技术领域
[0001] 本
发明涉及直流马达控制电路，特别是涉及一种过流保护的直流马达转动控制保护电路。
背景技术
[0002] 直流马达应用场合十分广泛，如随着医疗
水平的不断提高，护理车的应用也越来越多，对护理车的操作方式也不断提出新的要求，直流马达为护理车操作方式控制的核心部件。对直流马达的多元化控制无疑会简化护理车的操作方式，如护理车的升降等。传统的直流马达控制电路一般是使用继电器控制的电路虽然也能够控制直流马达的正反转，但电路的使用效率低且在电路中操作容易出现过流过载，造成直流马达损坏。
发明内容
[0003] 基于此，有必要提供一种能够调整直流马达转动方式及过流保护的直流马达转动控制保护电路。
[0004] 一种直流马达转动控制保护电路，用于控制直流马达的正转和反转及在直流马达过流时控制直流马达停止转动，包括逻辑控
制模块、正转
控制模块、反转控制模块、正转过流保护模块及反转过流保护模块；
[0005] 所述逻辑控制模块用于向所述正转控制模块输出马达正转控制
信号及向所述反转控制模块输出马达反转
控制信号；所述逻辑控制模块在接收所述正转过流保护模块或所述反转过流保护模块输出的马达停止控制信号时，所述逻辑控制模块停止输出马达正转控制信号或马达反转控制信号；
[0006] 所述正转控制模块的输入端输入马达正转控制信号、输出端接马达、
采样端接所述反转过流保护模块的输入端、接地端接地；所述反转控制模块的输入端输入马达反转控制信号、输出端接马达、采样端接所述正转过流保护模块的输入端、接地端接地；所述正转过流保护模块的输出端接所述逻辑控制模块的输入端，所述反转过流保护模块的输出端接所述逻辑控制模块的输入端；
[0007] 所述逻辑控制模块向所述正转控制模块发送马达正转控制信号时，所述正转控制模块控制马达正转；所述逻辑控制模块向所述反转控制模块发送马达反转控制信号时，所述反转控制模块控制马达反转；所述正转过流保护模块采样马达正转时的
电流超过电流保护
阈值时，所述正转过流保护模块向所述逻辑控制模块输出马达停止控制信号，所述逻辑控制模块停止输出马达正转控制信号或马达反转控制信号；所述反转过流保护模块采样马达反转时的电流超过电流保护阈值时，所述反转过流保护模块向所述逻辑控制模块输出马达停止控制信号，所述逻辑控制模块停止输出马达正转控制信号或马达反转控制信号。
[0008] 在其中一个
实施例中，所述正转控制模块包括
电阻R87、电阻R84、电阻R88、
三极管Q19、三极管Q21、场效应管QP28及场效应管QP30；
[0009] 所述电阻R87的一端为所述正转控制模块的输入端，另一端接所述三极管Q21的基极，所述三极管Q21的集
电极接地，所述三极管Q19的集电极接输入电源，所述电阻R84连接于所述三极管Q19的基极与集电极之间，所述三极管Q19的发射极和所述三极管Q21的发射极的公共连接点同时接所述场效应管QP28的栅极和所述场效应管QP30的栅极，所述场效应管QP28的源极接输入电源，所述场效应管QP28的漏极和所述场效应管QP30的源极的公共连接点为所述正转控制模块的输出端，所述场效应管QP30的漏极接所述电阻R88，所述电阻R88的另一端接地，所述场效应管QP30的漏极与所述电阻R88的公共连接点为所述正转控制模块的采样端。
[0010] 在其中一个实施例中，所述反转控制模块包括电阻R86、电阻R83、电阻R89、三极管Q20、三极管Q22、场效应管QP29及场效应管QP31；
[0011] 所述电阻R86的一端为所述反转控制模块的输入端，另一端接所述三极管Q22的基极，所述三极管Q22的集电极接地，所述三极管Q22的发射极接所述三极管Q20的发射极，所述三极管Q20的基极接所述三极管Q22的基极，所述三极管Q22的集电极接输入电源，所述电阻R83连接于所述三极管Q22的集电极和基极之间；所述三极管Q20的发射极和所述三极管Q22的发射极的公共连接点同时接所述场效应管QP29的栅极和所述场效应管QP31的栅极；所述场效应管QP29的源极接输入电源，所述场效应管QP29的漏极与所述场效应管QP31的源极的公共连接点为所述反转控制模块的输出端，所述场效应管QP31的漏极接所述电阻R89，所述电阻R89的另一端接地，所述场效应管QP31的漏极与所述电阻R89的公共连接点为所述反转控制模块的采样端。
[0012] 在其中一个实施例中，还包括电容C53、
二极管D28、二极管D29及电阻R85；
[0013] 所述电容C53并联于马达两端，所述二极管D28负极接马达，所述二极管D28的正极接所述二极管D29的正极，所述二极管D29的负极接所述电阻R85，所述电阻R85的另一端接马达远离所述二极管D28负极的一端。
[0014] 在其中一个实施例中，所述反转过流保护模块包括电阻R78、电阻R79、电阻R80、电阻R81、电阻R82、电容C50、电容C51、电容C52、
放大器U3C、放大器U3D、二极管PD2及三极管Q18；
[0015] 所述电阻R78的一端为所述反转过流保护模块的输入端，另一端接所述放大器U3C的正相输入端；所述电阻R82一端接所述放大器U3C的
反相输入端，另一端接地；所述电容C50一端接所述放大器U3C的正相输入端，另一端接地；所述电阻R81连接于所述放大器U3C的反相输入端和输出端之间，所述电容C52与所述电阻R81并联；所述电阻R79一端接所述放大器U3C的输出端，另一端接所述放大器U3D的正相输入端，所述放大器U3D的反相输入端输入参考
电压，所述放大器U3D的输出端接所述二极管PD2的正极，所述二极管PD2的负极接所述电阻R80，所述电阻R80的另一端接所述三极管Q18，所述三极管Q18的发射极接地，所述三极管Q18的集电极为所述反转过流保护模块的输出端；所述电容C51一端接所述二极管PD2的负极，另一端接地。
[0016] 在其中一个实施例中，所述正转过流保护模块包括电阻R73、电阻R74、电阻R75、电阻R76、电阻R77、电容C46、电容C47、电容C49、放大器U3A、放大器U3B、二极管PD1及三极管Q17；
[0017] 所述电阻R73一端为所述正转过流保护的输入端，另一端接所述放大器U3A的正相输入端，所述电阻R77一端接所述放大器U3A的反相输入端，另一端接地；所述电容C46一端接所述放大器U3A的正相输入端，另一端接地；所述电阻R76连接于所述放大器U3A的反相输入端和输出端之间，所述电容C49与所述电阻R76并联；所述电阻R74一端接所述放大器U3A的输出端，另一端接所述放大器U3B的正相输入端；所述放大器U3B的反相输入端输入参考电压，所述放大器U3B的输出端接所述二极管PD1的正极，所述二极管PD1的负极接所述电阻R75，所述电阻R75的另一端接所述三极管Q17的基极，所述三极管Q17的发射极接地，所述三极管Q17的集电极为所述正转过流保护模块的输出端；所述电容C47的一端接所述二极管PD1的负极，另一端接地。
[0018] 在其中一个实施例中，所述逻辑控制模块包括异或
门U4A、与非门U5A、与非门U5B、与非门U5C、与非门U5D、电阻R90、电阻R92、电阻R93、电阻R95、电容C57、电容C56、三极管QP32及三极管QP33；
[0019] 所述电阻R92一端接地，另一端同时接所述异或门U4A的第一输入端及所述与非门U5D的第一输入端，所述电阻R93一端接地，另一端同时接所述异或门U4A的第二输入端及所述与非门U5D的第一输入端，所述异或门U4A的输出端接所述与非门U5A的第一输入端，所述正转过流保护模块的输出端和所述反转过流保护模块的输出端同时接所述与非门U5A的第二输入端；所述与非门U5A的输出端接所述与非门U5B的第一输入端和第二输入端，所述与非门U5B的输出端接所述与非门U5C的第二输入端和所述与非门U5D的第二输入端，所述与非门U5C的输出端接所述电阻R90，所述电阻R90的另一端接所述三极管QP32的基极，所述三极管QP32的发射极接地，所述三极管QP32的集电极接所述正转控制模块的输入端；所述电容C56一端接所述三极管QP32的基极，另一端接地；所述与非门U5D的输出端接所述电阻R95，所述电阻R95的另一端接所述三极管QP33的基极，所述三极管QP33的发射极接地，所述三极管QP33的集电极接所述反转控制模块的输入端；所述电容C57一端接所述三极管QP33的基极，另一端接地。
[0020] 上述直流马达转动控制保护电路通过逻辑控制模块输出马达正转控制信号及马达反正控制信号，对应控制正转控制模块控制直流马达正转及控制反转控制模块控制直流马达反转。同时，采用正转过流保护模块采样正转控制模块采样端的电流，在采样的电流高出电流阈值时，正转过流保护模块向逻辑控制模块输出马达停止控制信号，逻辑控制模块停止输出马达正转控制信号或马达反转控制信号，从而控制马达在过流时停止工作。反转过流保护模块的工作原理与正转过流保护模块相同。因此，能够在控制直流马达正反转的同时在过流时保护直流马达。
附图说明
[0021] 图1为直流马达转动控制保护电路的模块图；
[0022] 图2为直流马达正反转控制电路的原理图；
[0023] 图3为反转过流保护模块的电路原理图；
[0024] 图4为正转过流保护模块的电路原理图；
[0025] 图5为逻辑控制模块的电路原理图。
具体实施方式
[0026] 如图1所示，为直流马达转动控制保护电路的模块图。
[0027] 一种直流马达转动控制保护电路，用于控制直流马达的正转和反转及在直流马达过流时控制直流马达停止转动，包括逻辑控制模块101、正转控制模块102、反转控制模块103、正转过流保护模块104及反转过流保护模块105。
[0028] 所述逻辑控制模块101用于向所述正转控制模块102输出马达正转控制信号及向所述反转控制模块103输出马达反转控制信号；所述逻辑控制模块101在接收所述正转过流保护模块104或所述反转过流保护模块105输出的马达停止控制信号时，所述逻辑控制模块101停止输出马达正转控制信号或马达反转控制信号。
[0029] 所述正转控制模块102的输入端输入马达正转控制信号、输出端接马达、采样端接所述反转过流保护模块105的输入端、接地端接地；所述反转控制模块103的输入端输入马达反转控制信号、输出端接马达、采样端接所述正转过流保护模块104的输入端、接地端接地；所述正转过流保护模块104的输出端接所述逻辑控制模块101的输入端，所述反转过流保护模块105的输出端接所述逻辑控制模块101的输入端。
[0030] 所述逻辑控制模块101向所述正转控制模块102发送马达正转控制信号时，所述正转控制模块102控制马达正转；所述逻辑控制模块101向所述反转控制模块103发送马达反转控制信号时，所述反转控制模块103控制马达反转；所述正转过流保护模块104采样马达正转时的电流超过电流保护阈值时，所述正转过流保护模块104向所述逻辑控制模块101输出马达停止控制信号，所述逻辑控制模块101停止输出马达正转控制信号或马达反转控制信号；所述反转过流保护模块105采样马达反转时的电流超过电流保护阈值时，所述反转过流保护模块105向所述逻辑控制模块101输出马达停止控制信号，所述逻辑控制模块101停止输出马达正转控制信号或马达反转控制信号。
[0031] 请结合图2。
[0032] 正转控制模块102包括电阻R87、电阻R84、电阻R88、三极管Q19、三极管Q21、场效应管QP28及场效应管QP30。
[0033] 所述电阻R87的一端为所述正转控制模块102的输入端，另一端接所述三极管Q21的基极，所述三极管Q21的集电极接地，所述三极管Q19的集电极接输入电源，所述电阻R84连接于所述三极管Q19的基极与集电极之间，所述三极管Q19的发射极和所述三极管Q21的发射极的公共连接点同时接所述场效应管QP28的栅极和所述场效应管QP30的栅极，所述场效应管QP28的源极接输入电源，所述场效应管QP28的漏极和所述场效应管QP30的源极的公共连接点为所述正转控制模块102的输出端，所述场效应管QP30的漏极接所述电阻R88，所述电阻R88的另一端接地，所述场效应管QP30的漏极与所述电阻R88的公共连接点为所述正转控制模块102的采样端。
[0034] 三极管Q19为NPN型三极管。三极管Q21为PNP型三极管。场效应管QP28为PNP型场效应管。场效应管QP30为NPN型场效应管。
[0035] 请结合图2。
[0036] 反转控制模块103包括电阻R86、电阻R83、电阻R89、三极管Q20、三极管Q22、场效应管QP29及场效应管QP31。
[0037] 所述电阻R86的一端为所述反转控制模块103的输入端，另一端接所述三极管Q22的基极，所述三极管Q22的集电极接地，所述三极管Q22的发射极接所述三极管Q20的发射极，所述三极管Q20的基极接所述三极管Q22的基极，所述三极管Q22的集电极接输入电源，所述电阻R83连接于所述三极管Q22的集电极和基极之间；所述三极管Q20的发射极和所述三极管Q22的发射极的公共连接点同时接所述场效应管QP29的栅极和所述场效应管QP31的栅极；所述场效应管QP29的源极接输入电源，所述场效应管QP29的漏极与所述场效应管QP31的源极的公共连接点为所述反转控制模块103的输出端，所述场效应管QP31的漏极接所述电阻R89，所述电阻R89的另一端接地，所述场效应管QP31的漏极与所述电阻R89的公共连接点为所述反转控制模块103的采样端。
[0038] 三极管Q20为NPN型三极管。三极管Q22为PNP型三极管。场效应管QP29为PNP型场效应管。场效应管QP31为NPN型场效应管。
[0039] 直流马达转动控制保护电路还包括电容C53、二极管D28、二极管D29及电阻R85。
[0040] 所述电容C53并联于马达两端，所述二极管D28负极接马达，所述二极管D28的正极接所述二极管D29的正极，所述二极管D29的负极接所述电阻R85，所述电阻R85的另一端接马达远离所述二极管D28负极的一端。
[0041] 如图3所示，为反转过流保护模块的电路原理图。
[0042] 反转过流保护模块105包括电阻R78、电阻R79、电阻R80、电阻R81、电阻R82、电容C50、电容C51、电容C52、放大器U3C、放大器U3D、二极管PD2及三极管Q18。
[0043] 所述电阻R78的一端为所述反转过流保护模块的输入端，另一端接所述放大器U3C的正相输入端；所述电阻R82一端接所述放大器U3C的反相输入端，另一端接地；所述电容C50一端接所述放大器U3C的正相输入端，另一端接地；所述电阻R81连接于所述放大器U3C的反相输入端和输出端之间，所述电容C52与所述电阻R81并联；所述电阻R79一端接所述放大器U3C的输出端，另一端接所述放大器U3D的正相输入端，所述放大器U3D的反相输入端输入参考电压，所述放大器U3D的输出端接所述二极管PD2的正极，所述二极管PD2的负极接所述电阻R80，所述电阻R80的另一端接所述三极管Q18，所述三极管Q18的发射极接地，所述三极管Q18的集电极为所述反转过流保护模块105的输出端；所述电容C51一端接所述二极管PD2的负极，另一端接地。
[0044] 三极管Q18为NPN型三极管。
[0045] 如图4所示，为正转过流保护模块的电路原理图。
[0046] 正转过流保护模块104包括电阻R73、电阻R74、电阻R75、电阻R76、电阻R77、电容C46、电容C47、电容C49、放大器U3A、放大器U3B、二极管PD1及三极管Q17。
[0047] 所述电阻R73一端为所述正转过流保护模块104的输入端，另一端接所述放大器U3A的正相输入端，所述电阻R77一端接所述放大器U3A的反相输入端，另一端接地；所述电容C46一端接所述放大器U3A的正相输入端，另一端接地；所述电阻R76连接于所述放大器U3A的反相输入端和输出端之间，所述电容C49与所述电阻R76并联；所述电阻R74一端接所述放大器U3A的输出端，另一端接所述放大器U3B的正相输入端；所述放大器U3B的反相输入端输入参考电压，所述放大器U3B的输出端接所述二极管PD1的正极，所述二极管PD1的负极接所述电阻R75，所述电阻R75的另一端接所述三极管Q17的基极，所述三极管Q17的发射极接地，所述三极管Q17的集电极为所述正转过流保护模块104的输出端；所述电容C47的一端接所述二极管PD1的负极，另一端接地。
[0048] 三极管Q17为NPN型三极管。
[0049] 直流马达转动控制保护电路还包括电容C45、电容C48、电阻R72及稳压源T1，电容C45一端接输入电源，另一端接地，电阻R72一端接输入电源，另一端接放大器U3B的反相输入端。稳压源T1的负极和控制端同时接放大器U3B的反相输入端，稳压源T1的正极接地。电容C48一端接放大器U3B的反相输入端，另一端接地。稳压源T1的负极电阻R72的公共连接点为放大器U3B的反相输入端提供参考电压。
[0050] 同时，放大器U3D的反相输入端的参考电压与放大器U3B的反相输入端的参考电压相同。
[0051] 稳压源T1的型号为TL431。
[0052] 如图5所示，为逻辑控制模块的电路原理图。
[0053] 逻辑控制模块101包括异或门U4A、与非门U5A、与非门U5B、与非门U5C、与非门U5D、电阻R90、电阻R92、电阻R93、电阻R95、电容C57、电容C56、三极管QP32及三极管QP33。
[0054] 所述电阻R92一端接地，另一端同时接所述异或门U4A的第一输入端及所述与非门U5D的第一输入端，所述电阻R93一端接地，另一端同时接所述异或门U4A的第二输入端及所述与非门U5D的第一输入端，所述异或门U4A的输出端接所述与非门U5A的第一输入端，所述正转过流保护模块104的输出端和所述反转过流保护模块105的输出端同时接所述与非门U5A的第二输入端；所述与非门U5A的输出端接所述与非门U5B的第一输入端和第二输入端，所述与非门U5B的输出端接所述与非门U5C的第二输入端和所述与非门U5D的第二输入端，所述与非门U5C的输出端接所述电阻R90，所述电阻R90的另一端接所述三极管QP32的基极，所述三极管QP32的发射极接地，所述三极管QP32的集电极接所述正转控制模块102的输入端；所述电容C56一端接所述三极管QP32的基极，另一端接地；所述与非门U5D的输出端接所述电阻R95，所述电阻R95的另一端接所述三极管QP33的基极，所述三极管QP33的发射极接地，所述三极管QP33的集电极接所述反转控制模块103的输入端；所述电容C57一端接所述三极管QP33的基极，另一端接地。
[0056]使能信号EN 正转信号A 反转信号B 马达状态
0 0 0 停止
0 0 1 停止
0 1 0 停止
0 1 1 停止
1 0 0 停止
1 0 1 正转
1 1 0 反转
1 1 1 停止
[0057] 直流马达转动控制保护电路还包括电源模块及
风扇控制模块，风扇控制模块包括电阻R49、电阻R50及风扇
开关MB_SW2；电源模块包括电容C54、电容C55和电感L4；电容C55一端接输入电源，另一端接地。电感L4一端接输入电源，另一端
输出电压信号3P3_SB给电阻R49和电阻R50。电容C54一端输出电压信号3P3_SB，另一端接地。电阻R49一端接收电压信号3P3_SB，另一端接风扇开关MB_SW2的升压端，电阻R50一端接收电压信号3P3_SB，另一端接风扇开关MB_SW2的减压端。
[0058] 基于上述所有实施例，直流马达转动控制保护电路的工作原理如下：
[0059] 在使能信号为高电平1、正转信号为高电平1、反转信号为低电平0时，逻辑控制模块101的三极管QP33输出低电平、三极管QP32输出高电平，即马达反转控制信号。
[0060] 因此与逻辑控制模块101连接的反转控制模块103接收低电平，因而三极管Q20的基极接收低电平，三极管Q20截止。三极管Q20基极接收低电平，三极管Q22导通。三极管Q22导通后，三极管Q22的发射极输出低电平到场效应管QP29的栅极和场效应管QP31的栅极，使得场效应管QP29导通和场效应管QP31截止，因此马达与场效应管QP29的漏极连接那端接收输入电源。
[0061] 与逻辑控制模块101连接的正转控制模块102接收高电平，因而三极管Q19的基极接收高电平导通，而三极管Q21的基极接收电平截止。三极管Q19导通后，三极管Q19的发射极输出高电平到场效应管QP28的栅极和场效应管QP30栅极，使得场效应管QP28截止和场效应管QP30导通，因此马达与场效应管QP30源极连接的那端接地。因此，马达反转。
[0062] 同理，在使能信号为高电平1、正转信号为高电平0、反转信号为低电平1时，三极管Q19截止，三极管Q21导通，场效应管QP28导通，场效应管QP30截止，因此，马达通过场效应管QP28接输入电源。
[0063] 三极管Q20导通，三极管Q22截止，场效应管QP29截止，场效应管QP31导通，因此马达与场效应管QP31源极连接的那端接地。因此，马达正转。
[0064] 在马达反转时，反转过流保护模块104的输入端接场效应管QP30的漏极与电阻R88的公共端，用于采样马达反转时的电流。若电流超过电流阈值，则采样后的电流经由电阻R73输出给放大器U3A的正相输入端，经由放大器U3A放大后的电流再次由放大器U3B放大，同时，在放大器U3B的反相输入端输入参考电压。放大器U3B放大后的电流经由二极管PD1、电阻R75输出给三极管Q17，三极管Q17导通。三极管Q17导通后，三极管Q17的集电极输出高电平，使得逻辑控制模块101停止输出马达正转控制信号及马达反正控制信号。
[0065] 同理，在马达正转时，正转过流保护模块103的工作原理与反转过流保护模块104的工作原理类似。
[0066] 若使能信号为高电平1、正转信号为高电平1、反转信号为低电平1时，即出现错误控制信号时，正转控制模块102及反转控制模块103均不控制马达转动，则马达停止转动。
[0067] 上述直流马达转动控制保护电路通过逻辑控制模块101输出马达正转控制信号及马达反正控制信号，对应控制正转控制模块102控制直流马达正转及控制反转控制模块103控制直流马达反转。同时，采用正转过流保护模块104采样正转控制模块102采样端的电流，在采样的电流高出电流阈值时，正转过流保护模块104向逻辑控制模块101输出马达停止控制信号，逻辑控制模块101停止输出马达正转控制信号或马达反转控制信号，从而控制马达在过流时停止工作。反转过流保护模块105的工作原理与正转过流保护模块104相同。因此，能够在控制直流马达正反转的同时在过流时保护直流马达。
[0068] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明
专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附
权利要求为准。
