专利名称:动调陀螺仪电机驱动电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种动调陀螺仪电机驱动电路，包括：晶体振荡器1、可编程逻辑控制器、整形电路4、三相驱动电路5、电流放大电路6，晶体振荡器1连接可编程逻辑控制器晶振输入端，所述整形电路4三相信号输入端连接可编程逻辑控制器信号输出端，所述整形电路4三相信号输出端连接三相驱动电路5信号输入端，所述三相驱动电路5信号输出端连接电流放大电路6信号输入端，所述电流放大电路6信号输出端连接三相电机。
【专利说明】动调陀螺仪电机驱动电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及一种动调陀螺仪电机驱动电路。
【背景技术】
[0002]动力调谐陀螺仪具有结构简单，零部件少，体积小，重量轻，抗冲击能力强，加工装配较容易，适合大批量生产等特点。广泛应用于导弹、坦克、火炮、航天器、飞机、船舶、机器人、大地测量等惯性导航与制导及惯性定位系统领域。
[0003]动力调谐陀螺仪由挠性接头、陀螺转子、力矩器、限动器、信号器、滚珠轴承、磁滞电机、驱动轴、壳体构成。电机高速旋转，通过内扭杆带动平衡环高速旋转，平衡环再通过外力扭杆带动陀螺转子高速旋转，从而使陀螺转子产生动量矩，利用该动力效应来消除挠性接头对陀螺转子的弹性约束，从而达到动力调谐，实现陀螺效应。
[0004]磁滞电机的性能直接影响动力调谐陀螺仪性能。从动力调谐陀螺仪技术分析，要求电机具有转速高且稳定、抗干扰能力强、发热量小、对陀螺转子不产生附加干扰力矩、启动时间短、重复性好、结构简单。因此，要求配套的电机驱动电路驱动能力强、频率稳定、三相信号相移误差小、可靠性高。针对动调陀螺仪小型化应用，还要求电路集成化、模块化，因此，有必要采用最新的电子信息技术，设计电机驱动电路。
实用新型内容
[0005]本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种动调陀螺仪电机驱动电路。
[0006]为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种动调陀螺仪电机驱动电路，其关键在于，包括:晶体振荡器1、可编程逻辑控制器、整形电路4、三相驱动电路5、电流放大电路6，
[0007]晶体振荡器I连接可编程逻辑控制器晶振输入端，所述整形电路4三相信号输入端连接可编程逻辑控制器信号输出端，所述整形电路4三相信号输出端连接三相驱动电路5信号输入端，所述三相驱动电路5信号输出端连接电流放大电路6信号输入端，所述电流放大电路6信号输出端连接三相电机。
[0008]上述技术方案的有益效果为:晶体振荡器I由U5组成，为有源晶体振荡器；分频器2、ROM表3集成在可编程逻辑控制器CPLD内部，U5为U4提供稳定的基准时钟信号，U4内部集成ROM表预存电机驱动电源所需三相电压方波波形，在U4嵌入程序控制下，按规定的时序经U4三个不同的1 口输出MA、MB, MC,分别为A、B、C三相脉冲信号。
[0009]所述的动调陀螺仪电机驱动电路，优选的，所述整形电路包括:
[0010]第49电容一端连接第I放大电路U6A，所述第49电容另一端接地，所述第I放大电路U6A负极和第I放大电路U6A输出端连接第34电阻一端，所述第I放大电路U6A正极分别连接第30电阻和第29电阻一端，所述第30电阻另一端连接3.3V电压，所述第29电阻另一端分别连接第48电容一端和接地，所述第48电容另一端连接第I放大电路U6A，所述第34电阻另一端连接第2放大电路U6B正极，所述第2放大电路U6B负极连接第35电阻一端，所述第35电阻另一端连接第28电阻一端和可编程逻辑控制器，所述第28电阻另一端连接3.3V电压，所述第2放大电路U6B输出端连接三相驱动电路；
[0011]所述第36电阻另一端连接第3放大电路U6D正极，所述第3放大电路U6D负极连接第37电阻一端，所述第37电阻另一端连接第31电阻一端和可编程逻辑控制器，所述第31电阻另一端连接3.3V电压，所述第3放大电路U6D输出端连接三相驱动电路；
[0012]所述第38电阻另一端连接第4放大电路U6C正极，所述第4放大电路U6C负极连接第39电阻一端，所述第39电阻另一端连接第32电阻一端和可编程逻辑控制器，所述第32电阻另一端连接3.3V电压，所述第4放大电路U6C输出端连接三相驱动电路。
[0013]上述技术方案的有益效果为:整形电路4包含集成运放U6B、U6C、U6D构成比较器，信号经比较器后转化为三相脉冲驱动信号。整形电路4中的比较器基准电压输入来自U6A的输出，其参考点电压由R29和R30分压获得。
[0014]所述的动调陀螺仪电机驱动电路，优选的，所述三相驱动电路包括:
[0015]第I 二极管正极连接第40电阻一端，所述第40电阻另一端连接第46电阻一端和电流放大电路，所述第46电阻另一端分别连接第41电阻一端和电流放大电路，所述第41电阻另一端连接第4 二极管负极，所述第4 二极管正极和第I 二极管负极连接后与整形电路连接；
[0016]第2 二极管正极连接第42电阻一端，所述第42电阻另一端连接第48电阻一端和电流放大电路，所述第48电阻另一端分别连接第43电阻一端和电流放大电路，所述第43电阻另一端连接第5 二极管负极，所述第5 二极管正极和第2 二极管负极连接后与整形电路连接；
[0017]第3 二极管正极连接第44电阻一端，所述第44电阻另一端连接第47电阻一端和电流放大电路，所述第47电阻另一端分别连接第45电阻一端和电流放大电路，所述第45电阻另一端连接第6 二极管负极，所述第6 二极管正极和第3 二极管负极连接后与整形电路连接。
[0018]上述技术方案的有益效果为:三相驱动5由二极管Dl?D6和电阻R40?R48组成，电路结构布局合理。
[0019]所述的动调陀螺仪电机驱动电路，优选的，所述电流放大电路包括:
[0020]第IMOS对管UlO的Dl和D2端分别连接第49电阻一端和三相电机中的一相，所述第49电阻另一端连接第3电容一端，所述第3电容另一端接地；
[0021]第2MOS对管Ull的Dl和D2端分别连接第50电阻一端和三相电机中的一相，所述第50电阻另一端连接第6电容一端，所述第6电容另一端接地；
[0022]第3MOS对管U12的Dl和D2端分别连接第51电阻一端和三相电机中的一相，所述第51电阻另一端连接第7电容一端，所述第7电容另一端接地。
[0023]上述技术方案的有益效果为:电流放大6由MOS对管U10、U11、U12组成。三相脉冲信号经三相驱动5后，分别输出到电流放大6中U10、U11、U12的控制端G1、G2，进行功率放大，产生三相电机方波驱动源，其中三相驱动5的二极管Dl?D6是利用其结电容和电阻R40?R48来克服MOS对管的控制死区，防止N-P沟道对管同时导通损坏芯片。由于MOS对管内阻小，开关响应快，功耗小，负载能力强，适应范围广。
[0024]综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是:
[0025]晶体振荡器I由U5组成，为有源晶体振荡器；分频器2、ROM表3集成在可编程逻辑控制器CPLD内部，U5为U4提供稳定的基准时钟信号，U4内部集成ROM表预存电机驱动电源所需三相电压方波波形，在U4嵌入程序控制下，按规定的时序经U4三个不同的1 口输出MA、MB、MC,分别为A、B、C三相脉冲信号。
[0026]整形电路4包含集成运放U6B、U6C、U6D构成比较器，信号经比较器后转化为三相脉冲驱动信号。整形电路4中的比较器基准电压输入来自U6A的输出，其参考点电压由R29和R30分压获得。
[0027]三相驱动5由二极管Dl?D6和电阻R40?R48组成，电路结构布局合理。
[0028]电流放大6由MOS对管U10、Ull、U12组成。三相脉冲信号经三相驱动5后，分别输出到电流放大6中U10、U11、U12的控制端Gl、G2，进行功率放大，产生三相电机方波驱动源，其中三相驱动5的二极管Dl?D6是利用其结电容和电阻R40?R48来克服MOS对管的控制死区，防止N-P沟道对管同时导通损坏芯片。由于MOS对管内阻小，开关响应快，功耗小，负载能力强，适应范围广。
[0029]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0030]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0031]图1是本实用新型动调陀螺仪电机驱动电路原理框图；
[0032]图2是本实用新型动调陀螺仪电机驱动电路晶体振荡器和可编程逻辑控制器示意图；
[0033]图3是本实用新型动调陀螺仪电机驱动电路整形电路、三相驱动电路和电流放大电路局部不意图；
[0034]图4是本实用新型动调陀螺仪电机驱动电路整形电路、三相驱动电路和电流放大电路整体示意图；
[0035]图5是本实用新型动调陀螺仪电机驱动电路时序图；
[0036]图6是本实用新型动调陀螺仪电机驱动电路MOS对管示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0038]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0039]在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0040]如图1所示，本实用新型提供了一种动调陀螺仪电机驱动电路，其关键在于，包括:晶体振荡器1、可编程逻辑控制器、整形电路4、三相驱动电路5、电流放大电路6，
[0041]晶体振荡器I连接可编程逻辑控制器晶振输入端，所述整形电路4三相信号输入端连接可编程逻辑控制器信号输出端，所述整形电路4三相信号输出端连接三相驱动电路5信号输入端，所述三相驱动电路5信号输出端连接电流放大电路6信号输入端，所述电流放大电路6信号输出端连接三相电机。
[0042]上述技术方案的有益效果为:晶体振荡器I由U5组成，为有源晶体振荡器；分频器2、ROM表3集成在可编程逻辑控制器CPLD内部，U5为U4提供稳定的基准时钟信号，U4内部集成ROM表预存电机驱动电源所需三相电压方波波形，在U4嵌入程序控制下，按规定的时序经U4三个不同的1 口输出MA、MB, MC,分别为A、B、C三相脉冲信号。
[0043]如图3、4所示，所述的动调陀螺仪电机驱动电路，优选的，所述整形电路包括:
[0044]第49电容一端连接第I放大电路U6A，所述第49电容另一端接地，所述第I放大电路U6A负极和第I放大电路U6A输出端连接第34电阻一端，所述第I放大电路U6A正极分别连接第30电阻和第29电阻一端，所述第30电阻另一端连接3.3V电压，所述第29电阻另一端分别连接第48电容一端和接地，所述第48电容另一端连接第I放大电路U6A，所述第34电阻另一端连接第2放大电路U6B正极，所述第2放大电路U6B负极连接第35电阻一端，所述第35电阻另一端连接第28电阻一端和可编程逻辑控制器，所述第28电阻另一端连接3.3V电压，所述第2放大电路U6B输出端连接三相驱动电路；
[0045]所述第36电阻另一端连接第3放大电路U6D正极，所述第3放大电路U6D负极连接第37电阻一端，所述第37电阻另一端连接第31电阻一端和可编程逻辑控制器，所述第31电阻另一端连接3.3V电压，所述第3放大电路U6D输出端连接三相驱动电路；
[0046]所述第38电阻另一端连接第4放大电路U6C正极，所述第4放大电路U6C负极连接第39电阻一端，所述第39电阻另一端连接第32电阻一端和可编程逻辑控制器，所述第32电阻另一端连接3.3V电压，所述第4放大电路U6C输出端连接三相驱动电路。
[0047]所述的动调陀螺仪电机驱动电路，优选的，所述三相驱动电路包括:
[0048]第I 二极管正极连接第40电阻一端，所述第40电阻另一端连接第46电阻一端和电流放大电路，所述第46电阻另一端分别连接第41电阻一端和电流放大电路，所述第41电阻另一端连接第4 二极管负极，所述第4 二极管正极和第I 二极管负极连接后与整形电路连接；
[0049]第2 二极管正极连接第42电阻一端，所述第42电阻另一端连接第48电阻一端和电流放大电路，所述第48电阻另一端分别连接第43电阻一端和电流放大电路，所述第43电阻另一端连接第5 二极管负极，所述第5 二极管正极和第2 二极管负极连接后与整形电路连接；
[0050]第3 二极管正极连接第44电阻一端，所述第44电阻另一端连接第47电阻一端和电流放大电路，所述第47电阻另一端分别连接第45电阻一端和电流放大电路，所述第45电阻另一端连接第6 二极管负极，所述第6 二极管正极和第3 二极管负极连接后与整形电路连接。
[0051]上述技术方案的有益效果为:三相驱动5由二极管Dl?D6和电阻R40?R48组成，电路结构布局合理。
[0052]所述的动调陀螺仪电机驱动电路，优选的，所述电流放大电路包括:
[0053]第IMOS对管UlO的Dl和D2端分别连接第49电阻一端和三相电机中的一相，所述第49电阻另一端连接第3电容一端，所述第3电容另一端接地；
[0054]第2M0S对管Ull的Dl和D2端分别连接第50电阻一端和三相电机中的一相，所述第50电阻另一端连接第6电容一端，所述第6电容另一端接地；
[0055]第3MOS对管U12的Dl和D2端分别连接第51电阻一端和三相电机中的一相，所述第51电阻另一端连接第7电容一端，所述第7电容另一端接地。
[0056]上述技术方案的有益效果为:电流放大6由MOS对管U10、U11、U12组成。三相脉冲信号经三相驱动5后，分别输出到电流放大6中U10、U11、U12的控制端G1、G2，进行功率放大，产生三相电机方波驱动源，其中三相驱动5的二极管Dl?D6是利用其结电容和电阻R40?R48来克服MOS对管的控制死区，防止N-P沟道对管同时导通损坏芯片。由于MOS对管内阻小，开关响应快，功耗小，负载能力强，适应范围广。
[0057]1.本发明用于为动力调谐陀螺仪磁滞电机提供高效、稳定、启动时间短、体积小的驱动电路。本发明亦适应于其他类似驱动应用环境。
[0058]2.电路包括晶体振荡器1、分频器2、ROM表3、整形电路4、三相驱动5、电流放大6，其功能框图如图1，电路图如图2所示。
[0059]3.晶体振荡器I由U5组成，为有源晶体振荡器；
[0060]4.如图2所示，分频器2、ROM表3集成在可编程逻辑控制器CPLD内部，U5为U4提供稳定的基准时钟信号，U4内部集成ROM表预存电机驱动电源所需三相电压方波波形，在U4嵌入程序控制下，按时序经U4三个不同的1 口输出MA、MB、MC，分别为A、B、C三相脉冲信号；其中A相波形输出超前B相120°，B相超前C相120°，时序图见图5，其中可编程逻辑控制器中的所提供的程序为本领域非常成熟的技术。
[0061]3.MA, MB、MC三相脉冲信号输入整形电路4，整形电路4包含集成运放U6B、U6C、U6D构成比较器，信号经比较器后转化为三相脉冲驱动信号。整形电路4中的比较器基准电压输入来自U6A的输出，其参考点电压由R29和R30分压获得。
[0062]4.三相驱动5由二极管Dl?D6和电阻R40?R48组成。
[0063]5.电流放大6由MOS对管U10、U11、U12组成。三相脉冲信号经三相驱动5后，分别输出到电流放大6中U10、U11、U12的控制端Gl、G2，进行功率放大，产生三相电机方波驱动源，具体见图6所示。其中三相驱动5的二极管Dl?D6是利用其结电容和电阻R40?R48来克服MOS对管的控制死区，防止N-P沟道对管同时导通损坏芯片。由于MOS对管内阻小，开关响应快，功耗小，负载能力强，适应范围广，特别适合作为理想的方波驱动器，运用于其他类似三相电机驱动。
[0064]5.三相电机频率控制电机加电时序，即在MOS对管输入端增加程控高压启动设置，可大幅缩短动调陀螺仪的启动时间。
[0065]6.本电路体积小，易于集成，电路中最大的芯片可编程逻辑控制器CPLDU4表面仅占 225mm2。
[0066]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0067]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种动调陀螺仪电机驱动电路，其特征在于，包括:晶体振荡器(I)、可编程逻辑控制器、整形电路(4)、三相驱动电路(5)、电流放大电路(6)， 晶体振荡器(I)连接可编程逻辑控制器晶振输入端，所述整形电路(4)三相信号输入端连接可编程逻辑控制器信号输出端，所述整形电路(4)三相信号输出端连接三相驱动电路(5)信号输入端，所述三相驱动电路(5)信号输出端连接电流放大电路(6)信号输入端，所述电流放大电路(6)信号输出端连接三相电机。2.根据权利要求1所述的动调陀螺仪电机驱动电路，其特征在于，所述整形电路包括: 第49电容一端连接第I放大电路(U6A)，所述第49电容另一端接地，所述第I放大电路(U6A)负极和第I放大电路(U6A)输出端连接第34电阻一端，所述第I放大电路(U6A)正极分别连接第30电阻和第29电阻一端，所述第30电阻另一端连接3.3V电压，所述第29电阻另一端分别连接第48电容一端和接地，所述第48电容另一端连接第I放大电路(U6A)，所述第34电阻另一端连接第2放大电路(U6B)正极，所述第2放大电路(U6B)负极连接第35电阻一端，所述第35电阻另一端连接第28电阻一端和可编程逻辑控制器，所述第28电阻另一端连接3.3V电压，所述第2放大电路(U6B)输出端连接三相驱动电路； 第36电阻另一端连接第3放大电路(U6D)正极，所述第3放大电路(U6D)负极连接第37电阻一端，所述第37电阻另一端连接第31电阻一端和可编程逻辑控制器，所述第31电阻另一端连接3.3V电压，所述第3放大电路(U6D)输出端连接三相驱动电路； 第38电阻另一端连接第4放大电路(U6C)正极，所述第4放大电路(U6C)负极连接第39电阻一端，所述第39电阻另一端连接第32电阻一端和可编程逻辑控制器，所述第32电阻另一端连接3.3V电压，所述第4放大电路(U6C)输出端连接三相驱动电路。3.根据权利要求1所述的动调陀螺仪电机驱动电路，其特征在于，所述三相驱动电路包括: 第I 二极管正极连接第40电阻一端，所述第40电阻另一端连接第46电阻一端和电流放大电路，所述第46电阻另一端分别连接第41电阻一端和电流放大电路，所述第41电阻另一端连接第4 二极管负极，所述第4 二极管正极和第I 二极管负极连接后与整形电路连接; 第2 二极管正极连接第42电阻一端，所述第42电阻另一端连接第48电阻一端和电流放大电路，所述第48电阻另一端分别连接第43电阻一端和电流放大电路，所述第43电阻另一端连接第5 二极管负极，所述第5 二极管正极和第2 二极管负极连接后与整形电路连接; 第3 二极管正极连接第44电阻一端，所述第44电阻另一端连接第47电阻一端和电流放大电路，所述第47电阻另一端分别连接第45电阻一端和电流放大电路，所述第45电阻另一端连接第6 二极管负极，所述第6 二极管正极和第3 二极管负极连接后与整形电路连接。4.根据权利要求1所述的动调陀螺仪电机驱动电路，其特征在于，所述电流放大电路包括: 第IMOS对管(UlO)的Dl和D2端分别连接第49电阻一端和三相电机中的一相，所述第49电阻另一端连接第3电容一端，所述第3电容另一端接地； 第2M0S对管(Ull)的Dl和D2端分别连接第50电阻一端和三相电机中的一相，所述第50电阻另一端连接第6电容一端，所述第6电容另一端接地； 第3MOS对管(U12)的Dl和D2端分别连接第51电阻一端和三相电机中的一相，所述第51电阻另一端连接第7电容一端，所述第7电容另一端接地。
【文档编号】G05B19-05GK204302745SQ201420698343
【发明者】周强, 张灿, 陈国弘 [申请人]重庆天箭惯性科技有限公司