一种双电池驱动直流电机稳压控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及直流电机稳压控制技术，具体涉及一种双电池驱动直流电机稳压控制系统及控制方法，该系统包括控制器、与控制器连接的用户输入控制面板、补偿驱动电路、掉电信号检测电路和驱动电路，还包括分别与驱动电路、补偿驱动电路和掉电信号检测电路连接的直流电机；掉电信号检测电路与补偿驱动电路连接。该方法对电机进行多挡电压驱动，双电池中主电池通过驱动电路对负载供电，辅助电池通过补偿驱动电路起稳压作用，构建阈值电压和电容上升电压，通过掉电信号检测电路获取控制所需参数，计算得到放电补偿时间，由控制器控制电容放电进行电压补偿。该方法有效解决了便携式电器采用电池驱动时，电池电压下降对控制造成的干扰，迅速切换辅助电源供能。速切换辅助电源供能。速切换辅助电源供能。

【技术实现步骤摘要】
一种双电池驱动直流电机稳压控制系统及控制方法


[0001]本专利技术属于直流电机稳压控制
，特别涉及一种双电池驱动直流电机稳压控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]直流电机在日常生活中用处十分广泛，例如小风扇，玩具车等，通常搭配电池进行供电，且采用分级调速，随着电池使用时间增长，电池电压会逐渐下降，对于稳压控制会引入一个较大的干扰因子，常见稳压控制方法即通过电机端电压取样、控制算法调制PWM占空比控制开关管输出，电源电压的下降会引入较大干扰因子从而对控制产生较大影响。

技术实现思路

[0003]针对
技术介绍
存在的问题，本专利技术提供一种双电池稳压控制，能够对电源电压下降进行检测并补偿。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种双电池驱动直流电机稳压控制系统，包括控制器、与控制器连接的用户输入控制面板、补偿驱动电路、掉电信号检测电路和驱动电路，还包括分别与驱动电路、补偿驱动电路和掉电信号检测电路连接的直流电机；掉电信号检测电路与补偿驱动电路连接。
[0005]在上述双电池驱动直流电机稳压控制系统中，驱动电路包括主电源(E1)和第一PMOS管(PMOS1)，主电源(E1)与第一PMOS管(PMOS1)的源极相连，第一PMOS管(PMOS1)的漏极接直流电机，第一PMOS管(PMOS1)的栅极连接补偿驱动电路。
[0006]在上述双电池驱动直流电机稳压控制系统中，补偿驱动电路包括第二PMOS管(PMOS2)、第三PMOS管(PMOS3)、第一电阻(R)、电容(C)、二极管和辅助电源(E2)；辅助电源(E2)正极接第二PMOS管(PMOS2)的源极，辅助电源(E2)的负极接地，第二PMOS管(PMOS2)的栅极与第一PMOS管(PMOS1)的栅极相连并引出GPI01接口，第二PMOS管(PMOS2)的漏极与电容(C)和第一电阻(R)并联支路的一端以及二极管的正极相接，电容(C)和第一电阻(R)并联支路的另一端与第三PMOS管(PMOS3)的源极相连并接地，第三PMOS管(PMOS3)的栅极作为GPIO2接口，第三PMOS管(PMOS3)的漏极接直流电机，二极管的负极接直流电机。
[0007]在上述双电池驱动直流电机稳压控制系统中，掉电信号检测电路包括分压电阻串、第五电阻(Rm)、第四PMOS管(PMOS4)、第五PMOS管(PMOS5)、第六PMOS管(PMOS6)和电压比较器；分压电阻串包括第二电阻(R1)、第三电阻(R2)和第四电阻(R3)，第五电阻(Rm)一端连接第二电阻(R1)的一端，第五电阻(Rm)一端的另一端接地，第二电阻(R1)的另一端连接第四PMOS管(PMOS4)的源极，第四PMOS管(PMOS4)的栅极作为GPIO3.1接口，第四PMOS管(PMOS4)的漏极与第六PMOS管(PMOS6)的漏极相连，第三电阻(R2)接入第四PMOS管的源极和第五PMOS管(PMOS5)的源极之间，第五PMOS管(PMOS5)的栅极作为GPIO3.2接口，第五PMOS管(PMOS5)的漏极接电压比较器的负极，电压比较器的正极连接电容(C)的正极，电压比较器的输出端连控制器，第四电阻(R3)接入第五PMOS管(PMOS5)和第六PMOS管(PMOS6)的源极之
间，第六PMOS管(PMOS6)的源极的源极接直流电机，第六PMOS管(PMOS6)的栅极为GPIO3.3接口。
[0008]一种双电池驱动直流电机稳压控制系统的控制方法，包括：
[0009]步骤1.设置电压挡位，根据电压挡位预设值打开对应开关管开启稳压控制；
[0010]步骤2.电机端并联分压电阻串用于获取控制所需阈值电压；
[0011]步骤3.将分压电阻串底部串联一电阻Rm拉高阈值电压，拉高部分电压作为掉电电压临界检测值，当电源电压下降超过该电压时，控制器接收脉冲进入稳压控制；
[0012]步骤4.获取首次掉电信号，调制补偿驱动电路中电容放电以补偿临界掉电电压，同时获取此后电压比较器输出脉冲，根据接收脉冲时间差，由掉电电压变化与电容充电电压变化等效得到监测时域下离散掉电电压点，进而转化成控制器补偿输出时域下对应补偿电压，并输出。
[0013]在上述双电池驱动直流电机稳压控制系统的控制方法中，步骤1的具体实现包括：设置电压稳压调节多档预设U
ref
‑
k
值，k为正整数，并通过控制器对GPIO3.k口输出低电平使对应的PMOS管导通。
[0014]在上述双电池驱动直流电机稳压控制系统的控制方法中，步骤2的具体实现包括：
[0015]各挡位稳压控制预设阈值电压
[0016]T
on
‑
k
为对应电压挡位预设值对应驱动电路中开关管开通时间，E2为辅助电源电压，τ
c
＝RC＝10
‑5s为充电时间常数，k为正整数。
[0017]在上述双电池驱动直流电机稳压控制系统的控制方法中，步骤3的具体实现包括：
[0018]分压电阻串接地端串联电阻R
m
用于获取临界掉电监测电压值，选用R
m
对应临界掉电监测电压值：
[0019]其中，S为掉电检测系数，S＝0.01，R
T
为电阻串等效电阻，取R
T
＝10KΩ，R
k
为获取每档电压稳压控制预设阈值电压所需电阻大小，E1为主电源电压。
[0020]在上述双电池驱动直流电机稳压控制系统的控制方法中，步骤4的具体实现包括：
[0021]当控制器第一次接收到电压比较器输出脉冲后，开启补偿驱动电路中电容放电补偿，由控制器控制电容首次放电时间为)；
[0022]其中，V
m
为对应临界掉电电压，V
k
为各挡位稳压控制预设阈值电压，τ
d
＝R
L
C为放电时间常数，R
L
为负载等效电阻；
[0023]稳压控制时域大于PWM脉冲输出周期且小于外环控制算法控制时域：
[0024]T
r
＞T
p
≥3T
n
[0025]控制器接收脉冲并记录相邻脉冲时间差ΔT
q
，得到掉电电压值：
[0026]其中，D为驱动电路开关管控制对应占空比，f
n
为控制器脉冲输出频率，取10kHZ；
[0027]定义补偿电压量y，掉电速率为
[0028]控制器补偿输出时域下预测模型：
[0029][0030]电容放电补偿时间：
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术可有效解决便携式电器采用电池驱动时，电池电压不足导致稳压控制失败，且稳压控制电路简单，成本低。当主电源出现故障时能迅速切换至由辅助电源供能以防对器件造成损坏，通过双电池驱动进行稳压输出，有效解决电池电压下降对控制产生的影响，延长了设备续航本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双电池驱动直流电机稳压控制系统，其特征在于，包括控制器、与控制器连接的用户输入控制面板、补偿驱动电路、掉电信号检测电路和驱动电路，还包括分别与驱动电路、补偿驱动电路和掉电信号检测电路连接的直流电机；掉电信号检测电路与补偿驱动电路连接。2.根据权利要求1所述双电池驱动直流电机稳压控制系统，其特征在于，驱动电路包括主电源(E1)和第一PMOS管(PMOS1)，主电源(E1)与第一PMOS管(PMOS1)的源极相连，第一PMOS管(PMOS1)的漏极接直流电机，第一PMOS管(PMOS1)的栅极连接补偿驱动电路。3.根据权利要求2所述双电池驱动直流电机稳压控制系统，其特征在于，补偿驱动电路包括第二PMOS管(PMOS2)、第三PMOS管(PMOS3)、第一电阻(R)、电容(C)、二极管和辅助电源(E2)；辅助电源(E2)正极接第二PMOS管(PMOS2)的源极，辅助电源(E2)的负极接地，第二PMOS管(PMOS2)的栅极与第一PMOS管(PMOS1)的栅极相连并引出GPI01接口，第二PMOS管(PMOS2)的漏极与电容(C)和第一电阻(R)并联支路的一端以及二极管的正极相接，电容(C)和第一电阻(R)并联支路的另一端与第三PMOS管(PMOS3)的源极相连并接地，第三PMOS管(PMOS3)的栅极作为GPIO2接口，第三PMOS管(PMOS3)的漏极接直流电机，二极管的负极接直流电机。4.根据权利要求2所述双电池驱动直流电机稳压控制系统，其特征在于，掉电信号检测电路包括分压电阻串、第五电阻(Rm)、第四PMOS管(PMOS4)、第五PMOS管(PMOS5)、第六PMOS管(PMOS6)和电压比较器；分压电阻串包括第二电阻(R1)、第三电阻(R2)和第四电阻(R3)，第五电阻(Rm)一端连接第二电阻(R1)的一端，第五电阻(Rm)一端的另一端接地，第二电阻(R1)的另一端连接第四PMOS管(PMOS4)的源极，第四PMOS管(PMOS4)的栅极作为GPIO3.1接口，第四PMOS管(PMOS4)的漏极与第六PMOS管(PMOS6)的漏极相连，第三电阻(R2)接入第四PMOS管的源极和第五PMOS管(PMOS5)的源极之间，第五PMOS管(PMOS5)的栅极作为GPIO3.2接口，第五PMOS管(PMOS5)的漏极接电压比较器的负极，电压比较器的正极连接电容(C)的正极，电压比较器的输出端连控制器，第四电阻(R3)接入第五PMOS管(PMOS5)和第六PMOS管(PMOS6)的源极之间，第六PMOS管(PMOS6)的源极的源极接直流电机，第六PMOS管(PMOS6)的栅极为GPIO3.3接口。5.根据权利要求1
‑
4任意一项权利要求所述双电池驱动直流电机稳压控制系统的控制方法，其特征在于，包括：步骤1.设置电压挡位，根据电压挡位预设值打开对应开关管开启稳压控制；步骤2.电机端并...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文聪，丁铭，余文锦，谭海东，常雨芳，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：