CN102332849B - 一种大功率直流电机转向控制器 - Google Patents
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Abstract
一种大功率直流电机转向控制器，由输入控制模块和功率输出控制模块组成；输入控制模块包括正转输入控制电路和反转输入控制电路，功率输出控制模块由四个功率MOS管并联连接构成H桥控制电路；正转输入控制电路包括两路，反转输入控制电路也包括两路；每一路均包括DC-DC电源模块、延时电路、光电隔离电路及驱动电路，正转输入控制电路输出的两路电压信号分别输送至功率MOS管1和功率MOS管4，反转输入控制电路输出的两路电压信号分别输送至功率MOS管2和功率MOS管3。本发明采用模块式电路设计，两层安装结构，负载能力可达到48VDC/120A，适用于高可靠场合大功率直流电动机转向控制，具有动作速度快，耐电流冲击能力强，工作稳定等特点。
Description
技术领域
本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种大功率直流电机转向控制器。
背景技术
目前普遍采用机械开关组成的逻辑电路或者专用集成电路对电机进行控制。机械开关由于寿命短、可靠性低、耐恶劣环境能力差，故障率高，因此很难适用于高可靠领域。为适应直流电机控制转向的需求，半导体厂商推出的专用集成电路，结合计算机可以构成直流电机控制系统，但是专用集成电路构成的直流电机驱动器的输出功率有限，不适用于大功率直流电机驱动控制。
发明内容
本发明解决的技术问题：设计一种大功率直流电机转向固体控制器，采用模块式电路设计，两层安装结构，负载能力可达到48VDC/120A，且具有正、反转控制互锁和输出瞬态电压抑制功能，可靠性高，寿命长。
本发明的技术解决方案：一种大功率直流电机转向控制器，由输入控制模块和功率输出控制模块组成；所述输入控制模块包括正转输入控制电路和反转输入控制电路，所述功率输出控制模块由四个功率MOS管并联连接构成H桥控制电路；正转输入控制电路包括两路，反转输入控制电路也包括两路；每一路均包括DC-DC电源模块、延时电路、光电隔离电路及驱动电路，DC-DC电源模块将输入的控制信号进行升压后输送至光电隔离电路的输入端，光电隔离电路经过延时电路延时后导通，使DC-DC电源模块输出电压稳定后通过光电隔离电路的输出端将稳定的电压信号送入至驱动电路输出；正转输入控制电路输出的两路电压信号分别输送至功率MOS管1和功率MOS管4，反转输入控制电路输出的两路电压信号分别输送至功率MOS管2和功率MOS管
所述输入控制模块还包括互锁电路，且互锁电路串联在正转信号输入端和反转信号输入端之间。
所述正转输入控制电路和反转输入控制电路的输入端均串联有采样电路，且采样电路的输出端分别与两路DC-DC电源模块的输入端连接。
所述正转输入控制电路和反转输入控制电路的每一路输出端均并联有泄放电路。
所述H桥电路的两桥臂之间连接有瞬态电压抑制电路。
所述输入控制模块与功率输出控制模块均设置在底壳内，且输入控制模块安装在上层，功率输出控制模块安装在底层；底壳的顶端封装有顶盖，顶盖上设有三个输入引出端与四个输出引出端，三个输入引出端分别与输入控制模块的三个输入端连接，四个输出引出端分别与功率输出控制模块的四个输出端连接。
所述功率MOS管通过绝缘片贴装在底壳的底面上。
所述三个输入引出端与四个输出引出端均为螺栓式。
本发明与现有技术相比具有的优点和效果：
1、本发明负载能力为48VDC/120A，过载能力强。输入与输出采用光电隔离，驱动控制电路对外部电路的干扰小。
2、本发明带有正、反转逻辑互锁功能，输出瞬态电压抑制功能，通过控制正、反转互锁和死区时间，避免出现上桥臂和下桥臂同时或瞬时导通，而导致负载电源短路故障。
3、本发明采用双层安装结构，底层为功率输出部分，上层输入控制部分，便于安装维修。
4、本发明整体采用铝金属外壳封装，引出端为螺栓式，散热性能好，适用于高可靠场合大功率直流电动机转向控制，具有动作速度快，耐电流冲击能力强，工作稳定等特点。
附图说明
图1为本发明的原理方框图，图2为本发明安装结构示意图，
图3为本发明外形结构示意图，图4为本发明电路原理图。
具体实施方式
结合附图1、2、3、4描述本发明的一种实施例。
一种大功率直流电机转向控制器，由输入控制模块1和功率输出控制模块2组成；所述输入控制模块1包括正转输入控制电路和反转输入控制电路，所述功率输出控制模块2由四个功率MOS管并联连接组成四组常开触点，四组常开触点构成H桥控制电路；正转输入控制电路包括两路，反转输入控制电路也包括两路；每一路均包括DC-DC电源模块、延时电路、光电隔离电路及驱动电路，DC-DC电源模块将输入的控制信号进行升压后输送至光电隔离电路的输入端，光电隔离电路经过延时电路延时后导通，使DC-DC电源模块输出电压稳定后通过光电隔离电路的输出端将稳定的电压信号送入至驱动电路输出；正转输入控制电路输出的两路电压信号分别输送至功率MOS管1和功率MOS管4，反转输入控制电路输出的两路电压信号分别输送至功率MOS管2和功率MOS管3。
所述输入控制模块1还包括互锁电路，且互锁电路串联在正转信号输入端和反转信号输入端之间。当电机正向转动时，反转输入控制端有非正常的反转输入电压或干扰信号时，互锁电路工作，电机正转停止，反转也被钳制不工作。
所述正转输入控制电路和反转输入控制电路的输入端均串联有采样电路，且采样电路的输出端分别与两路DC-DC电源模块的输入端连接。通过调整采样电路的元件参数，进而调整本发明的工作电压范围，形成系列产品，以适应不同用户的控制需要。
所述正转输入控制电路和反转输入控制电路的每一路输出端均并联有泄放电路。当驱动功率MOS管的驱动电路断电后能通过泄放电路使其G、S的极间寄生电容迅速放电，加快MOS管的关断时间，提高其工作可靠性。
所述正转输入控制电路和反转输入控制电路中均设有延时控制电路。通过延时控制电路可以控制H桥电路的开启时间，避免电机快速换向时的电流冲击，确保工作的桥臂先断开，换向的桥臂再导通，杜绝出现上桥臂和下桥臂瞬时导通，导致负载电源短路故障。
所述H桥电路的内部设有瞬态电压抑制电路。通过瞬态电压抑制电路，可以抑制因电机负载断开瞬间所产生的较高的反向电压，将电压钳制到预定水平，有效的保护驱动电路的元器件以及MOS管。
所述输入控制模块1与功率输出控制模块2均设置在铸铝底壳6内，且输入控制模块1安装在上层3上，功率输出控制模块2安装在底层5上；底壳6的顶端封装有铝合金顶盖11，并通过螺钉12安装紧固成整体。顶盖11上设有三个输入引出端8与四个输出引出端10，三个输入引出端8分别与输入控制模块1的三个输入端连接，四个输出引出端10分别与功率输出控制模块2的四个输出端连接。
所述功率MOS管采用螺钉7通过绝缘片4绝缘贴装在底壳6的底面上。所述三个输入引出端8与四个输出引出端10均为螺栓式。且三个输入引出端8和四个输出引出端10均通过绝缘护套9与铝合金顶盖11物理隔离和电气绝缘。
工作原理：使用时，与H桥电路两端连接的两个输出引出端10与负载电源连接，与H桥电路上桥臂和下桥连接的两个输出引出端10与电机连接。当正转输入端加工作电压后，DC-DC1、DC-DC2模块电源工作，经过延时，当DC-DC1、DC-DC2模块电源的输出电压稳定后，通过光电隔离电路给驱动电路供电，驱动功率MOS管1及功率MOS管4接通，控制电机正转；当反转输入端加工作电压后，DC-DC3、DC-DC4模块电源工作，经过延时，当DC-DC3、DC-DC4模块电源的输出电压稳定后，通过光电隔离电路给驱动电路供电，驱动功率MOS管2及功率MOS管3接通，控制电机反转。
Claims (4)
1.一种大功率直流电机转向控制器，其特征是：所述控制器由输入控制模块(1)和功率输出控制模块(2)组成；所述输入控制模块(1)包括正转输入控制电路和反转输入控制电路，所述功率输出控制模块(2)由四个功率MOS管并联连接构成H桥控制电路；正转输入控制电路包括两路，反转输入控制电路也包括两路；每一路均包括DC-DC电源模块、延时电路、光电隔离电路及驱动电路，DC-DC电源模块将输入的控制信号进行升压后输送至光电隔离电路的输入端，光电隔离电路经过延时电路延时后导通，使DC-DC电源模块输出电压稳定后通过光电隔离电路的输出端将稳定的电压信号送入至驱动电路输出；正转输入控制电路输出的两路电压信号分别输送至功率MOS管1和功率MOS管4，反转输入控制电路输出的两路电压信号分别输送至功率MOS管2和功率MOS管3；
所述输入控制模块(1)还包括互锁电路，且互锁电路串联在正转信号输入端和反转信号输入端之间；
所述正转输入控制电路和反转输入控制电路的输入端均串联有采样电路，且采样电路的输出端分别与两路DC-DC电源模块的输入端连接；
所述正转输入控制电路和反转输入控制电路的每一路输出端均并联有泄放电路；
所述H桥电路的两桥臂之间连接有瞬态电压抑制电路。
2.根据权利要求1所述的大功率直流电机转向控制器，其特征是：所述输入控制模块(1)与功率输出控制模块(2)均设置在底壳(6)内，且输入控制模块(1)安装在上层(3)上，功率输出控制模块(2)安装在底层(5)上；底壳(6)的顶端封装有顶盖(11)，顶盖(11)上设有三个输入引出端(8)与四个输出引出端(10)，三个输入引出端(8)分别与输入控制模块(1)的三个输入端连接，四个输出引出端(10)分别与功率输出控制模块(2)的 四个输出端连接。
3.根据权利要求2所述的大功率直流电机转向控制器，其特征是：所述功率MOS管通过绝缘片(4)贴装在底壳(6)的底面上。
4.根据权利要求2所述的大功率直流电机转向控制器，其特征是：所述三个输入引出端(8)与四个输出引出端(10)均为螺栓式。
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