一种音圈电机驱动电路[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 207460045 U(45)授权公告日 2018.06.05

(21)申请号 201721460458.0(22)申请日 2017.11.06

(73)专利权人 宁波尚进自动化科技有限公司

地址 315100 浙江省宁波市鄞州区启明路

创新128园区23幢156号(72)发明人 于海波　李金涛　颜向乙　尚美杰　

张焕树　陈文　(74)专利代理机构 宁波市鄞州盛飞专利代理事

务所(普通合伙) 33243

代理人 龙洋(51)Int.Cl.

H02P 25/034(2016.01)H02P 7/025(2016.01)H02H 3/08(2006.01)H02K 11/33(2016.01)

权利要求书2页 说明书4页 附图2页

CN 207460045 U(54)实用新型名称

一种音圈电机驱动电路(57)摘要

本实用新型公开了一种音圈电机驱动电路，用以解决现有的音圈电机驱动电路受温度影响稳定性差的问题。该电路包括：外部接口电路,用于输入电压；上电逻辑管理电路，用于管理音圈电机驱动电路的上电逻辑并且在检测到过流保护电路输出报警信号时，及时切断功率对外输出回路；功率驱动电路，用于为所述音圈电机提供可编程电流；电流采集电路，与所述功率驱动电路连接，用于采集流过所述音圈电机的电流；过流保护电路，用于在所述音圈电机驱动电路短路时及时切断驱动输出；模拟PI运算电路，用于获取所述电流采集电路反馈的电流信息并模拟PI运算。本实用新型采用双闭环反馈系统，实现驱动器稳定的恒流输出，避免了因电机阻抗波动带来的影响。

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1.一种音圈电机驱动电路，其特征在于，包括：外部接口电路,用于输入电压；上电逻辑管理电路，与所述外部接口电路连接，用于管理音圈电机驱动电路的上电逻辑并且在检测到过流保护电路输出报警信号时，及时切断功率对外输出回路；

功率驱动电路，与所述上电逻辑管理电路和音圈电机连接，用于为所述音圈电机提供可编程电流；

电流采集电路，与所述功率驱动电路连接，用于采集流过所述音圈电机的电流；过流保护电路，与所述电流采集电路和所述上电逻辑管理电路连接，用于在所述音圈电机驱动电路短路时及时切断驱动输出；

模拟PI运算电路，与所述功率驱动电路、所述电流采集电路以及所述外部接口电路连接，用于获取所述电流采集电路反馈的电流信息并模拟PI运算。

2.根据权利要求1所述的一种音圈电机驱动电路，其特征在于，所述上电逻辑管理电路由数字逻辑器件组成。

3.根据权利要求1所述的一种音圈电机驱动电路，其特征在于，所述功率驱动电路由第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、运算放大器、电容、第一三极管、第二三极管、第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管、第三瞬态抑制二极管、第四瞬态抑制二极管、第一二极管、第二二极管、第一MOS管、第二MOS管、整流器和滑动变阻器组成；

所述第一电阻的一端连接音圈电机的正极；所述第一电阻的另一端并接所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端、所述第四电阻的一端和所述运算放大器的反向输入端；

所述第二电阻的另一端连接信号输入；

所述第三电阻的另一端连接所述电容的一端；所述电容的另一端并接所述第四电阻的另一端、所述第六电阻的一端、所述第一三极管的发射集、所述第二三极管的集电极、所述第二瞬态抑制二极管的负极、所述第一MOS管的漏极、所述第一瞬态抑制二极管的负极；

所述运算放大器的正向输入连接所述第八电阻的一端；所述第八电阻的另一端接地；所述运算放大器的第一接口并接所述第八电阻的另一端、所述第五电阻的一端、所述第一三极管的基极、所述第七电阻的一端和所述第二三极管的基极；所述第五电阻的另一端连接所述运算放大器的第八接口；所述第七电阻的另一端连接所述运算放大器的第二接口；

所述运算放大器的第六接口连接-48V电源；

所述第二瞬态抑制二极管的正极并接所述第四瞬态抑制二极管的正极、所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的漏极和所述第三瞬态抑制二极管的正极；

所述第一MOS管的栅极连接所述第九电阻的一端；所述第九电阻的另一端并接所述第一瞬态抑制二极管的正极、所述第十电阻的一端；所述第十电阻的另一端并接所述第十一电阻的一端和所述整流器的第七接口；所述第十一电阻的另一端接+48V电源；

所述第二MOS管的栅极连接所述第十二电阻的一端；所述第十二电阻的另一端并接所述第三瞬态抑制二极管的负极和所述第十三电阻的一端；所述第十三电阻的另一端并接所述整流器的第五接口和所述第十四电阻的一端；所述第十四电阻的另一端连接-48V电源；

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所述整流器的第一接口并接所述整流器的第二接口和所述第十五电阻的一端；所述第十五电阻的另一端连接5V电源的正极；所述整流器的第三接口连接+48V电源；

所述第二MOS管的源极并接所述第四瞬态抑制二极管的负极、所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极后、所述滑动变阻器的第一接口连接和所述滑动变阻器的第二接口；所述滑动变阻器的第三接口并接所述滑动变阻器的第四接口和所述第十六电阻的一端；所述第十六电阻的另一端接地；所述第一二极管的负极连接+48V电源；所述第二二极管的正极连接-48V电源。

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说　明　书一种音圈电机驱动电路

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技术领域

[0001]本实用新型涉及音圈电机技术领域，尤其涉及一种音圈电机驱动电路。

背景技术

[0002]音圈电机是具有特殊结构的新型直接驱动电机，其具有结构简单、快速响应、高加速度等特性，广泛用于精确定位的工业自动化系统当中。因此，其中对于音圈电机的驱动电路设计尤为重要。

[0003]通常的驱动器系统带宽较低，一般在2KHZ左右，一定程度上限制了音圈，此外音圈电机的阻抗受温度影响较大，当其温升较高时，阻抗变大，驱动器的恒流输出的稳定性会收到影响。

发明内容

[0004]本实用新型要解决的技术问题目的在于提供一种音圈电机驱动电路，用以解决现有的音圈电机驱动电路受温度影响稳定性差的问题。[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：[0006]一种音圈电机驱动电路，包括：[0007]外部接口电路,用于输入电压；[0008]上电逻辑管理电路，与所述外部接口电路连接，用于管理音圈电机驱动电路的上电逻辑并且在检测到过流保护电路输出报警信号时，及时切断功率对外输出回路；[0009]功率驱动电路，与所述上电逻辑管理电路和音圈电机连接，用于为所述音圈电机提供可编程电流；

[0010]电流采集电路，与所述功率驱动电路连接，用于采集流过所述音圈电机的电流；[0011]过流保护电路，与所述电流采集电路和所述上电逻辑管理电路连接，用于在所述音圈电机驱动电路短路时及时切断驱动输出；[0012]模拟PI运算电路，与所述功率驱动电路、所述电流采集电路以及所述外部接口电路连接，用于获取所述电流采集电路反馈的电流信息并模拟PI运算。[0013]进一步地，所述上电逻辑管理电路由数字逻辑器件组成。[0014]所述功率驱动电路由第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、运算放大器、电容、第一三极管、第二三极管、第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管、第三瞬态抑制二极管、第四瞬态抑制二极管、第一二极管、第二二极管、第一MOS管、第二MOS管、整流器和滑动变阻器组成；[0015]所述第一电阻的一端连接电机的正极；所述第一电阻的另一端并接所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端、所述第四电阻的一端和所述运算放大器的反向输入端；[0016]所述第二电阻的另一端连接信号输入；

[0017]所述第三电阻的另一端连接所述电容的一端；所述电容的另一端并接所述第四电

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阻的另一端、所述第六电阻的一端、所述第一三极管的发射集、所述第二三极管的集电极、所述第二瞬态抑制二极管的负极、所述第一MOS管的漏极、所述第一瞬态抑制二极管的负极；

[0018]所述运算放大器的正向输入连接所述第八电阻的一端；所述第八电阻的另一端接地；

[0019]所述运算放大器的第一接口并接所述第八电阻的另一端、所述第五电阻的一端、所述第一三极管的基极、所述第七电阻的一端和所述第二三极管的基极；所述第五电阻的另一端连接所述运算放大器的第八接口；所述第七电阻的另一端连接所述运算放大器的第二接口；

[0020]所述运算放大器的第六接口连接-48V电源；

[0021]所述第二瞬态抑制二极管的正极并接所述第四瞬态抑制二极管的正极、所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的漏极和所述第三瞬态抑制二极管的正极；[0022]所述第一MOS管的栅极连接所述第九电阻的一端；所述第九电阻的另一端并接所述第一瞬态抑制二极管的正极、所述第十电阻的一端；所述第十电阻的另一端并接所述第十一电阻的一端和所述整流器的第七接口；所述第十一电阻的另一端接+48V电源；[0023]所述第二MOS管的栅极连接所述第十二电阻的一端；所述第十二电阻的另一端并接所述第三瞬态抑制二极管的负极和所述第十三电阻的一端；所述第十三电阻的另一端并接所述整流器的第五接口和所述第十四电阻的一端；所述第十四电阻的另一端连接 -48V电源；

[0024]所述整流器的第一接口并接所述整流器的第二接口和所述第十五电阻的一端；所述第十五电阻的另一端连接5V电源的正极；所述整流器的第三接口连接+48V电源；[0025]所述第二MOS管的源极并接所述第四瞬态抑制二极管的负极、所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极后、所述滑动变阻器的第一接口连接和所述滑动变阻器的第二接口；所述滑动变阻器的第三接口并接所述P2的第四接口和所述第十六电阻的一端；所述第十六电阻的另一端接地；所述第一二极管的负极连接+48V电源；所述第二二极管的正极连接-48V电源。

[0026]本实用新型与传统的技术相比，有如下优点：[0027]1.本实用新型采用双闭环反馈系统，电流采集信息分别反馈到主功率驱动回路以及前端模拟PI运算系统，实现的驱动器稳定的恒流输出，避免了因电机阻抗波动带来的影响。

[0028]2.本实用新型采用模拟PI控制技术，实现了驱动器的高宽带输出(实测系统宽带达5KHZ)，提升系统的快速响应能力。附图说明

[0029]图1是本实用新型实施例提供的一种音圈电机驱动电路结构图；[0030]图2是本使用新型实施例提供的功率驱动电路结构图。

具体实施方式

[0031]以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步

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的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

[0032]本实用新型实施例提供了一种音圈电机驱动电路，如图1所示，包括：[0033]外部接口电路1,用于输入电压；[0034]上电逻辑管理电路2，与外部接口电路1连接，用于管理音圈电机驱动电路的上电逻辑并且在检测到过流保护电路5输出报警信号时，及时切断功率对外输出回路；[0035]功率驱动电路3，与上电逻辑管理电路2和音圈电机7连接，用于为音圈电机7提供可编程电流；

[0036]电流采集电路4，与功率驱动电路3连接，用于采集流过音圈电机7的电流；[0037]过流保护电路5，与电流采集电路4和上电逻辑管理电路2 连接，用于在音圈电机驱动电路短路时及时切断驱动输出；[0038]模拟PI运算电路6，与所述功率驱动电路3、电流采集电路 4以及外部接口电路1连接，用于获取电流采集电路4反馈的电流信息并模拟PI运算。[0039]其中，上电逻辑管理电路2由数字逻辑器件组成。[0040]功率驱动电路3采用功率放大器、运算放大器和阻容器件构成的闭环电路。[0041]本实用新型实施例提供一种音圈可编程音圈电机驱动电路，可以充分发挥音圈电机的快速响应和高加速度的特性。[0042]具体的，本实施例的音圈电机驱动电路由外部接口电路1、上电逻辑管理电路2、功率驱动电路3、电流采集电路4、过流保护电路5、模拟PI运算电路6和音圈电机7组成。[0043]其中，上电逻辑管理电路2与外部接口电路1连接，功率驱动电路3与上电逻辑管理电路2和音圈电机7连接，电流采集电路4与功率驱动电路连接，过流保护电路5与电流采集电路4和上电逻辑管理电路2连接，模拟PI运算电路6与功率驱动电路3、电流采集电路4及外部接口电路1连接。

[0044]上电逻辑管理电路1由数字逻辑器件搭建而成，用于驱动电路的上电逻辑，检测到过流保护电路5输出的报警信号时，及时切断功率对外输出回路。

[0045]功率驱动电路3采用功率放大器和外围的精密运算放大器及组容器件构成的闭环系统，用于为音圈电机7提供可编程的电流。

[0046]电流采集电路4用于采集流过音圈电机7的电流，为控制系统速度环设计提供参考。

[0047]上述可编程音圈电机驱动电路根据外部接口电路1输入电压信号产生恒定的驱动电流信号，以驱动该音圈马达。[0048]本实用新型实施例中，采用双闭环反馈系统，电流采集信息分别反馈到功率驱动电路3及前端模拟PI运算电路6，实现驱动器稳定的恒流输出，避免了因电机阻抗波动带来的影响。

[0049]并且，本实施例采用模拟PI控制技术，实现了驱动器的高带宽输出，通常的驱动器系统带宽为2KHZ，而本实施例实测系统可达5KHZ。提升了系统的快速响应能力。[0050]其中，功率驱动电路3由第一电阻301、第二电阻302、第三电阻303、第四电阻304、第五电阻305、第六电阻306、第七电阻307、第八电阻308、第九电阻309、第十电阻310、第十一电阻311、第十二电阻312、第十三电阻313、第十四电阻314、第十五电阻315、第十六电阻316、运算放大器317、电容318、第一三极管319、第二三极管320、第一瞬态抑制二极管321、

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第二瞬态抑制二极管322、第三瞬态抑制二极管323、第四瞬态抑制二极管324、第一二极管325、第二二极管326、第一MOS管327、第二MOS管328、整流器329和滑动变阻器330组成；[0051]第一电阻301的一端连接音圈电机7的正极；第一电阻301 的另一端并接第二电阻302的一端、第三电阻303的一端、第四电阻304的一端和运算放大器317的反向输入端；[0052]第二电阻302的另一端连接信号输入；[0053]第三电阻303的另一端连接电容318的一端；电容318的另一端并接第四电阻304的另一端、第六电阻306的一端、第一三极管319的发射集、第二三极管320的集电极、第二瞬态抑制二极管322的负极、第一MOS管325的漏极、第一瞬态抑制二极管 321的负极；[0054]运算放大器317的正向输入连接第八电阻308的一端；第八电阻308的另一端接地；[0055]运算放大器317的第一接口并接第八电阻308的另一端、第五电阻305的一端、第一三极管319的基极、第七电阻307的一端和第二三极管320的基极；第五电阻305的另一端连接运算放大器317的第八接口；第七电阻307的另一端连接运算放大器317 的第二接口；[0056]运算放大器317的第六接口连接-48V电源；[0057]第二瞬态抑制二极管322的正极并接第四瞬态抑制二极管324的正极、第一MOS管327的源极、第二MOS管328的漏极和第三瞬态抑制二极管323的正极；[0058]第一MOS管327的栅极连接第九电阻309的一端；第九电阻 309的另一端并接第一瞬态抑制二极管321的正极、第十电阻310 的一端；第十电阻310的另一端并接第十一电阻311的一端和整流器329的第七接口；第十一电阻311的另一端接+48V电源；[0059]第二MOS管328的栅极连接第十二电阻312的一端；第十二电阻312的另一端并接第三瞬态抑制二极管323的负极和第十三电阻313的一端；第十三电阻313的另一端并接整流器329的第五接口和第十四电阻314的一端；第十四电阻314的另一端连接 -48V电源；[0060]整流器329的第一接口并接整流器329的第二接口和第十五电阻315的一端；第十五电阻315的另一端连接5V电源的正极；整流器329的第三接口连接+48V电源；[0061]第二MOS管328的源极并接第四瞬态抑制二极管324的负极、第一二极管325的正极和第二二极管326的负极后、滑动变阻器 330的第一接口连接和滑动变阻器330的第二接口；滑动变阻器 330的第三接口并接滑动变阻器330的第四接口和第十六电阻 316的一端；第十六电阻316的另一端接地；第一二极管325的负极连接+48V电源；第二二极管326的正极连接-48V电源。

[0062]功率驱动电路3与上电逻辑管理电路2和音圈电机7连接，如上述电路可知，可以为音圈电机7提供可编程电流。

[0063]本实施例中+48V电源与-48V电源为两组共地电源。根据上述电路图，采用模拟PI控制技术，实现了驱动器的高宽带输出，提升系统的快速响应能力

[0064]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

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图1

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图2

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