一种电机过流保护电路的制作方法

本发明涉及电机驱动领域的一种电机过流保护电路。

背景技术：

电机驱动模块一般包括mcu(microcontrolunit，又称微控制器)、功率模块、电源，功率模块与电源、电机分别连接，mcu的pwm(pulse-widthmodulation，脉冲宽度调制)端口通过硬件驱动电路向功率模块输出pwm驱动信号最终实现电机驱动。为了避免电机发生过流对功率模块器件和电机产生损坏，通常在现有的硬件驱动电路与功率模块之间设有过流保护电路，同时过流保护电路与mcu连接，具体工作过程为：在功率模块的下桥臂与地之间串联一个或几个并联功率电阻，从电阻与功率模块连接处取电压信号分别经过处理输给硬件驱动电路以及mcu，当检测到此点电压信号高于某点设定值时硬件驱动电路立即响应迅速在短时间内关断功率模块的驱动输出，同时mcu检测故障端口检测到此电压信号调节pwm驱动信号占空比以停止pwm驱动信号输出，有效保护功率模块器件或电机不会因受到大电流而损坏。但是当mcu发生死机时，mcu软件未在硬件驱动电路响应结束前停止pwm驱动信号输出，则电机会在过流冲击-停止-过流冲击状态下反复经受电流冲击，这样连续的冲击很容易导致功率模块器件或电机由于受到大电流过热而受到损坏。

如授权公告号为cn101414747，名称为“直流有刷电机的过流保护装置”的中国发明专利公开了一种直流有刷电机的过流保护装置，包括有微控制器、桥驱动电路、执行电路；微控制器的脉冲宽度调制输出端口与桥驱动电路的脉冲宽度调制接收端口相连通；桥驱动电路输出信号控制端口连接执行电路；执行电路的底端连接电流采样电阻r5到地，并且在执行电路与电流采样电阻r5的连接点构成电压检测点，电压检测点的电压信号一路与迟滞比较器输入端相连，电压检测点的电压信号另一路与比例放大器输入端相连接；迟滞比较器输出端与桥驱动电路的dis端相连；比例放大器输出端与微控制器的模数转换采样端口相连接；其在硬件保护基础上引入软件检测主电路电流大小，设置软件中相关参数以达到在电路过流时对电子功率管(功率模块器件)和电机进行有效合理的保护。但是当微控制器(mcu)发生死机时，微控制器软件未在硬件驱动电路响应结束前停止脉冲宽度调制(pwm)驱动信号的输出，则电机仍然会在过流冲击-停止-过流冲击状态下反复经受电流冲击，这样连续的冲击很容易导致功率模块器件或电机由于受到大电流过热而受到损坏。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种电机过流保护电路，在电机产生过流时产生硬件驱动电路自锁信号，硬件驱动电路实现自锁功能，即使mcu死机也可以安全有效关断对功率模块的驱动输出，有效避免功率模块器件或电机损坏。

本发明的技术方案为：

一种电机过流保护电路，所述电机过流保护电路设于硬件驱动电路与功率模块之间，电机过流保护电路还与mcu连接，其中：包括电流采样电阻、第一迟滞电压比较器，所述电流采样电阻一端与功率模块的底端连接，另一端接地，电流采样电阻与功率模块的连接点构成电压检测点，电压检测点的电压信号与所述第一迟滞电压比较器的电压信号输入端连接，第一迟滞电压比较器的电压设定点输入端与电压设定点连接，第一迟滞电压比较器的电平输出端一路与硬件驱动电路连接，另一路与mcu的检测故障端口连接。

优选地，所述第一迟滞电压比较器的电压设定点输入端与mcu的解锁端口连接，当电机电流位于正常范围时，第一迟滞电压比较器达到解锁条件，或非门正常响应pwm驱动信号。

优选地，为了便于第一迟滞电压比较器的电压设定点设置，所述电压检测点的电压信号经与分压电阻连接分压后与所述第一迟滞电压比较器的电压信号输入端连接。

优选地，所述电压设定点为+v经过分压电阻分压后得到的。

优选地，所述的第一迟滞电压比较器的电平输出端与mcu的检测故障端口之间还串接有第四二极管，第四二极管的阴极与第一迟滞电压比较器的电平输出端连接，其阳极一路与mcu的检测故障端口连接，另一路与上拉电阻连接，上拉电阻与+v连接。

优选地，所述迟滞电压比较器的电压信号输入端与地之间还串接有电容，进一步起保护过流电路作用。

优选地，第一迟滞电压比较器包括第一迟滞电阻，第一迟滞电阻串接于第一迟滞电压比较器的电压信号输入端与电平输出端之间。

本发明所述的+v为直流电源。本发明所述滞回电阻起电压滞回作用，保护电压比较器的预定电平输出。

本发明的工作原理和优点：本发明通过对功率模块检测得到的电压信号经过处理后接入硬件驱动电路的或非门输入端产生硬件驱动电路自锁信号实现硬件驱动电路自锁功能，具体过程为：当功率模块发生过流时，在电流采样电阻上产生的电压信号使第一迟滞电压比较器电路翻转输出高电平信号，第一迟滞电压比较器输出的高电平信号相当于硬件驱动电路自锁信号接入硬件驱动电路的或非门的输入端后，使得硬件驱动电路的或非门的输出端始终为低电平，同时由于第一迟滞电压比较器输出的高电平信号使得mcu的检测故障端口被置高，无论pwm驱动信号为高电平或为低电平，硬件驱动电路的或非门的输出端始终为低电平，功率模块一直不被驱动，即相当于本发明产生硬件驱动电路自锁信号以实现硬件驱动电路的自锁功能，从而关闭硬件驱动电路对功率模块的驱动输出；若mcu死机，mcu的检测故障端口始终被置高，硬件驱动电路始终处于自锁状态，不会响应mcu的pwm端口输出的任何pwm驱动信号，若mcu正常工作达到解锁条件时，mcu的解锁端口响应向第一迟滞电压比较器输出高电平，则第一迟滞电压比较器输出低电平信号，硬件驱动电路实现解锁，此时硬件驱动电路的或非门正常响应mcu的pwm端口输出的pwm驱动信号。

附图说明

附图1是本发明的驱动模块框图；

附图2是本发明实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种电机过流保护电路，所述电机过流保护电路设于硬件驱动电路与功率模块q2之间，电机过流保护电路还与mcu(图中未示出)连接，其中：包括电流采样电阻r1、第一迟滞电压比较器u2-a，所述电流采样电阻r1一端与功率模块q2的底端连接，另一端接地，电流采样电阻r1与功率模块q2的连接点构成电压检测点，所述电压检测点的电压信号经与分压电阻r2连接分压后与所述第一迟滞电压比较器u2-a的电压信号输入端3连接；第一迟滞电压比较器u2-a的电压设定点输入端2与电压设定点连接，第一迟滞电压比较器u2-a的电平输出端1一路与硬件驱动电路连接，另一路与mcu的检测故障端口连接；所述第一迟滞电压比较器u2-a的电压设定点输入端2与mcu的解锁端口连接，所述的第一迟滞电压比较器u2-a的电平输出端1与mcu的检测故障端口之间还串接有第四二极管d4，第四二极管d4的阴极与第一迟滞电压比较器u2-a的电平输出端1连接，其阳极一路与mcu的检测故障端口连接，另一路与上拉电阻r22连接，上拉电阻r22与+5v直流电源连接；所述电压设定点为+5v直流电源经过分压电阻r3、r13、r14分压后，取r13与r14的连接点得到的；所述迟滞电压比较器u2-a的电压信号输入端3与地之间还串接有电容c4；第一迟滞电压比较器u2-a包括第一迟滞电阻r15，第一迟滞电阻r15串接于第一迟滞电压比较器u2-a的电压信号输入端3与电平输出端1之间；所述硬件驱动电路包括或非门u1-a、第二迟滞电压比较器u2-b，所述或非门u1-a包括至少2个输入端12，13、一个输出端11，mcu的pwm端口输出的pwm驱动信号分别与分压电阻r10、分压电阻r18连接，分压电阻r10另一端与第一pnp型三极管q1的基极连接，分压电阻r10并联有电容c2，分压电阻r18另一端与第一npn型三极管q3的基极连接，第一pnp型三极管q1的集电极、第一npn型三极管q3的发射极分别接地，第一npn型三极管q3的集电极一路接入或非门u1-a作为或非门u1-a的输入端13，第一npn型三极管q3的集电极另一路通过分压电阻r19与+5v直流电源相连，第一pnp型三极管q1的发射极经与分压电阻r4连接分压后接入第二迟滞电压比较器u2-b的电压输入端5，+5v直流电源经过分压电阻r3、r13、r14分压后，取r3与r13的连接点作为第二迟滞电压比较器u2-b的另一电压输入端6，为了进一步保护硬件驱动电路，所述第二迟滞电压比较器u2-b的电压输入端5一路通过分压电阻r5与+5v直流电源相连，另一路通过第二迟滞电阻r9与第二迟滞电压比较器u2-b的电平输出端7相连，第二迟滞电压比较器u2-b的电压输入端5与地之间还串接有电容c1，所述的第一迟滞电压比较器u2-a的电平输出端1与第一二极管d1的阳极连接，第二迟滞电压比较器u2-b的电平输出端7与第二二极管d2的阳极连接，第一二极管d1的阴极与第二二极管d2的阴极相连接入或非门u1-a的输入端12，为了进一步保护硬件驱动电路，或非门u1-a的输入端12与地之间还串接有电阻r16；所述的或非门u1-a的输出端11分别与第二npn型三极管q4的基极、第二pnp型三极管q5的基极连接，第二npn型三极管q4的集电极与+16v直流电源相连，第二pnp型三极管q5的集电极接地，第二npn型三极管q4的发射极、第二pnp型三极管q5的发射极相连，其相连处与功率模块q2之间还串接有限流电阻r20，为了进一步保护硬件驱动电路，所述的功率模块q2输入端与地之间还分别串接有第三二极管d3、电阻r21，第三二极管d3与电阻r21并联。