一種直流電機驅(qū)動電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電子電路的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直流電機驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電機控制應(yīng)用在廣泛的領(lǐng)域，當(dāng)如也有許多有關(guān)直流電機驅(qū)動的相關(guān)芯片和驅(qū)動器在市場上銷售，但是這些產(chǎn)品也有一定的局限性，且配置的靈活性受到一定的限制，當(dāng)前在采用功率三極管的兩級驅(qū)動電路中，兩級驅(qū)動電路之間均為獨立驅(qū)動，當(dāng)驅(qū)動信號較小的時候，電機的轉(zhuǎn)速很低，電機的驅(qū)動效率很低。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]有鑒于此，本實用新型提供了一種直流電機驅(qū)動電路，能夠快速響應(yīng)，并且具備位置伺服能力。
[0004]實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]—種直流電機驅(qū)動電路，包括差分放大電路、交流閉環(huán)運算放大電路和輸出功率放大電路；
[0006]所述差分放大電路用于將輸入的設(shè)定位置信號和當(dāng)前的位置信號進(jìn)行相減和放大后輸出偏差放大信號；
[0007]所述交流閉環(huán)運算放大電路用于將差分放大電路輸出的偏差放大信號進(jìn)行交流放大，形成交流偏差放大信號，交流閉環(huán)運算放大電路包括運算放大器U1B，電容C2，電阻R3，電阻R4和電阻R6 ；
[0008]差分放大電路的輸出信號通過電阻R3后分為兩路，一路接到運算放大器U1B的輸入負(fù)端，另一路通過電阻R6和電容C2接到運算放大器U1B的輸出端，運算放大器U1B的輸入正端通過電阻R4后接地；
[0009]所述輸出功率放大電路用于將交流閉環(huán)運算放大電路輸出的交流偏差放大信號進(jìn)行功率放大。
[0010]進(jìn)一步地，輸出功率放大電路包括電阻R7，電阻R8，電阻R9，電阻R10，電阻R11，電阻R12，電阻R13，電阻R14，電阻R15，電阻R16，功率三極管Q1，功率三極管Q2，功率三極管Q3，功率二極管D1和功率二極管D2 ;
[0011]運算放大器U1B輸出端的輸出信號通過電阻R7后分為兩路，一路接到功率三極管Q3的基極，另一路接到功率三極管Q2的基極，功率三極管Q3的集電極分成兩路，一路通過電阻R8接到驅(qū)動電機的正電源，另一路通過電阻R10接功率三極管Q4的基極；功率三極管Q3的發(fā)射極分成三路，第一路接電阻R11的一端，第二路通過電阻R12接地，第三路接功率三極管Q2的發(fā)射極；
[0012]功率三極管Q2的集電極分成兩路，一路通過R13接功率三極管Q1的基極，另一路通過R9接驅(qū)動電機的負(fù)電源；
[0013]功率三極管Q4的發(fā)射極接驅(qū)動電機的正電源，功率三極管Q4的集電極分成兩路，一路通過R14的一端，另一路接二極管D1的正端，二極管D1的負(fù)端接驅(qū)動電機的正電源，R14的另一端分成四路，第一路接R11的另一端，第二路接R15的一端，第三路通過R16接地，最后一路接到電機的正端，R15的另一端分為兩路，一路接功率三極管Q1的集電極，另一路接二極管D2的負(fù)端，二極管D2的正端接驅(qū)動電機的負(fù)電源，功率三極管Q1的發(fā)射極接驅(qū)動電機的負(fù)電源。
[0014]有益效果:
[0015](1)本實用新型中交流閉環(huán)運算放大電路增加了電容C2，該電容的增加使偏差放大信號的直流增益無窮大，加快了設(shè)定位置到位的速度，改善了電機控制的超調(diào)問題。
[0016](2)本實用新型中輸出功率放大電路中增加了 R11，形成了一個二級功率放大和初級功率放大電路之間的反饋，再次提升了系統(tǒng)增益，改善了電機的換向相應(yīng)速度，加快了到位的速度和精度。
[0017](3)本實用新型的成本較低且設(shè)計靈活，可以根據(jù)需要對放大參數(shù)和功率器件進(jìn)行選擇。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0020]本實用新型提供了一種直流電機驅(qū)動電路，如圖1所示，包括差分放大電路、交流閉環(huán)運算放大電路和輸出功率放大電路，交流閉環(huán)運算放大電路如圖1所示增加了電容C2，該電容的增加使偏差放大信號的直流增益無窮大，加快了設(shè)定位置到位的速度；輸出功率放大電路中增加了 R11，形成了一個二級功率放大和初級功率放大電路之間的反饋，再次提升了系統(tǒng)增益，加快了到位的速度。
[0021]所述交流閉環(huán)運算放大電路由運算放大器U1B，電容C2，電阻R3，電阻R4和電阻R6 ；
[0022]輸出功率放大電路包括電阻R7，電阻R8，電阻R9，電阻R10，電阻R11，電阻R12，電阻R13，電阻R14，電阻R15，電阻R16，功率三極管Q1，功率三極管Q2，功率三極管Q3，功率二極管D1和功率二極管D2 ;
[0023]運算放大器U1A及Rl、R2、R5、R21、C1構(gòu)成了一個標(biāo)準(zhǔn)的差分放大電路，VIN1為電機當(dāng)前的反饋位置輸入，預(yù)置為設(shè)定的電機位置輸入，通過差分放大電路U1A的差分放大后，在U1A-1端得到了放大的位置偏差；
[0024]差分放大電路的輸出信號通過電阻R3后分為兩路，一路接到運算放大器U1B的輸入負(fù)端，另一路通過電阻R6和電容C2接到運算放大器U1B的輸出端，運算放大器U1B的輸入正端通過電阻R4后接地，這是一個對于直流信號開環(huán)放大，對于交流信號放大1.5倍的運算放大電路，主要位置提高在電機單方向運行的時候的增益，使電機快速到達(dá)指定位置附近；
[0025]輸出功率放大電路由Ql、Q2、Q3、Q4四個分別成對的功率三極管及其配套電阻組成，最后經(jīng)過功率放大后的驅(qū)動信號送給電機M1，驅(qū)動電機運動。運算放大器U1B輸出端的輸出信號通過電阻R7后分為兩路，一路接到功率三極管Q3的基極，另一路接到功率三極管Q2的基極，功率三極管Q3的集電極分成兩路，一路通過電阻R8接到驅(qū)動電機的正電源，另一路通過電阻R10接功率三極管Q4的基極；功率三極管Q3的發(fā)射極分成三路，第一路接電阻R11的一端，第二路通過電阻R12接地，第三路接功率三極管Q2的發(fā)射極；
[0026]功率三極管Q2的集電極分成兩路，一路通過R13接功率三極管Q1的基極，另一路通過R9接驅(qū)動電機的負(fù)電源；
[0027]功率三極管Q4的發(fā)射極接驅(qū)動電機的正電源，功率三極管Q4的集電極分成兩路，一路通過R14的一端，另一路接二極管D1的正端，二極管D1的負(fù)端接驅(qū)動電機的正電源，R14的另一端分成四路，第一路接R11的另一端，第二路接R15的一端，第三路通過R16接地，最后一路接到電機的正端，R15的另一端分為兩路，一路接功率三極管Q1的集電極，另一路接二極管D2的負(fù)端，二極管D2的正端接驅(qū)動電機的負(fù)電源，功率三極管Q1的發(fā)射極接驅(qū)動電機的負(fù)電源。
[0028]具體的工作過程為:
[0029]附圖1中的運算放大器U1A及其附屬電阻和電容組成了差分放大電路，其中電容C1的作用是低通濾波，本電路模塊中的電阻設(shè)置把兩個輸入的差值放大了 100倍，電機當(dāng)前的反饋位置VIN1和電機設(shè)定要到達(dá)的位置“預(yù)置”，在通過U1A后，變?yōu)閮烧咧g差值的100倍，該信號進(jìn)入二級交流運算放大器，當(dāng)輸入的差值電壓沒有極性的變化的時候，二級放大器為開環(huán)狀態(tài)，U1B的輸出始終為最大值，該輸出值經(jīng)過功率放大后，以電機的最高速度一直運行電機，使電機快速接近制定位置，當(dāng)電機超過指定位置的瞬間，輸入二級放大器的差值電壓極性變化，C2對交流短路，此時二級放大器變?yōu)?.5倍放大器，輸出一個反向的很小的控制電壓給功率放大器，控制電機反向運動，若電機再次超過設(shè)定位置，輸入二級放大器的差值電壓極性再次變化，C2對交流短路，此時二級放大器仍為1.5倍放大器，輸出一個反向的很小的控制電壓給功率放大器，控制電機反向運動，最終電機到達(dá)指定位置。功率放大器分為兩級，第一級由對管Q2和Q3組成，第二級由對管Q1和Q4組成，當(dāng)電機正向運動時，由二級交流放大器輸入的電壓為正值，Q3導(dǎo)通，Q2截止，推動Q4導(dǎo)通，Q1截止，輸出給電機的是正電壓，當(dāng)電機變?yōu)榉聪蜻\行時，由二級交流放大器輸入的電壓為負(fù)值，Q2導(dǎo)通，Q3截止，推動Q1導(dǎo)通，Q4截止，輸出給電機的是負(fù)電壓，從而驅(qū)動電機運動，選擇二級功率放大是由于對于功率較大的電機一級放大的放大倍數(shù)可能不足，不能推動電機正常運動。
[0030]綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種直流電機驅(qū)動電路，其特征在于，包括差分放大電路、交流閉環(huán)運算放大電路和輸出功率放大電路； 所述差分放大電路用于將輸入的設(shè)定位置信號和當(dāng)前的位置信號進(jìn)行相減和放大后輸出偏差放大信號； 所述交流閉環(huán)運算放大電路用于將差分放大電路輸出的偏差放大信號進(jìn)行交流放大，形成交流偏差放大信號，交流閉環(huán)運算放大電路包括運算放大器U1B，電容C2，電阻R3，電阻R4和電阻R6 ； 差分放大電路的輸出信號通過電阻R3后分為兩路，一路接到運算放大器U1B的輸入負(fù)端，另一路通過電阻R6和電容C2接到運算放大器U1B的輸出端，運算放大器U1B的輸入正端通過電阻R4后接地； 所述輸出功率放大電路用于將交流閉環(huán)運算放大電路輸出的交流偏差放大信號進(jìn)行功率放大。2.如權(quán)利要求1所述的一種直流電機驅(qū)動電路，其特征在于，所述輸出功率放大電路包括電阻R7，電阻R8，電阻R9，電阻R10，電阻R11，電阻R12，電阻R13，電阻R14，電阻R15，電阻R16，功率三極管Q1，功率三極管Q2，功率三極管Q3，功率二極管D1和功率二極管D2 ; 運算放大器U1B輸出端的輸出信號通過電阻R7后分為兩路，一路接到功率三極管Q3的基極，另一路接到功率三極管Q2的基極，功率三極管Q3的集電極分成兩路，一路通過電阻R8接到驅(qū)動電機的正電源，另一路通過電阻R10接功率三極管Q4的基極；功率三極管Q3的發(fā)射極分成三路，第一路接電阻R11的一端，第二路通過電阻R12接地，第三路接功率三極管Q2的發(fā)射極； 功率三極管Q2的集電極分成兩路，一路通過R13接功率三極管Q1的基極，另一路通過R9接驅(qū)動電機的負(fù)電源； 功率三極管Q4的發(fā)射極接驅(qū)動電機的正電源，功率三極管Q4的集電極分成兩路，一路通過R14的一端，另一路接二極管D1的正端，二極管D1的負(fù)端接驅(qū)動電機的正電源，R14的另一端分成四路，第一路接R11的另一端，第二路接R15的一端，第三路通過R16接地，最后一路接到電機的正端，R15的另一端分為兩路，一路接功率三極管Q1的集電極，另一路接二極管D2的負(fù)端，二極管D2的正端接驅(qū)動電機的負(fù)電源，功率三極管Q1的發(fā)射極接驅(qū)動電機的負(fù)電源。
【專利摘要】本實用新型公開一種直流電機驅(qū)動電路，包括差分放大電路、交流閉環(huán)運算放大電路和輸出功率放大電路；所述差分放大電路用于將輸入的設(shè)定位置信號和當(dāng)前的位置信號進(jìn)行相減和放大后輸出偏差放大信號；所述交流閉環(huán)運算放大電路用于將差分放大電路輸出的偏差放大信號進(jìn)行交流放大，形成交流偏差放大信號，所述輸出功率放大電路用于將交流閉環(huán)運算放大電路輸出的交流偏差放大信號進(jìn)行功率放大；本實用新型能夠快速響應(yīng)，并且具備位置伺服能力。
【IPC分類】H02P7/00
【公開號】CN205039726
【申請?zhí)枴緾N201520822609
【發(fā)明人】李軍, 王春波, 王小軍, 吳建興
【申請人】江蘇海明醫(yī)療器械有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年10月22日