RU2024180C1

RU2024180C1 - Dc motor control device

Info

Publication number: RU2024180C1
Application number: SU5006870/07A
Authority: RU
Inventors: В.В. Григорович; нова Т.П. Лукь; Т.П. Лукьянова
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент"
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: electrical engineering; motor control. SUBSTANCE: device has bridge circuit built around power transistors shorted out by reversed polarity diodes. Electric motor is placed across output diagonally opposite pair of junctions. At corresponding input signals, device provides making of motor counter-emf current through two ON power transistors and inherent resistance of power source which shorts out motor armature winding. provision of one control circuit for two power transistors which are ON under stationary duty reduces power losses. EFFECT: reduced power losses; enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной и преобразовательной технике, в частности к бесконтактным переключателям, и может быть использовано для реверсивного управления электродвигателями постоянного тока. The invention relates to a switching and converting technique, in particular to proximity switches, and can be used for reverse control of DC motors.

Известны устройства, содержащие мостовую схему на силовых транзисторах, в одну диагональ которой включен двигатель, а другая диагональ подключена к клеммам питания, и элементы цепей управления силовыми транзисторами. Недостатком этих устройств являются значительные потери мощности на резисторах цепей управления, сопротивления которых рассчитаны по максимальным базовым токам силовых транзисторов в пускотормозных режимах. Known devices containing a bridge circuit on power transistors, in one diagonal of which the engine is turned on, and the other diagonal is connected to the power terminals, and elements of the control circuits of power transistors. The disadvantage of these devices is significant power losses on the resistors of the control circuits, the resistances of which are calculated by the maximum base currents of the power transistors in the braking modes.

Известно устройство, содержащее транзисторную мостовую схему, в одну диагональ которой включен двигатель, а другая диагональ подключена к клеммам источника питания, коммутирующие транзисторы, цепи управления. В этом устройстве потери мощности в цепях управления снижены благодаря применению составных транзисторов, однако достаточно велики, вследствие чего велика потребляемая мощность всего устройства. A device is known that contains a transistor bridge circuit, in one diagonal of which the engine is turned on, and the other diagonal is connected to the terminals of the power source, switching transistors, control circuits. In this device, power losses in the control circuits are reduced due to the use of composite transistors, however, are large enough, as a result of which the power consumption of the entire device is large.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для управления электродвигателем, содержащее мостовую схему на силовых транзисторах разного типа проводимости, шунтированных диодами в обратном включении, двигатель, включенный в диагональ мостовой схемы, причем эмиттеры двух силовых транзисторов первого типа проводимости подключены к шине питания, а эмиттеры двух других силовых транзисторов второго типа проводимости подключены к общей шине, четыре управляющих транзистора, коллекторы которых подключены к базам соответствующих силовых транзисторов, и два диода, причем эмиттеры двух управляющих транзисторов одного типа проводимости подключены через резистор к эмиттерам двух других управляющих транзисторов другого типа проводимости, базы управляющих транзисторов разных типов проводимости попарно объединены и являются первым и вторым входами устройства. The closest in technical essence to the proposed device is a device for controlling an electric motor, containing a bridge circuit on power transistors of different types of conductivity, shunted by diodes in the reverse connection, the motor included in the diagonal of the bridge circuit, and the emitters of two power transistors of the first type of conductivity are connected to the power bus and the emitters of two other power transistors of the second type of conductivity are connected to a common bus, four control transistors, the collectors of which dklyucheny corresponding to the bases of power transistors, and two diodes, the emitters of the two control transistors of one conductivity type connected through a resistor to the emitters of the two other control different conductivity type transistors, the base of control transistor pairs of different types of conductivity are combined and the first and second inputs.

Однако это устройство не обеспечивает шунтирование якорной обмотки двигателя. Это снижает функциональные возможности устройства, в частности не позволяет реализовать режим динамического торможения, который используется для эффективного торможения и точной остановки двигателя, а также при несимметричном широтно-импульсном регулировании скорости двигателя. However, this device does not provide shunting of the armature winding of the motor. This reduces the functionality of the device, in particular, does not allow to implement the dynamic braking mode, which is used for effective braking and precise engine stop, as well as with asymmetric pulse-width pulse speed control of the engine.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения режима динамического торможения при малой потребляемой мощности. The aim of the invention is to expand the functionality of the device by providing a dynamic braking mode with low power consumption.

Для этого в устройстве для управления электродвигателем постоянного тока, содержащем мостовую схему на первом, втором, третьем и четвертом силовых транзисторах, шунтированных диодами в обратном включении, электродвигатель постоянного тока, включенный в диагональ мостовой схемы, четыре управляющих транзистора, причем эмиттеры первого и третьего силовых транзисторов, имеющих первый тип проводимости, подключены к шине питания, а эмиттеры второго и четвертого транзисторов, имеющих второй тип проводимости, подключены к общей шине, база первого силового транзистора через первый резистор подключена к коллектору первого управляющего транзистора, эмиттер которого подключен к базе четвертого силового транзистора и к коллектору второго управляющего транзистора, база третьего силового транзистора через второй резистор подключена к коллектору третьего управляющего транзистора, эмиттер которого подключен к базе второго силового транзистора и к коллектору четвертого управляющего транзистора, эмиттеры второго и четвертого управляющих транзисторов подключены к общей шине, базы первого и четвертого управляющих транзисторов соединены соответственно с первыми выводами третьего и четвертого резисторов, вторые выводы которых объединены и являются первым входом устройства, базы третьего и второго управляющих транзисторов соединены соответственно с первыми выводами пятого и шестого резисторов, вторые выводы которых объединены и являются вторым входом устройства, при этом управляющие транзисторы имеют второй тип проводимости. To do this, in a device for controlling a DC motor containing a bridge circuit on the first, second, third and fourth power transistors, shunted by diodes in the reverse connection, a DC motor included in the diagonal of the bridge circuit, four control transistors, the emitters of the first and third power transistors having the first type of conductivity are connected to the power bus, and emitters of the second and fourth transistors having the second type of conductivity are connected to the common bus, the base the power transistor through the first resistor is connected to the collector of the first control transistor, the emitter of which is connected to the base of the fourth power transistor and to the collector of the second control transistor, the base of the third power transistor through the second resistor is connected to the collector of the third control transistor, the emitter of which is connected to the base of the second power transistor and to the collector of the fourth control transistor, the emitters of the second and fourth control transistors are connected to a common bus, ba the first and fourth control transistors are connected respectively to the first terminals of the third and fourth resistors, the second terminals of which are combined and are the first input of the device, the bases of the third and second control transistors are connected respectively to the first terminals of the fifth and sixth resistors, the second terminals of which are combined and are the second input devices, while the control transistors have a second type of conductivity.

Такое выполнение устройства позволяет при соответствующих входных сигналах обеспечить замыкание тока противо-ЭДС через два открытых силовых транзистора и внутреннее сопротивление источника питания, шунтирующее якорную обмотку двигателя, т.е. устройство работает в режиме динамического торможения. This embodiment of the device allows, with appropriate input signals, to provide a short circuit of the counter-EMF current through two open power transistors and an internal resistance of the power supply, which shunts the armature winding of the motor, the device operates in dynamic braking mode.

Наличие одной управляющей цепи для двух открытых в стационарном режиме силовых транзисторов обеспечивает малые потери мощности. The presence of one control circuit for two power transistors open in stationary mode provides small power losses.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. The drawing shows a diagram of the proposed device.

Оно содержит мостовую схему на силовых транзисторах 1-4, шунтированных обратными диодами 5-8. В диагональ мостовой схемы включен двигатель 9. Эмиттеры транзисторов 1, 3 первого типа проводимости подключены к шине питания, а эмиттеры транзисторов 2, 4 второго типа проводимости подключены к общей шине. База транзистора 1 через первый резистор 10 подключена к коллектору первого управляющего транзистора 11. Эмиттер транзистора 11 подключен к базе транзистора 4 и к коллектору второго управляющего транзистора 12, эмиттер которого подключен к общей шине. База транзистора 3 через второй резистор 13 подключена к коллектору третьего управляющего транзистора 14. Эмиттер транзистора 14 подключен к базе транзистора 2 и к коллектору четвертого управляющего транзистора 15, эмиттер которого подключен к общей шине. Базы управляющих транзисторов 11 и 15 соединены соответственно с первыми выводами третьего и четвертого резисторов 16 и 17, вторые выводы которых объединены и являются первым входом устройства. Базы управляющих транзисторов 12 и 14 соединены соответственно с первыми выводами пятого и шестого резисторов 18 и 19, вторые выводы которых объединены и являются вторым входом устройства. It contains a bridge circuit on power transistors 1-4, shunted by reverse diodes 5-8. Motor 9 is included in the diagonal of the bridge circuit. The emitters of transistors 1, 3 of the first type of conductivity are connected to the power bus, and the emitters of transistors 2, 4 of the second type of conductivity are connected to the common bus. The base of the transistor 1 through the first resistor 10 is connected to the collector of the first control transistor 11. The emitter of the transistor 11 is connected to the base of the transistor 4 and to the collector of the second control transistor 12, the emitter of which is connected to a common bus. The base of the transistor 3 through the second resistor 13 is connected to the collector of the third control transistor 14. The emitter of the transistor 14 is connected to the base of the transistor 2 and to the collector of the fourth control transistor 15, the emitter of which is connected to a common bus. The base of the control transistors 11 and 15 are connected respectively to the first terminals of the third and fourth resistors 16 and 17, the second terminals of which are combined and are the first input of the device. The base of the control transistors 12 and 14 are connected respectively to the first terminals of the fifth and sixth resistors 18 and 19, the second terminals of which are combined and are the second input of the device.

Управляющие транзисторы 12 и 15 выбираются так, чтобы их напряжение насыщения коллектор-эмиттер было достаточно малым для надежного запирания перехода база-эмиттер силовых транзисторов 4 и 2 соответственно. The control transistors 12 and 15 are selected so that their collector-emitter saturation voltage is small enough to reliably block the base-emitter junction of the power transistors 4 and 2, respectively.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При поступлении сигнала на первый вход и отсутствии сигнала на втором входе устройства открываются управляющие транзисторы 11 и 15. Транзистор 15 шунтирует базоэмиттерный переход силового транзистора 2, что устраняет возможность его включения. Через первый резистор 10 протекает ток, являющийся базовым током силовых транзисторов 1 и 4, в результате чего указанные транзисторы отпираются, обеспечивая вращение двигателя в одном направлении. When the signal arrives at the first input and there is no signal at the second input of the device, the control transistors 11 and 15 open. Transistor 15 shunts the base-emitter junction of the power transistor 2, which eliminates the possibility of its inclusion. A current flows through the first resistor 10, which is the base current of the power transistors 1 and 4, as a result of which these transistors are unlocked, allowing the motor to rotate in one direction.

Аналогично при поступлении сигнала только на второй вход устройства открываются управляющие транзисторы 14 и 12. Транзистор 12 шунтирует базоэмиттерный переход силового транзистора 4, устраняя возможность его включения. Через резистор 13 протекает базовый ток транзисторов 3 и 2 и, следовательно, обеспечивается вращение двигателя в противоположном направлении. Similarly, when a signal arrives only at the second input of the device, the control transistors 14 and 12 open. The transistor 12 shunts the base-emitter junction of the power transistor 4, eliminating the possibility of its inclusion. Through the resistor 13, the base current of the transistors 3 and 2 flows and, therefore, the rotation of the motor in the opposite direction is ensured.

Таким образом, в режиме вращения один и тот же ток, протекающий через резистор 10 (или 13), является базовым током обоих открытых силовых транзисторов 1 и 4 (или 2 и 3), что обеспечивает низкие потери в управляющих цепях и, следовательно, снижение потребляемой мощности всего устройства. Thus, in the rotation mode, the same current flowing through the resistor 10 (or 13) is the base current of both open power transistors 1 and 4 (or 2 and 3), which ensures low losses in the control circuits and, therefore, a decrease power consumption of the whole device.

При поступлении сигнала одновременно на оба входа устройства открыты транзисторы 1, 3, 11, 12, 14, 15. Транзисторы 2 и 4 закрыты, так как их базоэмиттерные переходы зашунтированы соответственно транзисторами 15 и 12. Через открытые транзисторы 1, 3 и источник питания происходит замыкание тока противо-ЭДС двигателя. Якорная обмотка двигателя в этом режиме шунтируется внутренним сопротивлением источника питания, в результате чего создается эффект динамического торможения. When a signal arrives at both inputs of the device, transistors 1, 3, 11, 12, 14, 15 are open. Transistors 2 and 4 are closed, since their base-emitter junctions are shunted by transistors 15 and 12, respectively. Through open transistors 1, 3 and the power source short circuit current counter-EMF engine. The motor armature winding in this mode is shunted by the internal resistance of the power source, as a result of which the effect of dynamic braking is created.

На предприятии на этапе техпроекта изготовлен макет предлагаемого устройства и проведены его испытания при работе с двигателем типа D25. В качестве силовых транзисторов использовались транзисторы типа КТ825 и КТ827, выполненные по схеме Дарлингтона. At the enterprise, at the stage of the technical design, a model of the proposed device was made and tested during operation with an engine of type D25. As power transistors, transistors of the KT825 and KT827 type, made according to the Darlington circuit, were used.

По сравнению с прототипом макет предлагаемого устройства обеспечивает режим динамического торможения, который использовался для точной остановки и при широтно-импульсном регулировании скорости двигателя. Compared with the prototype, the layout of the proposed device provides a dynamic braking mode, which was used for precise stopping and with pulse-width regulation of engine speed.

В режиме вращения мощность, рассеиваемая на резисторах цепей управления, не больше, чем у прототипа, и в два раза меньше, чем у аналогов. Общая потребляемая мощность устройства в режиме вращения также не больше, чем у прототипа, и меньше, чем у аналогов, на 10%. In rotation mode, the power dissipated on the resistors of the control circuits is not more than that of the prototype, and half as much as that of analogues. The total power consumption of the device in rotation mode is also not more than that of the prototype, and less than that of analogues, by 10%.

Claims

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее мостовую транзисторную схему, каждый силовой транзистор которой шунтирован обратным диодом, в диагональ мостовой схемы включен электродвигатель постоянного тока, четыре управляющих транзистора, причем эмиттеры первого и третьего силовых транзисторов, имеющих первый тип проводимости, подключены к шине питания, а эмиттеры второго и четвертого транзисторов, имеющих второй тип проводимости, подключены к общей шине, отличающееся тем, что база первого силового транзистора через первый резистор подключена к коллектору первого управляющего транзистора, эмиттер которого подключен к базе четвертого силового транзистора и к коллектору второго управляющего транзистора, база третьего силового транзистора через второй резистор подключена к коллектору третьего управляющего транзистора, эмиттер которого подключен к базе второго силового транзистора и к коллектору четвертого управляющего транзистора, эмиттеры второго и четвертого управляющих транзисторов подключены к общей шине, базы первого и четвертого управляющих транзисторов соединены соответственно с первыми выводами третьего и четвертого резисторов, вторые выводы которых объединены и являются первым входом устройства, базы третьего и второго управляющих транзисторов соединены соответственно с первыми выводами пятого и шестого резисторов, вторые выводы которых объединены и являются вторым входом устройства, при этом управляющие транзисторы имеют второй тип проводимости. DEVICE FOR CONTROLLING A DC MOTOR, containing a bridge transistor circuit, each power transistor of which is shunted by a reverse diode, a DC motor, four control transistors are included in the diagonal of the bridge circuit, and emitters of the first and third power transistors having the first type of power conductor are connected to and the emitters of the second and fourth transistors having a second type of conductivity are connected to a common bus, characterized in that the base of the first power trans the stator through the first resistor is connected to the collector of the first control transistor, the emitter of which is connected to the base of the fourth power transistor and to the collector of the second control transistor, the base of the third power transistor through the second resistor is connected to the collector of the third control transistor, the emitter of which is connected to the base of the second power transistor and to the collector of the fourth control transistor, the emitters of the second and fourth control transistors are connected to a common bus, the base of the first and fourth control transistors are connected respectively to the first terminals of the third and fourth resistors, the second terminals of which are combined and are the first input of the device, the bases of the third and second control transistors are connected respectively to the first terminals of the fifth and sixth resistors, the second terminals of which are combined and are the second input of the device, This control transistors have a second type of conductivity.