CN108566126B - 一种基于或门的电机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的基于或门的电机控制系统，所述基于或门的电机控制系统包括四路或门电路，其中三路为用于控制驱动芯片输出的控制电路，其中一路为负压电荷泵电路，所述负压电荷泵电路包括电压输入端、方波发生模块、负压电荷泵模块及电压输出端，所述方波发生模块受所述电压输入端的供电并产生一个固定频率的方波信号，所述方波信号传入所述负压电荷泵模块使得所述电压输出端为所述基于或门的电机控制系统的电压比较器和MOS管驱动芯片提供一个稳定负电压。本发明提出的电机控制系统能输出稳定负电压、压降小、功耗低、空间利用率高、成本低、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及电路控制领域，尤其是一种基于或门的电机控制系统。
背景技术
随着半导体技术的飞速发展，为了满足多元化和高性能的要求，电子产品的电路结构越来越复杂，使得经常遇到一个问题，那就是在一个大的系统中，各子系统需要不同的供电电压乃至负压。电荷泵由于结构简单，功耗低，价格便宜成为电压转换器的最佳选择。
传统负压电荷泵多为四相位电荷泵。需要控制四组模拟开关，结构复杂成本高，元器件多，占据很大空间，无法达到最优设计。
在控制电路系统中，经常会用到四路输入或门缓冲器，由于的控制电路有时需要一个与供电电压相反的负压，来作为如运放比较器的低电平来控制驱动电路。本发明的基于或门的电机控制系统只利用其中一路或门缓冲器组成负压电荷泵，就能输出稳定的供电负电压，且压降小、功耗低，其他三路或门缓冲器可以用于其他控制电路等，提高空间利用率，降低了成本，提高了效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种能输出稳定负电压、压降小、功耗低、空间利用率高、成本低、效率高的基于或门的电机控制系统。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提出一种基于或门的电机控制系统，用于控制无刷电机，所述基于或门的电机控制系统包括四路或门电路，其中三路为用于控制驱动芯片输出的控制电路，其中一路为负压电荷泵电路，所述负压电荷泵电路包括电压输入端、方波发生模块、负压电荷泵模块及电压输出端，所述方波发生模块受所述电压输入端的供电并产生一个固定频率的方波信号，所述方波信号传入所述负压电荷泵模块使得所述电压输出端为所述基于或门的电机控制系统的电压比较器和MOS管驱动芯片提供一个稳定负电压。
其中，该稳定负电压和所述电压输入端的输入电压极性相反。
进一步的，所述负压电荷泵电路包括电阻R1，所述电阻R1一端耦接所述电压输入端，另一端耦接方波发生器模块。
进一步的，所述方波发生模块包括：
电容C1、电阻R2、或门缓冲器D、以及NMOS管Q1；
所述电阻R1的输出端共接于所述电阻R2的第一端和所述NMOS管Q1的第一端，所述电阻R2的第二端共接于所述或门缓冲器D的2脚、3脚以及所述电容的C1的第一端，所述或门缓冲器D的1脚耦接所述NMOS管Q1的第二端，所述NMOS管Q1的第三端和所述电容C1的第二端为第一接地端。
进一步的，所述负压电荷泵模块包括：
电容C2、二极管D1、二极管D2、电容C3；
所述电容C2的输入端共接于所述电阻R1的输出端、所述电阻R2的第一端和所述NMOS管Q1的第一端，所述C2的输出端共接于所述二极管D1的输出端和所述二极管D2的输入端，所述电容C3的第一端为所述二极管D1的输入端，所述电容C3的第二端和所述二极管D2的输出端为第二接地端。
进一步的，所述电容C3的第一端同时也为所述电压输出端。
进一步的，当所述电容C1对第一接地端的电压大于所述或门缓冲器D的阈值电压后，所述或门缓冲器D的3脚由低电平变为高电平，所述NMOS管Q1开始导通，所述NMOS管Q1漏极电压从高电平变为低电平，电容C1通过电阻R1经过NMOS管Q1对第一接地端放电。
进一步的，当所述电容C1对第一接地端的电压小于所述或门缓冲器D的阈值电压后，所述或门缓冲器D的3脚由高电平变为低电平。
进一步的，当所述电容C2的输入端由高电平变为低电平时，所述电容的C2的输出端由0V变为负电压。
本发明的有益效果：
本发明提出的基于或门的电机控制系统，所述基于或门的电机控制系统包括四路或门电路，其中三路为用于控制驱动芯片输出的控制电路，其中一路为负压电荷泵电路，所述负压电荷泵电路包括电压输入端、方波发生模块、负压电荷泵模块及电压输出端，所述方波发生模块受所述电压输入端的供电并产生一个固定频率的方波信号，所述方波信号传入所述负压电荷泵模块使得所述电压输出端为所述基于或门的电机控制系统的电压比较器和MOS管驱动芯片提供一个稳定负电压。本发明提出的电机控制系统能输出稳定负电压、压降小、功耗低、空间利用率高、成本低、效率高。
附图说明
图1-图2为本发明的基于或门的电机控制系统的电路原理示意图；
图3为本发明的负压电荷泵电路的电路模块示意图。
具体实施方式
为了更加清楚、完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参考图1-图3，本发明提出一种基于或门的电机控制系统，用于控制无刷电机，所述基于或门的电机控制系统包括四路或门电路，其中三路为用于控制驱动芯片输出的控制电路，其中一路为负压电荷泵电路，所述负压电荷泵电路包括电压输入端10、方波发生模块20、负压电荷泵模块30及电压输出端40，所述方波发生模块20受所述电压输入端10的供电并产生一个固定频率的方波信号，所述方波信号传入所述负压电荷泵模块30使得所述电压输出端40为所述基于或门的电机控制系统的电压比较器和MOS管驱动芯片提供一个稳定负电压。
在本发明的一个实施方式中，请参考图1，在所述基于或门的电机控制系统中，其中三路用于控制驱动芯片输出的控制电路分别为A、B、C三相，A相的1脚、B相的5脚、C相的8脚上的上管驱动信号为反相信号，外部输入的PWM调制信号经过光耦隔离后，也变成反相信号，A相的2脚、B相的6脚、C相的9脚外接PWM调制信号，A相的3脚、B相的4脚、C相的10脚为上管PWM调制驱动信号；剩余一路设计成负压电荷泵电路，从而为所述基于或门的电机控制系统的电压比较器和MOS管驱动芯片提供一个稳定负电压，提高所述基于或门的电机控制系统的电路稳定性及可靠性，且使得所述基于或门的电机控制系统具备压降小、功耗低、空间利用率高、成本低、效率高的特点。
在本发明的一个实施方式中，A、B、C三相可以采用CD4071四路或门电路中的三路。
其中，该稳定负电压和所述电压输入端10的输入电压极性相反。
进一步的，所述负压电荷泵电路包括电阻R1，所述电阻R1一端耦接所述电压输入端10，另一端耦接方波发生器模块。
进一步的，所述方波发生模块20包括：
电容C1、电阻R2、或门缓冲器D、以及NMOS管Q1；
所述电阻R1的输出端共接于所述电阻R2的第一端和所述NMOS管Q1的第一端，所述电阻R2的第二端共接于所述或门缓冲器D的2脚、3脚以及所述电容的C1的第一端，所述或门缓冲器D的1脚耦接所述NMOS管Q1的第二端，所述NMOS管Q1的第三端和所述电容C1的第二端为第一接地端。
进一步的，所述负压电荷泵模块30包括：
电容C2、二极管D1、二极管D2、电容C3；
所述电容C2的输入端共接于所述电阻R1的输出端、所述电阻R2的第一端和所述NMOS管Q1的第一端，所述C2的输出端共接于所述二极管D1的输出端和所述二极管D2的输入端，所述电容C3的第一端为所述二极管D1的输入端，所述电容C3的第二端和所述二极管D2的输出端为第二接地端。
进一步的，所述电容C3的第一端同时也为所述电压输出端40。
进一步的，当所述电容C1对第一接地端的电压大于所述或门缓冲器D的阈值电压后，所述或门缓冲器D的3脚由低电平变为高电平，所述NMOS管Q1开始导通，所述NMOS管Q1漏极电压从高电平变为低电平，电容C1通过电阻R1经过NMOS管Q1对第一接地端放电。
进一步的，当所述电容C1对第一接地端的电压小于所述或门缓冲器D的阈值电压后，所述或门缓冲器D的3脚由高电平变为低电平。
进一步的，当所述电容C2的输入端由高电平变为低电平时，所述电容的C2的输出端由0V变为负电压。
在本实施方式中，或门缓冲器D的型号为CD4071BPW；所述电压输入端10为15V电压。
下面结合本实施例对压控振荡器电压补偿电路的实现原理进行说明：
如图2，刚上电时Vcc通过电子R1给电容C1充电，或门缓冲器D的1、2脚为低电平，或门缓冲器D的3脚输出也为低电平。当所述电容C1对第一接地端的电压大于所述或门缓冲器D的阈值电压后，所述或门缓冲器D的3脚由低电平变为高电平，所述NMOS管Q1开始导通，所述NMOS管Q1漏极电压从高电平变为低电平，电容C1通过电阻R1经过NMOS管Q1对第一接地端放电。当所述电容C1对第一接地端的电压小于所述或门缓冲器D的阈值电压后，所述或门缓冲器D的3脚由高电平变为低电平，如此循环反复，所述方波发生模块20输出一个固定频率的方波，用来为负压电荷泵模块30提供稳定的震荡频率。
刚上电时电容C2左侧为15V高电平，右侧对第二接地端约为0V低电平，方波信号经电阻R1和NMOS管Q1后电压被放大，当或门缓冲器D的的3脚输出高电平时，NMOS管Q1打开，电容C2左端突变为低电平，由于电容C2两端电压不能突变，此时电容C2右端电压由0V变为-Vcc。电容C3起到储能滤波作用，电阻R3为电容C3提供放电通路，从而得到一个稳定的负压。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
Claims (4)
1.种基于或门的电机控制系统，用于控制无刷电机，其特征在于，所述基于或门的电机控制系统包括四路或门电路，其中三路为用于控制驱动芯片输出的控制电路，其中一路为负压电荷泵电路，所述负压电荷泵电路包括电压输入端、方波发生模块、负压电荷泵模块及电压输出端，所述方波发生模块受所述电压输入端的供电并产生一个固定频率的方波信号，所述方波信号传入所述负压电荷泵模块使得所述电压输出端为所述基于或门的电机控制系统的电压比较器和MOS管驱动芯片提供一个稳定负电压；所述负压电荷泵电路包括电阻R1，所述电阻R1一端耦接所述电压输入端，另一端耦接方波发生器模块；
所述方波发生模块包括电容C1、电阻R2、或门缓冲器D、以及NMOS管Q1；所述电阻R1的输出端共接于所述电阻R2的第一端和所述NMOS管Q1的第一端，所述电阻R2的第二端共接于所述或门缓冲器D的2脚、3脚以及所述电容的C1的第一端，所述或门缓冲器D的1脚耦接所述NMOS管Q1的第二端，所述NMOS管Q1的第三端和所述电容C1的第二端为第一接地端；
所述负压电荷泵模块包括：
电容C2、二极管D1、二极管D2、电容C3；
所述电容C2的输入端共接于所述电阻R1的输出端、所述电阻R2的第一端和所述NMOS管Q1的第一端，所述C2的输出端共接于所述二极管D1的输出端和所述二极管D2的输入端，所述电容C3的第一端为所述二极管D1的输入端，所述电容C3的第二端和所述二极管D2的输出端为第二接地端；
当所述电容C1对第一接地端的电压大于所述或门缓冲器D的阈值电压后，所述或门缓冲器D的3脚由低电平变为高电平，所述NMOS管Q1开始导通，所述NMOS管Q1漏极电压从高电平变为低电平，电容C1通过电阻R1经过NMOS管Q1对第一接地端放电；
当所述电容C1对第一接地端的电压小于所述或门缓冲器D的阈值电压后，所述或门缓冲器D的3脚由高电平变为低电平。
2.根据权利要求1所述的基于或门的电机控制系统，其特征在于，该稳定负电压和所述电压输入端的输入电压极性相反。
3.根据权利要求1所述的基于或门的电机控制系统，其特征在于，所述电容C3的第一端同时也为所述电压输出端。
4.根据权利要求1所述的基于或门的电机控制系统，其特征在于，当所述电容C2的输入端由高电平变为低电平时，所述电容的C2的输出端由0V变为负电压。
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