基于模数转换过流保护电路的电机控制器制造技术

基于模数转换过流保护电路的电机控制器，属于电子电路技术。电压采样模块采样电机工作电流，过流保护模块中的计时器在第一时间节点和第二时间节点分别输出第一使能信号ena和第二使能信号enb控制模数转换器ADC将电压采样模块的输出电压V1转化为对应的数字信号并分别存储到第一寄存器和第二寄存器，其中第一时间节点为上电瞬间，第二时间节点为上电过程中的一个时间节点；减法器在第二使能信号enb的控制下用第一寄存器的输出信号减第二寄存器的输出信号，得到的减法器的输出信号通过逻辑电路综合后识别电机是否发生堵转并输入到驱动模块，驱动模块通过控制电子继电器模块从而控制电机的开启和关断。

【技术实现步骤摘要】
基于模数转换过流保护电路的电机控制器
本专利技术涉及电子电路技术，具体的说是涉及一种基于模数转换过流保护电路的电机控制器。
技术介绍
电子继电器是一种电子控制器件，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。目前，电机的过流保护主要包括机械保护和电子继电器保护。其中，机械保护存在精度差、可靠性无法保证的缺点，而电磁继电器虽然具有很高的可靠性，但是体积大、耗材多，并且受铜的价格限制、成本较高。与以上两种保护方式相比，采用电子继电器保护不仅具有可靠性高、精度好等优势，而且解决了电磁继电器受铜价影响的成本问题，具有更加广阔的应用前景。而现有技术中缺少对电子继电器的过流保护电路，有可能对电机造成伤害，因此，针对电子继电器的过流保护电路的设计尤为重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的，就是针对上述不足之处提出了一种基于模数转换过流保护电路的电机控制器。本专利技术的技术方案为：基于模数转换过流保护电路的电机控制器，包括电子继电器模块、电压采样模块、过流保护模块和驱动模块，所述电子继电器模块的输出端连接电机，其接地端连接所述电压采样模块的输入端；所述过流保护模块的输入端连接所述电压采样模块的输出端，其输出端通过驱动模块后连接电子继电器模块的控制端；所述过流保护模块包括计时器、模数转换器、第一寄存器、第二寄存器、减法器和逻辑电路，所述模数转换器的输入端作为所述过流保护模块的输入端，其输出端连接第一寄存器和第二寄存器的输入端；所述计时器产生第一使能信号ena和第二使能信号enb，所述第一使能信号ena输入第一寄存器的使能端和模数转换器的使能端，所述第二使能信号enb输入第二寄存器的使能端、减法器的使能端和模数转换器的使能端；所述减法器的减数输入端连接第一寄存器的输出端，其被减数输入端连接第二寄存器的输出端；所述逻辑电路的输入端连接所述减法器的输出端，其输出端作为所述过流保护模块的输出端。具体的，所述驱动模块包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第二NMOS管NM2、第三NMOS管NM3和电阻R1，第一反相器的输入端连接所述过流保护模块的输出端，第四反相器的输出端连接所述电子继电器模块的控制端；第二反相器的输入端连接第一反相器的输出端和第二NMOS管NM2的栅极，其输出端连接第三NMOS管NM3的栅极；第一PMOS管PM1的漏极连接第二NMOS管NM2的漏极和第二PMOS管PM2的栅极，其栅极连接第二PMOS管PM2的漏极、第三NMOS管NM3的漏极和第三反相器的输入端，第二NMOS管NM2和第三NMOS管NM3的源极接地，第一PMOS管PM1和第二PMOS管PM2的源极接电机的供电电压VIN；第四反相器的输入端连接第三反相器的输出端，电阻R1接在第四反相器的输出端和地之间。具体的，所述电子继电器模块包括第一NMOS管NM1，第一NMOS管NM1的栅极作为所述电子继电器模块的控制端，其漏极作为所述电子继电器模块的输出端，其源极作为所述电子继电器模块的接地端。具体的，所述电子继电器模块为IGBT功率模块。具体的，所述电子继电器模块为GTO功率模块。具体的，所述电压采样模块包括采样电阻Rs和运算放大器OPA，运算放大器OPA的负向输入端作为所述电压采样模块的输入端，其正向输入端接地，其输出端作为所述电压采样模块的输出端，采样电阻Rs接在所述电压采样模块的输入端和地之间。具体的，在交流应用下，所述电压采样模块由阻容分压模块构成。具体的，在交流应用下，所述电压采样模块由电容串联分压模块构成。本专利技术的工作原理为：电压采样模块采样电机的工作电流，过流保护模块识别电机是否发生堵转并通过驱动模块控制电子继电器模块的开启和关断；设定计时器在第一时间节点输出第一使能信号ena控制模数转换器ADC将电压采样模块的输出电压V1转化为对应的数字信号并存储到第一寄存器，在第二时间节点输出第二使能信号enb控制模数转换器ADC将电压采样模块的输出电压V1转化为对应的数字信号并存储到第二寄存器，其中第一时间节点为上电瞬间，第二时间节点为上电过程中的一个时间节点；减法器在第二使能信号enb的控制下用第一寄存器的输出信号减第二寄存器的输出信号，得到的减法器的输出信号通过逻辑电路综合后输入到驱动模块，驱动模块通过控制电子继电器模块从而控制电机的开启和关断。当电机上电正常起动时，流过电机的电流I产生一个很大的峰值，进而缓慢降低为正常工作时的电流值。采样第一时间节点和第二时间节点的两个电流得到两个采样电压，计时器控制ADC将采样得到的电压转换为数字信号，进而存储到寄存器中。在第一时间节点即上电瞬间，计时器输出第一使能信号ena控制模数转换器ADC将电压采样模块的输出电压V1转化为对应的数字信号，并且存入第一寄存器；在第二时间节点即上电过程中的一个时间节点，计时器输出第二使能信号enb控制模数转换器ADC将电压采样模块的输出电压V1转化为对应的数字信号，并且存入第二寄存器。设定的第二时间节点得到的数字信号小于第一时间节点得到的数字信号，在第二时间节点的数据存入第二寄存器后，计时器的第二使能信号enb控制减法器开始工作，通过减法器用第一时间节点的数字信号减去第二时间节点的数字信号得到一个数字信号输出，此时减法器输出的数字信号为一个正数，经过逻辑电路Logic综合后的输出电压V2不翻转且始终为低电平直至重新上电；V2为驱动模块的输入信号，经过驱动模块后到达驱动模块的输出端V3为高电平，开启电子继电器，电机正常起动。当电机正常起动后，处于工作状态时，流过电机的电流为I，电压采样模块采样电流I得到一个电压V1；计时器使能控制模式转换器ADC、第一寄存器、第二寄存器、减法器保持上电起动结束时的状态，经过逻辑电路Logic综合后输出V2为低电平；V2为低电平，经过驱动模块后的输出信号V3为高电平，开启电子继电器，电机正常运转。当电机发生堵转过流时，流过电机的电流I始终处于一个较大峰值，峰值电流随时间起初会有轻微下降然后保持不变。采样第一时间节点和第二时间节点电流得到两个采样电压，计时器控制模数转换器ADC将采样得到的电压转换为数字信号，进而存储到寄存器中。在第一时间节点即上电瞬间，计时器输出第一使能信号ena控制ADC将电压采样模块的输出电压V1转化为对应的数字信号，并且存入第一寄存器；在第二时间节点即上电过程中的一个时间节点，计时器输出第二使能信号enb控制模数转换器ADC将电压采样模块的输出电压V1转化为对应的数字信号，并且存入第二寄存器。设定的第二时间节点得到的数字信号小于第一时间节点得到的数字信号，在第二时间节点的数据存入第二寄存器后，计时器的第二使能控制信号enb使能减法器开始工作，通过减法器用第一时间节点的数字信号减去第二时间节点的数字信号得到一个数字信号输出，由于上电瞬间和设定的第二时间节点通过电压采样模块得到输出电压V1和经过模数转换器ADC转化得到的数字信号近似相等，故减法器输出的数字信号近似为0，经过逻辑电路Logic综合后输出V2由低电平翻转为高电平且始终保持高电平；V2为驱动模块的输入，经过驱动模块后输出信本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于模数转换过流保护电路的电机控制器，包括电子继电器模块、电压采样模块、过流保护模块和驱动模块，所述电子继电器模块的输出端连接电机，其接地端连接所述电压采样模块的输入端；所述过流保护模块的输入端连接所述电压采样模块的输出端，其输出端通过驱动模块后连接电子继电器模块的控制端；其特征在于，所述过流保护模块包括计时器、模数转换器、第一寄存器、第二寄存器、减法器和逻辑电路，所述模数转换器的输入端作为所述过流保护模块的输入端，其输出端连接第一寄存器和第二寄存器的输入端；所述计时器产生第一使能信号(ena)和第二使能信号(enb)，所述第一使能信号(ena)输入第一寄存器的使能端和模数转换器的使能端，所述第二使能信号(enb)输入第二寄存器的使能端、减法器的使能端和模数转换器的使能端；所述减法器的减数输入端连接第一寄存器的输出端，其被减数输入端连接第二寄存器的输出端；所述逻辑电路的输入端连接所述减法器的输出端，其输出端作为所述过流保护模块的输出端。

【技术特征摘要】
1.基于模数转换过流保护电路的电机控制器，包括电子继电器模块、电压采样模块、过流保护模块和驱动模块，所述电子继电器模块的输出端连接电机，其接地端连接所述电压采样模块的输入端；所述过流保护模块的输入端连接所述电压采样模块的输出端，其输出端通过驱动模块后连接电子继电器模块的控制端；其特征在于，所述过流保护模块包括计时器、模数转换器、第一寄存器、第二寄存器、减法器和逻辑电路，所述模数转换器的输入端作为所述过流保护模块的输入端，其输出端连接第一寄存器和第二寄存器的输入端；所述计时器产生第一使能信号(ena)和第二使能信号(enb)，所述第一使能信号(ena)输入第一寄存器的使能端和模数转换器的使能端，所述第二使能信号(enb)输入第二寄存器的使能端、减法器的使能端和模数转换器的使能端；所述减法器的减数输入端连接第一寄存器的输出端，其被减数输入端连接第二寄存器的输出端；所述逻辑电路的输入端连接所述减法器的输出端，其输出端作为所述过流保护模块的输出端。2.根据权利要求1所述的基于模数转换过流保护电路的电机控制器，其特征在于，所述驱动模块包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第一PMOS管(PM1)、第二PMOS管(PM2)、第二NMOS管(NM2)、第三NMOS管(NM3)和电阻(R1)，第一反相器的输入端连接所述过流保护模块的输出端，第四反相器的输出端连接所述电子继电器模块的控制端；第二反相器的输入端连接第一反相器的输出端和第二NMOS管(NM2)的栅极，其输出端连接第三NMOS管(NM3)的栅极；第一PMOS管(PM1)的漏极连接第二NMOS管(NM2)的漏极和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽宏，李沂蒙，吴玉舟，谢驰，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51