一种单输入多输出直流电机调速电路的制作方法

本技术涉及电子电路领域，更具体地，涉及一种单输入多输出直流电机调速电路。

背景技术：

1、随着新能源领域的高速发展，电动汽车行业亦迎来了飞速发展，同时，节能、环保、绿色的发展潮流也对电动汽车制造行业提出了较高的要求。其中，在电动汽车上，车载空调系统的能耗是除了汽车行驶系统之外最大的能耗系统，为了加强新能源汽车的续航能力，节约车载空调系统的能量损耗是当前新能源汽车发展最迫切需要解决的问题。目前电动汽车的车载空调系统中对风机的调速通常采用直流电机调速产品实现，传统的直流电机调速方案大致有以下几种：变电压调速，其优点在于控制模式简单、成本低廉、调速范围广且响应快速，但其转矩性能差、调速精度较低、扭矩与速度的关系非线性；变阻调速，其优点在于控制模式简单可靠，且成本低廉，但其变阻调速效率低、发热较大、扭矩-速度特性非线性、速度调节范围有限；异步短路环流调速，其优点在于，转矩性能好、启动转矩大、可靠性高，但其调速效率低、响应时间较长、调速精度有限、对控制电路要求较高；励磁电流调速，其优点在于调速范围广、响应快、可靠性高、转矩性能好，但其成本较高、效率低、对控制电路要求较高；脉宽调制(pulse-width modulation，pwm)，作为目前优选的调速方案，其优点在于高效率、精确控制、平滑运行、响应快，但其通过改变电压脉冲的占空比实现降压，因而会导致瞬间放电，对电机和电源的干扰较大，需要较复杂的控制电路，且成本较高。

技术实现思路

1、本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种单输入多输出直流电机调速电路，通过单路输入电压控制多路独立输出的直流电机进行无级调速，调速的准确性更高，对电机和风机的干扰更小。

2、本实用新型提供一种单输入多输出的直流电机调速电路，包括控制模块、调压模块及若干个直流电机，所述调压模块包括至少两条调压电路，所述调压电路包含对应的信号电路及pwm控制电路；所述信号电路连接外部电源及所述控制模块，用于接收外部输入电压并向所述控制模块输出电压信号；

3、所述控制模块连接所述信号电路及所述pwm控制电路，用于接收所述电压信号并向所述pwm控制电路对应输出pwm控制信号；所述pwm控制电路分别接收所述pwm控制信号并调节所述直流电机的输入电压，进而实现所述直流电机的无级调速。

4、在直流电机调速方案中，随着输入电压的增大直流电机的转速越快，因此可以通过变化输入电压实现对直流电机转速的调节。在本技术方案中，采用了信号电路及pwm控制电路作为调压电路，并通过控制模块进行信号转换，控制模块在接受到来自信号电路的电压信号后，可以向pwm控制电路输出pwm控制信号，并通过pwm控制电路进行占空比的调节，向直流电机稳定输出的电压，提升了调压的准确性及稳定性，并通过电压的稳定调节实现了对直流电机转速的高效控制，进而也提升了直流电机调速准确性，对直流电源及风机的干扰更小。同时，在调压模块中将至少两路调压电路集成为一个模块产品，不仅使其的体积大大减小，结构更加合理化，规范化，有利于车载系统的统筹与规划，同时还构建了多路独立的输出电路，彼此互不相联，只单独受一路控制信号控制，方便于输出多种不同类型的直流电机，通过控制外部输入电压，实现了对输出的直流电机进行无级调速；进一步地，多路调压电路还能联合应用，通过调节占空比来保持平均输出电压的稳定，能更加灵活改地带动所连接的直流电机的转速调节，更平滑、稳定地实现无级调速。

5、进一步地，所述pwm控制电路包括驱动芯片及buck电路，所述驱动芯片的输入引脚连接至所述控制模块的输出端，输出引脚连接至所述buck电路的输入端，所述驱动芯片用于接收所述pwm控制信号并输出调压信号；所述buck电路的输出端连接至所述直流电机，用于接收所述调压信号并调节所述直流电机的输入电压，进而实现了对直流电机转速的稳定调节。

6、进一步地，所述pwm控制电路中还包括外围电路，包括设置在所述驱动芯片的输入引脚之前、用于滤波的第一电路，以及设置在所述驱动芯片的输出引脚外围、用于保护所述驱动芯片的第二电路。进一步地，所述第一电路包括并联设置的若干个滤波电容，且所述滤波电容的容量各不相同；所述第二电路包括串联设置的二极管及若干个电阻。

7、在本技术方案中，pwm控制电路包括驱动芯片及buck电路，驱动芯片用于接收来自控制模块的pwm控制信号并向buck电路输出调压信号，并通过buck电路为所连接的直流电机提供稳定调节后的输入电压；优选地，控制模块采用mcu芯片实现，mcu芯片发出的pwm控制信号通过第一电路滤波后输入驱动芯片的in引脚，驱动芯片的ho引脚将调压信号直接传递到buck电路中的mos管栅极，从而调节buck电路的输出电压；驱动芯片的输出引脚ho引脚外围还设置有第二电路，第二电路由二极管和电阻组成电流回路，防止mos管的电流灌入驱动芯片内部损坏驱动芯片。

8、在其中一个实施例中，控制模块采用mcu芯片实现，mcu芯片发出的pwm控制信号可以通过mcu芯片上的pwm输出引脚pwm1_pop/pwm2_pop输出至第一电路，第一电路为由并联设置的滤波电容c24a、c23a、c22a/c24b、c23b、c22b构成，pwm控制信号通过第一电路滤波后输入驱动芯片的in引脚，驱动芯片的内部输出引脚ho引脚将对应的调压信号直接传递到buck电路中的mos管栅极，从而调节buck电路的输出电压；同时，驱动芯片的输出引脚ho引脚外围还设置有由电阻r22a、r23a、二极管d21a/电阻r22b、r23b、二极管d21b组成的电流回路，防止mos管的电流灌入驱动芯片内部损坏驱动芯片。

9、进一步地，还包括采样电阻及采样电路，所述采样电阻接入所述直流电机所在的电流回路中；所述采样电路连接在所述采样电阻的两侧并进一步连接至所述控制模块，用于采集所述pwm控制电路的输出电压信号并传递给所述控制模块。通过在调压电路中引入电流电压采样电路检测及监控电路中的电压变化，保证电路的安全性；同时还可以监控直流电机的输入电压并进行调节，以控制直流电机的转速。

10、在其中一个实施例中，采样电路包括运算放大器u41、二极管dn41、反馈电阻r43及补偿电容c43，运算放大器u41的同相输入端3和反相输入端4分别连接在采样电阻的两端，运算放大器u41的输出端1连接至控制模块内置的adc引脚，用于在控制模块内部进行ad采样；反相输入端4连接至并联的反馈电阻r43和补偿电容c43并进一步连接运算放大器u41的输出端1并接地。

11、进一步地，所述信号电路包括滤波电路及外部调压电路，所述外部电源连接所述外部调压电路并进一步连接至所述滤波电路，所述滤波电路进一步连接至所述控制模块的输入引脚；所述外部输入电压经过所述外部调压电路稳压后形成所述电压信号，并通过所述滤波电路输出至所述控制单元内部，为控制模块提供了。进一步地，所述外部调压电路至少包括二极管、电感及电容；所述滤波电路至少包括电阻及电容。

12、在其中一个实施例中，在外部调压电路中，与外部电源连接的电源输入端与接地端间直接连接两个同向并联的二极管dn31a/dn41a，控制外部电源输入电压的大小，保护电路；进一步地，在两个同向并联的二极管之间连接有并联的电容c33a、电阻r33a及电容c32a、电阻r32a、电感l31a及电容c31a/并联的电容c43a、电阻r43a及电容c42a、电阻r42a、电感l41a及电容c41a，从而提升信号电路电压的稳定性。在滤波电路中，与控制模块连接的电源输出端与接地端间连接有电容c31a及电阻r31a/电容c41a及电阻r41a。

13、优选地，所述外部输入电压的值为3-10v。

14、本实用新型的有益效果为：采用了信号电路及pwm控制电路作为调压电路，并通过控制模块进行信号转换，通过pwm控制电路进行占空比的调节，向直流电机稳定输出的电压，提升了调压的准确性及稳定性，并通过电压的稳定调节实现了对直流电机转速的高效控制，进而也提升了直流电机调速准确性，降低了对直流电源及风机的干扰。其中，调压模块中将至少两路调压电路集成为一个模块产品，减小了调压系统的体积，使其结构更加合理化、规范化，有利于车载空调系统的统筹与规划；同时，调压模块还构建了多路独立的输出电路，只单独受一路控制信号控制，方便于输出多种不同类型的直流电机，提高了调速电路的使用范围；进一步地，多路调压电路还能联合应用，通过调节占空比来保持平均输出电压的稳定，能更加灵活改地带动所连接的直流电机的转速调节，更平滑、稳定地实现无级调速，调速的准确性更高，对电机和风机的干扰更小。