一种直流电机驱动电路制造技术

技术编号:7509216 阅读:218 留言:0更新日期:2012-07-11 07:57
一种直流电机驱动电路,包括H桥驱动电路、稳压电路、PWM驱动电路;稳压电路包括负压稳压电路和正压稳压电路,负压稳压电路输出一个相对于系统供电电压具有固定压差的电压,用于产生P型MOS管导通所需的驱动电压;正压稳压电路用于产生N型MOS管导通所需的驱动电压;PWM驱动电路包括上桥臂PWM驱动电路和下桥臂PWM驱动电路。本发明专利技术由于无电荷泵,因此避免了由电荷泵带来的高压及振荡,降低了对驱动电路芯片耐压性能的要求,提高了整个电路的电磁兼容性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直流电机驱动电路,主要针对COMS类型H桥电机驱动控制电路。技术背景直流电机作为无人机系统执行机构的重要组成部分,用于实现无人机飞行姿态及速度的控制。控制直流电机的驱动电路通常采用H桥驱动电路实现。图1所示即为通常所采用的H桥驱动电路,图中Ml、M2、M3和M4是4个N型MOS 管,MOTOR为直流电机,GU G2、G 3和G4分别为N型MOS管的栅极驱动信号。该电路通过 Gl G4上的P丽信号来控制电机,Ml和M4同时导通时,电机向一个方向转动;M2和M3同时导通,则电机向反方向转动;Ml和M3或者M2和M4禁止同时导通。在使用图1中驱动电路时,为保证上桥臂NMOS管Ml和M2能够正常开启,通常采用电荷泵电路(自举电路)来实现。该电路通过PWM振荡信号或集成控制芯片内固定振荡信号,产生高于输入电压的控制电压,使加在上桥臂Ml和M2的导通控制信号(G1、G2)电压高于输入电压08V),从而使Ml、M2处于饱和导通状态,否则上桥臂无法正常开启。高速逻辑电路输出的PWM控制信号到达H桥电路时,通常要求对该信号进行隔离, 以保证高速弱信号单元的电气特性尽可能不受到H桥驱动电路大功率器件及电机的影响。 在进行隔离时,光耦芯片最为常用。以上做法已被广泛采用,但仍存在如下的缺点(1)为确保H桥上桥臂MOS管Ml和M2的正常通断,须使用电荷泵电路,导致驱动电路的设计复杂度提高,同时也加大了整个电路的体积;(2)电荷泵电路在工作时会将MOS管栅极信号抬高到^V (输入电压)+Vgs (开启电压)以上,导致对驱动电路各芯片耐压值性能的要求提高,势必也会增加电路体积;(3)电荷泵电路需要一个振荡信号来控制,若使用PMW信号作为该控制信号,则 PWM信号的频率及占空比将会受到一定限制;若使用集成控制芯片内部振荡信号,则将给整个驱动电路的电磁兼容性造成一定影响;(4)电荷泵电路的稳定输出有一定的时延,对于电机的快速启动有一定的影响;(5)若使用高速光耦芯片进行隔离时,须使用单独的隔离电源为光耦芯片供电,既增加设计难度又增加电路体积。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺陷,提供一种无需电荷泵电路、结构简单的直流电机驱动电路。本专利技术包括如下技术方案一种直流电机驱动电路,包括H桥驱动电路、稳压电路、PWM驱动电路;其特征在于H桥驱动电路包括由第一 P型MOS管Ml、第二 P型MOS管M2组成的上桥臂、由第一 N型MOS管M3和第二 N型MOS管M4组成的下桥臂;第一 P型MOS管Ml的漏极与第一 N 型MOS管M3的漏极相连,第二 P型MOS管M2的漏极与第二 N型MOS管M4的漏极相连;电机跨接在上述漏极之间;第一 P型MOS管Ml、第二 P型MOS管M2的源极与系统供电电压相连;第一 N型MOS管M3和第二 N型MOS管M4的源极与系统地相连;稳压电路包括负压稳压电路和正压稳压电路,负压稳压电路输出一个相对于系统供电电压具有固定压差的电压,用于产生P型MOS管导通所需的驱动电压;正压稳压电路用于产生N型MOS管导通所需的驱动电压;P丽驱动电路包括上桥臂P丽驱动电路和下桥臂P丽驱动电路;P丽驱动电路在输入的PMW控制信号的控制下选择输出第一输出电压或第二输出电压;当PWM驱动电路输出第一输出电压时,相应的MOS管导通;当PWM驱动电路输出第二输出电压时,相应的MOS管截止;上桥臂PWM驱动电路的输出电压与P型MOS管的栅极相连,上桥臂PWM驱动电路的第一输出电压为负压稳压电路输出的电压,上桥臂PWM驱动电路的第二输出电压为系统供电电压;下桥臂PWM驱动电路的输出电压与N型MOS管的栅极相连,下桥臂PWM驱动电路的第一输出电压为正压稳压电路输出的电压,下桥臂PWM驱动电路的第二输出电压为系统地。所述PWM驱动电路为光耦隔离电路,包括上桥臂光耦隔离电路和下桥臂光耦隔离电路;CPU发出的PMW控制信号通过相应的光耦隔离电路驱动相应的MOS管;上桥臂光耦隔离电路使用系统供电电源作为光耦的供电电源,负压稳压电路所输出的电压作为上桥臂光耦隔离电路的参考地;PWMl或PWM2控制信号与上桥臂光耦隔离电路的输入端相连;上桥臂光耦隔离电路的输出端与P型MOS管栅极相连;下桥臂光耦隔离电路使用正压稳压电路输出的电压作为光耦的供电电源,下桥臂光耦隔离电路的参考地接系统地;PWM3或PWM4控制信号与下桥臂光耦隔离电路的输入端相连;下桥臂光耦隔离电路的输出端与N型MOS管栅极相连。负压稳压电路采用LM79XX系列线性稳压芯片或隔离型DC/DC电源芯片实现。负压稳压电路采用隔离型DC/DC电源芯片,隔离型DC/DC电源芯片的正向输入端接系统供电电压,负向输入端接系统地,正向输出端与系统供电电压相连,负向输出端输出的电压作为负压稳压电路输出的电压。本专利技术与现有技术相比具有如下优点(1)本专利技术采用电压随动型稳压驱动电路,仅需通过简单改变MOS管类型即可实现。该方法既可实现H桥驱动电路的功能,又可以免去电荷泵电路及其带来的影响。电路简单可靠;本专利技术由于无电荷泵,因此避免了由电荷泵带来的高压及振荡,降低了对驱动电路芯片耐压性能的要求,提高了整个电路的电磁兼容性。(2)本专利技术通过负压稳压电路输出一个相对于系统供电电压具有固定压差的电压,实现电路简单;使PMOS管栅极电压随动于源极电压,能够确保P型MOS管开启电压稳定,符合PMOS管控制特性,稳定可靠;同时,降低了 H桥驱动电路的复杂性,提高了 H桥驱动电路的动态范围、启动特性及控制范围。(3)本专利技术不必为光耦提供隔离电源供电,使光耦隔离电路更为简单。(4)本专利技术使得整个驱动电路更为简单,所需芯片体积更小,有利于实现整个驱动电路的小型化。 附图说明图1是常用H桥驱动电路基本组成图。图2是本专利技术H桥驱动电路基本组成图。图3是本专利技术负压稳压型电路的实现方式1原理图。图4是本专利技术负压稳压型电路的实现方式2原理图。 图5是本专利技术实施例1电路原理图。图6是本专利技术实施例2的PWM驱动电路原理图。具体实施方式如图2所示为本专利技术的H桥驱动电路,上桥臂的MOS管Ml和M2类型为P型,下桥臂的MOS管M3和M4为N型;MOTOR为直流电机,G1、G2、G3和G4分别为MOS管的栅极驱动信号。PMOS管的漏极与NMOS管的漏极相接,组成H桥的半个桥臂。第一 P型MOS管Ml、第二 P型MOS管M2组成的上桥臂、由第一 N型MOS管M3和第二 N型MOS管M4组成的下桥臂; 第一 P型MOS管Ml的漏极与第一 N型MOS管M3的漏极相连,第二 P型MOS管M2的漏极与第二 N型MOS管M4的漏极相连;电机跨接在上述漏极之间;第一 P型MOS管Ml、第二 P型 MOS管M2的源极与系统供电电压相连;第一 N型MOS管M3和第二 N型MOS管M4的源极与系统地相连。该电路通过Gl G4上的控制信号来控制电机转动,Ml和M4同时导通时,电机向一个方向转动;M2和M3同时导通,则电机向反方向转动;Ml和M3禁止同时导通,M2和 M4禁止同时导通。由P型MOS管特性可知,要维持其良好的导通状态,栅极驱动电压必须低于源极电压,故需要一个比源极电压低的电压。此电压应随动于输入电压,即控制电压应与输入电压间存在稳定的本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:刘壮华葛志雄赖永安汪弋李金鸣金怡红郭倩
申请(专利权)人:中国航天时代电子公司
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1
相关领域技术