一種馬達的控制保護電路和馬達的制作方法

本實用新型屬于控制保護電路領域，尤其涉及一種馬達的控制保護電路和馬達。

背景技術：

馬達的應用范圍十分廣泛，如工業冷卻中腔體和腔體間的液體交換需要馬達，再如對鍋爐內氣體或液體的排給都離不開馬達。現有的馬達裝置中，其控制電路一般是采用普通的電機控制電路，即使用繼電器對其控制，雖然這樣的電路也能夠控制馬達的正反轉，但需要有專門的工作人員對其進行操作，或者需要正在外部控制設備對其進行定期定時控制，這樣的控制保護電路的自動化和智能化程度較低，且在電路中操作容易出現過流過載，出現過流過載時不能及時被檢測到，不僅容易造成馬達損壞還容易引發安全事故。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種馬達的控制保護電路，旨在解決現有技術中的馬達控制保護電路自動化和智能化程度較低，且在電路中操作容易出現過流過載，出現過流過載時不能及時被檢測到，不僅容易造成馬達損壞還容易引發安全事故的問題。

本實用新型是這樣實現的，一種馬達的控制保護電路，與馬達相連，所述控制保護電路包括：

輸出馬達正轉控制信號和馬達反轉控制信號，根據采樣電流輸出馬達停轉控制信號的控制單元；

與所述控制單元相連，根據所述馬達轉動控制信號驅動所述馬達正轉的正轉驅動單元；

與所述控制單元相連，根據所述馬達轉動控制信號驅動所述馬達反轉的反轉驅動單元；

與所述控制單元、所述正轉驅動單元和所述反轉驅動單元相連的電流采樣單元；以及

與所述馬達并聯，并與所述正轉驅動單元和所述反轉驅動單元形成回路的濾波單元。

相對應的，本實用新型還提供一種馬達，所述馬達包括如上所述的控制保護電路。

本實用新型提供的馬達的控制保護電路和馬達，將控制單元與正轉驅動單元、反轉驅動單元以及電流采集單元相連，其中正轉驅動單元和反轉驅動單元之間還并聯有濾波單元。濾波單元與馬達相連，通過控制單元輸出馬達正轉控制信號給正轉驅動單元實現馬達正轉，或是通過控制單元輸出馬達反轉控制信號給反轉驅動單元實現馬達反轉。電流采樣單元可在馬達轉動時對正轉驅動單元或反轉驅動單元中的工作電流進行采樣，當采樣得到正轉驅動單元或反轉驅動單元中的電流大于正常工作電流的范圍時，控制單元輸出馬達停轉控制信號控制馬達停止轉動。

附圖說明

圖1為本實用新型的馬達的控制保護電路的結構框圖。

圖2為本實用新型的馬達的控制保護電路的電路示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

本實用新型的實施例的目的在于提供一種馬達的控制保護電路，旨在解決現有技術中的馬達控制保護電路自動化和智能化程度較低，且在電路中操作容易出現過流過載，出現過流過載時不能及時被檢測到，不僅容易造成馬達損壞還容易引發安全事故的問題。

圖1示出了本實用新型的馬達的控制保護電路的結構框圖。如圖1所示，本實施例中的馬達的控制保護電路100，與馬達60相連，該控制保護電路100包括：輸出馬達正轉控制信號和馬達反轉控制信號，根據采樣電流輸出馬達停轉控制信號的控制單元10，與控制單元10相連，根據馬達正轉控制信號驅動馬達60正轉的正轉驅動單元20，與控制單元10相連，根據馬達反轉控制信號驅動馬達60反轉的反轉驅動單元30，與控制單元10、正轉驅動單元20和反轉驅動單元30相連的電流采樣單元40，以及與馬達60并聯，并與正轉驅動單元20和反轉驅動單元30形成回路的濾波單元50。

本實施例中，控制單元10根據采樣電流輸出馬達停轉控制信號，其中馬達停轉控制信號可以是同時輸出的馬達正轉控制信號和馬達反轉控制信號，也可以是控制單元10不輸出任何信號。

在本實施例中，控制單元10內預設有固定的控制協議和時鐘單元(圖中未示出)，可實現馬達60的正轉、反轉和停轉，還可以選擇馬達60的正轉時長、反轉時長以及停轉的時間設定。例如：用戶通過設定馬達60正轉5分鐘后停轉，停轉30分鐘后馬達60再反轉，控制單元10根據固定的控制協議和時鐘單元，對正轉驅動單元20輸出馬達正轉控制信號，正轉驅動單元20驅動馬達60正轉，控制單元10中的時鐘單元控制馬達60正轉達到5分鐘后停止，馬達60正轉達到5分鐘后，控制單元10中的時鐘單元計時至正轉結束30分鐘后，控制單元10對反轉驅動單元30輸出馬達反轉控制信號，反轉驅動單元30驅動馬達60反轉，控制單元10中的時鐘單元控制馬達60反轉達到5分鐘后停止。

圖2示出了本實用新型的馬達的控制保護電路的電路示意圖。如圖2所示，中控制單元10包括單片機U1，單片機U1的第一控制端MOTO1與正轉驅動單元20相連，單片機U1的第二控制端MOTO2與反轉驅動單元30相連，單片機U1的信號采集端AD_MOT與電流采樣單元30相連。其中，單片機U1的電源輸入端IN與電源相連，電源輸出端OUT與地相連。如圖2所示，單片機U1的第一控制端MOTO1和第二控制端MOTO2都可以是統一且獨立的SPI接口，單片機U1的信號采集端AD_MOT可以是數據總線接口或RX接口。例如：單片機U1的第一控制端MOTO1為統一的SPI接口，當對馬達進行檢修時，人工啟動馬達時，正轉驅動單元20通過第一控制端MOTO1的SPI端口向控制單元10發送啟動信息，控制單元10接收啟動信息后根據馬達的實際運行狀態調整其內部數據。

如圖2所示，正轉驅動單元20包括：第一開關管Q1、第二開關管Q2、第三開關管Q3、電容C11、電阻R101、電阻R102、電阻R103、電阻R104及電阻R105。第一開關管Q1的控制端接電阻R101第一端，電阻R101第二端為正轉驅動單元30的信號輸入端，與單片機U1的第一控制端MOTO1相連。第一開關管Q1的低電位端接地，第一開關管Q1的高電位端接電阻R102第一端，電阻R102的第二端接第二開關管Q2的控制端。第二開關管Q2的低電位端接電源，第二開關管Q2的高電位端與地之間連有電容C12，第二開關管Q2的高電位端與反轉控制單元10和濾波單元50的第一信號端相連。為了防止第二開關管Q2被電流擊穿，電阻R103接于第二開關管Q2的低電位端與控制端之間。電容C11接于第二開關管Q2的低電位端與地之間，電容C11為濾波電容。電阻R104的第一端與第二開關管Q2的高電位端和濾波單元50的第一信號端相連，電阻R104的第二端接第三開關管Q3的控制端。第三開關管Q3的高電位端接濾波單元50的第二信號端，第三開關管Q3的低電位端接電流采樣單元40。為了防止第三開關管Q3被電流擊穿，電阻R105接于第三開關管Q3的控制端和低電位端之間。

在本實施例中，正轉驅動單元20的信號輸入端與控制單元10相連，正轉驅動單元20的第二開關管Q2的高電位端與反轉控制單元相連10和濾波單元50的第一信號端相連，第三開關管Q3的高電位端接濾波單元50的第二信號端，使得控制單元10、正轉驅動單元20、濾波單元50和馬達60形成回路。控制單元10向正轉驅動單元20輸出馬達正轉控制信號，正轉驅動單元20通過濾波單元50驅動馬達60正轉，例如：控制單元10輸出的馬達正轉控制信號為第一控制端MOTO1輸出高電平，第二控制端MOTO2輸出低電平。正轉驅動單元20中第二開關管Q2的控制端接第一開關管Q1的高電位端，第二開關管Q2的低電位端接電源，第二開關管Q2導通后電源電流從第二開關管Q2的高電位端流出第一直流電和第二直流電，第一直流電經電阻R104流向第三開關管Q3的控制端，第二直流電通過濾波單元50的第一信號端流入馬達60后，馬達60通過濾波單元50的第二信號端流出回流電流至第三開關管Q3的高電位端，第三開關管Q3導通，第三開關管Q3的低電位端和電流采樣單元30相連接地形成回路，實現馬達60正轉。

在本實用新型的所有實施例中，第一開關管Q1和第三開關管Q3可以是NPN型三極管或N型MOS管，第二開關管Q2可以是PNP型三極管或P型MOS管。例如：優選地，第一開關管Q1與第三開關管Q3分別為NMOS管Q1和NMOS管Q3。NMOS管Q1的柵極、漏極和源極分別為第一開關管Q1的控制端、高電位端和低電位端。NMOS管Q3的柵極、漏極和源極分別為第三開關管Q3的控制端、高電位端和低電位端。第二開關管Q2為PMOS管Q2，PMOS管Q2的柵極、漏極和源極分別為第二開關管Q2的控制端、高電位端和低電位端。

此外，在本實用新型其他實施例中，優選地，第一開關管Q1與第三開關管Q3分別為NPN型三級管Q1和NPN型三級管Q3。其中，NPN型三級管Q1的基極、集電極和發射極分別為第一開關管Q1的控制端、高電位端和低電位端，NPN型三級管Q3的基極、集電極和發射極分別為第三開關管Q3的控制端、高電位端和低電位端。第二開關管Q2為PNP型三級管Q2，其中PNP型三極管Q2的基極、集電極和發射極分別為第二開關管Q2的控制端、高電位端和低電位端。

在實際應用過程中，可根據電路設計要求對第一開關管Q1、第二開關管Q2和第三開關管Q3的管型進行選用，以達到最大程度實現整個控制保護電路的正轉和保護性能的目的。

如圖2所示，反轉驅動單元30包括：第四開關管Q4、第五開關管Q5、第六開關管Q6、電容C13、電阻R106、電阻R107、電阻R108、電阻R109及電阻R110。第四開關管Q4的控制端接電阻R106第一端，電阻R106第二端為反轉驅動單元30的信號輸入端，與單片機U1的第二控制端MOTO2相連。第四開關管Q4的低電位端接地，第四開關管Q4的高電位端接電阻R107第一端，電阻R107的第二端接第五開關管Q5的控制端。第五開關管Q5的低電位端接電源，第五開關管Q5的高電位端與地之間連有電容C14，第五開關管Q5的高電位端與正轉控制單元10和濾波單元50的第二信號端相連。為了防止第五開關管Q5被電流擊穿，電阻R108接于第五開關管Q5的低電位端與控制端之間。電容C13接于第五開關管Q5的低電位端與地之間，電容C13為濾波電容。電阻R109的第一端與第五開關管Q5的高電位端和濾波單元50的第二信號端相連，電阻R109的第二端接第六開關管Q6的控制端。第六開關管Q6的高電位端接濾波單元50的第一信號端，第六開關管Q6的低電位端接電流采樣單元40。為了防止第六開關管Q6被電流擊穿電阻R110接于第六開關管Q6的控制端和低電位端之間。

在本實施例中，反轉驅動單元30的信號輸入端與控制單元10相連，反轉驅動單元30的第五開關管Q5的高電位端與反轉控制單元相連10和濾波單元50的第二信號端相連，第六開關管Q6的高電位端接濾波單元50的第一信號端，使得控制單元10、反轉驅動單元30、濾波單元50和馬達60形成回路。控制單元10向反轉驅動單元30輸出馬達反轉控制信號，反轉驅動單元30通過濾波單元50驅動馬達60反轉。例如：控制單元10輸出的馬達正轉控制信號為第二控制端MOTO2輸出高電平，第一控制端MOTO1輸出低電平。反轉驅動單元30中第五開關管Q5的控制端接第四開關管Q4的高電位端，第五開關管Q5的低電位端接電源，第五開關管Q5導通后電源電流從第第五開關管Q5的高電位端流出第一直流電和第二直流電，第一直流電經電阻R109流向第六開關管Q6的控制端，第二直流電通過濾波單元50的第二信號端流入馬達60后，馬達60通過濾波單元50的第一信號端流出回流電流至第六開關管Q6的高電位端，第六開關管Q6導通，第六開關管Q6的低電位端和電流采樣單元30相連接地形成回路，實現馬達60反轉。

在本實用新型的所有實施例中，第四開關管Q4和第六開關管Q6可以是NPN型三極管或N型MOS管，第五開關管Q5可以是PNP型三極管或P型MOS管。例如：優選地，所述第四開關管Q4和第六開關管Q6分別為NMOS管Q4和NMOS管Q6。NMOS管Q4的柵極、漏極和源極分別為第四開關管Q4的控制端、高電位端和低電位端。NMOS管Q6的柵極、漏極和源極分別為第六開關管Q6的控制端、高電位端和低電位端。第五開關管Q5為PMOS管Q5，PMOS管Q5的柵極、漏極和源極分別為第五開關管Q5的控制端、高電位端和低電位端。

此外，在本實用新型其他實施例中，優選地，第四開關管Q4和第六開關管Q6分別為NPN型三級管Q4和NPN型三級管Q6。其中，NPN型三級管Q4的基極、集電極和發射極分別為第四開關管Q4的控制端、高電位端和低電位端，NPN型三級管Q6的基極、集電極和發射極分別為第六開關管Q6的控制端、高電位端和低電位端。第五開關管Q5為PNP型三極管Q5，其中PNP型三極管Q5的基極、集電極和發射極分別為第五開關管Q5的控制端、高電位端和低電位端。

在實際應用過程中，可根據電路設計要求對第四開關管Q4、第五開關管Q5和第六開關管Q6的管型進行選用，以達到最大程度實現整個控制保護電路的反轉和保護性能的目的。

如圖2所示，電流采樣單元40包括：電阻R201、電阻R202、電阻R203以及電容C15。電阻R201的第一端為電流采樣單元40的輸出端，與所述單片機U1的信號采集端AD_MOT相連，電阻R201的第二端接第三開關管Q3的低電位端和第六開關管Q6的低電位端，電阻R202的第一端接第六開關管Q6的低電位端，電阻R202的第二端接地，電阻R203的第一端接第三開關管Q3的低電位端，電阻R203的第二端接地，電容C15接于電阻R201的第一端與地之間。

在本實施例中，單片機U1內有預設的判斷協議，判斷協議包括預設的馬達60正反轉的工作電流最大值和最小值，單片機U1可根據采樣電流判斷其是否在馬達60正反轉的工作電流最大值和最小值之間，進而控制是否輸出馬達停轉控制信號。電阻R201一端連接在單片機U1的信號采集端AD_MOT上，電阻R202為電流采樣電阻，其中電阻R202第一端接第六開關管Q6的低電位端，其第二端接地，當馬達60反轉時，電阻R202采集反轉驅動單元30中的工作電流，即采集第六開關管Q6的工作電流經過電阻R201發送至單片機U1，單片機U1根據采樣電流可輸出馬達停轉控制信號。電阻R203也為電流采樣電阻，電阻R203第一端接第三開關管Q3的低電位端，其第二端接地，當馬達60正轉時，電阻R203采集正轉驅動單元20中的工作電流，即采集第三開關管Q3的工作電流經過電阻R201發送至單片機U1，單片機U1根據采樣電流可輸出馬達停轉控制信號。例如：馬達60以大于工作電流正轉時，電阻R203借由第三開關管Q3的工作電流得到采樣電流，即正轉驅動單元20中的工作電流，經過電阻R201發送至單片機U1，單片機U1根據采樣電流判斷，由于采樣電流不處于馬達60正轉的工作電流最大值和最小值之間，單片機U1通過控第一控制端MOTO1和第二控制端MOTO2輸出馬達停轉控制信號。

如圖2所示，為了消除馬達轉動產生的電磁干擾以及外部的干擾信號，本實用新型所提供的控制保護電路100中還包括濾波單元50。

具體的，濾波單元50包括第一電感L1、第二電感L2、電阻R301和電容C16。第一電感L1的第一端為濾波單元的第一信號端，與所述第二開關管Q2的高電位端和第六開關管Q6的高電位端相連。第二電感L2的第一端為濾波單元的第二信號端，與第三開關管Q3的高電位端和第五開關管Q5的高電位端相連。電阻R301和電容C16并聯在第一電感L1的第二端和第二電感L2的第二端之間。

與上述實施例相對應的，本實用新型的實施例還提供一種馬達，包括如上所述的馬達的控制保護電路100。

本實用新型提供的馬達的控制保護電路和馬達，將控制單元10與正轉驅動單元20、反轉驅動單元30以及電流采集單元40相連，其中正轉驅動單元10和反轉驅動單元30之間還并聯有濾波單元50。濾波單元50與馬達60相連，通過控制單元10輸出馬達正轉控制信號給正轉驅動單元20實現馬達正轉，或是通過控制單元10輸出馬達反轉控制信號給反轉驅動單元30實現馬達反轉。電流采樣單元30可在馬達轉動時對正轉驅動單元20或反轉驅動單元30中的工作電流進行采樣，當采樣得到正轉驅動單元20或反轉驅動單元30中的電流大于正常工作電流的范圍時，控制單元10輸出馬達停轉控制信號控制馬達停止轉動。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。