一种电机驱动电路的故障检测电路

1.本实用新型属于电机驱动电路技术领域，具体地说，是涉及一种电机驱动电路的故障检测电路。


背景技术：

2.直流有刷电机因其结构简单、性能稳定、响应速度快，启动扭矩大等特点，故其被广泛地应用于各行各业中。直流有刷电机在工作时，电动机由电动机主体以及驱动电动机主体的驱动器组成，其中，扭矩的控制、位置的输出和电机速度的控制都有驱动器完成，同时，驱动器对进入电机的负载电流进行普通开关或者pwm控制，从而实现想要的电机工作状态。
3.在驱动器中需要内置驱动电路，驱动电路可以直接反应电机的工作状态，传统的检测电路一般是直接通过检测驱动信号的电压值，这种检测电路对过载及负载短路的保护不够，检测器件的损坏往往是由于缺少保护电路或保护电路不及时造成的，虽然有些专用集成电路集成了某种保护功能，但往往保护参数单一不能很方便地实现设计者意图，而没有使用具备保护功能集成电路的方案，则检测器件处于裸奔状态，随时面临意外情况下的损坏。即使有意单独设计保护电路，往往电路相对复杂，成本也相应较高。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种电机驱动电路的故障检测电路，主要解决现有电机驱动电路故障检测成本较高的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种电机驱动电路的故障检测电路，包括与驱动电路的驱动信号输出端相连的采样保持电路，与采样保持电路相连用于滤除驱动信号中的高频分量的低通滤波电路，与低通滤波电路相连用于从所述驱动信号获取电机速度的脉冲产生电路，与低通滤波电路相连用于调节所述驱动信号的在电路出现故障时输出的电压大小的电压调节电路，与电压调节电路相连用于检测驱动信号电压大小的电压检测电路，与脉冲产生电路相连的差分放大电路，以及与差分放大电路相连的比较电路。
7.进一步地，在本实用新型中，所述采样保持电路包括正相输入端连接驱动电路的驱动信号输出端的放大器a1，与放大器a1的反相输入端均相连的电阻r1、r2、r3，与电阻r2另一端相连的电位器vr1，负极与电阻r1另一端相连的二极管d1，正极与电阻r1另一端相连的二极管d2，正极与放大器a1的电源正端相连负极接地的电解电容c1，反相输入端与放大器a1的输出端相连的放大器a2，正极与放大器a2的电源正端相连且负极接地的电解电容c2；其中，放大器a1的正电源端还与二极管d1的正极和二极管d2的负极相连，放大器a2的正相输入端与基准电压vref相连，放大器a2的输出端与二极管d1的负极和二极管d2的正极相连，放大器a2的输出端作为采样保持电路的输出端，电位器vr1两端接15v电压，电阻r3另一端接地。
8.进一步地，在本实用新型中，所述低通滤波电路包括与放大器a2的输出端相连的电阻r4，与电阻r4的另一端相连的电容c3、电阻r5，反相输入端与电阻r5的另一端相连且正相输入端接入基准电压vref的运算放大器a3，以及并联后两端分别连接于运算放大器op1的反相输入端和输出端的电容c4、电阻r6；其中，运算放大器a3的输出端与脉冲产生电路和电压调节电路相连。
9.进一步地，在本实用新型中，所述脉冲产生电路包括并联后一端与运算放大器a3的输出端相连的电阻r7、电容c5，正相输入端与电阻r7、电容c5并联后另一端相连的运算放大器a4，串联后一端与运算放大器a4的正相输入端相连、另一端与运算放大器a4的输出端相连的电阻r8、电容c6，一端与运算放大器a4的反相输入端相连且另一端接地的电阻r10，固定端与运算放大器a4的反相输入端相连的电位器vr2，一端与电位器vr2的滑动端和另一固定端均相连且另一端与运算放大器a4的输出端相连的电阻r9，以及正负极反向并联后一端与电位器vr2的滑动端相连且并联后另一端与运算放大器a4的输出端相连的二极管d3、d4；其中，运算放大器a4的输出端与差分放大电路相连。
10.进一步地，在本实用新型中，所述电压调节电路包括与运算放大器a3的输出端的电阻r11、r12，基极与电阻r11另一端相连、发射极与运算放大器a3的输出端相连的三极管vt1，正极与三极管vt1的基极相连的二极管d5，一端与三极管vt1的集电极相连且另一端与二极管d5的负极相连的电阻r14，负极与三极管vt1的集电极且正极与电阻r12的另一端相连的电解电容c7，正极与电解电容c7的正极相连的二极管d6，基极与二极管d6的负极相连的三极管vt2，集电极与三极管vt2的集电极相连的三极管vt3，一端与三极管vt1的集电极相连且另一端与三极管vt2的集电极相连的电阻r16，一端与二极管d6的负极相连且另一端与三极管vt3的发射极相连的电阻r17，正极与三极管vt3的发射极相连且负极与三极管vt3的基极相连的二极管d7，一端与二极管d7的负极相连且另一端与三极管vt2的发射极相连的电阻r15，以及正极与三极管vt3的基极相连且负极经电阻r17与三极管vt2的基极相连的电解电容c8；其中，电解电容c8的负极作为电压调节电路的输出端与电压检测电路相连。
11.进一步地，在本实用新型中，所述电压检测电路包括稳压二极管d8，与稳压二极管d8的负极相连的电阻r19，正极与电阻r19的另一端相连的电解电容c9，基极与稳压二极管d8的正极相连的三极管vt4，以及与三极管vt4的集电极相连的电阻r20；其中，电阻r19的另一端和电解电容c9的负极及三极管vt1的发射极接均接地，三极管vt4的集电极通过电阻r20接电解电容c8的负极。
12.进一步地，在本实用新型中，所述差分放大电路包括与放大器a4的输出端相连的电阻r21、r22，正相输入端与电阻r21另一端相连的放大器a5，正相输入端与电阻r22另一端相连的放大器a6，均与放大器a5的输出端相连的电阻r23、r24，均与放大器a6的输出端相连的电阻r25、r26，一端与电阻r23相连、另一端与电阻r25相连的电阻r27，反相输入端与电阻r24的另一端相连、正相输入端与电阻r26的另一端相连的放大器a7，一端与放大器a7的反相输入端相连、另一端与放大器a7的输出端相连的电阻r28，以及一端与放大器a7的正相输入端相连且另一端接地的电阻r29；其中，放大器a5的反相输入端与电阻r23、r27的公共端相连，放大器a6的反相输入端与电阻r25、r27的公共端相连，放大器a7的输出端作为差分放大电路的输出端与比较电路相连。
13.进一步地，在本实用新型中，所述比较电路包括与放大器a7的输出端相连的电阻
r30，与电阻r301另一端相连并接地的电阻r31，反相输入端与电阻r30、电阻r31的公共端相连的运算放大器a8，与运算放大器a8的反相输入端相连的电阻r32，一端与电阻r32的另一端相连并接地的电容c10，连接于运算放大器a8的同相输入端与输出端之间的电阻r33，与运算放大器a8的反相输入端相连的开关s1，一端与开关s1另一端相连并接地的电容c11，以及一端与开关s1和电容c11的公共端相连且另一端与运算放大器a8的输出端相连的电阻r34。
14.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
15.(1)本实用新型利用采样保持电路从驱动信号采样获取驱动电路的工作信息，一方面采样信号经低通滤波电路滤除中的高频分量后经脉冲产生电路产生脉冲信号，脉冲信号经差分放大电路放大后通过比较电路进行比较判断，从而判断驱动电路是否出现故障，另一方面电压调节电路对采样信号的电压进行调节，利用电压检测电路对驱动电路的故障电压进行检测，避免驱动电路出现短路故障时过高的故障电流对检测器件造成损坏。
16.(2)本实用新型电路结构简单、成本低，电路配置常规易实现，适于推广应用。
附图说明
17.图1为本实用新型的整体原理框图。
18.图2为本实用新型-实施例中采样保持电路的原理图。
19.图3为本实用新型-实施例中低通滤波电路的原理图。
20.图4为本实用新型-实施例中脉冲产生电路的原理图。
21.图5为本实用新型-实施例电压调节电路的原理图。
22.图6为本实用新型-实施例中电压检测电路的原理图。
23.图7为本实用新型-实施例中差分放大电路的原理图。
24.图8为本实用新型-实施例中比较电路的原理图。
具体实施方式
25.下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。
26.实施例
27.如图1所示，本实用新型公开的一种电机驱动电路的故障检测电路，包括与驱动电路的驱动信号输出端相连的采样保持电路，与采样保持电路相连用于滤除驱动信号中的高频分量的低通滤波电路，与低通滤波电路相连用于从所述驱动信号获取电机速度的脉冲产生电路，与低通滤波电路相连用于调节所述驱动信号的在电路出现故障时输出的电压大小的电压调节电路，与电压调节电路相连用于检测驱动信号电压大小的电压检测电路，与脉冲产生电路相连的差分放大电路，以及与差分放大电路相连的比较电路。该电路利用采样保持电路从驱动信号采样获取驱动电路的工作信息，一方面采样信号经低通滤波电路滤除中的高频分量后经脉冲产生电路产生脉冲信号，脉冲信号经差分放大电路放大后通过比较电路进行比较判断，从而判断驱动电路是否出现故障，另一方面电压调节电路对采样信号的电压进行调节，利用电压检测电路对驱动电路的故障电压进行检测，避免驱动电路出现短路故障时，过高的故障电流对检测器件造成损坏。
28.如图2所示，在本实施例中，所述采样保持电路包括正相输入端连接驱动电路的驱动信号输出端的放大器a1，与放大器a1的反相输入端均相连的电阻r1、r2、r3，与电阻r2另一端相连的电位器vr1，负极与电阻r1另一端相连的二极管d1，正极与电阻r1另一端相连的二极管d2，正极与放大器a1的电源正端相连负极接地的电解电容c1，反相输入端与放大器a1的输出端相连的放大器a2，正极与放大器a2的电源正端相连且负极接地的电解电容c2；其中，放大器a1的正电源端还与二极管d1的正极和二极管d2的负极相连，放大器a2的正相输入端与基准电压vref相连，放大器a2的输出端与二极管d1的负极和二极管d2的正极相连，放大器a2的输出端作为采样保持电路的输出端，电位器vr1两端接15v电压，电阻r3另一端接地。采样保持电路主要用于从驱动电路输出的驱动信号获取采样信号。
29.如图3所示，在本实施例中，所述低通滤波电路包括与放大器a2的输出端相连的电阻r4，与电阻r4的另一端相连的电容c3、电阻r5，反相输入端与电阻r5的另一端相连且正相输入端接入基准电压vref的运算放大器a3，以及并联后两端分别连接于运算放大器op1的反相输入端和输出端的电容c4、电阻r6；其中，运算放大器a3的输出端与脉冲产生电路和电压调节电路相连。低通滤波电路主要用于采样信号中的高频分量进行滤除。
30.如图4所示，在本实施例中，所述脉冲产生电路包括并联后一端与运算放大器a3的输出端相连的电阻r7、电容c5，正相输入端与电阻r7、电容c5并联后另一端相连的运算放大器a4，串联后一端与运算放大器a4的正相输入端相连、另一端与运算放大器a4的输出端相连的电阻r8、电容c6，一端与运算放大器a4的反相输入端相连且另一端接地的电阻r10，固定端与运算放大器a4的反相输入端相连的电位器vr2，一端与电位器vr2的滑动端和另一固定端均相连且另一端与运算放大器a4的输出端相连的电阻r9，以及正负极反向并联后一端与电位器vr2的滑动端相连且并联后另一端与运算放大器a4的输出端相连的二极管d3、d4；其中，运算放大器a4的输出端与差分放大电路相连。rc串并联构成选频网络，其中r7与r8阻值相等，均为8k，c5与c6容值相等，均为0.01uf，vr2和r10构成反馈网络，r10阻值取2k，r9、d3、d4构成稳幅电路，r,9阻值取2k，调节vr1可改变反馈系数，从而改变放大电路的电压增益满足振荡的幅度条件，二极管利用其稳压特性来限制输出幅度，改善脉冲输出波形，避免失真。所述脉冲产生电路主要用于从所述驱动信号获取电机速度。
31.如图5所示，在本实施例中，所述电压调节电路包括与运算放大器a3的输出端的电阻r11、r12，基极与电阻r11另一端相连、发射极与运算放大器a3的输出端相连的三极管vt1，正极与三极管vt1的基极相连的二极管d5，一端与三极管vt1的集电极相连且另一端与二极管d5的负极相连的电阻r14，负极与三极管vt1的集电极且正极与电阻r12的另一端相连的电解电容c7，正极与电解电容c7的正极相连的二极管d6，基极与二极管d6的负极相连的三极管vt2，集电极与三极管vt2的集电极相连的三极管vt3，一端与三极管vt1的集电极相连且另一端与三极管vt2的集电极相连的电阻r16，一端与二极管d6的负极相连且另一端与三极管vt3的发射极相连的电阻r17，正极与三极管vt3的发射极相连且负极与三极管vt3的基极相连的二极管d7，一端与二极管d7的负极相连且另一端与三极管vt2的发射极相连的电阻r15，以及正极与三极管vt3的基极相连且负极经电阻r17与三极管vt2的基极相连的电解电容c8；其中，电解电容c8的负极作为电压调节电路的输出端与电压检测电路相连。所述电压调节电路主要用于对电路故障是时输出的过高电压进行调节，避免对电压检测电路造成损坏。
32.如图6所示，在本实施例中，所述电压检测电路包括稳压二极管d8，与稳压二极管d8的负极相连的电阻r19，正极与电阻r19的另一端相连的电解电容c9，基极与稳压二极管d8的正极相连的三极管vt4，以及与三极管vt4的集电极相连的电阻r20；其中，电阻r19的另一端和电解电容c9的负极及三极管vt1的发射极接均接地，三极管vt4的集电极通过电阻r20接电解电容c8的负极。所述电压检测电路用于对驱动电路的故障电压进行检测。
33.如图7所示，在本实施例中，所述差分放大电路包括与放大器a4的输出端相连的电阻r21、r22，正相输入端与电阻r21另一端相连的放大器a5，正相输入端与电阻r22另一端相连的放大器a6，均与放大器a5的输出端相连的电阻r23、r24，均与放大器a6的输出端相连的电阻r25、r26，一端与电阻r23相连、另一端与电阻r25相连的电阻r27，反相输入端与电阻r24的另一端相连、正相输入端与电阻r26的另一端相连的放大器a7，一端与放大器a7的反相输入端相连、另一端与放大器a7的输出端相连的电阻r28，以及一端与放大器a7的正相输入端相连且另一端接地的电阻r29；其中，放大器a5的反相输入端与电阻r23、r27的公共端相连，放大器a6的反相输入端与电阻r25、r27的公共端相连，放大器a7的输出端作为差分放大电路的输出端与比较电路相连。该电路主要用于对脉冲电路产生的脉冲信号进行差分放大。
34.如图8所示，在本实施例中，所述比较电路包括与放大器a7的输出端相连的电阻r30，与电阻r301另一端相连并接地的电阻r31，反相输入端与电阻r30、电阻r31的公共端相连的运算放大器a8，与运算放大器a8的反相输入端相连的电阻r32，一端与电阻r32的另一端相连并接地的电容c10，连接于运算放大器a8的同相输入端与输出端之间的电阻r33，与运算放大器a8的反相输入端相连的开关s1，一端与开关s1另一端相连并接地的电容c11，以及一端与开关s1和电容c11的公共端相连且另一端与运算放大器a8的输出端相连的电阻r34。该电路主要用于对经差分放大电路放大后的信号进行比较判断，从而判断驱动电路是否出现故障。
35.通过上述设计，本实用新型利用电压检测电路对驱动电路的故障电压进行检测，避免了驱动电路出现短路故障时过高的故障电流对检测器件造成损坏。
36.按照上述实施例，便可较好的实现本实用新型。

技术特征：
1.一种电机驱动电路的故障检测电路，其特征在于，包括与驱动电路的驱动信号输出端相连的采样保持电路，与采样保持电路相连用于滤除驱动信号中的高频分量的低通滤波电路，与低通滤波电路相连用于从所述驱动信号获取电机速度的脉冲产生电路，与低通滤波电路相连用于调节所述驱动信号在电路出现故障时输出的电压大小的电压调节电路，与电压调节电路相连用于检测驱动信号电压大小的电压检测电路，与脉冲产生电路相连的差分放大电路，以及与差分放大电路相连的比较电路。2.根据权利要求1所述的一种电机驱动电路的故障检测电路，其特征在于，所述采样保持电路包括正相输入端连接驱动电路的驱动信号输出端的放大器a1，与放大器a1的反相输入端均相连的电阻r1、r2、r3，与电阻r2另一端相连的电位器vr1，负极与电阻r1另一端相连的二极管d1，正极与电阻r1另一端相连的二极管d2，正极与放大器a1的电源正端相连负极接地的电解电容c1，反相输入端与放大器a1的输出端相连的放大器a2，正极与放大器a2的电源正端相连且负极接地的电解电容c2；其中，放大器a1的正电源端还与二极管d1的正极和二极管d2的负极相连，放大器a2的正相输入端与基准电压vref相连，放大器a2的输出端与二极管d1的负极和二极管d2的正极相连，放大器a2的输出端作为采样保持电路的输出端，电位器vr1两端接15v电压，电阻r3另一端接地。3.根据权利要求2所述的一种电机驱动电路的故障检测电路，其特征在于，所述低通滤波电路包括与放大器a2的输出端相连的电阻r4，与电阻r4的另一端相连的电容c3、电阻r5，反相输入端与电阻r5的另一端相连且正相输入端接入基准电压vref的运算放大器a3，以及并联后两端分别连接于运算放大器op1的反相输入端和输出端的电容c4、电阻r6；其中，运算放大器a3的输出端与脉冲产生电路和电压调节电路相连。4.根据权利要求3所述的一种电机驱动电路的故障检测电路，其特征在于，所述脉冲产生电路包括并联后一端与运算放大器a3的输出端相连的电阻r7、电容c5，正相输入端与电阻r7、电容c5并联后另一端相连的运算放大器a4，串联后一端与运算放大器a4的正相输入端相连、另一端与运算放大器a4的输出端相连的电阻r8、电容c6，一端与运算放大器a4的反相输入端相连且另一端接地的电阻r10，固定端与运算放大器a4的反相输入端相连的电位器vr2，一端与电位器vr2的滑动端和另一固定端均相连且另一端与运算放大器a4的输出端相连的电阻r9，以及正负极反向并联后一端与电位器vr2的滑动端相连且并联后另一端与运算放大器a4的输出端相连的二极管d3、d4；其中，运算放大器a4的输出端与差分放大电路相连。5.根据权利要求4所述的一种电机驱动电路的故障检测电路，其特征在于，所述电压调节电路包括与运算放大器a3的输出端的电阻r11、r12，基极与电阻r11另一端相连、发射极与运算放大器a3的输出端相连的三极管vt1，正极与三极管vt1的基极相连的二极管d5，一端与三极管vt1的集电极相连且另一端与二极管d5的负极相连的电阻r14，负极与三极管vt1的集电极且正极与电阻r12的另一端相连的电解电容c7，正极与电解电容c7的正极相连的二极管d6，基极与二极管d6的负极相连的三极管vt2，集电极与三极管vt2的集电极相连的三极管vt3，一端与三极管vt1的集电极相连且另一端与三极管vt2的集电极相连的电阻r16，一端与二极管d6的负极相连且另一端与三极管vt3的发射极相连的电阻r17，正极与三极管vt3的发射极相连且负极与三极管vt3的基极相连的二极管d7，一端与二极管d7的负极相连且另一端与三极管vt2的发射极相连的电阻r15，以及正极与三极管vt3的基极相连且
负极经电阻r17与三极管vt2的基极相连的电解电容c8；其中，电解电容c8的负极作为电压调节电路的输出端与电压检测电路相连。6.根据权利要求5所述的一种电机驱动电路的故障检测电路，其特征在于，所述电压检测电路包括稳压二极管d8，与稳压二极管d8的负极相连的电阻r19，正极与电阻r19的另一端相连的电解电容c9，基极与稳压二极管d8的正极相连的三极管vt4，以及与三极管vt4的集电极相连的电阻r20；其中，电阻r19的另一端和电解电容c9的负极及三极管vt1的发射极接均接地，三极管vt4的集电极通过电阻r20接电解电容c8的负极。7.根据权利要求6所述的一种电机驱动电路的故障检测电路，其特征在于，所述差分放大电路包括与放大器a4的输出端相连的电阻r21、r22，正相输入端与电阻r21另一端相连的放大器a5，正相输入端与电阻r22另一端相连的放大器a6，均与放大器a5的输出端相连的电阻r23、r24，均与放大器a6的输出端相连的电阻r25、r26，一端与电阻r23相连、另一端与电阻r25相连的电阻r27，反相输入端与电阻r24的另一端相连、正相输入端与电阻r26的另一端相连的放大器a7，一端与放大器a7的反相输入端相连、另一端与放大器a7的输出端相连的电阻r28，以及一端与放大器a7的正相输入端相连且另一端接地的电阻r29；其中，放大器a5的反相输入端与电阻r23、r27的公共端相连，放大器a6的反相输入端与电阻r25、r27的公共端相连，放大器a7的输出端作为差分放大电路的输出端与比较电路相连。8.根据权利要求7所述的一种电机驱动电路的故障检测电路，其特征在于，所述比较电路包括与放大器a7的输出端相连的电阻r30，与电阻r301另一端相连并接地的电阻r31，反相输入端与电阻r30、电阻r31的公共端相连的运算放大器a8，与运算放大器a8的反相输入端相连的电阻r32，一端与电阻r32的另一端相连并接地的电容c10，连接于运算放大器a8的同相输入端与输出端之间的电阻r33，与运算放大器a8的反相输入端相连的开关s1，一端与开关s1另一端相连并接地的电容c11，以及一端与开关s1和电容c11的公共端相连且另一端与运算放大器a8的输出端相连的电阻r34。

技术总结
本实用新型公开了一种电机驱动电路的故障检测电路，包括与驱动电路的驱动信号输出端相连的采样保持电路，与采样保持电路相连用于滤除驱动信号中的高频分量的低通滤波电路，与低通滤波电路相连用于从所述驱动信号获取电机速度的脉冲产生电路，与低通滤波电路相连用于调节所述驱动信号的在电路出现故障时输出的电压大小的电压调节电路，与电压调节电路相连用于检测驱动信号电压大小的电压检测电路，与脉冲产生电路相连的差分放大电路，以及与差分放大电路相连的比较电路。本实用新型电路结构简单、成本低，电路配置常规易实现，利用电压检测电路对驱动电路的故障电压进行检测，避免驱动电路出现短路故障时过高的故障电流对检测器件造成损坏。测器件造成损坏。测器件造成损坏。


技术研发人员：徐莉 赵春凤
受保护的技术使用者：四川化工职业技术学院
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/8/8