一种电机正反转保护电路

1.本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机正反转保护电路。


背景技术：

2.现有技术中，需要控制电机的正反转以驱动相应的负载进行正反转换工作。中国专利文献号为cn205336166u，申请日为2016.06.22，专利名称为：一种能给予mos管的新型直流电机驱动控制电路，采用的技术方案为“有4个mosfet组成的两通道推挽式功率放大电路,通过控制4个mosfet,即mosfet1、mosfet2、mosfet3、mosfet4的导通与截止，来控制电机的正转、反转和停止：当mosfet1和mosfet4导通，mosfet2和mosfet3截止时，电机正转；当mosfet1和mosfet4截止，mosfet2和mosfet3导通时，电机反转；当mosfet3和mosfet4都截止时，电机停止；所述mosfet1和mosfet2是p沟道；mosfet3和mosfet4是n沟道；n型和p型mos管组成h桥驱动电路。”3.上述方案中，电机出现过电流或过电压时，将会使电机或mos管损坏。


技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种电机正反转保护电路，其解决了现有技术中存在的电机出现过电流或过电压时，将会使电机或mos管损坏的问题。
5.一种电机正反转保护电路，所述电路包括：第一信号输入单元、h桥、第二信号输入单元、电流保护单元和电压保护单元；所述第一信号输入单元的输入端和所述第二信号输入单元的输入端分别与外部信号源相连，用于接收所述外部信号源发出的正转信号或反转信号；所述h桥的输入端分别与所述第一信号输入单元的输出端和所述第二信号的输出端相连，所述h桥的第一输出端与电机的第一端相连，所述h桥的第二输出端与所述电机的第二端相连，用于根据接收到的正转信号进行正转，还用于根据接收到的反转信号进行反转；所述电流保护单元的第一端与所述h桥的第一输出端相连，所述电流保护单元的第二端与所述h桥的第二输出端相连，用于当所述电机停止转动时防止产生的电流过大；所述电压保护单元的第一端与所述h桥的第一输出端相连，所述电压保护单元的第二端与所述h桥的第二输出端相连，用于防止所述h桥的电压过高。
6.可选地，所述第一信号输入单元包括：第一电阻、第一mos管、第二电阻、第二mos管；所述第一电阻的第一端分别与所述外部信号源和所述第二信号输入单元相连，所述第一电阻的第二端接地；所述第一mos管的栅极与所述第二信号输入单元相连，所述第一mos管的漏极与所述外部信号源相连，所述第一mos管的源极与所述第二mos管的栅极相连；所述第二mos管的漏极与所述h桥的输入端相连，所述第二mos管的源极接地；所述第二电阻的两端分别与所述第二mos管的栅极和源极相连。
7.可选地，所述第二信号输入单元保护：第三电阻、第三mos管、第四mos管和第四电阻；所述第三电阻的第一端分别与所述外部信号源和所述第一信号输入单元相连，所述第三电阻的第二端接地；所述第三mos管的栅极与所述第一信号输入单元相连，所述第三mos
管的漏极与所述外部信号源相连，所述第三mos管的源极与所述第四mos管的栅极相连；所述第四mos管的漏极与所述h桥的输入端相连，所述第四mos管的源极接地；所述第四电阻的两端分别与所述第四mos管的栅极和源极相连。
8.可选地，所述h桥单元包括：第五电阻、第六电阻、第五mos管、第六mos管、第七mos管和第八mos管；所述第五mos管的栅极与所述第一信号输入单元的输入端相连，所述第五mos管的漏极与第一电源端相连，所述第五mos管的源极分别与所述电机的第一端和所述第六mos管的漏极相连；所述第五电阻的两端分别与所述栅极和漏极相连；所述第六mos管的栅极与所述第二信号输入单元相连，所述第六mos管的源极接地；所述第七mos管的栅极与所述第二信号单元的输入端相连，所述第七mos管的漏极与第一电源端相连，所述第七mos管的源极与所述第八mos管的漏极相连；所述第六电阻的两端分别与所述第七mos管的栅极与所述源极相连；所述第八mos管的栅极与所述第一信号输入单元相连，所述第八mos管的源极接地。
9.可选地，所述电流保护单元包括：第七电阻、第一二极管和第二二极管；所述第七电阻的第一端与所述电机的第一端相连，所述第七电阻的第二端分别与所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极相连；所述第一二极管的负极与所述电机的第二端相连，所述第一二极管的正极与所述电机的第二端相连。
10.可选地，所述电压保护单元为双向稳压管；所述双向稳压管的两端分别与所述电机的第一端和第二端相连。
11.可选地，所述电路还包括：电机转速控制单元，所述电机转速控制单元与所述电机相连，用于控制电机的转速；所述电机转速控制单元包括：第八电阻、可变电阻、第十电阻、第九mos管、第十一电阻和第三二极管；所述第八电阻的第一端与第一电源端相连，所述第八电阻的第二端与可变电阻的第一端相连；所述可变电阻的第二端接地，所述可变电阻的控制端与所述可变电阻的第一端相连，所述可变电阻的控制端还与所述第八mos管的栅极相连；所述第九mos管的漏极与所述第一二极管的正极相连，所述第九mos管的源极通过第十一电阻接地；所述第十电阻的两端分别与所述第九mos管的栅极和源极相连；所述第三二极管的负极与所述第一电源端相连；所述电机的第一端与所述第一电源端相连，所述电机的第二端与所述第九mos管的漏极相连。
12.可选地，所述电路还包括：供电单元，所述供电单元与所述h桥相连，用于对所述h桥提供工作电能；所述供电单元包括：保险丝、第十二电阻、稳压源、第一电容、第十三电阻、第十四电阻、运算放大器、第十五电阻、第十六电阻、第十mos管和第十一mos管；所述保险丝的第一端与外部电源的正极相连，所述保险丝的第二端与所述第十mos管的漏极相连；所述第十二电阻的第一端与所述保险丝的第二端相连，所述第十二电阻的第二端与所述稳压源的第一端相连；所述稳压源的第二端与外部电源的负极相连，所述稳压源的第三端与所述稳压源的第一端相连；所述第一电容的两端与所述稳压源的第一端和第二端相连；所述第十三电阻的第一端与所述保险丝的第二端相连，所述第十三电阻的第二端与所述第十四电阻的第一端相连；所述第十四电阻的第二端接地；所述运算放大器的同相输入端与所述稳压源的第一端相连，所述运算放大器的反相输入端与所述稳压源的反相输入端相连，所述运算放大器的电源端分别与所述外部电源的正极和负极相连；所述第十mos管的栅极与所述第十一mos管的漏极相连，所述第十mos管的源极与所述h桥相连；所述第十五电阻的两端
分别与所述第十mos管的漏极和栅极相连；所述第十一mos管的栅极通过所述十六电阻与所述运算放大器的输出端相连，所述第十一mos管的源极接地。
13.可选地，所述供电单元还包括：第十七电阻和发光二极管；所述第十七电阻的第一端与所述第十mos管的源极相连，所述第十七电阻的第二端与所述发光二极管的正极相连；所述发光二极管的负极接地。
14.可选地，所述供电单元还包括：第五二极管；所述第五二极管的负极与所述保险丝的第二端相连，所述第五二极管正极与所述外部电源的负极相连。
15.相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
16.通过外部信号源向第一信号输入单元和第二信号输入单元发出正转信号时，通过第一信号输入单元和第二信号输入单元将接收到的正转信号或反转信号发送给h桥，h桥根据正转信号或反转信号进行正转或反转，当电机停止转动时通过电流保护单元防止电流过大，实现对h桥的的过电流保护，当电机产生过电压时，通过电压保护单元防止h桥的电压过高，实现对h桥的过压保护，解决了现有技术中存在的电机出现过电流或过电压时，将会使电机或mos管损坏的问题。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例提供的一种电机正反转保护电路的结构图；
18.图2为本实用新型实施例提供的一种电机正反转保护电路的电路图；
19.图3为本实用新型实施例提供的一种电机转速单元的电路图；
20.图4为本实用新型实施例提供的一种供电单元的电路图。
具体实施方式
21.下面结合附图及实施例对本实用新型中的技术方案进一步说明。
22.图1为本实用新型实施例提供的一种电机m正反转保护电路的结构图，如图1所示，所述电路包括：第一信号输入单元100、h桥300、第二信号输入单元200、电流保护单元和电压保护单元400；
23.所述第一信号输入单元100的输入端和所述第二信号输入单元200的输入端分别与外部信号源相连，用于接收所述外部信号源发出的正转信号或反转信号；
24.所述h桥300的输入端分别与所述第一信号输入单元100的输出端和所述第二信号的输出端相连，所述h桥300的第一输出端与电机m的第一端相连，所述h桥300的第二输出端与所述电机m的第二端相连，用于根据接收到的正转信号进行正转，还用于根据接收到的反转信号进行反转；
25.所述电流保护单元的第一端与所述h桥300的第一输出端相连，所述电流保护单元的第二端与所述h桥300的第二输出端相连，用于当所述电机m停止转动时防止产生的电流过大；
26.所述电压保护单元400的第一端与所述h桥300的第一输出端相连，所述电压保护单元400的第二端与所述h桥300的第二输出端相连，用于防止所述h桥300的电压过高。
27.在本实施例中，通过外部信号源向第一信号输入单元100和第二信号输入单元200发出正转信号时，通过第一信号输入单元100和第二信号输入单元200将接收到的正转信号
或反转信号发送给h桥300，h桥300根据正转信号或反转信号进行正转或反转，当电机m停止转动时通过电流保护单元防止电流过大，实现对h桥300的的过电流保护，当电机m产生过电压时，通过电压保护单元400防止h桥300的电压过高，实现对h桥300的过压保护。
28.图2为本实用新型实施例提供的一种电机m正反转保护电路的电路图，如图2所示，所述第一信号输入单元100包括：第一电阻r1、第一mos管q1、第二电阻r2、第二mos管q2；所述第一电阻r1的第一端分别与所述外部信号源和所述第二信号输入单元200相连，所述第一电阻r1的第二端接地；所述第一mos管q1的栅极与所述第二信号输入单元200相连，所述第一mos管q1的漏极与所述外部信号源相连，所述第一mos管q1的源极与所述第二mos管q2的栅极相连；所述第二mos管q2的漏极与所述h桥300的输入端相连，所述第二mos管q2的源极接地；所述第二电阻r2的两端分别与所述第二mos管q2的栅极和源极相连。
29.在本实施例中，当进行正转时，外部信号源向第一信号输入单元100和第二信号输入单元200发出正转信号，即第一信号单元接收到高电平信号，第一mos管q1的漏极接收到高电平信号，第一mos管q1的栅极接收到低电平信号导通，并向h桥300输出高电平信号，从而第二mos管q2的栅极接收到高电平信号，并向h桥300输出低电平信号。当进行反转时，外部信号源向第一信号输入单元100和第二信号输入单元200发出反转信号，即第一信号输入单元100接收到低电平信号，第一mos管q1的漏极接收到低电平信号，第一mos管q1的栅极通过第二信号输入单元200接收到高电平信号，第一mos管q1截止，并向h桥300发出低电平信号；第二mos管q2的栅极也接收到第一mos管q1发出的低电平信号，第二mos管q2截止；h桥300接收到高电平信号。
30.如图2所示，所述第二信号输入单元200保护：第三电阻r3、第三mos管q3、第四mos管q4和第四电阻r4；所述第三电阻r3的第一端分别与所述外部信号源和所述第一信号输入单元100相连，所述第三电阻r3的第二端接地；所述第三mos管q3的栅极与所述第一信号输入单元100相连，所述第三mos管q3的漏极与所述外部信号源相连，所述第三mos管q3的源极与所述第四mos管q4的栅极相连；所述第四mos管q4的漏极与所述h桥300的输入端相连，所述第四mos管q4的源极接地；所述第四电阻r4的两端分别与所述第四mos管q4的栅极和源极相连。
31.在本实施例中，当进行正转时，外部信号源向第一信号输入单元100和第二信号输入单元200发出正转信号，即第三mos管q3的栅极接收到高电平信号，第三mos管q3的漏极接收到低电平信号，第三mos管q3截止，并向h桥300输出低电平信号，第四mos管q4的栅极也接收到低电平信号，第四mos管q4截止，h桥300的输入端接收到高电平信号。当进行反转时，外部信号源向第一信号输入单元100和第二信号输入单元200发出反转信号，第三mos管q3的漏极接收到高电平信号，第三mos管q3的栅极接收到低电平信号，第三mos管q3导通，并向h桥300输出高电平信号，第四mos管q4的栅极也接收到低电平信号，第三mos管q3导通，并向h桥300发出低电平信号。
32.如图2所示，所述h桥300单元包括：第五电阻r5、第六电阻r6、第五mos管q5、第六mos管q6、第七mos管q7和第八mos管q8；所述第五mos管q5的栅极与所述第一信号输入单元100的输入端相连，所述第五mos管q5的漏极与第一电源端vcc相连，所述第五mos管q5的源极分别与所述电机m的第一端和所述第六mos管q6的漏极相连；所述第五电阻r5的两端分别与所述栅极和漏极相连；所述第六mos管q6的栅极与所述第二信号输入单元200相连，所述
第六mos管q6的源极接地；所述第七mos管q7的栅极与所述第二信号单元的输入端相连，所述第七mos管q7的漏极与第一电源端vcc相连，所述第七mos管q7的源极与所述第八mos管q8的漏极相连；所述第六电阻r6的两端分别与所述第七mos管q7的栅极与所述源极相连；所述第八mos管q8的栅极与所述第一信号输入单元100相连，所述第八mos管q8的源极接地。
33.在本实施例中，当进行正转时，第五mos管q5的栅极接收到低电平信号，第五mos管q5导通；第六mos管q6的栅极接收到低电平信号，第六mos管q6截止；第七mso管的栅极接收到高电平信号，第七mos管q7截止；第八mos管q8的栅极接收到高电平信号，第八mos管q8截止；从而第一电流端产生的电流流经第五mos管q5、电机m和第八mos管q8，实现对电机m的正转控制。当进行反转时，第五三极管的栅极接收到高电平信号，第五msos管截止；第六mos管q6的栅极接收到高电平信号，第六mos管q6导通；第七mos管q7的栅极接收到低电平信号，第七mos管q7导通；第八mos管q8的栅极接收到低电平信号，第八mos管q8截止，从而第一电源端vcc产生的电流从第七mos管q7、电机m和第六mos管q6，实现对电机m反转的控制。
34.如图2所示，所述电流保护单元包括：第七电阻r7、第一二极管d1和第二二极管d2；所述第七电阻r7的第一端与所述电机m的第一端相连，所述第七电阻r7的第二端分别与所述第一二极管d1的正极和所述第二二极管d2的负极相连；所述第一二极管d1的负极与所述电机m的第二端相连，所述第一二极管d1的正极与所述电机m的第二端相连。
35.在本实施例中，电机m停止转动时会出现续流电流，续流电流过大时会导致电机m过热，使电机m发生老化，减少电机m的寿命，并可以防止电流过大流入h桥300损坏mos管；当正转停止时，电机m产生续流电流，续流电流流过第一二极管d1和第七电阻r7，对续流电流进行续流；当反正停止时，流过第七电阻r7和第二二极管d2，对续流电流进行续流，从而防止发热。
36.如图2所示，所述电压保护单元400为双向稳压管v1；所述双向稳压管v1的两端分别与所述电机m的第一端和第二端相连。
37.在本实施例中，当电机m两端电压过高时，通过双向稳压管v1使电压稳定在额定值，防止电压过高损坏h桥300中的mos管。
38.所述电路还包括电机m转速控制单元，所述电机m转速控制单元与所述电机m相连，用于控制电机m的转速；图3为本实用新型实施例提供的一种电机m转速单元的电路图，如图3所示，所述电机m转速控制单元包括：第八电阻r8、可变电阻r9、第十电阻r10、第九mos管q9、第十一电阻r11和第三二极管d3；所述第八电阻r8的第一端与第一电源端vcc相连，所述第八电阻r8的第二端与可变电阻r9的第一端相连；所述可变电阻r9的第二端接地，所述可变电阻r9的控制端与所述可变电阻r9的第一端相连，所述可变电阻r9的控制端还与所述第九mos管q9的栅极相连；所述第九mos管q9的漏极与所述第三二极管d3的正极相连，所述第九mos管q9的源极通过第十一电阻r11接地；所述第十电阻r10的两端分别与所述第九mos管q9的栅极和源极相连；所述第三二极管d3的负极与所述第一电源端vcc相连；所述电机m的第一端与所述第一电源端vcc相连，所述电机m的第二端与所述第九mos管q9的漏极相连。
39.在本实施例中，当需要对电机m的转速进行调节时，通过控制可变电阻r9的控制，从而改变第九mos管q9的栅极电压，当第九mos管q9的栅极电压发生变化时，第九mos管q9的源极电流随之改变，从而控制电机m的工作电流，实现对电机m转数的调节。
40.所述电路还包括：供电单元，所述供电单元与所述h桥300相连，用于对所述h桥300
提供工作电能；
41.图4为本实用新型实施例提供的一种供电单元的电路图，如图4所示，所述供电单元包括：保险丝f1、第十二电阻r12、稳压源u1、第一电容c1、第十三电阻r13、第十四电阻r14、运算放大器u2、第十三电阻r13、第十六电阻r16、第十mos管q10和第十一mos管q11；所述保险丝f1的第一端与外部电源的正极相连，所述保险丝f1的第二端与所述第十mos管q10的漏极相连；所述第十二电阻r12的第一端与所述保险丝f1的第二端相连，所述第十二电阻r12的第二端与所述稳压源u1的第一端相连；所述稳压源u1的第二端与外部电源的负极相连，所述稳压源u1的第三端与所述稳压源u1的第一端相连；所述第一电容c1的两端与所述稳压源u1的第一端和第二端相连；所述第十三电阻r13的第一端与所述保险丝f1的第二端相连，所述第十三电阻r13的第二端与所述第十四电阻r14的第一端相连；所述第十四电阻r14的第二端接地；所述运算放大器u2的同相输入端与所述稳压源u1的第一端相连，所述运算放大器u2的反相输入端与所述稳压源u1的反相输入端相连，所述运算放大器u2的电源端分别与所述外部电源的正极和负极相连；所述第十mos管q10的栅极与所述第十一mos管q11的漏极相连，所述第十mos管q10的源极与所述h桥300相连；所述第十三电阻r13的两端分别与所述第十mos管q10的漏极和栅极相连；所述第十一mos管q11的栅极通过所述十六电阻与所述运算放大器u2的输出端相连，所述第十一mos管q11的源极接地。
42.在本实施例中，保险丝f1用于当产生过电流时熔断，从而防止电流继续增加损坏电路；稳压源u1使运算放大器u2的正相输入端的电压维持在额定值，具体可以为2.5v；当外部电源电压正常时，运算放大器u2的反相输入端的电压低于同相输入端，运算放大器u2的输出端输出高电平，第十一mos管q11的栅极接收到高电平信号，第十一mos管q11导通，第十mos管q10的栅极接收到低电平电压，第十mos管q10导通，从而外部电源向h桥300提供工作电压；当外部电源电压过高时，运算放大器u2的反相输入端的电压高于同相输入端的电压，运算放大器u2的输出端输出低电平，第十一mos管q11的栅极接收到低电平信号，第十一mos管q11截止，第十mos管q10的栅极电压等于外部电源电压，第十mos管q10截止，从而停止向h桥300提供电能，实现对电机m电源电压的过压保护。需要说明的是，电机m需要的供电范围可以为3-6v。第十mos管q10的源极作为第一电源端vcc。
43.在本实用新型的另一实施例中，如图4所示，所述供电单元还包括：第十七电阻r17和发光二极管d4；所述第十七电阻r17的第一端与所述第十mos管q10的源极相连，所述第十七电阻r17的第二端与所述发光二极管d4的正极相连；所述发光二极管d4的负极接地。
44.在本实施例中，当供电单元向h桥300提供电能时，发光二极管d4也接收到工作电压发光，从而指示该供电单元供电正常；当供电单元停止向h桥300提供电能时，发光二极管d4也为接收到工作电压，发光二极管d4熄灭。
45.在本实用新型的另一实施例中，如图4所示，所述供电单元还包括：第五二极管d5；所述第五二极管d5的负极与所述保险丝f1的第二端相连，所述第五二极管d5正极与所述外部电源的负极相连。
46.在本实施例中，第五二极管d5用于防止反接保护电路。需要说明的是，所述供电单元还包括：第三电容c3和第四电容c4，第三电容c3和第四电容c4用于对供电单元向h桥300提供的电压进行滤波，使h桥300的工作电压更稳定。
47.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一
个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
48.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。