[发明专利]互补死区带隔离的单电源供电集成H桥直流电机驱动模块

说明书

本发明属于机电伺服驱动领域，具体公开一种互补死区带隔离的单电源供电集成H桥直流电机驱动模块，该模块包括光耦隔离单元、互补死区电路和场效应管输出单元，光耦隔离单元的输入端连接模块的外部管脚，接收TTL控制信号或使用DSP控制信号直接进行电机控制，光耦隔离单元的输出端与互补死区电路的输入端相连，互补死区电路输出端与场效应管输出单元的输入端相连。该模块具有集成度高、体积小、重量轻、工作电流大、功率密度高、单电源供电、死区保护功能等优点。

技术领域

本发明属于机电伺服驱动领域，具体涉及一种硬件互补死区带隔离的单电源供电集成H桥直流电机驱动模块。

背景技术

有刷直流电机的运动控制需要采用驱动直流电机运动的驱动电路，为实现电机的运动通常需要采用桥式驱动电路进行驱动。另外为了防止驱动电路中同侧场效应管直通导致电机时产生的大电流烧毁电机、电源或者其他部件，需要进行死区设计。采用分离元器件进行构建实现这些功能，电路结构比较复杂，电路体积较大，难以满足航天伺服产品小型化要求。目前市场成型的直流有刷驱动模块有的内置不具有死区保护功能，须外部使用配置；有的具备死区保护功能，但是硬件电路复杂，内置板层主要以PCB为主或者尺寸较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带硬件互补死区带隔离的单电源供电集成H桥直流电机驱动模块，该模块具有高可靠性、集成度高、工作电流较大、功率密度高、生产周期短。

实现本发明目的的技术方案：一种互补死区带隔离的单电源供电集成H桥直流电机驱动模块，该模块包括光耦隔离单元、互补死区电路和场效应管输出单元，光耦隔离单元的输入端连接模块的外部管脚，接收TTL控制信号或使用DSP控制信号直接进行电机控制，光耦隔离单元的输出端与互补死区电路的输入端相连，互补死区电路输出端与场效应管输出单元的输入端相连，场效应管输出单元的输出端连接模块的外部管脚V+、V-，管脚V+、V-分别连接直流电机的两相绕组来控制直流电机的转速和正反转；光耦隔离单元将控制信号进行功率放大为信号Vo，互补死区电路接收光耦隔离单元输出的放大信号Vo；互补死区电路根据放大信号Vo的占空比来控制电路中同侧上下两个三极管的轮流开断并向场效应管输出单元输入脉冲宽度调制信号；场效应管输出单元接收互补死区电路输出的脉冲宽度调制信号，来控制场效应管输出单元中全桥驱动电路的同侧上、下两个场效应管的轮流开关；模块外部管脚V+、V-分别接收场效应管输出单元的两路脉宽调制信号，并分别连接直流电机的两相绕组来控制直流电机的转速和正反转。

所述的光耦隔离单元由电阻R10、电容C10和光耦U7构成，光耦U7副边引脚8连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接+28V电平Vs，光耦U7的7脚输出控制信号Vo，光耦U7的信号输出端Vo1连接互补死区电路，光耦U7副边引脚8、电阻R10的一端与光耦U7副边引脚5之间连接有电容C10，光耦U7副边引脚5、电容C10均接地GND。

所述的光耦U7信号输入引脚2直接接入控制信号，当控制指令信号到来，光耦U7导通，光耦U7的7脚输出幅值控制信号Vo，通过光耦U7的信号输出端Vo1向互补死区电路传输控制信号Vo；C10为高频滤波电容，去除毛刺。

所述的互补死区电路由电阻R1、电阻R2、限流电阻R3、电阻R4、电阻R5、三极管Q1、三极管Q2组成，电阻R1、电阻R2、电阻R4、电阻R5依次串联，电阻R1的一端与三极管Q1的发射极连接，电阻R1和电阻R2的连接端与三极管Q1的基极连接；电阻R5的一端与三极管Q2的发射极连接，电阻R4和电阻R5的连接端与三极管Q2的基极连接；三极管Q1的集电极与限流电阻R3的一端连接，限流电阻R3的另一端与三极管Q2的集电极连接；电阻R1与三极管Q1的发射极的连接端接+28V电压，电阻R5与三极管Q2的发射极的连接端接地；电阻R2与电阻R4的连接端与光耦U7的信号输出端Vo1连接。