CN113193539A - 电机驱动保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种电机驱动保护电路，包括：微处理器，看门狗芯片，与门组件，电平转换组件，电流测量单元，以及电机功率回路；其中，看门狗芯片用于监控微处理器的电源及其自身状态，并输出故障信号，微处理器故障时也直接输出故障信号，电流测量单元用于监测电机功率回路中的电流并发送故障信号，与门组件对所有故障进行收集并及时切断电机驱动电流。该电路能够对电机驱动过程中各种可能的故障进行充分、及时的检测并做出保护。
Description
技术领域
本发明涉及电学技术领域，特别涉及一种电机驱动保护电路。
背景技术
电机驱动保护电路是硬件上常用的一种控制回路，驱动电路出现故障时，需要及时的采取措施进行保护，否则可能出现电机飞车等现象，带来严重的危险，常规的驱动保护电路是采用软件进行，或者GND回路上接入保护电阻，该方法会遗漏很多可能的故障保护情况，比如MCU跑飞，母线对PE短路等故障。
发明内容
本公开提供一种驱动保护电路，可以充分、及时检测电机驱动回路中的各种故障。
本公开提供的驱动保护电路，包括：微处理器，看门狗芯片，与门组件，电平转换组件，电流测量单元，以及电机功率回路，其中：
所述微处理器输出驱动电机数字信号，经所述电平转换组件进行电平转换后，用于驱动所述电机功率回路；
所述微处理器的电源输入端由所述看门狗芯片进行监控，当输入电源故障时，所述看门狗芯片输出第一故障信号给所述与门组件；
所述微处理器向所述看门狗芯片输出喂狗信号，以表明微处理器状态是否正常，当微处理器出现异常状况跑飞时，看门狗芯片输出第二故障信号给所述与门组件；
所述微处理器故障时直接输出第三故障信号给与门组件；
所述电流测量单元测量所述电机功率回路中的电流，当电流超过设定的阈值时，所述电流测量单元输出第四故障信号给与门组件；
所述与门组件的输出端与电平转换组件的使能端相连，与门组件输入任何一个故障信号时，所述电平转换组件切断向所述电机功率回路的驱动电平输出。
优选地，当微处理器出现异常状况跑飞时，看门狗芯片输出第二故障信号给所述与门组件的同时，向微处理器的所述复位端口输出信号，用于将微处理器复位。
优选地，所述电流测量单元包括电阻和差分放大保护芯片，其中所述电阻串联于所述电机功率回路中；所述差分放大保护芯片并联于所述电阻两端，用于检测电机功率回路的电流，当该电流超过设定的阈值时，差分放大保护芯片输出第四故障信号给与门组件。
本公开提供的驱动保护电路，通过看门狗芯片、与门组件、电流测量单元等多种硬件对驱动电路中各种可能的故障进行检测并相与，实现充分、及时的电机驱动保护。与现有技术相比，本公开的有益效果是：
(1)采用看门狗芯片对MCU进行监控，当MCU跑飞时，可以直接切断电机驱动控制信号，避免电机失控；
(2)看门狗芯片对MCU的供电电源进行监控，当电源异常时，可以直接切断电机驱动控制信号；
(3)MCU可以直接输出控制信号来切断驱动；
(4)***对功率模块的直流测电流进行了监控，当功率模块异常时，可以输出故障信号直接切断电机驱动信号，避免MCU的响应不及时。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1显示本公开所述驱动保护电路的示例性实施例电路图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
如图1所示，根据本公开所述驱动保护电路的示例性实施例包括：
微处理器U1，看门狗芯片U2，电平转换芯片U3，电机功率回路U4，与门芯片U5，以及由电阻R1和差分放大保护芯片U6组成的电机功率回路电流测量单元。
其中，微处理器U1配置有：VCC电源端口和6个电机控制点的PWM(脉冲宽度调制)口，2个GPIO(通用输入输出)口，一个Reset复位口，其中：
6路PWM端口信号经过电平转换芯片U3进行电平转换后，用来驱动电机功率回路U4；
VCC接MCU的供电电源，同时，VCC由看门狗U2进行监控，当供电电源异常时，U2的OUT端口输出第一故障信号给与门芯片U5；
GPIO1用于输出看门狗芯片喂狗信号WDI，以表明U1状态是否正常；当U1出现异常状况跑飞时，看门狗芯片U2的WDO端口向与门芯片U5输出第二故障信号；
GPIO2用于当U1故障时直接输出第三故障信号给与门芯片U5；
电流测量单元包括差分放大保护芯片U6和电阻R1，U6可以对R1两端电压进行放大，从而检测功率回路U4的电流，当R1流过的电流超过设定的阈值时，U6输出第四故障信号给与门芯片U5；
与门芯片U5的输出信号接到电平转换芯片U3的使能信号EN端，U5的任何一个输入信号出现故障，都会将EN信号拉低，则U3的B1—B6无电平输出，保护了U4的功率回路。
微处理器U1的RESET引脚连接看门狗芯片U2的WDO端，当U1出现异常状况跑飞时，U2的WDO端向与门芯片U5输出第二故障信号的同时，还输送到U1的RESET端，用于将U1复位。
本发明里用到的都是看门狗芯片的通常功能，可直接采购市面上的产品。
用于检测电机功率回路电流的电流测量单元，可实现的技术手段很多，本实施例中只是一种优选方案。
可见，本实施例通过多种硬件对驱动电路中各种可能的故障进行检测并相与，实现了充分、及时的电机驱动保护。与现有技术相比，本发明的优势如下：
(1)采用看门狗芯片对MCU进行监控，当MCU跑飞时，可以直接切断电机驱动控制信号，避免电机失控；
(2)看门狗芯片对MCU的供电电源进行监控，当电源异常时，可以直接切断电机驱动控制信号；
(3)MCU可以直接输出控制信号来切断驱动；
(4)***对功率模块的直流测电流进行了监控，当功率模块异常时，可以输出故障信号直接切断电机驱动信号，避免MCU的响应不及时。
上述技术方案只是本发明的示例性实施例，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (3)
1.一种驱动保护电路，其特征在于，包括：微处理器，看门狗芯片，与门组件，电平转换组件，电流测量单元，以及电机功率回路，其中：
所述微处理器输出驱动电机数字信号，经所述电平转换组件进行电平转换后，用于驱动所述电机功率回路；
所述微处理器的电源输入端由所述看门狗芯片监控，当输入电源故障时，所述看门狗芯片输出第一故障信号给所述与门组件；
所述微处理器向所述看门狗芯片输出喂狗信号，以表明微处理器状态是否正常，当微处理器出现异常状况跑飞时，看门狗芯片输出第二故障信号给所述与门组件；
所述微处理器故障时直接输出第三故障信号给与门组件；
所述电流测量单元测量所述电机功率回路中的电流，当电流超过设定的阈值时，所述电流测量单元输出第四故障信号给与门组件；
所述与门组件的输出端与电平转换组件的使能端相连，与门组件输入任何一个故障信号时，所述电平转换组件切断向所述电机功率回路的驱动电平输出。
2.根据权利要求1所述的驱动保护电路，其特征在于，当微处理器出现异常状况跑飞时，看门狗芯片输出第二故障信号给所述与门组件的同时，向微处理器的所述复位端口输出信号，用于将微处理器复位。
3.根据权利要求2所述的驱动保护电路，其特征在于，所述电流测量单元包括电阻和差分放大保护芯片：
所述电阻串联于所述电机功率回路中；
所述差分放大保护芯片并联于所述电阻两端，用于检测电机功率回路的电流，当该电流超过设定的阈值时，差分放大保护芯片输出第四故障信号给与门组件。
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