一种电机控制用MOS管驱动电路的制作方法

文档序号:13237785阅读:265来源:国知局
技术领域本发明涉及一种电机控制用驱动电路,特别涉及一种电机控制用MOS管驱动电路。

背景技术:
电动机已成功应用于军事、航空、计算机、数控机床、机器人和电动自行车等多个领域。对于现有电机的MOS管驱动电路,其采用的控制策略多会出现开关MOS管门极驱动电流过大导致损耗过高且驱动电路功率偏小等缺陷,有待改进。

技术实现要素:
本发明的目的,在于提供一种电机控制用MOS管驱动电路,其可解决现有的电机MOS管驱动电路开关MOS管门极驱动电流过大导致损耗过高且驱动电流功率偏小等问题,具有结构简单、性能稳定、成本较低且准确性高的特点。为了达成上述目的,本发明的解决方案是:一种电机控制用MOS管驱动电路,包括相互连接的上MOS管驱动电路和下MOS管驱动电路,所述上MOS管驱动电路的输出端和下MOS管驱动电路的输出端相连并作为总输出端,所述下MOS驱动电路的另一端连接电流采样电路的采样端。进一步的,所述上MOS管驱动电路包含有第一至第十电阻、第一二极管、第一至第六三极管、第一至第二电容和第一至第二MOS管,其中,+15V电压信号与第一二极管的阳极、第一电阻的一端、第一三极管的发射极相连;+3.3V电压信号与第二电阻一端相连,第二电阻的另一端与第二三极管的基极相连,第二三极管的发射极与第四电阻的一端相连,第四电阻的另一端接所述电机的PWMA+控制信号,第二三极管的集电极与第三电阻的一端、第三三极管的基极相连,第三电阻的另一端与第一二极管的阴极、第三三极管的发射极、第四三极管的集电极、第八电阻的一端、第一电容的一端相连,第三三极管的集电极与第四三极管的基极、第五三极管的基极、第五电阻的一端相连,第四三极管的发射极与第六电阻的一端相连,第六电阻的另一端与第七电阻的一端、第六三极管的发射极、第二电容的一端、第九电阻的一端、第十电阻的一端相连,第九电阻的另一端与第一MOS管的栅极相连,第十电阻的另一端与第二MOS管的栅极相连,第五三极管的发射极与第七电阻的另一端、第六三极管的基极相连,第五三极管的集电极与第五电阻的另一端、第六三极管的集电极、第八电阻的另一端、第一电容的另一端、第二电容的另一端、第一MOS管的源极、第二MOS管的源极、总输出端相连,所述第一MOS管的源极、第二MOS管的源极的相连点为所述上MOS管驱动电路的输出端。进一步的,所述第一电容采用的型号是50V/47μF。进一步的,第一MOS管的漏极、第二MOS管的漏极共同与+48V电压信号相连。进一步的,所述下MOS管驱动电路包含有第十一至第十七电阻、第七至第十三极管、第三至第五电容和第三至第四MOS管,其中,+3.3V电压信号与第七三极管的基极、第三电容的一端、第四电容的一端相连,第三电容的另一端与第四电容的另一端共同接地,第七三极管的集电极与第一电阻的另一端、第一三极管的基极相连,第七三极管的发射极与第十一电阻的一端相连;第十一电阻的另一端与所述电机的PWMA-控制信号相连,第八三极管的集电极与第一三极管的发射极、+15V电压信号、第一二极管的阳极相连,第八三极管的基极与第一三极管的集电极、第九三极管的基极、第十四电阻的一端相连,第八三极管的发射极与第十二电阻的一端相连,第十二电阻的另一端与第十三电阻的一端、第十三极管的发射极、第五电容的一端、第十六电阻的一端、第十七电阻的一端相连;第十三电阻的另一端与第九三极管的发射极、第十三极管的基极相连;第十四电阻的另一端与第九三极管的集电极、第十三极管的集电极、第十五电阻的另一端、第五电容的另一端、第三MOS管的源极、第四MOS管的源极以及所述电流采样电路的采样端相连;第十六电阻的另一端与第三MOS管的栅极相连,第十七电阻的另一端与第四MOS管的栅极相连,第三MOS管的漏极、第四MOS管的漏极相连且该相连点作为所述下MOS管驱动电路的输出端,接至所述总输出端。进一步的,第三MOS管的漏极、第四MOS管的漏极共同与所述上MOS管驱动电路的中的+48V电压信号相连。进一步的,第一电容、第三电容均为电解电容,第二电容、第四电容、第五电容均为贴片电容。进一步的,第一至第十三极管中,第一三极管、第三三极管、第五三极管、第六三极管、第九三极管以及第十三极管均为PNP型三极管;第二三极管、第四三极管、第七三极管以及第八三极管为NPN型三极管。进一步的,第一至第四MOS管均为N沟道增强型MOS场效应晶体管。采用上述方案后,本发明具有以下特点:(1)通过合理配置功率MOS管的门极驱动电压,降低了其开关损耗,延长使用寿命,实现对电机更好的控制;(2)通过多管共同工作的模式,可减少因电路故障率并延长其使用寿命;(3)电路简单实用,稳定性好,成本低廉,易于维护,市场应用广泛。附图说明图1是本发明的整体架构图。具体实施方式以下将结合附图,对本发明的技术方案进行详细说明。如图1所示,本发明提供一种电机控制用MOS管驱动电路,包括相互连接的上MOS管驱动电路和下MOS管驱动电路,所述下MOS驱动电路的另一端连接电流采样电路的采样输出端,所述电流采样电路的采样输入端连接电机。下面对所述上MOS管驱动电路和下MOS管驱动电路进行分别介绍。所述上MOS管驱动电路包含第一至第十电阻R1-R10十个电阻、第一二极管D1一个二极管、第一至第六三极管Q1-Q6六个三极管、第一至第二电容C1-C2两个电容和第一至第二MOS管V1-V2两个MOS晶体管,其中,+15V电压信号(即电机的驱动电源)与第一二极管D1的阳极、第一电阻R1的一端、第一三极管Q1的发射极相连;+3.3V电压信号(即电机的弱电电源)与第二电阻R2一端相连,第二电阻R2的另一端与第二三极管Q2的基极相连,第二三极管Q2的发射极与第四电阻R4的一端相连,第四电阻R4的另一端接所述电机的PWMA+控制信号,第二三极管Q2的集电极与第三电阻R3的一端、第三三极管Q3的基极相连,第三电阻R3的另一端与第一二极管D1的阴极、第三三极管Q3的发射极、第四三极管Q4的集电极、第八电阻R8的一端、第一电容C1的一端相连,第三三极管Q3的集电极与第四三极管Q4的基极、第五三极管Q5的基极、第五电阻R5的一端相连,第四三极管Q4的发射极与第六电阻R6的一端相连,第六电阻R6的另一端与第七电阻R7的一端、第六三极管Q6的发射极、第二电容C2的一端、第九电阻R9的一端、第十电阻R10的一端相连,第九电阻R9的另一端与第一MOS管V1的栅极相连,第十电阻R10的另一端与第二MOS管V2的栅极相连,第五三极管Q5的发射极与第七电阻R7的另一端、第六三极管Q6的基极相连,第五三极管Q5的集电极与第五电阻R5的另一端、第六三极管Q6的集电极、第八电阻R8的另一端、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、第一MOS管V1的源极、第二MOS管V2的源极、输出端A相连,输出端A连接电机的绕组以输出驱动信号控制电机的旋转。本实施例中,第一MOS管V1的漏极、第二MOS管V2的漏极共同与+48V电压信号(即电机的功率电源)相连;所述第一电容C1为电解电容,采用的型号是50V/47μF;第二电容C2为贴片电容;第一三极管Q1、第三三极管Q3、第五三极管Q5、第六三极管Q6均为PNP型三极管,第二三极管Q2、第四三极管Q4均为NPN型三极管;第一MOS管V1和第二MOS管V2均为N沟道增强型MOS场效应晶体管。所述下MOS管驱动电路包含有第十一至第十七电阻R11-R17七个电阻、第七至第十三极管Q7-Q10四个三极管、第三至第五电容C3-C5三个三个电容和第三至第四MOS管V3-V4两个MOS晶体管。其中,+3.3V电压信号与第七三极管Q7的基极、第三电容C3的一端、第四电容C4的一端相连,第三电容C3的另一端与第四电容C4的另一端共同接地,第七三极管Q7的集电极与第一电阻R1的另一端、第一三极管Q1的基极相连,第七三极管Q7的发射极与第十一电阻R11的一端相连;第十一电阻R11的另一端与所述电机的PWMA-控制信号相连,第八三极管Q8的集电极与第一三极管Q1的发射极、+15V电压信号、第一二极管D1的阳极相连,第八三极管Q8的基极与第一三极管Q1的集电极、第九三极管Q9的基极、第十四电阻R14的一端相连,第八三极管Q8的发射极与第十二电阻R12的一端相连,第十二电阻R12的另一端与第十三电阻R13的一端、第十三极管Q10的发射极、第五电容C5的一端、第十六电阻R16的一端、第十七电阻R17的一端相连;第十三电阻R13的另一端与第九三极管Q9的发射极、第十三极管Q10的基极相连;第十四电阻R14的另一端与第九三极管Q9的集电极、第十三极管Q10的集电极、第十五电阻R15的另一端、第五电容C5的另一端、第三MOS管V3的源极、第四MOS管V4的源极以及所述电流采样电路的采样输出端(sampling)相连;第十六电阻R16的另一端与第三MOS管V3的栅极相连,第十七电阻R17的另一端与第四MOS管V4的栅极相连,第三MOS管V3的漏极、第四MOS管V4的漏极相连并接至输出端A。本实施例中,第三电容C3为电解电容,第四电容C4、第五电容C5均为贴片电容,第三电容C3与第四电容C4的并联可以为第七三极管Q7提供稳定的基极电压,第五电容C5用于对第三MOS管V3和第四MOS管V4的栅极信号进行滤波;第七三极管Q7以及第八三极管Q8均为NPN型三极管,第九三极管Q9和第十三极管Q10均为PNP型三极管;第三MOS管V3和第四MOS管V4均为N沟道增强型MOS场效应晶体管。采用本发明提供的电路结构,其上MOS管驱动电路与下MOS管驱动电路分开独立工作,这样可减少因电路连接耦合等造成的故障率,大大增加电路的稳定性,延长使用寿命。另一方面,PWM输出模块输出的PWMA控制信号没有直接或间接加在MOS管上,而是通过组合电路的合理配置,减小其对器件的冲击,延长相关器件的使用寿命。工作时,单片机接收霍尔传感器等的信号,经过计算后在一个周期内输出固定的PWMA信号来控制上MOS管驱动电路中两个MOS管V1、V2以及下MOS管驱动电路的两个MOS管V3、V4的开通和关断,从而控制电机控制用的旋转,通过PWMA信号控制驱动电路相关三极管的通断,从而达到控制相应的MOS管开关工作的目的。在上MOS管驱动电路中,电容C1作为自举电容,其充放电可以很好地提高PWMA信号对各MOS管的控制精度,达到对电机控制用更好的控制效果。当PWMA控制信号为高电平时,第一MOS管V1、第二MOS管V2导通,此时,自举电容C1充电,待PWMA控制信号电平转换使相关三极管截止以致相关驱动电路停止工作之后,自举电容C1通过放电三极管Q6快速放电,使第一MOS管V1、第二MOS管V2立刻截止,处于关断状态,提高控制精度。本发明的电机控制用MOS管驱动电路,通过并联MOS管的工作方式,可以扩展实现六管、九管、十二管的MOS管驱动电路,以满足不同负载量的无刷直流电机的功率需求。以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。
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