CN217115619U - 一种精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，涉及电路技术领域，其包括电性连接的继电器U2和电机M1，还包括电流取样电阻R47、开关控制单元、电压放大单元和电压比较单元；所述开关控制单元与继电器U2电性连接，用于控制继电器U2的通断；所述电流取样电阻R47与电机M1电性连接，用于将电流信号转换为电压信号；所述电压放大单元与电流取样电阻R47电性连接，用于对电流取样电阻R47转换后的电压信号进行放大；所述电压比较单元与电压放大单元电性连接，用于将放大后的电压信号与预设的基准电压作比较，并将比较结果输送至开关控制单元。

Description

一种精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，具体来讲是一种精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路。

背景技术

现有的驾驶室举升控制器由于缺乏过电流保护，导致输出继电器和液压驱动电机因为故障时出现大电流损坏。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，能够防止输出继电器和液压驱动电机因为故障时出现的大电流损坏。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：一种精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，包括电性连接的继电器U2 和电机M1，还包括电流取样电阻R47、开关控制单元、电压放大单元和电压比较单元；所述开关控制单元与继电器U2电性连接，用于控制继电器U2的通断；所述电流取样电阻R47与电机M1电性连接，用于将电流信号转换为电压信号；所述电压放大单元与电流取样电阻 R47电性连接，用于对电流取样电阻R47转换后的电压信号进行放大；所述电压比较单元与电压放大单元电性连接，用于将放大后的电压信号与预设的基准电压作比较，并将比较结果输送至开关控制单元。

进一步改进在于：所述继电器U2的1号脚接K_24V电源，继电器U2的8号脚接电机M1的正极，继电器U2的14号脚接24V电源。

进一步改进在于：所述开关控制单元包括N沟道MOS管Q4、电阻R5、电阻R6和电阻R7；所述N沟道MOS管Q4的源极接地；所述电阻R5的一端接继电器U2的7号脚，电阻R5的另一端接N 沟道MOS管Q4的漏极；所述电阻R6的一端接N沟道MOS管Q4 的栅极，电阻R6的另一端接控制信号RELAY_CTRL；所述电阻R7 的一端接N沟道MOS管Q4的栅极，电阻R7的另一端接地。

进一步改进在于：所述电流取样电阻R47的一端接电机M1的负极，电流取样电阻R47的另一端接地。

进一步改进在于：所述电流取样电阻R47的电阻值范围为 1mΩ～1Ω。

进一步改进在于：所述电压放大单元包括放大器U4-A、电阻R4、电阻R45、电容C33和反馈电阻R46；所述电阻R4的一端与电流取样电阻R47和电机M1之间的连线相连，电阻R4另一端接放大器 U4-A的3号脚；所述电阻R45的一端接放大器U4-A的2号脚，电阻R45的另一端接地；所述电容C33的一端接U4-A的1号脚，电容 C33的另一端接U4-A的2号脚；所述反馈电阻R46一端接U4-A的 1号脚，反馈电阻R46的另一端接U4-A的2号脚；所述放大器U4-A 的4号脚接地，放大器U4-A的11号脚接5V电源。

进一步改进在于：所述反馈电阻R46的电阻值范围为10KΩ～1000 KΩ。

进一步改进在于：所述电压比较单元包括比较器U4-D、电阻R15、电阻R14、调整电阻R11、二极管D19、电阻R3、电容C16和N-MOS 管Q8；所述电阻R15的一端接放大器U4-A的1号脚，电阻R15的另一端接比较器U4-D的12号脚；所述电阻R14的一端接比较器U4-D 的13号脚，电阻R14的另一端接5V电源；所述调整电阻R11的一端接比较器U4-D的13号脚，调整电阻R11的另一端接地；所述比较器U4-D的14号脚接二极管D19的正极；所述电阻R3的一端接二极管D19的负极，电阻R3的另一端接地；所述电容C16的一端接二极管D19的负极，电容C16的另一端接地；所述N-MOS管Q8的栅极接二极管D19的负极，N-MOS管Q8的源极接地，N-MOS管Q8的漏极接N沟道MOS管Q4的栅极。

进一步改进在于：所述调整电阻R11的电阻值范围为1KΩ～20KΩ。

进一步改进在于：所述继电器U2的型号为SRAJ-S-124DM；所述放大器U4-A和比较器U4-D均为双运算放大器LM358。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型中，可通过调整电阻R11的电阻值来调整基准电压Vef，从而调整阈值电流。

2、本实用新型中，可通过调整取样电阻R47的电阻值来调整输入电压VIN，从而调整阈值电流。

3、本实用新型中，可通过调整运放的反馈电阻R46的电阻值来调整输入电压VIN，从而调整阈值电流。

附图说明

图1为本实用新型实施例中精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

下面结合说明书的附图，通过对本实用新型的具体实施方式作进一步的描述，使本实用新型的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，包括电性连接的继电器U2和电机M1，还包括电流取样电阻R47、开关控制单元、电压放大单元和电压比较单元；具体的，所述继电器U2的1号脚接K_24V电源，继电器U2 的8号脚接电机M1的正极，继电器U2的14号脚接24V电源。

所述开关控制单元与继电器U2电性连接，用于控制继电器U2 的通断；具体的，所述开关控制单元包括N沟道MOS管Q4、电阻 R5、电阻R6和电阻R7；所述N沟道MOS管Q4的源极接地；所述电阻R5的一端接继电器U2的7号脚，电阻R5的另一端接N沟道 MOS管Q4的漏极；所述电阻R6的一端接N沟道MOS管Q4的栅极，电阻R6的另一端接控制信号RELAY_CTRL；所述电阻R7的一端接N沟道MOS管Q4的栅极，电阻R7的另一端接地。

所述电流取样电阻R47与电机M1电性连接，用于将电流信号转换为电压信号；具体的，所述电流取样电阻R47的一端接电机M1 的负极，电流取样电阻R47的另一端接地。本实施例中，所述电流取样电阻R47的电阻值范围为1mΩ～1Ω。

所述电压放大单元与电流取样电阻R47电性连接，用于对电流取样电阻R47转换后的电压信号进行放大；具体的，所述电压放大单元包括放大器U4-A、电阻R4、电阻R45、电容C33和反馈电阻 R46；所述电阻R4的一端与电流取样电阻R47和电机M1之间的连线相连，电阻R4另一端接放大器U4-A的3号脚；所述电阻R45的一端接放大器U4-A的2号脚，电阻R45的另一端接地；所述电容 C33的一端接U4-A的1号脚，电容C33的另一端接U4-A的2号脚；所述反馈电阻R46一端接U4-A的1号脚，反馈电阻R46的另一端接 U4-A的2号脚；所述放大器U4-A的4号脚接地，放大器U4-A的 11号脚接5V电源。本实施例中，所述反馈电阻R46的电阻值范围为 10KΩ～1000KΩ。

所述电压比较单元与电压放大单元电性连接，用于将放大后的电压信号与预设的基准电压作比较，并将比较结果输送至开关控制单元。具体的，所述电压比较单元包括比较器U4-D、电阻R15、电阻R14、调整电阻R11、二极管D19、电阻R3、电容C16和N-MOS管Q8；所述电阻R15的一端接放大器U4-A的1号脚，电阻R15的另一端接比较器U4-D的12号脚；所述电阻R14的一端接比较器U4-D的13 号脚，电阻R14的另一端接5V电源；所述调整电阻R11的一端接比较器U4-D的13号脚，调整电阻R11的另一端接地；所述比较器U4-D 的14号脚接二极管D19的正极；所述电阻R3的一端接二极管D19 的负极，电阻R3的另一端接地；所述电容C16的一端接二极管D19 的负极，电容C16的另一端接地；所述N-MOS管Q8的栅极接二极管D19的负极，N-MOS管Q8的源极接地，N-MOS管Q8的漏极接 N沟道MOS管Q4的栅极。本实施例中，所述调整电阻R11的电阻值范围为1KΩ～20KΩ。

本实用新型中继电器U2通用继电器，本实施例中采用的型号为 SRAJ-S-124DM；所述放大器U4-A和比较器U4-D均为通用双运算放大器，本实施例中采用双运算放大器LM358。

本实用新型的工作原理为：

正常输出控制：当控制信号RELAY_CTRL为高电平时，N沟道MOS管Q4导通，K_24V电源通过继电器继U2的1和7脚之间的内部线圈，经过R5,Q4,到地线形成电流回路。使继电器吸合，当继电器吸合时，24V电源从继电器14脚流入，8脚流出，给电机正极供电，电机负极通过R47,连接到地线，形成电流回路，电机正常转动，驱动液压部件工作，使驾驶室举升；反之，当控制信号RELAY_CTRL 为低电平时，三极管Q4截止，继电器U2释放，电机电源断开，电机不能转动，液压部件停止工作，驾驶室就停止举升。

R47为电流取样电阻，把电流信号转换为电压信号，U4-A为电压放大电路，把取样到的微弱电压放大，U4-D为电压比较器，把经过放大的电压信号Vin和U4-D的13脚预设基准电压Vef作比较，当 Vin>Vef时，U4-D的14脚输出Vo为高电平，此高电压经过二极管 D19给C16快速充电，当C16上的电压超过1V时Q8(N-MOS管) 导通，Q8导通后，使Q4(N-MOS管)的栅极为低电平，Q4管截止，继电器U2释放，从而断开液压驱动电机的电源，起到对继电器U2 和电机以及负载的保护；当继电器断开后，电机停止运行，电机绕组上的电流降到0，同样取样电阻R47上的电流也降到0，这时Vin＝0, 当Vin<Vef时，U4-D的14脚输出Vo为低电平(接近0V)，此时二极管D19的正极电压为0，负极电压为高，由于二极管的单向导通特性，所以C16储存的电荷只能通过R3进行释放，由于R3的值为10M 欧姆，所以电荷释放很缓慢，在电荷释放完之前，Q8一直保持导通状态，Q4的栅极一直为低电平，继电器U2持续处于释放状态，直到其放完电后，Q8截止，Q4的栅极恢复为受RELAY_CTR信号控制状态，这就是输出过流保护电路的保护原理以及自恢复原理。

本实用新型通过实现对继电器和电机进行过流保护，从而避免用户在应用上，出现接错线(把继电器输出线直接接到了地线)，或负载超出了继电器或电机的最大允许电流值，或者负载超载时，烧坏继电器U2和电机以及负载本身。当负载被干扰或者在启动的一瞬间出现超载时，保护电路立即工作，关闭继电器U2，从而避免继电器U2 和电机被烧毁。当负载恢复正常时，保护电路检测到后，立即关闭，从而恢复继电器U2的输出。即实现了自恢复功能。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“优选地”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点，包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中，在本说明书中对于上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或者示例中以合适方式结合。

通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本实用新型不局限于上述的具体实施方式，在本实用新型基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本实用新型的保护范围，应由各权利要求限定之。

Claims (9)

1.一种精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，包括电性连接的继电器U2和电机M1，其特征在于：还包括电流取样电阻R47、开关控制单元、电压放大单元和电压比较单元；

所述开关控制单元与继电器U2电性连接，用于控制继电器U2的通断；

所述电流取样电阻R47与电机M1电性连接，用于将电流信号转换为电压信号；

所述电压放大单元与电流取样电阻R47电性连接，用于对电流取样电阻R47转换后的电压信号进行放大；

所述电压比较单元与电压放大单元电性连接，用于将放大后的电压信号与预设的基准电压作比较，并将比较结果输送至开关控制单元。

2.根据权利要求1所述的精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，其特征在于：所述继电器U2的1号脚接K_24V电源，继电器U2的8号脚接电机M1的正极，继电器U2的14号脚接24V电源；所述继电器U2的型号为SRAJ-S-124DM。

3.根据权利要求2所述的精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，其特征在于：所述开关控制单元包括N沟道MOS管Q4、电阻R5、电阻R6和电阻R7；所述N沟道MOS管Q4的源极接地；所述电阻R5的一端接继电器U2的7号脚，电阻R5的另一端接N沟道MOS管Q4的漏极；所述电阻R6的一端接N沟道MOS管Q4的栅极，电阻R6的另一端接控制信号RELAY_CTRL；所述电阻R7的一端接N沟道MOS管Q4的栅极，电阻R7的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，其特征在于：所述电流取样电阻R47的一端接电机M1 的负极，电流取样电阻R47的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，其特征在于：所述电流取样电阻R47的电阻值范围为1mΩ～1Ω。

6.根据权利要求4所述的精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，其特征在于：所述电压放大单元包括放大器U4-A、电阻R4、电阻R45、电容C33和反馈电阻R46；所述电阻R4的一端与电流取样电阻R47和电机M1之间的连线相连，电阻R4另一端接放大器U4-A的3号脚；所述电阻R45的一端接放大器U4-A的2号脚，电阻R45的另一端接地；所述电容C33的一端接U4-A的1号脚，电容C33的另一端接U4-A的2号脚；所述反馈电阻R46一端接U4-A的1号脚，反馈电阻R46的另一端接U4-A的2号脚；所述放大器U4-A的4号脚接地，放大器U4-A的11号脚接5V电源；所述放大器U4-A为双运算放大器LM358。

7.根据权利要求6所述的精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，其特征在于：所述反馈电阻R46的电阻值范围为10KΩ～1000KΩ。

8.根据权利要求6所述的精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，其特征在于：所述电压比较单元包括比较器U4-D、电阻R15、电阻R14、调整电阻R11、二极管D19、电阻R3、电容C16和N-MOS管Q8；所述电阻R15的一端接放大器U4-A的1号脚，电阻R15的另一端接比较器U4-D的12号脚；所述电阻R14的一端接比较器U4-D的13号脚，电阻R14的另一端接5V电源；所述调整电阻R11的一端接比较器U4-D的13号脚，调整电阻R11的另一端接地；所述比较器U4-D的14号脚接二极管D19的正极；所述电阻R3的一端接二极管D19的负极，电阻R3的另一端接地；所述电容C16的一端接二极管D19的负极，电容C16的另一端接地；所述N-MOS管Q8的栅极接二极管D19的负极，N-MOS管Q8的源极接地，N-MOS管Q8的漏极接N沟道MOS管Q4的栅极；所述比较器U4-D为双运算放大器LM358。

9.根据权利要求8所述的精确且可灵活调整电流大小的电机过流保护电路，其特征在于：所述调整电阻R11的电阻值范围为1KΩ～20KΩ。

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