一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路，其包括：第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第一運算放大器、第一三極管、第一二極管、三角波發(fā)生器、第一電源，直流電動機。根據(jù)本發(fā)明的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路，減少電動機驅(qū)動電路的功率損耗，提高了電動機工作的效率。
【專利說明】—種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及驅(qū)動領(lǐng)域，更具體的，涉及一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在兒童玩具和小型電氣產(chǎn)品中，所用電動機的容量一般都很小，然而，對于機器人以及其他控制機械來說，則要求電動機產(chǎn)生較大的輸出扭矩，因此，所使用的電動機容量一般也較大。
[0003]電動機容量較大時，其電能消耗當然也會增大。如果在保持電動機轉(zhuǎn)速一定的情況下增大電動機的負載，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩和電樞紐電流大體上成比例增大。在較大容量的電動機的控制電路中，如何盡可能減小功率驅(qū)動電路所消耗的電能，就成為電動機節(jié)能研究中的一項重要內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路，其包括:第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第一運算放大器、第一三極管、第一二極管、三角波發(fā)生器、第一電源，直流電動機，其中第一電阻的一端接收來自外部的輸入信號，該第一電阻的另一端連接第二電阻的一端和第一運算放大器的反相輸入端，該第二電阻的另一端連接第一運算放大器的輸出端，該第一運算放大器的同相輸入端連接第五電阻的一端，該第一運算放大器的輸出端還連接第三電阻的一端，該第三電阻的另一端分別連接第四電阻的一端和第一三極管的基極，該第四電阻的另一端接地，該第五電阻的另一端分別連接第六電阻的一端和第七電阻的一端，該第六電阻的另一端連接三角波發(fā)生器，該第七電阻的另一端接地，該第一三極管的發(fā)射極接地，該第一三極管的集電極分別連接直流電動機的第一接線端子和第一二極管的陽極，該直流電動機的第二接線端子分別連接第一電源和第一二極管的陰極。
[0005]其中所述三角波發(fā)生器包括:方波發(fā)生器、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻，電容器、穩(wěn)壓管、第二運算放大器和第二電源，其中該方波發(fā)生器連接第八電阻的一端，該第八電阻的另一端分別連接第二運算放大器的反相輸入端、第九電阻的一端和電容器的一端，該第九電阻的另一端和電容器的另一端同時連接第二運算放大器的輸出端，該第二運算放大器的同相輸入端連接第十電阻的一端，第十電阻的另一端分別連接穩(wěn)壓管的陰極和第十一電阻的一端，該穩(wěn)壓管的陽極接地，該第十一電阻的另一端連接第二電源。
[0006]其中第一電源為24V，第一電阻的阻值為10千歐姆，第二電阻的阻值為100千歐姆，第三電阻的阻值為220歐姆，第四電阻的阻值為2.2千歐姆，第五電阻的阻值為10千歐姆，第六電阻的阻值為2.2千歐姆，第七電阻的阻值為2.2千歐姆。
[0007]其中第二電源為12V，第八電阻的阻值為10千歐姆，第九電阻的阻值為1000千歐姆，第十電阻的阻值為10千歐姆，第十一電阻的阻值為2.2千歐姆，電容器的電容值為0.2u F。[0008]其中所述第一二極管是續(xù)流二極管。
[0009]其中所述第一三極管是NPN晶體管。
[0010]其中所述穩(wěn)壓管的輸出電壓是4.2V。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路,減少電動機驅(qū)動電路的功率損耗，提高了電動機工作的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路的原理示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的三角波發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0014]圖1是本發(fā)明的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路的原理示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路包括:第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第一運算放大器Al、第一三極管Tl、第一二極管D1、三角波發(fā)生器、第一電源Vccl,直流電動機,其中第一電阻Rl的一端接收來自外部的輸入信號，該第一電阻Rl的另一端連接第二電阻R2的一端和第一運算放大器Al的反相輸入端,該第二電阻R2的另一端連接第一運算放大器Al的輸出端,該第一運算放大器Al的同相輸入端連接第五電阻R5的一端，該第一運算放大器Al的輸出端還連接第三電阻R3的一端，該第三電阻R3的另一端分別連接第四電阻R4的一端和第一三極管Tl的基極，該第四電阻R4的另一端接地，該第五電阻R5的另一端分別連接第六電阻R6的一端和第七電阻R7的一端，該第六電阻R6的另一端連接三角波發(fā)生器，該第七電阻R7的另一端接地，該第一三極管Tl的發(fā)射極接地，該第一三極管Tl的集電極分別連接直流電動機的第一接線端子和第一二極管Dl的陽極，該直流電動機的第二接線端子分別連接第一電源Vccl和第一二極管Dl的陰極。
[0015]所述第一二極管是續(xù)流二極管。所述第一三極管是NPN晶體管。
[0016]下面通過一個具體例子來介紹該占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路的工作過程。
[0017]三角波發(fā)生器輸出以4.2V為中心頻率為25KHZ的三角波信號，輸入信號是測速發(fā)動機輸出的直流電壓信號，該輸出的直流電壓信號與測速發(fā)動機的轉(zhuǎn)速成正比，穩(wěn)定輸出時為IOV。該三角波信號與來自測速發(fā)電機的直流電壓信號通過第一運算放大器Al進行比較，產(chǎn)生振幅為12V和頻率為50KHZ的PWM方波，進而控制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。在PWM方波信號的波峰輸入到三極管Tl的基極時該三極管Tl導通，在PWM方波信號的波谷輸入到三極管Tl的基極時該三極管Tl關(guān)斷。
[0018]第一電源Vccl是電動機的驅(qū)動電源。當三極管Tl關(guān)斷時，由于電動機的轉(zhuǎn)動有慣性而不會馬上停止，會繼續(xù)轉(zhuǎn)動一段時間。電動機里面有電感，電感能存儲能量，本發(fā)明加入了第一二極管，即在電動機的兩端反向并聯(lián)該第一二極管，所述電感存儲的能量就能夠通過該第一二極管回流給電動機。電動機可以利用這個回流的電流繼續(xù)轉(zhuǎn)動不停止，減少能量損失。另外，加入該第一二極管的另一個好處是保護三極管Tl不被燒毀。電感所存儲的能量如果不能及時釋放掉，則在三極管Tl的下一次導通時，該能量就會通過該三極管Tl釋放掉，此時將產(chǎn)生很大的沖擊電流，導致該三極管Tl被燒毀。[0019]在整個驅(qū)動電路中，第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3和第五電阻R5均起限流保護的作用，第四電阻R4起防止靜電作用和防止電流過大擊穿三極管，第六電阻R6和第七電阻R7起分壓的作用。為防止第一運算放大器Al被過高的輸入電壓燒毀，其同相輸入端的輸入電壓可以例如3V。
[0020]另外，如果由于電動機連接的負載發(fā)生變化而導致該電動機的轉(zhuǎn)速改變時，該轉(zhuǎn)速變化可以被測速發(fā)動機檢測到，并且輸出與該轉(zhuǎn)速相對應的直流電壓信號，繼而改變PWM信號的波形，從而控制電動機的轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。
[0021]三角波發(fā)生器可以采用任何公知的結(jié)構(gòu)，只要其輸出的三角波的振幅和頻率符合本發(fā)明的驅(qū)動電路的要求即可。
[0022]上面的具體數(shù)值僅僅是舉例說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員基于本發(fā)明的原理和實際應用的需要，可以改變具體參數(shù)值來滿足需求。
[0023]下面介紹一下發(fā)明人設計的可在本發(fā)明的驅(qū)動電路中使用的三角波發(fā)生器的一種電路結(jié)構(gòu)。
[0024]圖2是本發(fā)明的三角波發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)的原理示意圖。如圖2所示，該三角波發(fā)生器包括:方波發(fā)生器、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11，電容器C、穩(wěn)壓管Z、第二運算放大器A2和第二電源Vcc2，其中該方波發(fā)生器連接第八電阻R8的一端，該第八電阻R8的另一端分別連接第二運算放大器A2的反相輸入端、第九電阻R9的一端和電容器C的一端，該第九電阻R9的另一端和電容器C的另一端同時連接第二運算放大器A2的輸出端，該第二運算放大器A2的同相輸入端連接第十電阻RlO的一端，第十電阻RlO的另一端分別連 接穩(wěn)壓管Z的陰極和第十一電阻Rll的一端，該穩(wěn)壓管Z的陽極接地，該第十一電阻Rll的另一端連接第二電源Vcc2。
[0025]方波發(fā)生器可以采用任何公知的結(jié)構(gòu)，只要其輸出的方波的振幅和頻率符合本發(fā)明的要求即可。
[0026]下面也通過一個具體例子來介紹本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)的三角波發(fā)生器的工作過程。
[0027]方波發(fā)生器產(chǎn)生所需要的方波信號并且輸入到第二運算放大器A2的反相輸入端，第二電源Vcc2提供電壓信號至第二運算放大器A2的同相輸入端，該方波信號經(jīng)過本發(fā)明設計的積分電路后，產(chǎn)生所需要的三角波信號。
[0028]在這里，方波信號的振幅是12V、頻率是50KHZ，第二電源Vcc2提供12V的電壓，其和穩(wěn)壓管Z —起工作產(chǎn)生4.2V的偏置電壓。該具體數(shù)值僅僅是舉例說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員基于本發(fā)明的原理和實際應用中所使用的三角波信號參數(shù)，通過改變具體參數(shù)值來產(chǎn)生所需要的三角波信號。
[0029]本發(fā)明所采用的各元器件的值可以根據(jù)具體的應用來確定，這里舉例說明一組在實踐中使用的元器件的值，第一電源Vccl為24V，第二電源Vcc2為12V，第一電阻Rl的阻值為10千歐姆，第二電阻R2的阻值為100千歐姆，第三電阻R3的阻值為220歐姆，第四電阻R4的阻值為2.2千歐姆，第五電阻R5的阻值為10千歐姆，第六電阻R6的阻值為2.2千歐姆，第七電阻的阻值為2.2千歐姆，第八電阻的阻值為10千歐姆，第九電阻的阻值為1000千歐姆，第十電阻的阻值為10千歐姆，第十一電阻的阻值為2.2千歐姆，電容器C的電容值為 0.2 u F。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路,減少電動機驅(qū)動電路的功率損耗，提高了電動機工作的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路，其包括:第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第一運算放大器、第一三極管、第一二極管、三角波發(fā)生器、第一電源，直流電動機，其中第一電阻的一端接收來自外部的輸入信號，該第一電阻的另一端連接第二電阻的一端和第一運算放大器的反相輸入端，該第二電阻的另一端連接第一運算放大器的輸出端，該第一運算放大器的同相輸入端連接第五電阻的一端，該第一運算放大器的輸出端還連接第三電阻的一端，該第三電阻的另一端分別連接第四電阻的一端和第一三極管的基極，該第四電阻的另一端接地，該第五電阻的另一端分別連接第六電阻的一端和第七電阻的一端，該第六電阻的另一端連接三角波發(fā)生器，該第七電阻的另一端接地，該第一三極管的發(fā)射極接地，該第一三極管的集電極分別連接直流電動機的第一接線端子和第一二極管的陽極，該直流電動機的第二接線端子分別連接第一電源和第一二極管的陰極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路，其中所述三角波發(fā)生器包括:方波發(fā)生器、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻，電容器、穩(wěn)壓管、第二運算放大器和第二電源，其中該方波發(fā)生器連接第八電阻的一端，該第八電阻的另一端分別連接第二運算放大器的反相輸入端、第九電阻的一端和電容器的一端，該第九電阻的另一端和電容器的另一端同時連接第二運算放大器的輸出端，該第二運算放大器的同相輸入端連接第十電阻的一端，第十電阻的另一端分別連接穩(wěn)壓管的陰極和第十一電阻的一端，該穩(wěn)壓管的陽極接地，該第十一電阻的另一端連接第二電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路,其中第一電源為24V，第一電阻的阻值為10千歐姆，第二電阻的阻值為100千歐姆，第三電阻的阻值為220歐姆，第四電阻的阻值為2.2千歐姆，第五電阻的阻值為10千歐姆，第六電阻的阻值為2.2千歐姆，第七電阻的阻值為2.2千歐姆。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路，其中第二電源為12V，第八電阻的阻值為10千歐姆，第九電阻的阻值為1000千歐姆，第十電阻的阻值為10千歐姆，第十一電阻的阻值為2.2千歐姆，電容器的電容值為0.2 u F。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路，其中所述第一二極管是續(xù)流二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路，其中所述第一三極管是NPN晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種占空比柔性可控的節(jié)能驅(qū)動電路，其中所述穩(wěn)壓管的輸出電壓是4.2V。
【文檔編號】H03K3/017GK103780226SQ201410052053
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】曹中興, 李曉光, 嚴敢, 薛保平, 呂玉祥 申請人:太原理工大學