CN110661472A - 双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路 - Google Patents

双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路，包括锂电池和与锂电池相连接的无刷马达，还包括控制电路，与无刷马达相连接的马达驱动电路，与锂电池相连接的升压电路，和与锂电池相连接的锂电池保护电路，控制电路包括控制芯片、第十八电阻、第一电容、第二三极管、第五电阻、第十四电阻、第十二电阻和第二十电阻，第十八电阻连接在锂电池的正极与控制芯片的电源引脚上。本发明的结构设置合理，可以有效的降低制低成本，而且可以保证锂电池的使用寿命，使用稳定性好且实用性强。

Description

双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路
技术领域
本发明属于马达驱动电路技术领域，具体涉及一种双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路。
背景技术
对锂电池要求较高的产品，需要对锂电池进行过充保护、低压保护和过流保护，传统技术中，需要设计各种各样的保护电路，不但大大增加了设计难度，而且也大大提高了使用成本，故而适用性和实用性受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构设置合理且使用稳定性好的双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路。
实现本发明目的的技术方案是一种双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路，包括锂电池和与所述锂电池相连接的无刷马达，还包括控制电路，与所述无刷马达相连接的马达驱动电路，与所述锂电池相连接的升压电路，和与所述锂电池相连接的锂电池保护电路，所述控制电路包括控制芯片、第十八电阻、第一电容、第二三极管、第五电阻、第十四电阻、第十二电阻和第二十电阻，所述第十八电阻连接在锂电池的正极与控制芯片的电源引脚上，所述第十三电阻与第十四电阻串联后第十三电阻的另一端连接在无刷马达的正极上且第十四电阻的另一端连接在第二三极管的集电极上，所述第二三极管的发射极接地且第二三极管的基极通过第二十电阻接地，所述第五电阻连接在第二三极管的基极与马达驱动电路上，所述控制芯片的FB引脚连接在第十三电阻与第十四电阻连接点上。
所述升压电路包括第一电感、第四二极管、第一MOS管、第九电阻、第十电阻和第二电容，所述第一电感与第四二极管串联后第一电感的另一端连接在锂电池的正极且第四二极管的负极连接在无刷马达的正极上，所述第一MOS管的漏极连接在第一电感与第四二极管的连接点上、源极接地且栅极通过第九电阻连接在控制芯片的PWM引脚上，所述第十电阻连接在第一MOS管的栅极与地线之间。
所述锂电池保护电路包括锂电池保护芯片、第七电阻、第四电容和第六电阻，所述锂电池的负极连接在锂电池保护芯片的VSS引脚且锂电池保护芯片的V－引脚通过第七电阻接地，所述锂电池保护芯片的VDD引脚通过第六电阻连接在锂电池的正极上且第四电容连接在锂电池保护芯片的VDD引脚与锂电池的负极之间。
还包括USB充电接口，所述USB充电接口通过锂电池充电芯片与锂电池相连接且USB充电接口的正极通过第一单向二极管连接在升压电路上。
在所述USB充电接口的正极与地线之间设置有分压检测电路，所述分压检测电路与所述控制芯片相连接，所述分压检测电路包括串联的第一电阻和第十九电阻，所述控制芯片的Exp引脚连接在第一电阻与第十九电阻的连接点上。
所述马达驱动电路包括第一三极管、第十一电阻和第十二电阻，所述无刷马达的负极连接在第一三极管的集电极上、第一三极管的发射极接地且基极通过第十一电阻连接在控制芯片的FAN引脚上，所述第十二电阻连接在第一三极管的基极与发射极之间，所述第五电阻连接在第十一电阻与控制芯片的连接点上。
还包括与所述控制芯片相连接的按键电路和指示灯电路。
本发明具有积极的效果：本发明的结构设置合理，其设置有控制电路，不但可以通过控制芯片对升压电路及马达驱动电路进行控制，而且还可以通过检测第十三电阻及第十四电阻分压电压，在出现异常时可以关断升压与马达驱动，配合锂电池保护电路可有效的实现对锂电池进行双重保护，不但设计简单，可以有效的降低制低成本，而且可以保证锂电池的使用寿命，使用稳定性好且实用性强。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
(实施例1)
图1显示了本发明的一种具体实施方式，其中图1为本发明的电路结构示意图。
见图1，一种双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路，包括锂电池BT和与所述锂电池BT相连接的无刷马达M，还包括控制电路1，与所述无刷马达M相连接的马达驱动电路2，与所述锂电池BT相连接的升压电路3，和与所述锂电池BT相连接的锂电池保护电路4，所述控制电路1包括控制芯片U1、第十八电阻R18、第一电容C1、第二三极管Q3、第五电阻R5、第十四电阻R14、第十二电阻R12和第二十电阻R20，所述第十八电阻R18连接在锂电池BT的正极与控制芯片U1的电源引脚上，所述第十三电阻R13与第十四电阻R14串联后第十三电阻R13的另一端连接在无刷马达M的正极上且第十四电阻R14的另一端连接在第二三极管Q3的集电极上，所述第二三极管Q3的发射极接地且第二三极管Q3的基极通过第二十电阻R20接地，所述第五电阻R5连接在第二三极管Q3的基极与马达驱动电路2上，所述控制芯片U1的FB引脚连接在第十三电阻R13与第十四电阻R14连接点上。
所述升压电路3包括第一电感L1、第四二极管D4、第一MOS管Q1、第九电阻R9、第十电阻R10和第二电容C2，所述第一电感L1与第四二极管D4串联后第一电感L1的另一端连接在锂电池BT的正极且第四二极管D4的负极连接在无刷马达M的正极上，所述第一MOS管Q1的漏极连接在第一电感L1与第四二极管D4的连接点上、源极接地且栅极通过第九电阻R9连接在控制芯片U1的PWM引脚上，所述第十电阻R10连接在第一MOS管Q1的栅极与地线之间。本实施例中，第一MOS管为N沟道MOS管。第二三极管和第一三极管均为NPN型三极管。
所述锂电池保护电路4包括锂电池保护芯片U3、第七电阻R7、第四电容C4和第六电阻R6，所述锂电池BT的负极连接在锂电池保护芯片U3的VSS引脚且锂电池保护芯片U3的V－引脚通过第七电阻R7接地，所述锂电池保护芯片U3的VDD引脚通过第六电阻R6连接在锂电池的正极上且第四电容C4连接在锂电池保护芯片的VDD引脚与锂电池的负极之间。
还包括USB充电接口USB，所述USB充电接口USB通过锂电池充电芯片5与锂电池BT相连接且USB充电接口的正极通过第一单向二极管D1连接在升压电路上。
在所述USB充电接口USB的正极与地线之间设置有分压检测电路6，所述分压检测电路6与所述控制芯片U1相连接，所述分压检测电路6包括串联的第一电阻R1和第十九电阻R19，所述控制芯片U1的Exp引脚连接在第一电阻与第十九电阻的连接点上。
所述马达驱动电路2包括第一三极管Q2、第十一电阻R11和第十二电阻R12，所述无刷马达M的负极连接在第一三极管Q2的集电极上、第一三极管Q2的发射极接地且基极通过第十一电阻R11连接在控制芯片U1的FAN引脚上，所述第十二电阻R12连接在第一三极管Q2的基极与发射极之间，所述第五电阻连接在第十一电阻与控制芯片的连接点上。本实施例中，第二三极管和第一三极管均为NPN型三极管。
还包括与所述控制芯片U1相连接的按键电路7和指示灯电路8。
按动开关之后，控制芯片进入工作状态，通过PWM脚提供一个固定占空比的高频率信号，通过由电感L1、场效应管Q1、二极管D4、电容C2、电阻R9和R10组成的升压电路，将锂电池电压升压到一定的电压值，供给无刷马达工作，再通过提供一个高电平给FAN脚，导通三极管Q2，驱动无刷马达。
当使用锂电池供电时，通过二极管D2提供给升压电路工作；当使用外接USB 5V供电时，外部电压通过二极管D1提供给升压电路工作，由于USB5V与锂电池电压之间存在电压差，若使用同样的升压频率和占空比，即会产生比较高的升压电压，为了使用两电源时差异降低，因此IC通过检测由电阻R1和R10的分压电压，判断是否存在外部USB 5V，从而调整PWM脚的频率和占空比。同时，外接USB 5V还通过锂电池充电IC给锂电池进行充电。在外接USB5V充足的情况下，由于锂电池BT端电压肯定比升压电路输入端电压低，在二极管D2的作用下，在外接USB 5V充足的情况下，即使一边工作，锂电池也可充满；当外接USB 5V不足以供电与充电的情况下，也可从锂电池端提供电流给升压电路工作。
为防止马达出现空载或者异常的情况，在无刷马达工作的过程中时刻检测着R13和R14组成的分压电压，当出现异常的情况下，即关断升压和马达驱动。同时在马达关闭的时候，Fan端为低电平，关闭所有电流损耗，同时控制芯片会进入睡眠状态，将产品整体的功耗降到最低。
U3为锂电池保护芯片，具有过流、过压、低电压锁定保护功能，在不保护的情况之下，电池地与锂电池保护芯片地之间相当于短路，当进行保护时，电池地与锂电池保护芯片地之间断开，进行保护。
同时控制芯片U1具有低电量保护功能，但锂电池放电放到一定电压时，控制芯片将会关闭所以端口，直接进入睡眠状态，对锂电池进行保护，而锂电池充电芯片也有充电保护功能，当锂电池电压充到一定值时，即会停止对锂电池进行充电。而锂电池充电芯片的过充电压点会比U3的过压保护点要高，控制芯片U1的过放点电压比U3的低电压保护点要高，对于整体来说，是双重保护了锂电池，当其他1个芯片出现问题或者异常时，另外1个芯片将会继续保护着锂电池，防止出现问题。以此同时，升压电路上存在反馈式检测，当负载出现异常时，控制芯片U1将会对其关闭，而U3都存在着过流保护，对锂电池做出了双重保护功能。
本发明的结构设置合理，其设置有控制电路，不但可以通过控制芯片对升压电路及马达驱动电路进行控制，而且还可以通过检测第十三电阻及第十四电阻分压电压，在出现异常时可以关断升压与马达驱动，配合锂电池保护电路可有效的实现对锂电池进行双重保护，不但设计简单，可以有效的降低制低成本，而且可以保证锂电池的使用寿命，使用稳定性好且实用性强。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路，包括锂电池和与所述锂电池相连接的无刷马达，其特征在于：还包括控制电路，与所述无刷马达相连接的马达驱动电路，与所述锂电池相连接的升压电路，和与所述锂电池相连接的锂电池保护电路，所述控制电路包括控制芯片、第十八电阻、第一电容、第二三极管、第五电阻、第十四电阻、第十二电阻和第二十电阻，所述第十八电阻连接在锂电池的正极与控制芯片的电源引脚上，所述第十三电阻与第十四电阻串联后第十三电阻的另一端连接在无刷马达的正极上且第十四电阻的另一端连接在第二三极管的集电极上，所述第二三极管的发射极接地且第二三极管的基极通过第二十电阻接地，所述第五电阻连接在第二三极管的基极与马达驱动电路上，所述控制芯片的FB引脚连接在第十三电阻与第十四电阻连接点上。
2.根据权利要求1所述的双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路，其特征在于：所述升压电路包括第一电感、第四二极管、第一MOS管、第九电阻、第十电阻和第二电容，所述第一电感与第四二极管串联后第一电感的另一端连接在锂电池的正极且第四二极管的负极连接在无刷马达的正极上，所述第一MOS管的漏极连接在第一电感与第四二极管的连接点上、源极接地且栅极通过第九电阻连接在控制芯片的PWM引脚上，所述第十电阻连接在第一MOS管的栅极与地线之间。
3.根据权利要求2所述的双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路，其特征在于：所述锂电池保护电路包括锂电池保护芯片、第七电阻、第四电容和第六电阻，所述锂电池的负极连接在锂电池保护芯片的VSS引脚且锂电池保护芯片的V－引脚通过第七电阻接地，所述锂电池保护芯片的VDD引脚通过第六电阻连接在锂电池的正极上且第四电容连接在锂电池保护芯片的VDD引脚与锂电池的负极之间。
4.根据权利要求3所述的双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路，其特征在于：还包括USB充电接口，所述USB充电接口通过锂电池充电芯片与锂电池相连接且USB充电接口的正极通过第一单向二极管连接在升压电路上。
5.根据权利要求4所述的双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路，其特征在于：在所述USB充电接口的正极与地线之间设置有分压检测电路，所述分压检测电路与所述控制芯片相连接，所述分压检测电路包括串联的第一电阻和第十九电阻，所述控制芯片的Exp引脚连接在第一电阻与第十九电阻的连接点上。
6.根据权利要求5所述的双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路，其特征在于：所述马达驱动电路包括第一三极管、第十一电阻和第十二电阻，所述无刷马达的负极连接在第一三极管的集电极上、第一三极管的发射极接地且基极通过第十一电阻连接在控制芯片的FAN引脚上，所述第十二电阻连接在第一三极管的基极与发射极之间，所述第五电阻连接在第十一电阻与控制芯片的连接点上。
7.根据权利要求6所述的双重保护锂电池的交直流无刷马达驱动电路，其特征在于：还包括与所述控制芯片相连接的按键电路和指示灯电路。
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