一種直流電機半橋驅(qū)動電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路設(shè)計領(lǐng)域，特別是一種直流電機半橋驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]航天用飛輪電機驅(qū)動一般采用半橋驅(qū)動方式，其加速驅(qū)動電路與制動電路分開，由于加速驅(qū)動電路和制動電路均需要大功率器件，而且功率器件需要多級電路實現(xiàn)驅(qū)動，元器件數(shù)量多，效率低，可靠性低。同時，現(xiàn)有的半橋驅(qū)動電路在能耗制動時有電流換向及不換向2種方式:對于電流換向方式，其驅(qū)動邏輯復(fù)雜，當(dāng)電源干擾較大，狀態(tài)切換時容易引起換向邏輯混亂，造成不正常導(dǎo)通引起電路損壞，驅(qū)動電路與制動電路分開，電路復(fù)雜，大功率管數(shù)量多，可靠性降低；對于電流不換向方式，現(xiàn)有的技術(shù)方案由于能耗電路處于續(xù)流回路中，在能耗制動時，電機輸入為負電壓，故電機輸入LC濾波電路中不能采用容值較大的極性電容，所以電機輸入電壓波動較大，電流紋波較大。另外，工業(yè)用電機所采用的驅(qū)動電路，供電電路直接加在驅(qū)動電路上，PWM信號直接作用在換相驅(qū)動電路上，制動時換相管一般直接切換至反向工作邏輯，損耗大，功能少，同時缺乏對電機內(nèi)環(huán)流的有效控制，可靠性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種直流電機半橋驅(qū)動電路。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種直流電機半橋驅(qū)動電路，包括功率輸入濾波電路、PWM斬波電路、續(xù)流電路、電機輸入濾波電路、半橋電路，其中
[0005]功率輸入濾波電路，當(dāng)斬波電路導(dǎo)通時，接收外部功率電源發(fā)送的功率電壓，進行濾波處理得到濾波后的功率電壓并送至斬波電路；當(dāng)斬波電路關(guān)斷時，不進行任何操作；
[0006]斬波電路，當(dāng)處于加速模式時，獲取外部PWM信號并判斷，如果PWM信號為高電平，則導(dǎo)通并接收功率輸入濾波電路發(fā)送的濾波后的功率電壓后進行斬波，將斬波后的功率電壓送至濾波電路；如果PWM信號為低電平，則關(guān)斷；當(dāng)處于能耗制動模式時，則關(guān)斷；當(dāng)處于主動制動模式時，獲取外部PWM信號并判斷，如果PWM信號為高電平，則導(dǎo)通并接收功率輸入濾波電路發(fā)送的濾波后的功率電壓后進行斬波，將斬波后的功率電壓送至濾波電路；如果PWM信號為低電平，則關(guān)斷；所述的加速模式為驅(qū)動電機加速模式；所述的能耗制動模式為使用電機本身能量驅(qū)動電機制動的模式；所述的主動制動模式為使用外部功率電壓、電機本身能量驅(qū)動電機制動的模式；
[0007]續(xù)流電路，接收半橋電路發(fā)送的整流后的繞組信號，并送至濾波電路；
[0008]濾波電路，當(dāng)處于加速模式且斬波電路導(dǎo)通時，對斬波后的功率電壓進行儲能濾波處理，將儲能濾波后的功率電壓送至外部電機繞組中線，驅(qū)動外部電機加速轉(zhuǎn)動；當(dāng)處于加速模式且斬波電路關(guān)斷時，對續(xù)流后的繞組信號進行濾波處理，并送至外部電機繞組中線，驅(qū)動外部電機加速轉(zhuǎn)動；當(dāng)處于能耗制動模式時，接收續(xù)流電路發(fā)送的繞組信號，進行濾波處理，并送至外部電機繞組中線，驅(qū)動外部電機減速轉(zhuǎn)動；當(dāng)處于主動制動模式且斬波電路導(dǎo)通時，對斬波后的功率電壓進行儲能濾波處理后，將儲能濾波后的功率電壓送至外部電機繞組中線，驅(qū)動外部電機減速轉(zhuǎn)動；當(dāng)處于主動制動模式且斬波電路關(guān)斷時，對續(xù)流后的繞組信號進行濾波處理，并送至外部電機繞組中線，驅(qū)動外部電機減速轉(zhuǎn)動；
[0009]半橋電路，接收外部控制信號、換相邏輯信號并判斷，如果換相邏輯信號為低電平且控制信號為高電平，則導(dǎo)通，否則關(guān)斷，若半橋電路導(dǎo)通，當(dāng)處于加速模式且斬波電路導(dǎo)通時，接收外部電機產(chǎn)生的繞組信號后進行整流，將整流后的繞組信號送回外部功率電壓回線，當(dāng)處于加速模式且斬波電路關(guān)斷時，接收外部電機產(chǎn)生的繞組信號后進行整流，將整流后的繞組信號送至續(xù)流電路；當(dāng)處于能耗制動模式時，接收外部電機產(chǎn)生的繞組信號后進行整流，將整流后的繞組信號送至續(xù)流電路；當(dāng)處于主動制動模式且斬波電路導(dǎo)通時，接收外部電機產(chǎn)生的繞組信號后進行整流，將整流后的繞組信號送回外部功率電壓回線，當(dāng)處于主動制動模式且斬波電路關(guān)斷時，將整流后的繞組信號送至續(xù)流電路。
[0010]所述的PWM斬波電路包括電阻R20、電阻R21、三極管Q22、電阻R23、電阻R24、三極管Q25、電阻R26、三極管Q27，其中，
[0011 ] 三極管Q22的B極經(jīng)電阻R20后接PWM信號，E極經(jīng)電阻R21接地，輸入端C極經(jīng)電阻R23接三極管Q25的B極，電阻R24兩端分別接三極管Q25的B極與E極，三極管Q25的C極接三極管Q27的B極，電阻R26兩端分別接三極管Q27的B極與E極，三極管Q27的C極接功率輸入濾波電路的輸出，三極管Q27的E極為PWM斬波電路(2)的功率輸出。
[0012]所述的三極管Q22為NPN三極管，三極管Q25為PNP三極管，三極管Q27為NPN三極管。
[0013]所述的半橋電路包括半橋限流電路、半橋驅(qū)動電路，其中
[0014]半橋驅(qū)動電路，接收外部控制信號、換相邏輯信號并判斷，如果換相邏輯信號為高電平且控制信號為低電平或高電平，半橋驅(qū)動電路關(guān)斷，半橋限流電路關(guān)斷，如果換相邏輯信號為低電平且控制信號為低電平，半橋驅(qū)動電路關(guān)斷，半橋限流電路關(guān)斷，如果換相邏輯信號為低電平且控制信號為高電平，半橋驅(qū)動電路導(dǎo)通，半橋限流電路導(dǎo)通；當(dāng)半橋驅(qū)動電路導(dǎo)通時，半橋驅(qū)動電路接收半橋限流電路輸出的整流后的繞組信號，若斬波電路導(dǎo)通，將整流后的繞組信號送回外部功率電壓回線，若斬波電路關(guān)斷，將整流后的繞組信號送至續(xù)流電路；
[0015]半橋限流電路導(dǎo)通時，接收外部電機產(chǎn)生的繞組信號進行整流并送至半橋驅(qū)動電路。
[0016]所述的半橋驅(qū)動電路包括前級電路、后級電路，其中
[0017]前級電路包括電阻R30、運算放大器、電阻R32、電容C33、三極管Q34 ；
[0018]運算放大器的正端接外部控制信號，電阻R30 —端接地，另一端接運算放大器的負端，運算放大器的輸出端接三極管Q34的B極，三極管Q34的C極接正電源，電阻R32、電容C33并聯(lián)后一端接運算放大器的負端，另一端接三極管Q34的E極，三極管Q34的E極輸出驅(qū)動管控制信號至半橋驅(qū)動電路的后級電路；
[0019]后級電路包括電阻R35、三極管Q36、電阻R37、三極管Q38、三極管Q39、電阻R40 ；
[0020]三極管Q36的C極經(jīng)電阻R35、電阻R37接驅(qū)動管控制信號，三極管Q36的B極接換相邏輯信號，E極接地，三極管Q38的B極接電阻R37另一端，E極接三極管Q39的B極，電阻R40兩端分別接三極管Q39的B極與E極，三極管Q38、三極管Q39的C極短接后接半橋限流電路(5)輸出的整流后的繞組信號，三極管Q39的E極為半橋驅(qū)動電路的功率輸出。
[0021]所述的三極管Q36、三極管Q34、三極管Q38、三極管Q39為NPN三極管。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
[0023](1)本發(fā)明半橋驅(qū)動電路通過將功率輸入濾波電路、PWM斬波電路、電機輸入濾波電路、半橋電路、電流采樣電路串聯(lián)連接，續(xù)流電路與電機輸入濾波電路、半橋電路和電流采樣電路組成的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，能耗電路與換相電路合并，實現(xiàn)了半橋驅(qū)動下能耗制動不換電流方向，使驅(qū)動電路具有結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，可靠性高，功能強等優(yōu)點；
[0024](2)本發(fā)明半橋驅(qū)動電路中半橋電路將能耗制動與換相合并，在能耗制動時，電機輸入電壓不會出現(xiàn)負電壓，電機輸入濾波電路可以采用大容值電容，有效減小了電機輸入信號的電壓波動，提高輸出電流的穩(wěn)定性；
[0025](3)本發(fā)明半橋驅(qū)動電路中半