自保护直流电机驱动电路及直流电动绞磨机制造技术

本发明专利技术涉及一种自保护直流电机驱动电路，包括H桥驱动单元和主控单元，H桥驱动单元包括左上臂和右下臂的开关元件构成的左上右下驱动支路，以及右上臂和左下臂的开关元件构成的左下右上驱动支路，所述主控单元发送开关信号控制所述H桥驱动单元的开关元件通断；其中左上臂和右上臂的开关元件均采用多个PMOS管并联而成，左下臂和右下臂的开关元件均采用多个NMOS管并联而成。本发明专利技术通过上下桥臂分别采用PMOS管和NMOS管构成H桥驱动单元，并且通过多个MOS管并联分流，使其可应用在大功率驱动场合，尤其适用于直流电动绞磨机，能够在起吊重量超过其额定重量时避免大电流对器件的损坏。

Self protecting DC motor drive circuit and direct current electric grinder

The invention relates to a self protecting DC motor drive circuit, including the H bridge drive unit and main control unit, H bridge drive unit includes a switching element in the left upper arm and the lower right arm of right lower left drive branch and a switch element, right arm and left arm of the left and right driving branch. The main control unit sends a switch signal to control the H bridge driver unit on-off switch element; wherein the switch element left arm and right upper arm adopts multiple PMOS tube parallel connection, switch arm and the right arm left under the multi NMOS parallel and. The upper and lower bridge arm respectively using PMOS tube and NMOS tube H bridge drive unit, and through multiple MOS tube parallel, so that it can be used in high power occasions, especially suitable for DC electric grinder, avoid damage to large current device can exceed the rated weight in weight lifting.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路
，更具体地说，涉及一种自保护直流电机驱动电路及直流电动绞磨机。
技术介绍
机动绞磨机是电力野外施工重要的工器具之一，在实际使用过程中，机动绞磨机都存在体积偏大、质量重、野外搬运困难的问题，因而未在输电线路野外检修中得到广泛的使用。相对而言，直流电动绞磨机是一种体积小、重量轻的起重装置，但其难点在于大功率直流电机的驱动及电机保护。直流电动绞磨机作为起重设备，如果起吊重量超过其额定重量会出现电机堵转的情况，电机在堵转时会出现较大的电流。如果不采取电机驱动保护措施，可能烧断电源系统保险，这样整套设备就无法操作控制。因此需要对电机驱动进行保护设计，在出现误操作时控制驱动电路自动保护电机。常见的继电器控制直流电机正、反转的方案，因继电器触点机械动作速度慢，无法满足快速控制的需求，在使用过程中通常会出现触点因瞬间大电流而烧坏，导致无法动作的情况。而专用集成电路构成的直流电机驱动器因输出功率有限，也不适合大功率直流电机驱动需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有的直流电机驱动电路无法在电机堵转时进行驱动保护因而不适于直流电动绞磨机的问题，本专利技术提供一种自保护直流电机驱动电路及直流电动绞磨机。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种自保护直流电机驱动电路，包括H桥驱动单元和主控单元，H桥驱动单元包括左上臂和右下臂的开关元件构成的左上右下驱动支路，以及右上臂和左下臂的开关元件构成的左下右上驱动支路，所述主控单元发送开关信号控制所述H桥驱动单元的开关元件通断；其中左上臂和右上臂的开关元件均采用多个PMOS管并联而成，左下臂和右下臂的开关元件均采用多个NMOS管并联而成。在根据本专利技术所述的自保护直流电机驱动电路中，所述H桥驱动单元的左上臂与右上臂结构相同，其中左上臂中每个PMOS管的源极连接至电源输入端，每个PMOS管的漏极连接第一电机驱动输出端，每个PMOS管的栅极连接至左上臂信号控制端。在根据本专利技术所述的自保护直流电机驱动电路中，所述H桥驱动单元的左下臂与右下臂结构相同，其中左下臂中每个NMOS管的漏极连接至第一电机驱动输出端，每个NMOS管的栅极通过各自的第一电阻元件连接各自的源极并接公共端，每个NMOS管的栅极还通过各自的第二电阻元件连接至左下臂信号控制端。在根据本专利技术所述的自保护直流电机驱动电路中，所述第二电阻元件为二极管，该二极管的阳极与各自NMOS管的栅极连接，阴极连接至左下臂信号控制端。在根据本专利技术所述的自保护直流电机驱动电路中，所述第二电阻元件的阻值为能够防止各自NMOS管的寄生振荡且满足开关速度的取值。在根据本专利技术所述的自保护直流电机驱动电路中，其中左上臂和右上臂的开关元件均采用三个PMOS管并联而成，左下臂和右下臂的开关元件均采用三个NMOS管并联而成。在根据本专利技术所述的自保护直流电机驱动电路中，所述自保护直流电机驱动电路还包括与所述H桥驱动单元连接的检测单元，用于采样电机电流并发送给所述主控单元，所述主控单元在检测电机电流异常时产生报警信号并控制电机的运行状态。在根据本专利技术所述的自保护直流电机驱动电路中，所述主控单元在采样的电机电流异常时，产生预警信号，并提高采样速率，进一步判断电机电流异常时产生报警信号。在根据本专利技术所述的自保护直流电机驱动电路中，所述检测单元包括：采样电阻、信号放大器、滤波电阻和滤波电容，所述采样电阻连接在所述H桥驱动单元的公共端与地之间，所述信号放大器的输入端并联在所述采样电阻两端，所述信号放大器的输出端通过滤波电阻和滤波电容进行RC滤波后将采样信号发送给所述主控单元。本专利技术还提供了一种直流电动绞磨机，包括如前所述的自保护直流电机驱动电路。实施本专利技术的自保护直流电机驱动电路及直流电动绞磨机，具有以下有益效果：本专利技术通过上下桥臂分别采用PMOS管和NMOS管构成H桥驱动单元，其效率高且电路简单，并且通过多个MOS管并联分流，使其可应用在大功率驱动场合，尤其适用于直流电动绞磨机，能够在起吊重量超过其额定重量时避免大电流对器件的损坏。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1a为本专利技术优选实施例的自保护直流电机驱动电路采用的H桥驱动单元的电路连接图；图1b和1c为现有技术中另外两种H桥驱动单元的电路连接图；图2所示为规格化的MOS管阻抗的温度曲线图；图3为本专利技术中使用三颗N沟道增强型场效应管并联的电路图；图4a和4b分别为本专利技术优选实施例的自保护直流电机驱动电路的左侧桥臂和右侧桥臂的电路图；图5为本专利技术优选实施例的自保护直流电机驱动电路中检测单元的电路图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术提供的自保护直流电机驱动电路，至少包括H桥驱动单元和主控单元。本专利技术主要采用H桥驱动电路来实现对直流电机的驱动，尤其在大功率直流电机应用场合。目前直流电机的驱动方式主要有两种形式：线性驱动方式和开关驱动方式。其中线性驱动方式可以看成一个数控电压源。该线性驱动方式的优点是驱动电机的力矩纹波很小，可应用于对电机转速要求非常高的场合。该线性驱动方式的缺点电路通常比较复杂，成本较高，尤其在需要提高驱动功率时，相应的电路成本将大幅度提升。而本专利技术中使用的是H桥驱动电路是一种开关驱动方式，其与线性驱动方式不同，其电路中的晶体管工作在开关状态。当器件导通时，器件工作的电流很大但压降很小，因此这种驱动方式功耗小、效率高且电路相对简单。如图1a为本专利技术优选实施例的自保护直流电机驱动电路采用的H桥驱动单元的电路连接图。图1b和1c为现有技术中另外两种H桥驱动单元的电路连接图。本专利技术中H桥驱动单元包括左上臂和右下臂的开关元件构成的左上右下驱动支路，以及右上臂和左下臂的开关元件构成的左下右上驱动支路，主控单元发送开关信号控制H桥驱动单元的各个开关元件导通和截止。如图所示，H桥驱动单元为左右对称的结构，就左侧桥臂而言，左上臂的开关元件Q1和左下臂的开关元件Q3串联在电源输入端VCC和公共端之间，其对应的源极和漏极互连并设置该节点为第一电机驱动输出端M1，左上臂的开关元件Q1和左下臂的开关元件Q3的栅极分别由主控单元发出的第一开关信号K1和第二开关信号K2控制。同样，右侧桥臂的结构与之相同，其右上臂的开关元件Q2和右下臂的开关元件Q4的栅极分别由主控单元发出的第三开关信号K3和第四开关信号K4控制，且两者的源极和漏极互连并设置该节点为第一电机驱动输出端M2。电机M通过第一电机驱动输出端M1和第一电机驱动输出端M2控制其正转或者反转。如图1a所示，本专利技术采用的H桥驱动单元中，H桥的上下桥臂分别使用P沟道增强型MOS管(即PMOS管)和N沟道增强型MOS管(即NMOS管)。图1b中H桥的4个桥臂均使用N沟道增强型MOS管；图1c中H桥的4个桥臂均使用P沟道增强型MOS管。图1b中如果使电机M正转，MOS管Q1和MOS管Q4应该导通，因此第四开关信号K4的电压应该高于MOS管Q4的源极电压，第一开关信号K1电压应该高于MOS管Q1的源极电压，由于MOS管Q1的源极电压近似等于VCC，因此就要求第一开关信号K1的电压必须大于VCC+VGS。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自保护直流电机驱动电路，其特征在于，包括H桥驱动单元和主控单元，H桥驱动单元包括左上臂和右下臂的开关元件构成的左上右下驱动支路，以及右上臂和左下臂的开关元件构成的左下右上驱动支路，所述主控单元发送开关信号控制所述H桥驱动单元的开关元件通断；其中左上臂和右上臂的开关元件均采用多个PMOS管并联而成，左下臂和右下臂的开关元件均采用多个NMOS管并联而成。

【技术特征摘要】
1.一种自保护直流电机驱动电路，其特征在于，包括H桥驱动单元和主控单元，H桥驱动单元包括左上臂和右下臂的开关元件构成的左上右下驱动支路，以及右上臂和左下臂的开关元件构成的左下右上驱动支路，所述主控单元发送开关信号控制所述H桥驱动单元的开关元件通断；其中左上臂和右上臂的开关元件均采用多个PMOS管并联而成，左下臂和右下臂的开关元件均采用多个NMOS管并联而成。2.根据权利要求1所述的自保护直流电机驱动电路，其特征在于，所述H桥驱动单元的左上臂与右上臂结构相同，其中左上臂中每个PMOS管的源极连接至电源输入端，每个PMOS管的漏极连接第一电机驱动输出端，每个PMOS管的栅极连接至左上臂信号控制端。3.根据权利要求1所述的自保护直流电机驱动电路，其特征在于，所述H桥驱动单元的左下臂与右下臂结构相同，其中左下臂中每个NMOS管的漏极连接至第一电机驱动输出端，每个NMOS管的栅极通过各自的第一电阻元件连接各自的源极并接公共端，每个NMOS管的栅极还通过各自的第二电阻元件连接至左下臂信号控制端。4.根据权利要求3所述的自保护直流电机驱动电路，其特征在于，所述第二电阻元件为二极管，该二极管的阳极与各自NMOS管的栅极连接，阴极连接至左下臂信号控制端。5.根据权利要求3所述的自保护直流电机驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张念军，黄宗泽，高中元，马兴誉，贾洪喜，侯飞，李思杰，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山西省电力公司太原供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11