一种飞鱼电机硬件驱动电路及其驱动方法

文档序号:424137 发布日期:2021-12-21 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 一种飞鱼电机硬件驱动电路及其驱动方法 (Flying fish motor hardware drive circuit and drive method thereof ) 是由 段纵横 段登勇 于 2021-09-23 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种飞鱼电机硬件驱动电路及其驱动方法,电路包括:二极管、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻;其中第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻作为晶体管的基极限流电阻,通过控制输入信号以及6个晶体管的开启和关断,从而实现了对电机的控制过程。本发明不仅能够实现低压驱动,并且散热好、成本低、可靠性高,无需投入大量成本,即可实现驱动电机正反转的功能。(The invention relates to a flying fish motor hardware drive circuit and a drive method thereof, wherein the circuit comprises: the transistor comprises a diode, a first transistor, a second transistor, a third transistor, a fourth transistor, a fifth transistor, a sixth transistor, a first resistor, a second resistor, a third resistor, a fourth resistor, a fifth resistor and a sixth resistor; the third resistor, the fourth resistor, the fifth resistor and the sixth resistor are used as base current limiting resistors of the transistors, and the control process of the motor is realized by controlling the input signals and the on and off of the 6 transistors. The invention can realize low-voltage driving, has good heat dissipation, low cost and high reliability, and can realize the function of driving the motor to rotate positively and negatively without investing a large amount of cost.)

一种飞鱼电机硬件驱动电路及其驱动方法

技术领域

本发明涉及电子电路设计技术领域,特别是涉及一种飞鱼电机硬件驱动电路及其驱动方法。

背景技术

目前,通常的飞控等飞行器电机驱动方案多采用集成驱动的方式,如图1和图2所示,L298N是一款接受高电压的电机驱动器,直流电机和步进电机都可以驱动。一片驱动芯片可同时控制两个直流减速电机做不同动作,在6V到46V的电压范围内,提供2安培的电流,并且具有过热自断和反馈检测功能。IN1-IN4逻辑输入:其中IN1、IN2控制电机M1;IN3、IN4控制电机M2。例如IN1输入高电平1,IN2输入低电平0,Q1、Q4导通,对应电机M1正转;IN1输入低电平0,IN2输入高电平1,Q2、Q3导通对应电机M1反转。

图2中所示的电路为升压模块,其中+5v代表3.7v电池升压后的电压,如图所示3.7v升压到5v。VCC根据电机电压不同取值不同,这里取值5v。

现有技术中采用L298N双H桥直流电机驱动芯片,通过改变INA和INB输入电平,来改变电机OUTA和OUTB的输出电平,进而控制电机1的正反转。但是存在问题如下:

1、输入端Vcc,驱动电压高,电池需升压驱动方式,电池损耗大。本申请不需要再对驱动电压进行升压。

2、由于采用芯片对电机驱动,芯片采用集成化,散热面积小,固模块发热量大,需额外增加散热模块。

3、自身功耗大、成本高。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明的目的是提供一种飞鱼电机硬件驱动电路及其驱动方法。

为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

一种飞鱼电机硬件驱动电路,包括:

二极管、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻;

所述第一晶体管的第一端与所述第二晶体管的第一端连接,所述第一晶体管的第二端分别与所述第三晶体管的第二端、所述第一电阻的第二端和电机的第一端连接,所述第一晶体管的第三端与所述第六晶体管的第一端连接,所述第二晶体管的第二端分别与所述第四晶体管的第二端、所述电机的第二端和所述二极管的第一端连接,所述第二晶体管的第三端与所述第五晶体管的第一端连接;所述第三晶体管的第一端分别与所述第四晶体管的第一端、所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端连接,所述第三晶体管的第三端与所述第三电阻的第一端连接,所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第二端均与所述第五晶体管的第二端连接,所述第四晶体管的第三端与所述第四电阻的第一端连接,所述第四电阻的第二端与所述第六晶体管的第二端连接,第六晶体管的第三端分别与所述二极管的第二端和所述第六电阻的第一端连接;所述第五晶体管的第三端与所述第五电阻的第一端连接;所述第五电阻的第二端与第一输入端连接,所述第六电阻的第二端与第二输入端连接。

优选地,所述第三晶体管和所述第四晶体管均为NPN型三极管。

优选地,所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第五晶体管和所述第六晶体管均为PNP型三极管。

优选地,所述所述第一晶体管的第一端和所述第二晶体管的第一端均与电源的供电电压端连接。

优选地,所述第一晶体管的第一端与所述第二晶体管的第一端均进行加粗处理。

优选地,所述第五晶体管的第一端与所述第六晶体管的第一端均进行加粗处理。

优选地,所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管、所述第五晶体管和所述第六晶体管均为场效应管。

优选地,所述第四晶体管的第三端与所述第四电阻的第一端均与接地端连接。

一种飞鱼电机硬件驱动电路的驱动方法,应用于上述飞鱼电机硬件驱动电路,所述方法包括:

在第一输入端处输入高电平信号并在第二输入端处输入低电平信号,以使第一晶体管导通;当所述第一晶体管导通后,第六晶体管和第四晶体管导通;电流从电源的供电电压端依次经过所述第一晶体管、电机和所述第四晶体管,以实现所述电机的正转;

当所述第四晶体处于死区时间时,电流通过所述第一晶体管、所述电机和二极管,并在所述第二输入端输入低电平信号,以使第六晶体管导通,通过第四电阻使第四晶体管导通;在预设等待时间之后,电流从所述供电电压端依次经过所述第一晶体管、所述电机和所述第四晶体管,以实现所述电机的正转。

优选地,还包括:

在第一输入端处输入低电平信号并在第二输入端处输入高电平信号,以使第二晶体管导通;当所述第二晶体管导通后,第五晶体管和第三晶体管导通,电流从所述供电电压端依次经过所述第二晶体管、所述电机和所述第三晶体管以实现所述电机的反转;

当所述第四晶体处于死区时间时,电流依次通过所述第二晶体管、所述电机和所述第一晶体管,以实现所述电机的反转,同时所述第五晶体管导通,并通过第三电阻控制所述第三晶体管导通,在预设等待时间之后,电流从所述供电电压端依次经过所述第二晶体管、所述电机和所述第三晶体管,以实现所述电机的反转。

根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:

本发明提供了一种飞鱼电机硬件驱动电路及其驱动方法,电路包括:二极管、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻;所述第一晶体管的第一端与所述第二晶体管的第一端连接,所述第一晶体管的第二端分别与所述第三晶体管的第二端、所述第一电阻的第二端和电机的第一端连接,所述第一晶体管的第三端与所述第六晶体管的第一端连接,所述第二晶体管的第二端分别与所述第四晶体管的第二端、所述电机的第二端和所述二极管的第一端连接,所述第二晶体管的第三端与所述第五晶体管的第一端连接;所述第三晶体管的第一端分别与所述第四晶体管的第一端、所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端连接,所述第三晶体管的第三端与所述第三电阻的第一端连接,所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第二端均与所述第五晶体管的第二端连接,所述第四晶体管的第三端与所述第四电阻的第一端连接,所述第四电阻的第二端与所述第六晶体管的第二端连接,第六晶体管的第三端分别与所述二极管的第二端和所述第六电阻的第一端连接;所述第五晶体管的第三端与所述第五电阻的第一端连接;所述第五电阻的第二端与第一输入端连接,所述第六电阻的第二端与第二输入端连接。本发明不仅能够实现低压驱动,并且散热好、成本低、可靠性高,无需投入大量成本,即可实现驱动电机正反转的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的芯片内部电路图;

图2为现有技术中的升压模块电路图;

图3为本发明提供的实施例中的飞鱼电机硬件驱动电路的元件连接图;

图4为本发明提供的实施例中的电机正转时的电流流向示意图;

图5为本发明提供的实施例中的电机反转时的电流流向示意图。

符号说明:

Q1-第一晶体管,Q2-第二晶体管,Q3-第三晶体管,Q4-第四晶体管,Q5-第五晶体管,Q6-第六晶体管,R1-第一电阻,R2-第二电阻,R3-第三电阻,R4-第四电阻,R5-第五电阻,R6-第六电阻,M-电机,VCC-供电电压端,D1-二极管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤,而是可选地还包括没有列出的步骤,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤元。

本发明的目的是提供一种飞鱼电机硬件驱动电路及其驱动方法,不仅能够实现低压驱动,并且散热好、成本低、可靠性高,无需投入大量成本,即可实现驱动电机正反转的功能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图3为本发明提供的实施例中的飞鱼电机M硬件驱动电路的元件连接图,如图3所示,本发明提供了一种飞鱼电机M硬件驱动电路,包括:二极管D1、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6;所述第一晶体管Q1的第一端与所述第二晶体管Q2的第一端连接,所述第一晶体管Q1的第二端分别与所述第三晶体管Q3的第二端、所述第一电阻R1的第二端和电机M的第一端连接,所述第一晶体管Q1的第三端与所述第六晶体管Q6的第一端连接,所述第二晶体管Q2的第二端分别与所述第四晶体管Q4的第二端、所述电机M的第二端和所述二极管D1的第一端连接,所述第二晶体管Q2的第三端与所述第五晶体管Q5的第一端连接;所述第三晶体管Q3的第一端分别与所述第四晶体管Q4的第一端、所述第一电阻R1的第一端和所述第二电阻R2的第一端连接,所述第三晶体管Q3的第三端与所述第三电阻R3的第一端连接,所述第二电阻R2的第二端和所述第三电阻R3的第二端均与所述第五晶体管Q5的第二端连接,所述第四晶体管Q4的第三端与所述第四电阻R4的第一端连接,所述第四电阻R4的第二端与所述第六晶体管Q6的第二端连接,第六晶体管Q6的第三端分别与所述二极管D1的第二端和所述第六电阻R6的第一端连接;所述第五晶体管Q5的第三端与所述第五电阻R5的第一端连接;所述第五电阻R5的第二端与第一输入端(输入1)连接,所述第六电阻R6的第二端与第二输入端(输入2)连接。

本实施例中,晶体管的第一端为发射极端,第二端为集电极端,第三端为基极端。

具体的,所述第三晶体管Q3和所述第四晶体管Q4均为NPN型三极管。

优选地,所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2、所述第五晶体管Q5和所述第六晶体管Q6均为PNP型三极管。

进一步地,所述所述第一晶体管Q1的第一端和所述第二晶体管Q2的第一端均与电源的供电电压端VCC连接。

优选地,所述第四晶体管Q4的第三端与所述第四电阻R4的第一端均与接地端连接。

本实施例中,所述第五晶体管Q5和所述第六晶体管Q6为前级驱动,所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2、所述第三晶体管Q3和所述第四晶体管Q4为4个后级驱动。

优选地,所述第一晶体管Q1的第一端与所述第二晶体管Q2的第一端均进行加粗处理。

考虑之前内部集成的芯片无法加粗引脚线的问题,本实施例中的第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的第一端,即引脚1(发射极)经过加粗达到增加降低损耗和热量。

考虑之前内部集成的芯片无法加粗引脚线,本实施在制备驱动电路的PCB板的设计过程中,针对顶层Top和底层Bottom,电流从第一晶体管Q1和第五晶体管Q5的引脚1流出,然后再经过整个顶层和底层的GND敷铜流入电源的GND,从而形成回路,第五晶体管Q5和第六晶体管Q6的引脚1发射极经过加粗达到增加降低损耗和热量。

优选地,所述第五晶体管Q5的第一端与所述第六晶体管Q6的第一端均进行加粗处理。

优选地,所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2、所述第三晶体管Q3、所述第四晶体管Q4、所述第五晶体管Q5和所述第六晶体管Q6均为场效应管。

本实施例中还提供了一种飞鱼电机硬件驱动电路的驱动方法,应用于上述飞鱼电机硬件驱动电路,所述方法包括:

在第一输入端处输入高电平信号并在第二输入端处输入低电平信号,以使第一晶体管导通;当所述第一晶体管导通后,第六晶体管和第四晶体管导通;电流从电源的供电电压端依次经过所述第一晶体管、电机和所述第四晶体管,以实现所述电机的正转;

当所述第四晶体处于死区时间时,电流通过所述第一晶体管、所述电机和二极管,并在所述第二输入端输入低电平信号,以使第六晶体管导通,通过第四电阻使第四晶体管导通;在预设等待时间之后,电流从所述供电电压端依次经过所述第一晶体管、所述电机和所述第四晶体管,以实现所述电机的正转。

图4为本发明提供的实施例中的电机正转时的电流流向示意图,如图4所示,当输入1为高电平,当输入2为低电平,Q1导通,进而Q6和Q4导通,电流从VCC经过Q1,电机M,Q4,然后到GND,最终使电机正转。由于三极管有死区时间,当Q4关断时,Q3未必导通,为防止电机短路烧掉,多余能量可通过R1泄放电阻将能量通过地泄放掉。

Q1,Q4不能同时导通,进而可通过D1同样能使空心杯电机正转,即电流通过Q1,M,D1,同时输入2接低电平,Q6导通,通过R4基极限流电阻使Q4导通。待系统稳定后,大部分电流从VCC经过Q1,电机M,Q4,然后到GND,使电机正转。

在图4中可以看出,因为有R1,因此Q3关断的时候,Q4并不是一定开启的,因此R1就是一个很好的泻放能量的回路。从图5看,R1不能太大。

优选地,还包括:

在第一输入端处输入低电平信号并在第二输入端处输入高电平信号,以使第二晶体管导通;当所述第二晶体管导通后,第五晶体管和第三晶体管导通,电流从所述供电电压端依次经过所述第二晶体管、所述电机和所述第三晶体管以实现所述电机的反转;

当所述第四晶体处于死区时间时,电流依次通过所述第二晶体管、所述电机和所述第一晶体管,以实现所述电机的反转,同时所述第五晶体管导通,并通过第三电阻控制所述第三晶体管导通,在预设等待时间之后,电流从所述供电电压端依次经过所述第二晶体管、所述电机和所述第三晶体管,以实现所述电机的反转。

图5为本发明提供的实施例中的电机反转时的电流流向示意图,如图5所示,当输入1为低电平,当输入2为高电平,Q2导通,进而Q5和Q3导通,电流从VCC经过Q2,电机M,Q3,然后到GND,最终使电机反转。由于三极管有死区时间,当Q3关断时,Q4未必导通,为防止电机短路烧掉,多余能量可通过R1泄放电阻将能量通过地泄放掉。R3为Q3的基级限流电阻。

当Q4处于死区时间时,电流通过Q2 M R1使得电机反转,同时Q5导通并通过R3控制Q3导通,待系统稳定后电流通过Q2 M Q3使得电机反转。

采用本发明提供的驱动电路,可广泛应用于包含需要小电机驱动电路中,不仅能够实现低压驱动,并且散热好、成本低、可靠性高,无需投入大量成本,即可实现驱动电机正反转的功能。

本发明的有益效果如下:

(1)本发明通过改变输入端高低电平,即可达到控制电机正反转的目的,从而提高了电机控制的便捷性。

(2)本发明中的驱动电路只要满足大于三极管的压降0.6V,即可驱动电机转动,故不需要5V的高电压驱动,所以锂电池3.7V的电压就能驱动空心杯电机转动。

(3)本发明提供的驱动电路散热好、成本低、可靠性高:同时由于元器件均匀布置,散热良好,再降低成本的同时,进一步提高电路的可靠性。

(4)本发明提供的驱动电路功耗低:由于压降小,自身功耗低,后期改为mos管驱动,使得功耗进一步降低。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言,由于其与实施例公开的装置相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见装置部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

12页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种双凸极电机提前角自寻优控制方法及系统

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!