专利名称：直流电机启动、限流保护器的制作方法
技术领域：
直流电机启动、限流 ^
技术領域
本实用新型属于电机的保护装置技术领域，具体的涉及一种直流有刷电动 机的启动控制和运行保护的直流电机启动、限流保护器。
背景技术：
直流有刷电动机作为动力驱动部件，由于它结构简单等特点，目前的应用 仍很广泛。但在目前对于较大功率的有刷电机应用上，一般都采用配置启动电 阻或电源变换器作为启动控制的结构形式，这种结构不仅占用空间大，而且成 本较髙，在应用上不是很方便。
由于直流有刷电动机的工作特点是在电机起动时由于电机绕组电阻很小， 直接供电的方式使得通过电机绕组的电流很大，不加控制的话就会烧损电机、 电源，但限制功率太低又不能使电机带负荷正常起动工作。因此理想的启动控
制系统应该是既能限制启动电流保护电机和电源，又能容许电机有一定的启:动
功率，达到带负荷启动的目的。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种在直流电动机起动初期限制起动电流，防止 对电机及其供电电源造成冲击，能够使电机驱动系统在额定电流下带满负荷启
动在运行过程中不超载，并且结构简单、成本低的直流电机启动、限沐保护
器o
为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下 -种直流电机启动、限流保护器，其特征在于该电路包括输入端IN、输出 端OUT、霍尔电流传感器H、降压斩波电路、控制电路和为控制电路供电的 DC/DC模块，所述霍尔电流传感器H连接在负载电流回路和控制电路之间，用 于检测负载回路电流大小，所述降压斩波电路包含与控制电路连接的晶体管T， 3霜尔电流传感器采样的负载回路电流超过参考电流，控制电路关闭所述晶体 贷，-—段限定时间后，控制电路控制晶体管重新导通.所述降压斩波电路还包括一个电容C和一个二极管D，所述电容C并接在 输入埔的正负极之间，所述二极管D并接在输出端的正负极之间，电容C的第 一端与所述晶体管的集电极连接，二极管D的负极与所述晶体管T的发射极连
所述DC/DC模块并接在输入端的正负极之间。
所述控制电路包含单稳态触发器U2，其反相输出端提供控制所述晶体管T 截止和导通的控制信号。
所述控制电路包含一比较器Ul,比较器接收霍尔电流传感器釆样的负载回 路电流与多考电流进行比较，比较器的输出端与单稳态触发器U2的触发引脚连 接，提供单稳态触发器动作的触发信号。
所述控制电路包含隔离器和驱动电路，隔离器的输入端与单稳态触发器的 反相输出端连接，其输出端与驱动电路输入糊连接，驱动电路的输出端与晶体 管T的栅极连接，用于控制晶体管的截止和导通。
所述隔离器为光耦隔离器。
所述晶体管T为IGBT管。
该保护器的输入端子接电源输出，输出端子与电机相连接。电容和二极管D 共同构成的斩波电路结构形式，并利用霜尔电流传感器測量电机回路电流大小。 当通过霍尔电流传感器获得的电流采样信号值超出限定值，则控制电路迅速动 作并关闭晶体管，在关闭晶体管一定时间后，由控制电路重新开通晶体管，从 而达到既限制电机回路电流，而又不影响电机的正常工作的目的，在电机起动 时对电机起动电流进行限制；电机正常工作后，晶体管直通使电机能够正常工 作。所述控制电路屮所有的工作电源均由DC/DC变换器提供。
本实用新型的有益效果在于，该保护器在S流电动机起动初鹏限制起动电 流，防止对电机及其供电电源造成冲击，能够使电机驱动系统在额定电流下带 满负荷启动；在运行过程屮不超载，并且结构简单、成本低.可广泛的适用于 各种藍流有刷电机的启动和运行保护。
附困说明
閱1是本实用新艰具体实施力'式的k电路结构原理图； 阁2是阁1屮的控制电路的结构原理图.
具体实據方式如图，该直流电机启动、限流保护器包括输入竭IN、输出墦OUT、霍尔电 流传感器H、降压斩波电路、控制电路和为控制电路供电的DODC模块，所述 霜尔电流传感器H连接在负载电流回路和控制电路之间，用于检測负载回路电 流大小，所述降压斩波电路包含与控制电路连接的晶体管T，该晶休管T为IGBT 管。当^尔电流传感器采样的负载回路电流超过多考电流，控制电路关闭IGBT 管， 一段限定时间后，控制电路控制IGBT管虽新导通。所述降W斩波电路还包 括—个电容C和一个二极管D，所述电容C并接在输入襯的正负极之间，所述 二极管D并接在输出端的正负极之间，电容C的第一端与IGBT管的集电极连 接，二极管D的负极与IGBT管T的发射极连接，1GBT赞的集电极和发財极分 别作为输入端的正极和输出端的正极。DC/DC模块并接在输入埔的正负极之间。 控制电路包含单稳态触发器U2，其反相输出端提供控制所述晶体管T截止和导 通的控制信号。控制电路还包含一比较器U1，比较器接收霜尔电流传感器采样 的负欲回路电流与参考电流进行比较，比较器的输出端与单稳态触发器U2的触 发引脚连接，提供单稳态触发器动作的触发信号。控制电路包含隔离器和驱动 电路，该隔离器为光耦隔离器。隔离器的输入端与单稳态触发器的反相输出端 连接，其输出端与驱动电路输入端连接，驱动电路的输出端与IGBT管的栅极连 接，用于控制IGBT管的截止和导通。
该保护器的输入端子IN接电瀕输出，输出端子OUT与电机相迮接。主电 路采用由IGBT锌、电容C和二极管D共同构成的斩波电路结构形式，并利用 ^尔电流传感器測鬼电机回路电流大小。当通过霍尔电流传感器获得的电流采 样信号值If超出限定值，则控制电路迅速动作并关闭IGBT管，在关闭IGBT — 定时间后，由控制电路重新开通IGBT，从而达到既限制电机回路电流的目的， 而义不影响电机的正常工作，在电^^起动时对电机起动电流进行限制电机正 常工作后，IGBT直通使电机能够正常工作。
控制屯中所有的工作电源均由DC/DC变换器提供。控制电路工作过程原 理如下控制电路上电后，单稳态触发器U2的g置为1，经过光耦隔离、驱动 电路后开通主电路IGBT模块，主电路对电机回路供电，电机问路流过l[L流Ir。 通过霜尔电流传感器检測，将检測到的电机回路电流信g Ir传输至比较器U,的 反相输入端，当该输入检測电流信号If超过U,同相输入端的电流限定值Ig时， 比较器U,输出会发生翻转，从而触发单稳态触发电器U2，使其也发生翻转，g S为0，输出的低电平信号经过光电耦合隔离驱动电路来关闭IGBT模块T，在 经过由分立元件设定的-定长度的单稳态时间后，单扭态电路发生复位，经过光祸隔离及驱动电路后又重新开启IGBT模块，从而达到对电机回路启动电流快 速可靠限流的目的。电机启动后，其正常的负载工作电流将小于电机回路电流 的限定值Ig，此时IGBT模块将维持直通状态，电机正常运转工作。I,的设置可 以通过调节比较器U,同相输入端的可调电位器VR来完成。
权利要求1. 一种直流电机启动、限流保护器，其特征在于该保护器包括输入端IN、输出端OUT、霍尔电流传感器H、降压斩波电路、控制电路和为控制电路供电的DC/DC模块，所述霍尔电流传感器H连接在负载电流回路和控制电路之间，用于检测负载回路电流大小，所述降压斩波电路包含与控制电路连接的晶体管T，当霍尔电流传感器采样的负载回路电流超过参考电流，控制电路关闭所述晶体管，一段限定时间后，控制电路控制晶体管重新导通。
2. 如权利要求1所述的直流电机启动、堪流保护器，其特征在于所述降压 斩波电路还包括一个电容C和一个二极管D,所述电容C并接在输入 的正负 极之间，所述二极管D并接在输出糊的正负极之间，电容C的第一端与所述晶 体管的集电极连接，二极管D的负极与所述晶体管T的发射极连接，晶体管的 集电极和发射极分别作为输入端的正极和输出钺的正极。
3. 如权利要求1所述的直流电机启动、限流保护器，其特征在于所述DC/DC 投块并接在输入端的正负极之间。
4. 如权利耍求1所述的莨流电机启动、限流保护器，其特征在于所述控制 电路包含攀稳态触发器U2,其反相输出袖提lf^制所述晶体锌T截止和导通的 控制信号。
5. 扭I权利耍求4所述的莨流电机启动、限流保护器，其特征在于所述控制 电路包含一比较器Ul,比较器接收霍尔电流传感器采样的负載回路电流与参考 电流进行比较，比较器的输出端与单稳态触发器U2的触发引脚连接，提供单稳 态蝕发器动作的触发信号。
6. 紐l权利要求4所述的直流电机启动、限琉保护器，其特征在于所述控制 电路包含隔离器和驱动电路，隔离器的输入端与单稳态触发器的反相输出端连 接，其输出堆与驱动电路输入端连接，驱动电路的输出袖与晶体管T的栅极连 接，用于控制晶体贫的截止和导通。
7. 如权利嬰求6所述的直流电机启动、限流保护器，其特征在于所述隔离 器为光耦隔离器。
8. 如权利要求1所述的直流电机启动、限流保护器，其特征在亍所述晶体 管T为IGBT资。
专利摘要一种直流电机启动、限流保护器，其特征在于该保护器包括输入端IN、输出端OUT、霍尔电流传感器H、降压斩波电路、控制电路和为控制电路供电的DC/DC模块，所述霍尔电流传感器H连接在负载电流回路和控制电路之间，用于检测负载回路电流大小，所述降压斩波电路包含与控制电路连接的晶体管T，当霍尔电流传感器采样的负载回路电流超过参考电流，控制电路关闭所述晶体管，一段限定时间后，控制电路控制晶体管重新导通。该保护器在直流电动机起动初期限制起动电流，防止对电机及其供电电源造成冲击，能够使电机驱动系统在额定电流下带满负荷启动；在运行过程中限制电机电流不超载。并且结构简单、成本低。可广泛的适用于各种直流有刷电机的启动和运行保护。
文档编号H02H7/085GK201230294SQ200720154978
公开日2009年4月29日 申请日期2007年7月23日 优先权日2007年7月23日
发明者禾 张, 邢占斌, 齐铂金 申请人:张 禾;齐铂金