一种直流电机半桥驱动电路制造技术

一种直流电机半桥驱动电路，包括功率输入滤波电路(1)、PWM斩波电路(2)、续流电路(3)、电机输入滤波电路(4)、半桥电路(9)；功率输入滤波电路(1)接收外部功率电压并送至斩波电路(2)，斩波电路(2)根据外部PWM信号来导通或关断，当导通时对功率电压进行斩波后送至滤波电路(4)，续流电路(3)将绕组信号送至滤波电路(4)；滤波电路(4)驱动外部电机(8)加速或减速转动，半桥电路(9)接收外部电机(8)产生的绕组信号后送至外部功率电压回线或续流电路(3)。本发明专利技术实现了在半桥驱动下能耗制动不换电流方向，使驱动电路具有结构简单，抗干扰能力强，可靠性高，功能强等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路设计领域，特别是一种直流电机半桥驱动电路。
技术介绍
航天用飞轮电机驱动一般采用半桥驱动方式，其加速驱动电路与制动电路分开，由于加速驱动电路和制动电路均需要大功率器件，而且功率器件需要多级电路实现驱动，元器件数量多，效率低，可靠性低。同时，现有的半桥驱动电路在能耗制动时有电流换向及不换向2种方式:对于电流换向方式，其驱动逻辑复杂，当电源干扰较大，状态切换时容易引起换向逻辑混乱，造成不正常导通引起电路损坏，驱动电路与制动电路分开，电路复杂，大功率管数量多，可靠性降低；对于电流不换向方式，现有的技术方案由于能耗电路处于续流回路中，在能耗制动时，电机输入为负电压，故电机输入LC滤波电路中不能采用容值较大的极性电容，所以电机输入电压波动较大，电流纹波较大。另外，工业用电机所采用的驱动电路，供电电路直接加在驱动电路上，PWM信号直接作用在换相驱动电路上，制动时换相管一般直接切换至反向工作逻辑，损耗大，功能少，同时缺乏对电机内环流的有效控制，可靠性低。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供了一种直流电机半桥驱动电路。本专利技术的技术解决方案是:一种直流电机半桥驱动电路，包括功率输入滤波电路、PWM斩波电路、续流电路、电机输入滤波电路、半桥电路，其中功率输入滤波电路，当斩波电路导通时，接收外部功率电源发送的功率电压，进行滤波处理得到滤波后的功率电压并送至斩波电路；当斩波电路关断时，不进行任何操作；斩波电路，当处于加速模式时，获取外部PWM信号并判断，如果PWM信号为高电平，则导通并接收功率输入滤波电路发送的滤波后的功率电压后进行斩波，将斩波后的功率电压送至滤波电路；如果PWM信号为低电平，则关断；当处于能耗制动模式时，则关断；当处于主动制动模式时，获取外部PWM信号并判断，如果PWM信号为高电平，则导通并接收功率输入滤波电路发送的滤波后的功率电压后进行斩波，将斩波后的功率电压送至滤波电路；如果PWM信号为低电平，则关断；所述的加速模式为驱动电机加速模式；所述的能耗制动模式为使用电机本身能量驱动电机制动的模式；所述的主动制动模式为使用外部功率电压、电机本身能量驱动电机制动的模式；续流电路，接收半桥电路发送的整流后的绕组信号，并送至滤波电路；滤波电路，当处于加速模式且斩波电路导通时，对斩波后的功率电压进行储能滤波处理，将储能滤波后的功率电压送至外部电机绕组中线，驱动外部电机加速转动；当处于加速模式且斩波电路关断时，对续流后的绕组信号进行滤波处理，并送至外部电机绕组中线，驱动外部电机加速转动；当处于能耗制动模式时，接收续流电路发送的绕组信号，进行滤波处理，并送至外部电机绕组中线，驱动外部电机减速转动；当处于主动制动模式且斩波电路导通时，对斩波后的功率电压进行储能滤波处理后，将储能滤波后的功率电压送至外部电机绕组中线，驱动外部电机减速转动；当处于主动制动模式且斩波电路关断时，对续流后的绕组信号进行滤波处理，并送至外部电机绕组中线，驱动外部电机减速转动；半桥电路，接收外部控制信号、换相逻辑信号并判断，如果换相逻辑信号为低电平且控制信号为高电平，则导通，否则关断，若半桥电路导通，当处于加速模式且斩波电路导通时，接收外部电机产生的绕组信号后进行整流，将整流后的绕组信号送回外部功率电压回线，当处于加速模式且斩波电路关断时，接收外部电机产生的绕组信号后进行整流，将整流后的绕组信号送至续流电路；当处于能耗制动模式时，接收外部电机产生的绕组信号后进行整流，将整流后的绕组信号送至续流电路；当处于主动制动模式且斩波电路导通时，接收外部电机产生的绕组信号后进行整流，将整流后的绕组信号送回外部功率电压回线，当处于主动制动模式且斩波电路关断时，将整流后的绕组信号送至续流电路。所述的PWM斩波电路包括电阻R20、电阻R21、三极管Q22、电阻R23、电阻R24、三极管Q25、电阻R26、三极管Q27，其中， 三极管Q22的B极经电阻R20后接PWM信号，E极经电阻R21接地，输入端C极经电阻R23接三极管Q25的B极，电阻R24两端分别接三极管Q25的B极与E极，三极管Q25的C极接三极管Q27的B极，电阻R26两端分别接三极管Q27的B极与E极，三极管Q27的C极接功率输入滤波电路的输出，三极管Q27的E极为PWM斩波电路(2)的功率输出。所述的三极管Q22为NPN三极管，三极管Q25为PNP三极管，三极管Q27为NPN三极管。所述的半桥电路包括半桥限流电路、半桥驱动电路，其中半桥驱动电路，接收外部控制信号、换相逻辑信号并判断，如果换相逻辑信号为高电平且控制信号为低电平或高电平，半桥驱动电路关断，半桥限流电路关断，如果换相逻辑信号为低电平且控制信号为低电平，半桥驱动电路关断，半桥限流电路关断，如果换相逻辑信号为低电平且控制信号为高电平，半桥驱动电路导通，半桥限流电路导通；当半桥驱动电路导通时，半桥驱动电路接收半桥限流电路输出的整流后的绕组信号，若斩波电路导通，将整流后的绕组信号送回外部功率电压回线，若斩波电路关断，将整流后的绕组信号送至续流电路；半桥限流电路导通时，接收外部电机产生的绕组信号进行整流并送至半桥驱动电路。所述的半桥驱动电路包括前级电路、后级电路，其中前级电路包括电阻R30、运算放大器、电阻R32、电容C33、三极管Q34 ；运算放大器的正端接外部控制信号，电阻R30 —端接地，另一端接运算放大器的负端，运算放大器的输出端接三极管Q34的B极，三极管Q34的C极接正电源，电阻R32、电容C33并联后一端接运算放大器的负端，另一端接三极管Q34的E极，三极管Q34的E极输出驱动管控制信号至半桥驱动电路的后级电路；后级电路包括电阻R35、三极管Q36、电阻R37、三极管Q38、三极管Q39、电阻R40 ；三极管Q36的C极经电阻R35、电阻R37接驱动管控制信号，三极管Q36的B极接换相逻辑信号，E极接地，三极管Q38的B极接电阻R37另一端，E极接三极管Q39的B极，电阻R40两端分别接三极管Q39的B极与E极，三极管Q38、三极管Q39的C极短接后接半桥限流电路(5)输出的整流后的绕组信号，三极管Q39的E极为半桥驱动电路的功率输出。所述的三极管Q36、三极管Q34、三极管Q38、三极管Q39为NPN三极管。本专利技术与现有技术相比的优点在于:(1)本专利技术半桥驱动电路通过将功率输入滤波电路、PWM斩波电路、电机输入滤波电路、半桥电路、电流采样电路串联连接，续流电路与电机输入滤波电路、半桥电路和电流采样电路组成的串联电路并联连接，能耗电路与换相电路合并，实现了半桥驱动下能耗制动不换电流方向，使驱动电路具有结构简单，抗干扰能力强，可靠性高，功能强等优点；(2)本专利技术半桥驱动电路中半桥电路将能耗制动与换相合并，在能耗制动时，电机输入电压不会出现负电压，电机输入滤波电路可以采用大容值电容，有效减小了电机输入信号的电压波动，提高输出电流的稳定性；(3)本专利技术半桥驱动电路中半当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流电机半桥驱动电路，其特征在于包括功率输入滤波电路(1)、PWM斩波电路(2)、续流电路(3)、电机输入滤波电路(4)、半桥电路(9)，其中功率输入滤波电路(1)，当斩波电路(2)导通时，接收外部功率电源发送的功率电压，进行滤波处理得到滤波后的功率电压并送至斩波电路(2)；当斩波电路(2)关断时，不进行任何操作；斩波电路(2)，当处于加速模式时，获取外部PWM信号并判断，如果PWM信号为高电平，则导通并接收功率输入滤波电路(1)发送的滤波后的功率电压后进行斩波，将斩波后的功率电压送至滤波电路(4)；如果PWM信号为低电平，则关断；当处于能耗制动模式时，则关断；当处于主动制动模式时，获取外部PWM信号并判断，如果PWM信号为高电平，则导通并接收功率输入滤波电路(1)发送的滤波后的功率电压后进行斩波，将斩波后的功率电压送至滤波电路(4)；如果PWM信号为低电平，则关断；所述的加速模式为驱动电机加速模式；所述的能耗制动模式为使用电机本身能量驱动电机制动的模式；所述的主动制动模式为使用外部功率电压、电机本身能量驱动电机制动的模式；续流电路(3)，接收半桥电路(9)发送的整流后的绕组信号，并送至滤波电路(4)；滤波电路(4)，当处于加速模式且斩波电路(2)导通时，对斩波后的功率电压进行储能滤波处理，将储能滤波后的功率电压送至外部电机(8)绕组中线，驱动外部电机(8)加速转动；当处于加速模式且斩波电路(2)关断时，对续流后的绕组信号进行滤波处理，并送至外部电机(8)绕组中线，驱动外部电机(8)加速转动；当处于能耗制动模式时，接收续流电路(3)发送的绕组信号，进行滤波处理，并送至外部电机(8)绕组中线，驱动外部电机(8)减速转动；当处于主动制动模式且斩波电路(2)导通时，对斩波后的功率电压进行储能滤波处理后，将储能滤波后的功率电压送至外部电机(8)绕组中线，驱动外部电机(8)减速转动；当处于主动制动模式且斩波电路(2)关断时，对续流后的绕组信号进行滤波处理，并送至外部电机(8)绕组中线，驱动外部电机(8)减速转动；半桥电路(9)，接收外部控制信号、换相逻辑信号并判断，如果换相逻辑信号为低电平且控制信号为高电平，则导通，否则关断，若半桥电路(9)导通，当处于加速模式且斩波电路(2)导通时，接收外部电机(8)产生的绕组信号后进行整流，将整流后的绕组信号送回外部功率电压回线，当处于加速模式且斩波电路(2)关断时，接收外部电机(8)产生的绕组信号后进行整流，将整流后的绕组信号送至续流电路(3)；当处于能耗制动模式时，接收外部电机(8)产生的绕组信号后进行整流，将整流后的绕组信号送至续流电路(3)；当处于主动制动模式且斩波电路(2)导通时，接收外部电机(8)产生的绕组信号后进行整流，将整流后的绕组信号送回外部功率电压回线，当处于主动制动模式且斩波电路(2)关断时，将整流后的绕组信号送至续流电路(3)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏波，齐明，胡跃伟，王伟华，杨屹，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11