專利名稱：一種電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
依據(jù)K/YBS500A型機載布撒武器用電動舵機要求，單路舵機輸出電流不超過20A 的安全值，而舵機在快速啟動、頻繁換向以及外部干擾等情況下會產(chǎn)生瞬時大電流，當(dāng)此電流超出安全值時有可能對驅(qū)動模塊內(nèi)部功率器件及電機部件造成損壞。為了解決上述問題，需要設(shè)計一種驅(qū)動模塊電流瞬時保護電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了避免電動舵機輸出的功率電流超出安全值時對驅(qū)動模塊內(nèi)部功率器件及電機部件造成損壞，提出一種電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路，利用電流傳感器監(jiān)測到的舵機輸出電流采樣值與參考值進行比較，當(dāng)采樣值低于參考值時，保護電路不工作，一旦采樣值超出參考值，保護電路將會使所有功率開關(guān)器件處于截止?fàn)顟B(tài)，達到限流目的，從而起到保護驅(qū)動模塊功率器件及電機部件的作用。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路，其外圍電路為用于電機驅(qū)動的H 橋電路和PWM驅(qū)動電路，該H橋電路中電機電樞位于中間連接位置，瞬態(tài)保護電路由電流傳感器、電壓比較電路和功率器件保護電路三部分組成；電流傳感器與電機電樞串聯(lián)安裝在用于電機驅(qū)動的H橋電路中間連接位置，電流傳感器將對電機電樞電流進行采樣，并將采樣結(jié)果轉(zhuǎn)換為表征電流采樣值的電壓信號送入到電壓比較電路的輸入端；電壓比較電路包括限壓保護及濾波電路、參考電壓產(chǎn)生電路和比較電路，其中電流傳感器輸出的電壓信號經(jīng)過限壓保護及濾波電路送入比較電路的第一比較輸入端，參考電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的參考電壓送入到比較電路的第二比較輸入端，比較電路的輸出端為一個邏輯電平信號，該信號送入到功率器件保護電路，當(dāng)表征電流采樣值的電壓信號低于參考電壓信號時，比較器輸出高電平，否則比較器輸出低電平；功率器件保護電路為4路邏輯“與”電路，每路邏輯“與”電路的第一輸入端均為電壓比較電路中比較電路輸出的邏輯電平信號，第二輸入端分別為對應(yīng)的PWM驅(qū)動電路輸出的4路驅(qū)動信號，輸出端分別用于H橋電路4個橋臂的驅(qū)動端；當(dāng)電壓比較電路中比較電路輸出的邏輯電平信號為低電平時，4路邏輯“與”電路的輸出均為低電平，所有4個橋臂的功率開關(guān)管將立即處于截止?fàn)顟B(tài)，否則電壓比較電路中比較電路輸出的邏輯電平信號為高電平，則4路邏輯“與”電路的輸出均與PWM驅(qū)動電路輸出的4路驅(qū)動信號相同；為了防止保護電路振蕩，將電壓比較電路設(shè)計成滯回比較的方式。本發(fā)明的一種電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路，其工作過程為電流傳感器獲取的電機電樞電流采樣值并轉(zhuǎn)換為電壓信號，該電壓信號低于設(shè)定的參考電壓信號時，電壓比較電路輸出高電平，此時功率器件保護電路不起作用，4個橋臂的控制仍由PWM驅(qū)動電路來完成；當(dāng)表征電機電樞電流米樣值的電壓信號高于設(shè)定的參考電壓信號時，電壓比較電路輸出低電平，功率器件保護電路中4路邏輯“與”電路均輸出為低電平，所有4個橋臂的功率開關(guān)管將立即處于截止?fàn)顟B(tài)，起到對功率開關(guān)管的保護作用。有益效果本發(fā)明的電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路，簡單可行，所用器件少，可對電動舵機在快速啟動、頻繁換向以及外部干擾等情況下會產(chǎn)生瞬時大電流進行限流，將電流限制在安全電流值以下，大大提高了電動舵機產(chǎn)品的工作可靠性。


圖I是本發(fā)明實施例中電流傳感器的安裝示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中電壓比較電路原理圖；圖3是本發(fā)明實施例中功率器件保護原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。一種電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路，其外圍電路為用于電機驅(qū)動的H橋電路和 PWM驅(qū)動電路，該H橋電路中電機電樞位于中間連接位置,瞬態(tài)保護電路由電流傳感器、電壓比較電路和功率器件保護電路三部分組成；電流傳感器與電機電樞串聯(lián)安裝在用于電機驅(qū)動的H橋電路中間連接位置，電流傳感器將對電機電樞電流進行采樣，并將采樣結(jié)果轉(zhuǎn)換為表征電流采樣值的電壓信號送入到電壓比較電路的輸入端；電壓比較電路包括限壓保護及濾波電路、參考電壓產(chǎn)生電路和比較電路，其中電流傳感器輸出的電壓信號經(jīng)過限壓保護及濾波電路送入比較電路的第一比較輸入端，參考電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的參考電壓送入到比較電路的第二比較輸入端，比較電路的輸出端為一個邏輯電平信號，該信號送入到功率器件保護電路，當(dāng)表征電流采樣值的電壓信號低于參考電壓信號時，比較器輸出高電平，否則比較器輸出低電平；功率器件保護電路為4路邏輯“與”電路，每路邏輯“與”電路的第一輸入端均為電壓比較電路中比較電路輸出的邏輯電平信號，第二輸入端分別為對應(yīng)的PWM驅(qū)動電路輸出的4路驅(qū)動信號，輸出端分別用于H橋電路4個橋臂的驅(qū)動端；當(dāng)電壓比較電路中比較電路輸出的邏輯電平信號為低電平時，4路邏輯“與”電路的輸出均為低電平，所有4個橋臂的功率開關(guān)管將立即處于截止?fàn)顟B(tài)，否則電壓比較電路中比較電路輸出的邏輯電平信號為高電平，則4路邏輯“與”電路的輸出均與PWM驅(qū)動電路輸出的4路驅(qū)動信號相同；為了防止保護電路振蕩，將電壓比較電路設(shè)計成滯回比較的方式。實施例如圖I 所示，電阻 R1、R2、R3、R4、二極管 D1、D2、D3、D4、開關(guān)管 Q1、Q2、Q3、Q4 構(gòu)成
用于電機驅(qū)動的H橋電路，電機電樞Motor安裝在四個橋臂連接的中間位置，電流傳感器Fl 與電機電樞Motor串聯(lián)連接，電流傳感其Fl檢測電機電樞電流并轉(zhuǎn)換為表征電流值的電壓信號Current, Current送入到電壓比較電路中；
如圖2所示，R7、Dl和Cl組成限壓保護及濾波電路，防止過高的電壓對后級的電壓比較器造成損壞，Cl起到濾波、抗干擾的作用，參考電壓產(chǎn)生電路中由R5、R6分壓得到參考電壓，表征電流采樣值的電壓信號與參考電壓值分別接到比較電路的負極和正極，比較電路包括R8、R9和電壓比較器U1A，電壓比較起采用了芯片LM139，按圖2所示接成滯回比較電路，將采樣值與參考值進行比較后比較器將會輸出兩種狀態(tài)的邏輯電平信號Logic，當(dāng)采樣值低于參考值時，Logic為高電平；一旦采樣值超出參考值，Logic為低電平；如圖3所示，功率器件保護電路為4路邏輯“與”電路，每路邏輯“與”電路的第一輸入端均為電壓比較電路中比較電路輸出的邏輯電平信號Logic，第二輸入端分別為對應(yīng)的PWM驅(qū)動電路輸出的4路驅(qū)動信號，輸出端PI、P2、P3、P4分別用于H橋電路4個橋臂中開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4的驅(qū)動端；當(dāng)電壓比較電路中比較電路輸出的邏輯電平信號為低電平時，4路邏輯“與”電路的輸出均為低電平，所有4個橋臂的功率開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4將立即處于截止?fàn)顟B(tài)，否則電壓比較電路中比較電路輸出的邏輯電平信號為高電平，則4路邏輯“與”電路的輸出均與PWM驅(qū)動電路輸出的4路驅(qū)動信號相同；上述電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路，其工作過程為電流傳感器獲取的電機電樞電流采樣值并轉(zhuǎn)換為電壓信號，該電壓信號低于設(shè)定的參考電壓信號時，電壓比較電路輸出高電平，此時功率器件保護電路不起作用，4個橋臂的控制仍由PWM驅(qū)動電路來完成； 當(dāng)表征電機電樞電流米樣值的電壓信號高于設(shè)定的參考電壓信號時，電壓比較電路輸出低電平，功率器件保護電路中4路邏輯“與”電路均輸出為低電平，所有4個橋臂的功率開關(guān)管將立即處于截止?fàn)顟B(tài)，起到對功率開關(guān)管的保護作用。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路，其外圍電路為用于電機驅(qū)動的H橋電路和 PWM驅(qū)動電路，該H橋電路中電機電樞位于中間連接位置，其特征在于，瞬態(tài)保護電路由電流傳感器、電壓比較電路和功率器件保護電路三部分組成；電流傳感器與電機電樞串聯(lián)安裝在用于電機驅(qū)動的H橋電路中間連接位置，電流傳感器將對電機電樞電流進行采樣，并將采樣結(jié)果轉(zhuǎn)換為表征電流采樣值的電壓信號送入到電壓比較電路的輸入端；電壓比較電路包括限壓保護及濾波電路、參考電壓產(chǎn)生電路和比較電路，其中電流傳感器輸出的電壓信號經(jīng)過限壓保護及濾波電路送入比較電路的第一比較輸入端，參考電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的參考電壓送入到比較電路的第二比較輸入端，比較電路的輸出端為一個邏輯電平信號，該信號送入到功率器件保護電路，當(dāng)表征電流采樣值的電壓信號低于參考電壓信號時，比較器輸出高電平，否則比較器輸出低電平；功率器件保護電路為4路邏輯“與”電路，每路邏輯“與”電路的第一輸入端均為電壓比較電路中比較電路輸出的邏輯電平信號，第二輸入端分別為對應(yīng)的PWM驅(qū)動電路輸出的 4路驅(qū)動信號，輸出端分別用于H橋電路4個橋臂的驅(qū)動端；當(dāng)電壓比較電路中比較電路輸出的邏輯電平信號為低電平時，4路邏輯“與”電路的輸出均為低電平，所有4個橋臂的功率開關(guān)管將立即處于截止?fàn)顟B(tài)，否則電壓比較電路中比較電路輸出的邏輯電平信號為高電平，則4路邏輯“與”電路的輸出均與PWM驅(qū)動電路輸出的4路驅(qū)動信號相同；上述電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路，其工作過程為電流傳感器獲取的電機電樞電流采樣值并轉(zhuǎn)換為電壓信號，該電壓信號低于設(shè)定的參考電壓信號時，電壓比較電路輸出高電平，此時功率器件保護電路不起作用，4個橋臂的控制仍由PWM驅(qū)動電路來完成；當(dāng)表征電機電樞電流米樣值的電壓信號高于設(shè)定的參考電壓信號時，電壓比較電路輸出低電平，功率器件保護電路中4路邏輯“與”電路均輸出為低電平，所有4個橋臂的功率開關(guān)管將立即處于截止?fàn)顟B(tài)，起到對功率開關(guān)管的保護作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路，其特征在于，電壓比較電路為滯回比較的方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。利用電流傳感器監(jiān)測到的舵機輸出電流采樣值與參考值進行比較，當(dāng)采樣值低于參考值時，保護電路不工作，一旦采樣值超出參考值，保護電路將會使所有功率開關(guān)器件處于截止?fàn)顟B(tài)，達到限流目的，從而起到保護驅(qū)動模塊功率器件及電機部件的作用。本發(fā)明的電動舵機輸出電流瞬態(tài)保護電路，簡單可行，所用器件少，可對電動舵機在快速啟動、頻繁換向以及外部干擾等情況下會產(chǎn)生瞬時大電流進行限流，將電流限制在安全電流值以下，大大提高了電動舵機產(chǎn)品的工作可靠性。
文檔編號H02H3/08GK102593794SQ20121003549
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者劉林焱, 周大明, 孫立偉, 李中華, 楊春秋, 石建國, 程國峰, 閆霞 申請人:哈爾濱建成集團有限公司