一种直流电机驱动保护电路

1.本实用新型涉及直流电气驱动技术，尤其涉及一种直流电机驱动保护电路。


背景技术：

2.直流电机的运行依靠控制装置通过功率部件向其输入多路pwm驱动信号。直流电机在运行中有可能会因为负载或电路启动的原因过流或产生火花等现象，当发生这些现象的时候，会对主控装置造成损坏，甚至造成功率部件的烧毁。针对上述现象，直流电机保护具有短路保护、过载保护、欠励磁保护以及过电压保护等技术，对有些大功率的直流电机来说还得设置超速保护。在防浪涌保护中，目前主要采用的是tvs二极管（一种高效能保护器件）来吸收较高的浪涌能量或热敏电阻ntc来抑制较大的浪涌电流等一些包含特殊性能器件的方案。由于高效能器件的成本和热敏电阻所具有的热惯性，导致在实际应用中可能会因环境因素影响工作效率，电路设计的成本也有所提高。由于直流电机的使用方便,在多种工作场合下使用的到,因此相关的工作保护电路层出不穷,但电路结构普遍比较复杂，缺乏一种既简单又有效的工作保护电路。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种低成本、高可靠性的直流电机驱动保护电路，能够有效的提升驱动芯片以及电机的安全性能。
4.一种直流电机驱动保护电路，包括：防反接电路、防浪涌电路、驱动芯片外围连接电路以及电机消火花电路；防反接电路对驱动芯片u1的输入端进行保护，其中vcc
in
通过第一场效应管m1输入到驱动芯片的vcc引脚，同时电机供给电压vm
in
通过防反接电路输入到防浪涌电路中，防浪涌电路由第三场效应管m3的栅极与第五电阻r5串联并与第一电容c1并联再与第三电阻r3并联再与第四电阻r4串联组成，第三场效应管m3导通后回路电流对并联的第二电容c2进行充电，再经过第二电容c2滤波后接入驱动芯片u1的vm1、vm2、vm3输入端中，驱动芯片u1的pwma、ain1、ain2、stby以及pwmb、bin1、bin2分别与单片机的相应控制引脚连接，其pgnd1、pgnd1'以及pgnd2、pgnd2'接地gnd，a端第一输出引脚a01接第六电阻r6与第三电容c3串联的电路的一端，a端第二输出引脚a02接第六电阻r6与第三电容c3串联的电路的另一端，最后与直流电机的两端o1相连，b端第一输出引脚b01接第七电阻r7与第四电容c4串联的电路的一端，b端第二输出引脚b02接第七电阻r7与第四电容c4串联的电路的另一端，最后与直流电机的两端o2相连。
5.本实用新型电路在芯片电源输入的端口采用了防反接以及防浪涌处理,能起到正负接反的保护作用，同时对输入端突然出现的峰值电压进行平滑处理，保护了后续电路。电机消火花电路使用的rc串联电路与具有感性负载的电机并联，这样能将感性负载由于突变电流的影响所产生较大的电磁能q迅速泄放掉，有效得避免了电路中产生火花的现象，进一步提高了驱动电路的稳定和安全性。
附图说明
6.图1 为本实用新型提出的电路图。
具体实施方式
7.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
8.如图1，一种直流电机驱动保护电路，包括防反接电路、防浪涌电路、驱动芯片外围连接电路以及电机消火花电路组成。
9.防反接电路对驱动芯片u1输入电压进行保护，驱动芯片u1采用tb6612fng，正确连接时vccin通过二极管d1导通，第一场效应管m1的源极与栅极形成负电压，第一场效应管m1导通，其漏极源极两端电压降很小，导致二极管d1短路，错误连接时，第一场效应管m1不导通，保护后续电路安全。
10.而电机供给正电压vmin通过防反接电路输入到防浪涌电路中，防浪涌电路由第三场效应管m3的栅极与第五电阻串联r5并与第一电容c1并联再与第三电阻r3并联再与第四电阻r4串联组成。上电瞬间，第一电容c1短路，第三场效应管m3的栅极源极两端电压为0，第三场效应管m3不导通，第二电容c2上无电流，随着第一电容c1的充电，栅极源极两端电压逐渐上升，当达到开启电压后，第三场效应管m3导通，随着第一电容c1电压逐渐升高，第三场效应管m3上电流逐渐增加，给第二电容c2充电，当第一电容c1两端电压达到第三电阻r3端的电压，充电结束。该过程防止了由于输入电压给电容带来的峰值电压的产生，保护了后续电路元件。
11.第三场效应管m3导通后，回路电流对并联的第二电容c2充电，再经过第二电容c2滤波后接入tb6612fng的vm1、vm2、vm3输入端中，tb6612fng的pwma、ain1、ain2、stby以及pwmb、bin1、bin2分别与单片机的相应引脚连接，其pgnd1、pgnd1'以及pgnd2、pgnd2'接入地gnd。a端第一输出引脚a01接由第六电阻r6和第三电容c3组成的串联电路的一端，a端第二输出引脚a02接串联电路的另一端，最后与直流电机的两端相连，感性负载第一直流电机o1两端电压的突变所产生较大的电流便对第三电容c3充电，使得由电机构成回路上的电流减小，避免了电路中触点处出现火花的现象，增强了驱动电路的安全性，提高了直流电机的性能。
12.本方案在防浪涌部分，可以通过调整第一电容c1，第三电阻r3，第四电阻r4。当增大第一电容c1或第四电阻r4，第三电阻r3，可减小浪涌电流。在消火花部分，可以通过调节第三电容c3、第四电容c4以及第六电阻r6、第七电阻r7的值来兼容一些不同型号的直流电机。
13.本方案与现有方案相比，在电源输入的端口加入防反接电路，并在电路中加入防浪涌，利用场效应管的作用，对浪涌电流得到很好的抑制，在消火花部分，既保证了电路的安全可靠性，又提高了驱动芯片tb6612fng与直流电机的性能。


技术特征：
1.一种直流电机驱动保护电路，其特征在于，包括：防反接电路、防浪涌电路、驱动芯片外围连接电路以及电机消火花电路；防反接电路对驱动芯片u1的输入端进行保护，其中vcc
in
通过第一场效应管m1输入到驱动芯片的vcc引脚，同时电机供给电压vm
in
通过防反接电路输入到防浪涌电路中，防浪涌电路由第三场效应管m3的栅极与第五电阻r5串联并与第一电容c1并联再与第三电阻r3并联再与第四电阻r4串联组成，第三场效应管m3导通后回路电流对并联的第二电容c2进行充电，再经过第二电容c2滤波后接入驱动芯片u1的vm1、vm2、vm3输入端中，驱动芯片u1的pwma、ain1、ain2、stby以及pwmb、bin1、bin2分别与单片机的相应控制引脚连接，其pgnd1、pgnd1'以及pgnd2、pgnd2'接地gnd，a端第一输出引脚a01接第六电阻r6与第三电容c3串联的电路的一端，a端第二输出引脚a02接第六电阻r6与第三电容c3串联的电路的另一端，最后与直流电机的两端o1相连，b端第一输出引脚b01接第七电阻r7与第四电容c4串联的电路的一端，b端第二输出引脚b02接第七电阻r7与第四电容c4串联的电路的另一端，最后与直流电机的两端o2相连。2.根据权利要求1所述的一种直流电机驱动保护电路，其特征在于，所述的驱动芯片u1采用tb6612fng。

技术总结
本实用新型公开了一种直流电机驱动保护电路，电路在芯片电源输入的端口采用了防反接以及防浪涌处理,能起到正负接反的保护作用，同时对输入端突然出现的峰值电压进行平滑处理，保护了后续电路。电机消火花电路使用的RC串联电路与具有感性负载的电机并联，这样能将感性负载由于突变电流的影响所产生较大的电磁能Q迅速泄放掉，有效得避免了电路中产生火花的现象，进一步提高了驱动电路的稳定和安全性。使用TB6612FNG作为驱动芯片，其效率也高于普通的晶体管H桥驱动器，提升了输出负载能力。提升了输出负载能力。提升了输出负载能力。


技术研发人员：卢家伟 顾敏明
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：2022.02.28
技术公布日：2022/6/30