一种脉冲宽度调制信号直流电机驱动电路的制作方法

本技术涉及集成芯片，特别涉及一种脉冲宽度调制信号直流电机驱动电路。

背景技术：

1、脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)信号是一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或mos管栅极的偏置，来实现晶体管或mos管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。

2、现有基于pwm信号的电机驱动电路大部分都没有短路保护功能：有些方案采用分立元器件搭建的高边开关来驱动电机，采用npn三极管作为使能开关，该三级管由mcu(micro control unit，单片机)输出的pwm信号控制，同时pmos管作为功率输出开关，输出大功率pwm信号。当输出端对地短路后，pmos管会因为大电流通过而损坏，此方案成本低但并没有短路保护功能。另一些方案虽然存在短路保护功能，但是保护功能单一，采用电机驱动芯片驱动电机，在该类方案中，仅具有对地短路保护和工作电流检测功能中的一项或者两项，不会集成工作电流检测、空载检测、对电源短路检测和对地短路检测等功能。

3、现有技术公开了一种带有输出短路保护功能的变频功率管驱动电路，包括光耦隔离芯片u1，所述光耦隔离芯片u1的输入端连接有第一滤波电路，所述光耦隔离芯片u1的输出端连接有第二滤波电路，所述第二滤波电路的输出端连接igbt q2，所述igbt q2和所述igbt q1连接有电压检测滤波电路，所述电压检测滤波电路的输出端连接至所述光耦隔离芯片u1，所述光耦隔离芯片u1输出保护信号。该方案的缺陷是：该电路是驱动igbt功率管，实际的带负载能力弱，且仅有对地短路保护功能。

4、为此，为解决上述技术问题，提出了一种脉冲宽度调制信号直流电机驱动电路。

技术实现思路

1、本实用新型提出了一种脉冲宽度调制信号直流电机驱动电路，能够根据电路的不同工况输出不同幅值的诊断电流，根据该诊断电流能够获取电路的实际工况，进而完成工作电流检测、空载检测、对电源短路检测等多种诊断功能。

2、为了达到上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：

3、本实用新型第一方面提供了一种脉冲宽度调制信号直流电机驱动电路，包括有：单片机控制模块、集成高边开关模块、第一电源、第二电源、诊断电压生成模块、第一电容c1、第一电阻r1、负载模块和第一保护电路。

4、所述第一电源连接至集成高边开关模块的vdd端，第二电源连接至集成高边开关模块的den端，集成高边开关模块的out端连接至负载模块，集成高边开关模块的gnd端通过第一保护电路并接地。

5、所述单片机控制模块的第一输出端输出脉冲宽度调制信号，所述单片机控制模块的第一输出端分别连接至第一电容c1和第一电阻r1的一端，第一电容c1的另一端接地，第一电阻r1的另一端连接至集成高边开关模块的in端；所述集成高边开关模块的is端输出诊断电流，通过所述诊断电压生成模块连接至所述单片机控制模块的第一输入端。

6、优选地，所述负载模块包括有第二电阻r2、第二电容c2和负载m，所述集成高边开关模块的out端分别连接至第二电阻r2、第二电容c2和负载m的一端，所述第二电阻r2、第二电容c2和负载m的另一端均接地。

7、在本技术方案中，适用于pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号驱动、不同占空比调速的直流电机的驱动电路，mcu(micro control unit，单片机)控制模块输出的pwm驱动信号经过用作前端滤波电路的第一电容c1、用作限流保护电路的第一电阻r1后输入集成高边开关模块，集成高边开关模块将pwm信号的带负载能力加强并保持信号的频率和占空比不变，再经过用作泄放电路的第二电阻r2、用作后端滤波电路的第二电容c2，最后直接驱动电机负载m。

8、优选地，所述诊断电压生成模块包括有第三电容c3、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5，所述集成高边开关模块的is端连接至第四电阻r4的一端，第四电阻r4的另一端分别连接至第三电阻r3和第五电阻r5的一端，第三电阻r3的另一端分别连接至第三电容c3的一端和单片机控制模块的第一输入端；所述第五电阻r5和第三电容c3的另一端均接地。

9、本技术方案中，所述诊断电压生成模块包括有用作串联限流电路的第四电阻r4、用作对地采集电路的第五电阻r5、用作滤波电路的第三电阻r3和第三电容c3。所述诊断电压生成模块用于将所述集成高边开关模块的is端输出的诊断电流经用作对地采集电路的第五电阻r5转化为诊断电压，该诊断电压输入至所述单片机控制模块进行采集，获取所述集成高边开关模块的工况。

10、需要说明的是，所述诊断电流为根据所述集成高边开关模块的负载电流按固定比例缩小得到，能够反映所述集成高边开关模块的工况，在正常工作、输出端空载、对电源短路和对地短路等不同工况下，所述集成高边开关模块会输出不同幅值的诊断电流i，进而所述单片机控制模块采集的诊断电压能够反映所述集成高边开关模块的工况。

11、优选地，所述第一保护电路包括有第一二极管d1和第六电阻r6，所述集成高边开关模块的gnd端连接至第六电阻r6的一端，第六电阻r6的另一端连接至第一二极管d1的阳极，所述第一二极管d1的阴极接地。

12、本技术方案中，所述第一电源为所述集成高边开关模块的供电电源，所述第一二极管d1用作第一电源的防反接保护电路，所述第六电阻r6用作第一电源的限流保护电路。

13、优选地，所述第一电源为24v电压源，所述第二电源为3.3v电压源。

14、本技术方案中，第一电源用作所述集成高边开关模块的供电电源，第二电源作为诊断电路的驱动信号输入至所述集成高边开关模块的den端。

15、优选地，还包括有第一滤波电路、复位电路和晶振电路，所述第一滤波电路连接至单片机控制模块的第二输入端，所述复位电路连接至单片机控制模块的第三输入端，所述晶振电路连接至单片机控制模块的第二输出端和第四输入端。

16、优选地，所述第一滤波电路包括有：第二电源和第四电容c4，所述第二电源分别连接至单片机控制模块的第二输入端和第四电容c4的一端，所述第四电容c4的另一端接地。

17、优选地，所述复位电路包括有：第二电源、第七电阻r7和第五电容c5，所述第二电源连接至第七电阻r7的一端，所述第七电阻r7的另一端分别连接至单片机控制模块的第三输入端和第五电容c5的一端，所述第五电容c5的另一端接地。

18、优选地，所述晶振电路包括有：第一晶体振荡器x1、第六电容c6和第七电容c8，所述单片机控制模块的第二输出端分别连接至第一晶体振荡器x1和第七电容c8的一端，所述第一晶体振荡器x1的另一端分别连接至单片机控制模块的第四输入端和第六电容c6的一端，所述第六电容c6和第七电容c8的另一端接地。

19、本技术方案中，所述单片机控制模块能够根据不同电机负载，输出符合频率要求和占空比可调的pwm信号。

20、优选地，还包括有设置在所述诊断电压生成模块和所述单片机控制模块的第一输入端之间的第二保护电路，所述第二保护电路包括有：第二电源和第二二极管d2，所述集成高边开关模块的is端通过所述诊断电压生成模块分别连接至所述单片机控制模块的第一输入端和第二二极管d2的阳极，所述第二二极管d2的阴极连接至所述第二电源。

21、本技术方案中，所述第二二极管d2用作钳位保护电路，目的是防止在某些工况下，集成高边开关模块会输出较大的诊断电流，进而导致较大的诊断电压对所述单片机控制模块进行破坏。

22、与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

23、本实用新型提出一种脉冲宽度调制信号直流电机驱动电路，解决了保护功能种类单一的问题，通过将集成高边开关用作脉冲宽度调制信号输出，实现了负载能力强、具备多种诊断功能的效果，同时电路系统简单可靠，关键核心器件只有一个芯片，所需外围元器件少，成本低，而且对地短路保护功能能实时实施，其他各类故障也诊断及时。