具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种消防炮电机驱动及保护电路，包括CPU、与CPU连接的驱动电路、电源、与电源连接的全桥电路，用于24V直流工作环境，驱动电路采用HIP4081A全桥驱动器，电机驱动及保护电路还包括线性稳压电路、霍尔电流监测芯片和红外温度传感器，线性稳压电路的输入端与电源连接，输出端与驱动电路连接，用于将电源电压降压稳压处理输出后供给驱动电路使用，霍尔电流监测芯片与全桥电路的输出端串联，用于监测电机电流及电机的正反转，红外温度传感器与CPU连接，用于监测电机的工作温度。

其中，线性稳压电路采用MC7812电源稳压芯片，且线性稳压电路的输出端并联有一个发光二极管和分压电阻，发光二极管的阳极与线性稳压电路的输出电压正极连接，阴极与分压电阻的一端连接，所述分压电阻的另一端与输出电压负极连接。

值得说明的是，全桥电路为四个开关管组成的H桥电路，每个开关管的栅极均连接有一个栅极电阻，栅极电阻上反并联了一个二极管。

优选的是，开关管采用型号为IRF3205PBF的MOSFET。

优选的是，霍尔电流监测芯片型号为ACS712。

在上述电路的基础上，还包括射频收发芯片，用于将遥控器传输的控制信息传输到CPU，改变CPU输出的控制脉冲宽度。

同时，还设置有按键，用于近距离控制CPU的控制脉冲宽度。

实施例1

如图2所示的本发明提供的驱动保护电路图，H全桥主电路由Q1、Q2、Q3、Q4四个IRF3205PBF的MOSFET组成，主电路的输入电压为24V，Q1、Q3之间接出与负载电机正极连接，Q2、Q4之间接出与负载电机负极连接。其中，IRF3205PBF是一款HEXFET N沟道功率MOSFET,具有极低的导通电阻和快速开关性能。

主电路中四个开关管的驱动信号通过全桥驱动器HIP4081A U1实现，Q1、Q3、的栅极分别与全桥驱动器U1的输出引脚11和13连接，Q2、Q4的栅极分别与全桥驱动器U1的输出引脚20和18连接，四个开关管的栅极与全桥驱动器之间均连接有一个栅极电阻，栅极电阻上反并联了一个二极管，即Q1的栅极连接的R5和D5，Q2的栅极连接的R3和D3，Q3的栅极连接的R6和D6，Q4的栅极连接的R4和D4，能够提高开关管的关断速度，减小开关管的损耗。全桥驱动器的输入端为两路互补的PWM波，PWM波通过CPU输出，一路PWMA与引脚6连接，一路PWMB与引脚5连接，通过驱动两路PWM波来控制主电路四个开关管的导通情况，从而实现电机正反转。

为保证全桥驱动器U1能够稳定的工作，全桥驱动器U1的1引脚与二极管D1的阴极相连，同时二极管D1的阴极还与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与全桥驱动器U1的引脚19连接，二级管D1的阳极与全桥驱动器U1的2引脚连接之后接地，3引脚与使能端EN连接，CPU控制使能端EN输出，4引脚接地，7引脚接12V电源，8引脚和9引脚分别接电阻R1、R2后接地，10引脚即通过电容C2与12引脚连接，也与二极管D2阴极连接，二极管D2阳极接12V电源，15引脚与16引脚均与12V电源连接，同时12V电源还与电容C3一端连接，电容C3另一端与14引脚和15引脚连接后接地，其中12引脚连接在Q1、Q3之间，19引脚连接在Q2、Q4之间。

HIP4081是intersil公司推出的一款专门用于控制H桥的高频全桥驱动芯片。采用闩锁抗干扰CMOS制造工艺，具有独立的低端和高端输入通道，分别独立驱动4个N沟道MoS管；输出峰值电流为2A；芯片内部具有电荷泵和死区时间设置；悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达95V，逻辑电源电压范围6～15V，工作频率高，可达1MHz；具有能控制所有输入的禁止端，可方便地与外接元件形成保护电路。

电机正反转的工作原理为：当PWMA输入脉冲信号，PWMB为低电平时，Q1、Q4导通，电机上的电流由下向上流动，实现电机正转；当PWMA引脚输入低电平，PWMB引脚输入脉冲信号，Q2、Q3导通，电机上电流由上向下流动，实现电机反转。

为实时监测电机的电流及正反转情况，将霍尔电流监测芯片U3接入全桥输出端，霍尔电流监测芯片U3型号为ACS712，ACS712的全温度范围的精度为±1.5％。在25～85℃时，精度特性更好。输入与输出之间的响应时间为5us，带宽为80KHz，通过调整滤波脚与地之间的滤波电容，可根据设计要求来调整噪声与带宽的关系，电容取值大，带宽小，噪声小。

将ACS712的1、2引脚接在Q2、Q4之间，并与全桥驱动器U1的19引脚连接，ACS712的3、4引脚与负载电机的负极相连，ACS712的7引脚与CPU的ADC采集端连接，ACS712的5引脚接地。6引脚通过电容C4与地连接。CPU通过采集7引脚输出的电压值来判断电机正反转，8引脚与5V电源连接。

如图4所示，当7引脚的输出电压大于2.5V时，电机正转；小于2.5V时，电机反转。

实施例2

在实施例1的基础上，为保证全桥驱动器U1的正常工作，基于MC7812电源稳压芯片U2设计了线性稳压电路为驱动电路提供工作电压12V，如图3所示，线性稳压电路的输入电压为24V，即PIN接口输入24V电压，输入端设置有输入电容C4，C4的一端与MC7812电源稳压芯片U2的1引脚相连，一端与2引脚接地连接，芯片的3引脚与2引脚之间还并联有电容C0、C5和C6，用于滤波和稳压，电路输出12V稳压电源，线性稳压电路的输出端并联有一个发光二极管D0和分压电阻R0，发光二极管D0的阳极与线性稳压电路的输出电压正极连接，阴极与分压电阻的一端连接，分压电阻R0的另一端与输出电压负极连接，发光二极管用于显示稳压电路是否正常工作。

MC7812是三端正电源稳压芯片，它的封装形式为TO-220。它有一系列固定的电压输出，应用非常广泛。由于内部电流的限制，以及过热保护和安全工作区的保护，使它基本上不会损坏。输出电压稳定，线性度高。

实施例3

在实施例1的基础上，如图5所示，为实时监测电机在正反转的过程中，转到极限位置时，出现电机被堵死时的工况检测问题，在电机工作时，通过霍尔电流监测芯片实时监测电机电流，在本实施例中，当电机电流小于3A时，电机正常运行；当电机电流大于10A时，电机堵转，为保护电机及驱动电路，当电机电流达到7A后，通过改变PWM的脉冲宽度，限制输入电机的电压从而来实现电流限制，如果电流持续超过7A，且持续时间达到3S，则切断PWM输入，断开电机的动力输入，达到保护电机的目的。

实施例4

在实施例3的基础上，如图6所示，为了监测电机是否工作在异常温度，设置有红外温度传感器，实时监测电机的工作温度。将检测到的温度传输到CPU中与电机正常工作温度范围比较，若处于正常温度范围内，则电机正常工作；若超出或小于正常温度范围胡，则电机异常工作，则切断脉冲让电机停止工作，进行检修处理。

实施例5

在上述实施例的基础上，为方便工作人员实时控制脉冲输出，在上述实施例的基础上，为方便工作人员实时控制脉冲输出，在上述电路的基础上，还包括射频收发芯片，用于将遥控器传输的控制信息传输到CPU，改变CPU输出的控制脉冲宽度。

同时，还设置有按键，用于近距离控制CPU的控制脉冲宽度。