專利名稱：一種伺服電機電磁制動器供電電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉屬于伺服系統(tǒng)控制領域，特別涉及一種伺服電機電磁制動器的供電方法。
背景技術：
電磁制動器是現(xiàn)代工業(yè)中一種常用的制動裝置，主要是通過自身電磁體通電所產(chǎn)生電磁吸力控制制動片動作以實現(xiàn)制動或釋放制動效果。具有結構緊湊，操作簡單，響應靈敏，壽命長久，使用可靠等優(yōu)點。伺服電機制動器根據(jù)需要一般采用電磁制動器，按控制方式可以分為通電制動和失電制動。此種制動器需要外部供電，制動器的供電可靠性是伺服電機安全、穩(wěn)定工作的前提。電磁制動器一般采用外接電源的方式供電，電源供電電壓為24V、150V等。這種電源大多采用BUCK、BUCK-B00ST電路拓撲結構，主要由電解電容、電感、功率開關器件、檢測部分、控制部分、驅動部分、保護部分等構成。如中國專利文件201020653246，其披露一種Buck電路型供電電路和驅動控制電路，該供電方法所需元器件多、體積大，控制結構復雜，功率開關器件電壓應力比較大，可靠性差。如何設計一種結構簡單、體積小、可靠性高的伺服電機制動器供電方法成為當前亟待解決的難題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種伺服電機電磁制動器供電電路，用以解決現(xiàn)有供電方式結構復雜、可靠性差的問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的方案是:一種伺服電機電磁制動器供電電路，供電電路中串設有用于連接伺服電機電磁制動器兩端的兩個連接端子、功率開關管和電源，所述的兩個連接端子上并聯(lián)有一個與供電方向反向設置的續(xù)流二極管；所述供電電路還包括用于采樣供電電路電壓、電流，并驅動所述功率開關管的控制驅動電路。所述控制驅動電路通過供電電路中串設的電流取樣電阻采樣供電電路電流。所述電流取樣電阻一端連接所述電源負極。所述功率開關管為絕緣柵型雙極型晶體管IGBT或者金屬場效應管M0SFET。本實用新型的有益效果主要體現(xiàn)在:1)將制動器作為供電電路的一部分進行設計，既合理又能簡化電路結構，電路結構非常簡單，性能更可靠。2)電路拓撲結構相對于一般開關電源，功率開關管關斷瞬間電壓應力小(僅為母線電壓值)，可選擇范圍大。3)控制部分(控制驅動電路)采用取樣電阻實時采樣制動器工作電流的方式對制動器進行每個開關周期的過流保護。電路結構簡單，保護實時性好。

圖1是本實用新型原理框圖；[0011]圖2是本實用新型工作原理分析圖；圖3是本實用新型電磁制動器電壓、電流工作時序圖(由于需要進行對照，故用一副圖表不);圖4是本實用新型電流取樣電阻電流工作時序圖(由于需要進行對照，故用一副圖表示)。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
以下結合附圖進一步的說明，本實用新型原理框圖請參閱圖1所示，伺服電機電磁制動器供電電路包括:供電直流電源1，續(xù)流二極管3，功率開關管4，電流取樣電阻5，以及構成功率開關管控制驅動的控制驅動電路6，控制驅動電路6由于是現(xiàn)有技術，各部分連接方式如圖1所示，圖中包括了電磁制動器2，供電電路中留有連接電磁制動器2兩端的兩個接線端，兩接線端與續(xù)流二極管3并聯(lián)后與功率開關管4、直流電源I串聯(lián)。續(xù)流二極管3負端應連接在直流電源I正極，正端與功率開關管4相連。驅動控制回路部分6包含有電壓取樣電路61、電流取樣電路62，它們是實現(xiàn)供電方法電壓輸出穩(wěn)定和過流保護功能的必要條件?？刂乞寗与娐?通過檢測直流母線電壓，通過功率開關管驅動信號占空比與母線電壓成比例的控制方式實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定。電流取樣電阻5兩端所得電壓信號作為峰值電流保護信號，電路結構簡單的同時也保證了此種供電方法的安全性。在此不再贅述。電流取樣電路62從串聯(lián)在供電電路中的電流取樣電阻5進行電流采樣，電流取樣電阻5 —端連接直流電源I負極，以方便峰值電流采樣所得信號處理及每個開關周期峰值電流保護。功率開關管為絕緣柵型雙極型晶體管IGBT或者金屬場效應管MOSFET。圖2是本實用新型工作原理分析圖。根據(jù)伺服電機電磁制動器的特性，在電氣回路可以等效成具有較大內(nèi)阻的大電感7。當功率開關管4導通時，續(xù)流二極管3反向截止，功率部分電流方向為虛線回路8，母線電壓全部降在伺服電機制動器上，功率開關管電壓應力近似為零；當功率開關管4關斷時，續(xù)流二極管3正向導通，功率部分電流方向為虛線回路9，由于3的箝位作用制動器2上電壓近似為零，功率開關管電壓應力近似為供電直流電源I的電壓。由于電磁制動器等效電感非常大，制動器工作于電流連續(xù)狀態(tài)。供電電壓的有效值為供電電源I電壓值與功率開關管驅動脈沖占空比的乘積。通過電壓取樣電路61實現(xiàn)供電電壓穩(wěn)定輸出控制回路部分通過檢測直流母線電壓，通過功率開關管驅動信號占空比與母線電壓成比例的控制方式實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。圖3是本實用新型電磁制動器電壓、電流工作時序圖，上方波形為制動器電壓信號工作時序，中間波形為制動器電流信號工作時序，下方波形為功率開關管驅動信號工作時序。其中T為一個開關周期，DT為開關管導通時間。在功率開關管4的驅動電平為高時，續(xù)流二極管3反向截止，伺服電機制動器2電壓值為母線電壓U，伺服驅動器電流線性增加；在功率開關管4的驅動電平為低時，續(xù)流二極管3正向導通，伺服電機制動器電壓值被3箝位為零，伺服驅動器與3構成續(xù)流回路，電流線性減少。由于制動器等效電感量非常大，制動器工作在電流連續(xù)狀態(tài)，保證了制動器良好工作。同樣的，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，功率開關管4在關斷瞬間的電平被箝位到母線電壓U，相比與一般開關電源供電方法，本實用新型功率開關管電壓應力小，選型范圍更寬。圖4是本實用新型電流取樣電阻電流工作時序圖，上方波形為取樣電阻電流信號工作時序，下方波形為功率開關管驅動信號工作時序。在功率開關管4的驅動電平為高時，電流取樣電阻5電流與伺服電機制動器2相等；在功率開關管4的驅動電平為低時，電流取樣電阻5電流變?yōu)榱?。通過合理的選擇5的值以及電流取樣電路62，能夠實現(xiàn)每個開關周期的電流保護限定最大值Amax,保證了供電安全性。本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術相同或可采用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
權利要求1.一種伺服電機電磁制動器供電電路，其特征在于，供電電路中串設有用于連接伺服電機電磁制動器兩端的兩個連接端子、功率開關管和電源，所述的兩個連接端子上并聯(lián)有一個與供電方向反向設置的續(xù)流二極管；所述供電電路還包括用于采樣供電電路電壓、電流，并驅動所述功率開關管的控制驅動電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種伺服電機電磁制動器供電電路，其特征在于，所述控制驅動電路通過供電電路中串設的電流取樣電阻采樣供電電路電流。
3.根據(jù)權利要求2所述的供電電路，其特征在于，所述電流取樣電阻一端連接所述電源負極。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種伺服電機電磁制動器供電電路，其特征在于，所述功率開關管為絕緣柵型雙極型晶體管IGBT或者金屬場效應管MOSFET。
專利摘要本實用新型涉及一種伺服電機電磁制動器供電電路，供電電路中串設有用于連接伺服電機電磁制動器兩端的兩個連接端子、功率開關管和電源，所述的兩個連接端子上并聯(lián)有一個與供電方向反向設置的續(xù)流二極管；所述供電電路還包括用于采樣供電電路電壓、電流，并驅動所述功率開關管的控制驅動電路。將制動器作為供電電路的一部分進行設計，既合理又能簡化電路結構，電路結構非常簡單，性能更可靠。
文檔編號H02M3/156GK203027139SQ20122036769
公開日2013年6月26日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權日2012年7月27日
發(fā)明者趙瑞杰, 田素立, 李朝鋒, 劉德林, 代興華, 肖志剛, 郭飛 申請人:許繼集團有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 國家電網(wǎng)公司