽度从窄慢慢提升至全开，频率可以保持不变，因此振荡模块提供的脉冲具有脉冲宽度与占空比逐渐增大的特点。

[0028]驱动芯片U1的CS引脚连接采样负载模块，采样负载模块包括电阻R37、 R31、R7、R8、电容C20、C26。驱动芯片U1的CS引脚连接电阻R37、R31、电容C26，电阻R37的另一端连接电容C20，电容C20的另一端接地，电容 C26的另一端接地。电阻R31的另一端连接电阻R7、R8、MOS管Q1的S极，电阻R7、R8的另一端接地。

[0029]驱动芯片U1的GATE引脚连接MOS管Q1的G极、MOS管Q1的D极连接直流电机，当MOS管Q1的S极的电流过大，则MOS管会切断驱动，如在电流正常则MOS管Q1正常导通。MOS管Q1的D极连接双向TVS二极管D1的一个基极，双向TVS二极管D1的另一端的基极连接电池，双向TVS二极管 D10的基极连接电池，双向TVS二极管D1、D10的发射极连接直流电机。[0030]通过设置双向TVS二极管D1、D10使得控制电路的功耗降低，也提供了电机反电动势消除回路，增加本身寿命，实现了保证驱动直流电机的效果同时提升电机使用寿命的目的。

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说　明　书

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以上仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领

域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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说　明　书　附　图

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说　明　书　附　图

图2

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图3

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