一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路

技术领域

本发明涉及电机电源管理技术领域，具体涉及一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路。

背景技术

目前，市场上主要还是以交流电机为主。但是交流电机存在安全性低以及能源消耗大的问题，在待机的情况下电源始终给单片机以及电机进行供电，二市场需求渐渐对交流电机的需求度越来越高，如何降低电机的功耗成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供了一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，包括主控模块、第一供电电路、第二供电电路、触摸控制模块、H桥电路以及H桥驱动模块；

所述第一供电电路包括第一开关模块、第二开关模块、开关管以及电压转换模块；所述第一开关模块以及第二开关模块分别与所述开关管的控制端连接；所述开关管的开关端与电压转换模块的输入端连接；

所述触摸控制模块用于提供触发信号至第一开关模块；所述主控模块用于控制第二开关模块工作；所述主控模块通过H桥驱动模块控制H桥电路工作；

所述第二供电电路用于给触摸控制模块提供电源；所述电压转换模块的输出端分别给触摸控制模块、主控模块以及H桥驱动模块提供电源；所述电压转换模块的输出端用于控制第二供电电路通断。

本发明进一步设置为，所述开关管为三极管Q8；所述三极管Q8的发射极外接电源；所述三极管Q8的集电极与电压转换模块的输入端连接；

所述通过瞬时触发的低功耗供电电路还包括电阻R66以及电阻R60；所述第一开关模块以及第二开关模块分别通过电阻R66与三极管Q8的基极连接；所述三极管Q8的发射极通过电阻R60与三极管Q8的基极连接。

本发明进一步设置为，所述第一开关模块包括三极管Q12、电阻R71以及三极管Q10；

所述三极管Q12的基极与触摸控制模块连接；所述三极管Q12的发射极接地；所述三极管Q12的集电极分别与电阻R71以及三极管Q10的基极连接；所述三极管Q10的发射接地；所述三极管Q10集电极通过电阻R66与三极管Q8的基极连接；

所述第二开关模块包括三极管Q9、电阻R77、电阻R73以及三极管Q11；所述主控模块通过电阻R77与三极管Q9的基极连接；所述三极管Q9的发射极接电源；所述三极管Q9的集电极通过电阻R73与三极管Q11的基极连接；所述三极管Q11的发射接地；所述三极管Q11集电极通过电阻R66与三极管Q8的基极连接。

本发明进一步设置为，所述电压转换模块包括降压芯片U2以及降压芯片U3；所述降压芯片U2的输入端与开关管的开关端连接；所述降压芯片U2的输出端与降压芯片U3的输入端连接；所述降压芯片U3的输出端用于给触摸控制模块以及主控模块提供电源；所述降压芯片U3的输出端用于控制第二供电电路通断；所述降压芯片U2的输出端用于给H桥驱动模块提供电源。

本发明进一步设置为，所述第二供电电路包括第一输入接口、降压芯片U1以及USB输出接口；所述第一输入接口通过降压芯片U1与USB输出接口连接；所述触摸控制模块的电源端设有电源接口；所述USB输出接口与电源接口连接；

所述降压芯片U1的输入端与第一输入接口连接；所述第二供电电路还包括电阻R1、电感L12、电容C1、电阻R3、电容E1以及电容C5；所述降压芯片U1的输出端与电阻R1的一端连接；所述电阻R1的另一端与USB输出接口连接；所述电阻R1的另一端通过电感L12与降压芯片U1的SW端连接；所述电阻R1的另一端分别通过电容E1以及电容C5接地；所述降压芯片U1的SW端依次通过电容C1以及电阻R3接地；

所述第二供电电路还包括瞬变电压抑制二极管TVS2；所述电阻R1的另一端通过瞬变电压抑制二极管TVS2接地；

所述降压芯片U1设有使能端；所述第二供电电路还包括电阻R6以及二极管D2；所述电压转换模块的输出端依次通过电阻R6以及二极管D2后与降压芯片U1的使能端连接；

所述第二供电电路还包括第二输入接口；所述第二输入接口与USB输出接口连接；所述第二输入接口用于与蓄电池连接。

本发明进一步设置为，所述第二供电电路与触摸控制模块的电源端之间设有二极管D10；所述第一供电电路的输出端与触摸控制模块的电源端之间设有二极管D8。

本发明进一步设置为，所述H桥电路包括MOS管Q1、MOS管Q3、MOS管Q5以及MOS管Q6；所述H桥驱动模块包括第一H桥驱动模块以及第二H桥驱动模块；

所述MOS管Q1的源极与MOS管Q5的漏极连接；所述MOS管Q1的漏极外接电源；所述MOS管Q5的源极接地；所述MOS管Q1的栅极以及MOS管Q5的栅极分别与第一H桥驱动模块连接；

所述MOS管Q3的源极与MOS管Q7的漏极连接；所述MOS管Q3的漏极外接电源；所述MOS管Q7的源极接地；所述MOS管Q3的栅极以及MOS管Q7的栅极分别与第一H桥驱动模块连接。

本发明进一步设置为，所述用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路还包括第一采样模块；所述第一采样模块包括运算放大芯片U9；所述运算放大芯片U9的电源端与电压转换模块连接；所述运算放大芯片U9的输入端与MOS管Q5的漏极连接；所述运算放大芯片U9的输出端与主控模块连接。

本发明进一步设置为，所述用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路还包括显示驱动模块以及显示器；所述显示驱动模块的电源端与电压转换模块的输出端连接；所述主控模块通过显示驱动模块控制显示器。

本发明进一步设置为，所述用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路还包括发光二极管LED1以及蜂鸣器BZ1；所述主控模块用于控制发光二极管LED1以及蜂鸣器BZ1；所述电压转换模块的输出端分别给发光二极管LED1以及蜂鸣器BZ1提供电源。

本发明进一步设置为，所述第一供电电路包括第二采样模块；所述第二采样模块包括电阻R49、电阻R57以及电容C36；所述三极管Q8的集电极依次通过电阻R49以及电阻R57后接地；所述电容C36与电阻R57并联；所述三极管Q8的集电极通过电阻R49与主控模块连接。

本发明的有益效果：本发明通过设置主控模块、第一供电电路、第二供电电路、触摸控制模块、H桥电路以及H桥驱动模块，当主控模块处于休眠状态的时候，第二供电电路只对触摸控制模块进行供电，从而实现低功耗。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明第一供电电路的电路图；

图2为本发明第二供电电路的电路图；

图3为本发明触摸控制模块的电路图；

图4为本发明主控模块的电路图；

图5为本发明H桥电路的电路图；

图6为本发明第一H桥驱动模块的电路图；

图7为本发明第二H桥驱动模块的电路图；

图8为本发明第一采样模块的电路图；

图9为本发明显示驱动模块的电路图；

图10为本发明显示器的电路图；

图11为本发明光二极管LED1的电路图；

图12为本发明蜂鸣器BZ1的电路图；

其中：1、第一输入接口；2、USB输出接口；3、电源接口；4、第二输入接口。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

由图1至图12可知，本实施例所述的一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，包括主控模块、第一供电电路、第二供电电路、触摸控制模块、H桥电路以及H桥驱动模块；其中主控模块的型号为MS51TC0AE，触摸控制模块的型号为SC09A。

所述第一供电电路包括第一开关模块、第二开关模块、开关管以及电压转换模块；所述第一开关模块以及第二开关模块分别与所述开关管的控制端连接；所述开关管的开关端与电压转换模块的输入端连接；

所述触摸控制模块用于提供触发信号至第一开关模块；所述主控模块用于控制第二开关模块工作；所述主控模块通过H桥驱动模块控制H桥电路工作；

所述第二供电电路用于给触摸控制模块提供电源；所述电压转换模块的输出端分别给触摸控制模块、主控模块以及H桥驱动模块提供电源；所述电压转换模块的输出端用于控制第二供电电路通断。

具体地，本实施例所述的用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，在休眠状态的时候，第一开关模块以及第二开关模块同时断开，使得开关管也断开，从而使得电压转换模块的输入端与外部的电源断开连接，此时第一供电电路不给主控模块、触摸控制模块以及H桥驱动模块提供电源；而此时第二供电电路外接低电压电源，从而给触摸控制模块提供电源，由于触摸控制模块的功耗较低，而主控模块、H桥驱动模块、发光二极管LED1、蜂鸣器BZ1以及显示驱动模块均得不到电压进入休眠，使得整个用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路处于低功耗的状态，节省电量；

当需要唤醒主控模块的时候，通过触摸触摸控制模块使得触摸控制模块提供触发信号至第一开关模块，即提供一个瞬时的高电平或者低电平至第一开关模块，从而使得第一开关模块导通，以使得开关管导通，从而使得电压转换模块的输入端与外部的电源进行连接，并且电压转换模块输出电源至触摸控制模块、主控模块、H桥驱动模块、发光二极管LED1、蜂鸣器BZ1、第一采样模块以及显示驱动模块中，同时电压转换模块输出电源至第二供电电路，使得第二供电电路停止工作，主控模块被唤醒后提供高电平或者低电平使得第二开关模块一直导通，从而使得开关管保持导通，此时整个电路能够正常工作；

当需要重新进入低功耗状态的时候，只需要主控模块控制第一开关模块断开，即可以使得电压转换模块停止输出电源，主控模块、H桥驱动模块、发光二极管LED1、蜂鸣器BZ1、第一采样模块以及显示驱动模块失电进入休眠状态，此时第二供电电路能够重新输出电源至触摸触摸控制模块，进入低功耗状态，等待下次触摸控制模块的触发信号重新唤醒。

本实施例所述的一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，所述开关管为三极管Q8；所述三极管Q8的发射极外接电源；所述三极管Q8的集电极与电压转换模块的输入端连接；

所述通过瞬时触发的低功耗供电电路还包括电阻R66以及电阻R60；所述第一开关模块以及第二开关模块分别通过电阻R66与三极管Q8的基极连接；所述三极管Q8的发射极通过电阻R60与三极管Q8的基极连接。其中三极管Q8为PNP三极管。

具体地，当第一开关模块以及第二开关模块均断开的时候，三极管Q8的发射极与集电极断开，使得电压转换模块的输入端与外部的电源断开；当第一开关模块或者第二开关模块处于导通的时候，三极管Q8的发射极与集电极导通使得外部电源能够通过三极管Q8的发射极与集电极后进入电压转换模块进行转换，然后给触摸控制模块、主控模块、H桥驱动模块、发光二极管LED1、蜂鸣器BZ1、第一采样模块以及显示驱动模块提供电源。

本实施例所述的一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，所述第一开关模块包括三极管Q12、电阻R71以及三极管Q10；

所述三极管Q12的基极与触摸控制模块连接；所述三极管Q12的发射极接地；所述三极管Q12的集电极分别与电阻R71以及三极管Q10的基极连接；所述三极管Q10的发射接地；所述三极管Q10集电极通过电阻R66与三极管Q8的基极连接；

具体地，三极管Q10以及三极管Q12均为NPN三极管，需要唤醒主控模块的时候，触摸控制模块的WAKED_UP端输出一个瞬时的高电平，从而使得三极管Q12导通，从而使得三极管Q10导通，即使得电阻R66上的电压降低，从而使得三极管Q8的基极电流降低，以使得三极管Q8的发射极与集电极导通。

所述第二开关模块包括三极管Q9、电阻R77、电阻R73以及三极管Q11；所述主控模块通过电阻R77与三极管Q9的基极连接；所述三极管Q9的发射极接电源；所述三极管Q9的集电极通过电阻R73与三极管Q11的基极连接；所述三极管Q11的发射接地；所述三极管Q11集电极通过电阻R66与三极管Q8的基极连接。

具体地，三极管Q11以及三极管Q9均为NPN三极管，当三极管Q8的发射极与集电极因为触摸控制模块的瞬时的高电平导通时，主控模块得到电压并且在USB_EN端一直输出高电平，从而使得三极管Q9导通，从而使得三极管Q11导通，即使得电阻R66上的电压降低，从而使得三极管Q8的基极电流降低，以使得三极管Q8的发射极与集电极保持导通，从而给触摸控制模块、主控模块、H桥驱动模块、发光二极管LED1、蜂鸣器BZ1、第一采样模块以及显示驱动模块提供电源。

本实施例所述的一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，所述电压转换模块包括降压芯片U2以及降压芯片U3；所述降压芯片U2的输入端与开关管的开关端连接；所述降压芯片U2的输出端与降压芯片U3的输入端连接；所述降压芯片U3的输出端用于给触摸控制模块以及主控模块提供电源；所述降压芯片U3的输出端用于控制第二供电电路通断；所述降压芯片U2的输出端用于给H桥驱动模块提供电源。

其中降压芯片U2用于将外部的电源降低为12V，降压芯片U3用于将12V电压降低为5V电压。其中降压芯片U2的型号为XL1509-ADJ、TD1509PR、或AP1509-ADJM/TR，降压芯片U3的型号为LD1117S33TR、LD1117-3.3、KIA1117-3.3、AMS1117-3.3、REG1117-3.3、SC11173.3V或者SSP1117-3.3V。

本实施例所述的一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，所述第二供电电路包括第一输入接口1、降压芯片U1以及USB输出接口2；所述第一输入接口1通过降压芯片U1与USB输出接口2连接；所述触摸控制模块的电源端设有电源接口3；所述USB输出接口2与电源接口3连接；其中降压芯片U1的型号为SP6816、IP6505/T、IP6525或IP6510。

所述降压芯片U1的输入端与第一输入接口1连接；所述第二供电电路还包括电阻R1、电感L12、电容C1、电阻R3、电容E1以及电容C5；所述降压芯片U1的输出端与电阻R1的一端连接；所述电阻R1的另一端与USB输出接口2连接；所述电阻R1的另一端通过电感L12与降压芯片U1的SW端连接；所述电阻R1的另一端分别通过电容E1以及电容C5接地；所述降压芯片U1的SW端依次通过电容C1以及电阻R3接地；首先12V电源连接降压芯片U1的输入端，降压芯片U1将12V电源进行降压为5V电源后USB输出接口2供电，电阻R1、电感L12、电容C1、电阻R3、电容E1以及电容C5起到滤波整流的作用。

所述第二供电电路还包括瞬变电压抑制二极管TVS2；所述电阻R1的另一端通过瞬变电压抑制二极管TVS2接地；通过上述设置能够抑制瞬变电压。

所述降压芯片U1设有使能端；所述第二供电电路还包括电阻R6以及二极管D2；所述电压转换模块的输出端依次通过电阻R6以及二极管D2后与降压芯片U1的使能端连接；通过上述设置，使得当第一供电电路进行供电时，降压芯片U3输出电压至降压芯片U1的使能端，从而使得降压芯片U1停止工作，从而使得第二供电电路停止对触摸控制模块进行供电。

所述第二供电电路还包括第二输入接口4；所述第二输入接口4与USB输出接口2连接；所述第二输入接口4用于与蓄电池连接。通过上述设置能够通过蓄电池给触摸控制模块进行供电。

本实施例所述的一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，所述第二供电电路与触摸控制模块的电源端之间设有二极管D10；所述第一供电电路的输出端与触摸控制模块的电源端之间设有二极管D8。通过设置二极管D10能够防止第一供电电路的电源进入到第二供电电路，通过设置二极管D8能够防止第二供电电路的电源进入到第一供电电路。

本实施例所述的一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，所述H桥电路包括MOS管Q1、MOS管Q3、MOS管Q5以及MOS管Q6；所述H桥驱动模块包括第一H桥驱动模块以及第二H桥驱动模块；

所述MOS管Q1的源极与MOS管Q5的漏极连接；所述MOS管Q1的漏极外接电源；所述MOS管Q5的源极接地；所述MOS管Q1的栅极以及MOS管Q5的栅极分别与第一H桥驱动模块连接；

所述MOS管Q3的源极与MOS管Q7的漏极连接；所述MOS管Q3的漏极外接电源；所述MOS管Q7的源极接地；所述MOS管Q3的栅极以及MOS管Q7的栅极分别与第一H桥驱动模块连接。

其中，第一H桥驱动模块以及第二H桥驱动模块的型号均为TF2184、IR2184、IR2184SPBF、IRS2184STRPbF、SLM2184SCA-13GTR、或者EG2184，第一H桥驱动模块的电源端以及第二H桥驱动模块的电源端分别与降压芯片U2的输出端连接。

本实施例所述的一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，所述用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路还包括第一采样模块；所述第一采样模块包括运算放大芯片U9；所述运算放大芯片U9的电源端与电压转换模块连接；所述运算放大芯片U9的输入端与MOS管Q5的漏极连接；所述运算放大芯片U9的输出端与主控模块连接。

具体地，运算放大芯片U9的型号为AS321、LM321、LMV321、SD321或者SDV321，运算放大芯片U9的电源端与降压芯片U2的输出端连接，用于采集MOS管Q5的漏极的电流信号进行放大后发送至主控模块中，从而监控电机是否转动遇到障碍或者其他问题导致电流突然变大的情况。

本实施例所述的一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，所述用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路还包括显示驱动模块以及显示器；所述显示驱动模块的电源端与电压转换模块的输出端连接；所述主控模块通过显示驱动模块控制显示器。其中显示驱动模块的型号为TM1650、GN1650或者CMS1650S，显示驱动模块的电源端与降压芯片U3的输出端连接，上述设置便于用户观察电机的转速状态。

本实施例所述的一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，所述用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路还包括发光二极管LED1以及蜂鸣器BZ1；所述主控模块用于控制发光二极管LED1以及蜂鸣器BZ1；所述电压转换模块的输出端分别给发光二极管LED1以及蜂鸣器BZ1提供电源。其中，发光二极管LED1以及蜂鸣器BZ1均由降压芯片U3提供电源，发光二极管LED1以及蜂鸣器BZ1的设置能够对用户起到提醒的作用。

本实施例所述的一种用于H桥驱动直流电机的低功耗控制电路，所述第一供电电路包括第二采样模块；所述第二采样模块包括电阻R49、电阻R57以及电容C36；所述三极管Q8的集电极依次通过电阻R49以及电阻R57后接地；所述电容C36与电阻R57并联；所述三极管Q8的集电极通过电阻R49与主控模块连接。上述设置便于对三极管Q8的集电极的电压进行采样，从而检测电机是否存在故障。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。