一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，該電路具有的特點(diǎn)是：電路簡單，抗干擾能力強(qiáng)，輸出效率高，體積小利于進(jìn)行低成本集成設(shè)計(jì)；該電路包括邏輯保護(hù)電路、H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路、H橋電路、隔離電源、非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源、非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源、外部電源；邏輯保護(hù)電路過濾控制信號中會(huì)造成H橋電路輸出異常的錯(cuò)誤信號；H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路將電路中低電壓數(shù)字部分與功率高電壓數(shù)字部分完全隔離；采用非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源和非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源分別轉(zhuǎn)換輸出兩種與外部電源非隔離的電源電壓給H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路，再由H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路驅(qū)動(dòng)H橋電路；H橋電路驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)。
【專利說明】一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于伺服驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域，涉及電路主要用于驅(qū)動(dòng)各類例如航空炸彈、小型導(dǎo)彈上使用的直流伺服電動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著自動(dòng)化程度提高，在航天、航空、航海等領(lǐng)域內(nèi)電動(dòng)舵機(jī)(或是電動(dòng)電機(jī))的使用越來越普遍，特別是小型舵機(jī)以其體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)更是在小型精確打擊武器中成為首選。目前針對小型電機(jī)驅(qū)動(dòng)多是采用專用驅(qū)動(dòng)芯片例如IR2110帶MOSFET橋、IGBT或者IPM。這些驅(qū)動(dòng)芯片是采用高壓側(cè)懸浮驅(qū)動(dòng)的原理和自舉元件的設(shè)計(jì)，可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)N型MOS管組成半橋，需要兩組組成全橋電路。該方案雖然采用的驅(qū)動(dòng)芯片集成度較高，但是外圍元件包括開關(guān)管、自舉電容等同樣大大增加了印制板使用面積，同時(shí)自舉電路的開關(guān)速度較慢致使輸出電壓偏小，而且組成全橋的四個(gè)N型MOS管互相間都需要互相絕緣，同樣不利于小型化設(shè)計(jì)。IGBT和IPM集成單個(gè)H橋電路或者多個(gè)H橋電路，優(yōu)點(diǎn)是小，缺點(diǎn)是工作電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過28V，驅(qū)動(dòng)電流小，不適合驅(qū)動(dòng)大負(fù)載的28V直流伺服電機(jī)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，通過采用光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊電路將低電壓數(shù)字部分與功率高電壓數(shù)字電路部分完全隔離，提高電路的抗干擾能力；對使用P型MOS管與N型MOS管組合的H橋電路及柵極驅(qū)動(dòng)電路部分采用兩種非隔離供電電源轉(zhuǎn)換電路直接供電，提高了 H橋電路內(nèi)部半橋切換的速度，從而提高了 H橋電路的輸出效率；H橋電路中的MOS管兩兩間在電路組裝時(shí)散熱片相對安裝，散熱片之間不絕緣，節(jié)省印制板面積，同時(shí)不需要安裝絕緣導(dǎo)熱材料；既保證功能、性能以及可靠性，同時(shí)有利于與設(shè)備主控器的集成設(shè)計(jì)。
[0004]本發(fā)明提出的一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，包括邏輯保護(hù)電路、H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路、H橋電路、隔離電源、非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源、非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源、外部電源；邏輯保護(hù)電路接收控制信號后對控制信號進(jìn)行高低電平邏輯判斷，根據(jù)判斷結(jié)果剔除會(huì)造成H橋電路上、下半橋電路短路的錯(cuò)誤邏輯關(guān)系后，邏輯保護(hù)電路輸出4個(gè)PWM信號給H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路；H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路根據(jù)邏輯保護(hù)電路輸入的4個(gè)PWM信號進(jìn)行光電隔離，H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路將隔離后的4個(gè)PWM信號直接送至驅(qū)動(dòng)H橋電路；外部電源給H橋電路供電，H橋電路由H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路驅(qū)動(dòng)后直接連接驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)；隔離電源將外部電源隔離后輸出數(shù)字電路用的二次電源，該二次電源給邏輯保護(hù)電路供電；非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源和非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源將外部電源分別進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后，將轉(zhuǎn)換后的電壓分別給H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路的上、下半橋供電；
[0005]所述H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路包括第一模塊電路、與第一模塊電路相對應(yīng)電路結(jié)構(gòu)完全相同的第三模塊電路，第二模塊電路、與第二模塊電路相對應(yīng)電路結(jié)構(gòu)完全相同的第四模塊電路；第一模塊電路包括第三電阻R3、第四電阻R4和第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊，第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊包括輸入正端IN+、輸入負(fù)端IN-、輸出端OUT、電源高電位端VCCl和電源低電位端VEEl ;在第一模塊電路中，從邏輯保護(hù)電路輸出的PWMll信號連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊的IN+端，第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊的IN-端接GND，VCCl端接外部電源的高電位端，VEEl端接非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源的輸出端，OUT端接第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端接第一 MOS管Ql柵極；第二模塊電路包括第五電阻R5、第六電阻R6和第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊，第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊包括輸入正端IN+、輸入負(fù)端IN-、輸出端OUT、電源高電位端VCC2和電源低電位端VEE2 ;在第二模塊電路中，從邏輯保護(hù)電路輸出的PWMl2信號連接第五電阻R5的一端，第五電阻R5的另一端連接第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2的IN+端，第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2的IN-端接GND，VCC2端接非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源的輸出端，VEE2端接外部電源的低電位端，OUT端接第六電阻R6的一端，第六電阻R6的另一端接第二 MOS管Q2柵極；第三模塊電路包括第七電阻R7、第八電阻R8和第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3，第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3包括輸入正端IN+、輸入負(fù)端IN-、輸出端OUT、電源高電位端VCC3和電源低電位端VEE3 ;在第三模塊電路中，從邏輯保護(hù)電路輸出的PWM13信號連接第八電阻R8的一端，第八電阻R8的另一端連接第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3的IN+端，第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3的IN-端接GND，VCC3端接外部電源的高電位端，VEE3端接非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源的輸出端，OUT端接第七電阻R7的一端，第七電阻R7的另一端接第三MOS管Q3柵極；第四模塊電路包括第九電阻R9、第十電阻RlO和第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4，第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4包括輸入正端IN+、輸入負(fù)端IN-、輸出端OUT、電源高電位端VCC4和電源低電位端VEE4 ;在第四模塊電路中，從邏輯保護(hù)電路輸出的PWM14信號連接第十電阻RlO的一端，第十電阻RlO的另一端連接第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4的IN+端，第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4的IN-端接GND，VCC4端接非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源的輸出端，VEE4端接外部電源的低電位端，OUT端接第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端接第四MOS管Q4柵極；
[0006]所述H橋電路上半橋的第一 MOS管Ql和第三MOS管Q3采用P型MOS管，下半橋的第二 MOS管Q2和第四MOS管Q4采用N型MOS管；第一 MOS管Ql的漏極、第二 MOS管Q2的漏極和直流伺服電機(jī)電樞其中一端連接，第三MOS管Q3的漏極、第四MOS管Q4的漏極和直流伺服電機(jī)電樞另一端連接；
[0007]所述第一模塊電路、第二模塊電路、第三模塊電路和第四模塊電路完全將電路中邏輯保護(hù)電路和隔離電源組成的低電壓數(shù)字部分與由H橋電路、非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源和非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源組成的功率高電壓數(shù)字電路部分完全隔離；
[0008]所述H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路中的第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D1、第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2、第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3和第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4采用安捷倫公司生產(chǎn)的芯片HCPL-3180 ；
[0009]所述H橋電路中第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2在電路組裝時(shí)散熱片相對安裝，散熱片之間不絕緣，與第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2完全相同安裝方式的第三MOS管Q3和第四MOS管Q4在電路組裝時(shí)散熱片也相對安裝，散熱片之間也不絕緣；第一 MOS管Ql、第二 MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4的電路組裝方式可節(jié)省印制板面積，同時(shí)不需要安裝絕緣導(dǎo)熱材料。[0010]本發(fā)明與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011](I)通過采用光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊電路將低電壓數(shù)字部分與功率高電壓數(shù)字電路部分完全隔離，提高電路的抗干擾能力。
[0012](2)對使用P型MOS管與N型MOS管組合的H橋電路及柵極驅(qū)動(dòng)電路部分采用兩種非隔離供電電源轉(zhuǎn)換電路直接供電，提高了 H橋電路內(nèi)部半橋切換的速度，從而提高了 H橋電路的輸出效率。
[0013](3) H橋電路中的MOS管兩兩間在電路組裝時(shí)散熱片相對安裝，散熱片之間不絕緣，節(jié)省印制板面積，同時(shí)不需要安裝絕緣導(dǎo)熱材料。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的電路組成框圖示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明的實(shí)施電路圖；
[0016]圖3為本發(fā)明的實(shí)施電路邏輯保護(hù)電路框圖；
[0017]圖4為本發(fā)明的實(shí)施電路中邏輯保護(hù)電路輸入、輸出信號時(shí)序示意圖；
[0018]圖5為本發(fā)明中H橋電路的上、下半橋MOS管安裝方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明提出的一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下。
[0020]如圖1所示，一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，包括邏輯保護(hù)電路1、H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路2、H橋電路3、隔離電源4、非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源5、非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源6、外部電源7 ;邏輯保護(hù)電路I接收控制信號后對控制信號進(jìn)行高低電平邏輯判斷，根據(jù)判斷結(jié)果剔除會(huì)造成H橋電路3上、下半橋電路短路的錯(cuò)誤邏輯關(guān)系后，邏輯保護(hù)電路I輸出4個(gè)PWM信號給H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路2 ；H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路2根據(jù)邏輯保護(hù)電路I輸入的4個(gè)PWM信號進(jìn)行光電隔離，H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路2將隔離后的4個(gè)PWM信號直接送至驅(qū)動(dòng)H橋電路3 ;外部電源7給H橋電路3供電，H橋電路3由H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路2驅(qū)動(dòng)后直接連接驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)；隔離電源4將外部電源7隔離后輸出數(shù)字電路用的二次電源，該二次電源給邏輯保護(hù)電路I供電；非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源5和非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源6將外部電源7分別進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后，將轉(zhuǎn)換后的電壓分別給H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路2的上、下半橋供電；
[0021]如圖2所示，一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)施電路圖，所述邏輯保護(hù)電路I包括CPLD邏輯電路U1、第一電阻R1、第二電阻R2 ;控制信號PWMl、PWM2為一對可調(diào)PWM信號(周期40us，正脈沖寬度3us?37us)，PWMl由第一電阻Rl強(qiáng)制下拉到GND，PWM2由第二電阻R2強(qiáng)制下拉到GND，下拉處理可保證輸入端懸空時(shí)信號穩(wěn)定；CPLD邏輯電路Ul接收控制信號后對控制信號進(jìn)行高低電平邏輯判斷，根據(jù)判斷結(jié)果剔除會(huì)造成H橋電路3上、下半橋電路短路的錯(cuò)誤邏輯關(guān)系后，CPLD邏輯電路Ul輸出4個(gè)PWM信號(PWM11、PWMl2、PWMl3和PWM14)給H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路2 ；
[0022]所述隔離電源4將外部電源7隔離后輸出二次電源給邏輯保護(hù)電路I供電；
[0023]所述H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路2包括第一模塊電路100、與第一模塊電路100相對應(yīng)電路結(jié)構(gòu)完全相同的第三模塊電路300，第二模塊電路200、與第二模塊電路200相對應(yīng)電路結(jié)構(gòu)完全相同的第四模塊電路400 ;第一模塊電路100包括第三電阻R3、第四電阻R4和第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D1，第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊Dl包括輸入正端IN+、輸入負(fù)端IN-、輸出端OUT、電源高電位端VCCl和電源低電位端VEEl ;在第一模塊電路100中，從邏輯保護(hù)電路I輸出的PWMll信號連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊Dl的IN+端，第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊Dl的IN-端接GND，VCCl端接外部電源7的高電位端，VEEl端接非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源5的輸出端，OUT端接第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端接第一 MOS管Ql柵極；第二模塊電路200包括第五電阻R5、第六電阻R6和第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2，第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2包括輸入正端IN+、輸入負(fù)端IN-、輸出端OUT、電源高電位端VCC2和電源低電位端VEE2 ;在第二模塊電路200中，從邏輯保護(hù)電路I輸出的PWM12信號連接第五電阻R5的一端,第五電阻R5的另一端連接第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2的IN+端，第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2的IN-端接GND，VCC2端接非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源6的輸出端，VEE2端接外部電源7的低電位端，OUT端接第六電阻R6的一端，第六電阻R6的另一端接第二 MOS管Q2柵極；第三模塊電路300包括第七電阻R7、第八電阻R8和第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3，第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3包括輸入正端IN+、輸入負(fù)端IN-、輸出端OUT、電源高電位端VCC3和電源低電位端VEE3 ;在第三模塊電路中，從邏輯保護(hù)電路輸出的PWM13信號連接第八電阻R8的一端，第八電阻R8的另一端連接第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3的IN+端，第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3的IN-端接GND，VCC3端接外部電源7的高電位端，VEE3端接非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源5的輸出端，OUT端接第七電阻R7的一端，第七電阻R7的另一端接第三MOS管Q3柵極；第四模塊電路400包括第九電阻R9、第十電阻RlO和第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4，，第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4包括輸入正端IN+、輸入負(fù)端IN-、輸出端OUT、電源高電位端VCC4和電源低電位端VEE4 ;在第四模塊電路中，從邏輯保護(hù)電路輸出的PWM14信號連接第十電阻RlO的一端，第十電阻RlO的另一端連接第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4的IN+端，第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4的IN-端接GND，VCC4端接非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源6的輸出端，VEE4端接外部電源7的低電位端，OUT端接第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端接第四MOS管Q4柵極；
[0024]所述第一模塊電路100、第二模塊電路200、第三模塊電路300和第四模塊電路400完全將電路中邏輯保護(hù)電路I和隔離電源4組成的低電壓數(shù)字部分與由H橋電路3、非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源5和非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源6組成的功率高電壓數(shù)字電路部分完全隔離；
[0025]所述H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路2中的第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D1、第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2、第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3和第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4采用安捷倫公司生產(chǎn)的芯片HCPL-3180 ；
[0026]所述H橋電路3上半橋的第一 MOS管Ql和第三MOS管Q3采用P型MOS管，下半橋的第二 MOS管Q2和第四MOS管Q4采用N型MOS管；第一 MOS管Ql的漏極、第二 MOS管Q2的漏極和直流伺服電機(jī)電樞其中一端連接，第三MOS管Q3的漏極、第四MOS管Q4的漏極和直流伺服電機(jī)電樞另一端連接；
[0027]所述非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源5、非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源6分別采用負(fù)輸入負(fù)輸出的三端穩(wěn)壓器和正輸入正輸出的三端穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)，第二三端穩(wěn)壓器P2的I端(輸入端)接外部電源7的低電位端，第二三端穩(wěn)壓器P2的2端同時(shí)與外部電源7的高電位端、第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊Dl的VCCl端、第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3的VCC3端、第一MOS管Ql的源極和第三MOS管Q3的源極連接，第二三端穩(wěn)壓器P2的3端(輸出端)同時(shí)接第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊Dl的VEEl端和第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3的VEE3端；第一三端穩(wěn)壓器Pl的I端(輸入端)接外部電源7高電位端，第一三端穩(wěn)壓器Pl的2端同時(shí)與外部電源7的低電位端、第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2的VEE2端、第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4的VEE4端、第二 MOS管Q2的源極和第四MOS管Q4的源極連接，第一三端穩(wěn)壓器Pl的3端(輸出端)同時(shí)與第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2的VCC2端和第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4的VCC4端連接；
[0028]如圖3所示，本發(fā)明的實(shí)施電路邏輯保護(hù)電路框圖，包括第五緩沖器D5、第七緩沖器D7，第六反相器D6、第八反相器D8、第九反相器D9、第十反相器D10，第十一與非門D11、第十二與非門D12，第十三帶使能端的緩沖器D13、第十四帶使能端的緩沖器D14、第十五帶使能端的緩沖器D15和第十六帶使能端的緩沖器D16 ;邏輯保護(hù)電路I中第五緩沖器D5輸入端接PWM1，輸出端接第九反相器D9的輸入端和第十三帶使能端的緩沖器D13的輸入端；第六反相器D6輸入端接PWM1，輸出端接第十二與非門D12的IN2端和第十四帶使能端的緩沖器D14的輸入端；第七緩沖器D7輸入端接PWM2，輸出端接第十一與非門Dll的IN2端和第十五帶使能端的緩沖器D15的輸入端；第八反相器D8輸入端接PWM2，輸出端接第十反相器DlO的輸入端和第十六帶使能端的緩沖器D16的輸入端；第九反相器D9的輸出端接第十一與非門Dll的INl端；第十反相器DlO的輸出端接第十二與非門D12的INl端；第^^一與非門Dll的輸出端接第十三帶使能端的緩沖器D13的使能端，第十一與非門Dll的輸出端也與第十五帶使能端的緩沖器D15的使能端連接；第十二與非門D12的輸出端接第十四帶使能端的緩沖器D14的使能端，第十一與非門Dll的輸出端也與第十六帶使能端的緩沖器D16的使能端連接；第十三帶使能端的緩沖器D13輸出PWMll ;第十四帶使能端的緩沖器D14輸出PWM14 ;第十五帶使能端的緩沖器D15輸出PWM12 ;第十六帶使能端的緩沖器D16輸出PWM13 ；
[0029]如圖4所示，所述實(shí)施電路`中邏輯保護(hù)電路輸入、輸出信號時(shí)序示意圖；所示圖中PWM1、PWM2為邏輯保護(hù)電路的輸入控制信號，PWM11、PWM12、PWM13和PWM14為邏輯保護(hù)電路的輸出信號；輸入控制信號PWMl和PWM2的周期為t3，t3設(shè)為40us，死區(qū)tl、t2均為lus，PWMl與PWM2極性相反；邏輯保護(hù)輸出PWMll與PWMl信號完全相同，PWMl2與PWM2信號完全相同，PWMl3與PWM2信號反相，PWM14與PWMl信號反相；
[0030]如圖5所示，所述H橋電路3中第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2在電路組裝時(shí)散熱片相對安裝；第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2的散熱片之間夾住第一散熱片SI，第一 MOS管Ql的散熱片、第二 MOS管Q2的散熱片和第一散熱片SI之間不絕緣，第一 MOS管Ql、第二MOS管Q2和第一散熱片SI使用標(biāo)準(zhǔn)緊固零件固定；與第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2完全相同安裝方式的第三MOS管Q3和第四MOS管Q4在電路組裝時(shí)散熱片也相對安裝，第三MOS管Q3和第四MOS管Q4的散熱片之間夾住第二散熱片S2，第三MOS管Q3的散熱片、第四MOS管Q4的散熱片和第二散熱片S2之間不絕緣，第三MOS管Q3、第四MOS管Q4和第二散熱片S2使用標(biāo)準(zhǔn)緊固零件固定；第一散熱片S1、第二散熱片S2和第三散熱片S3完全相同，第三散熱片S3是第一散熱片SI和第二散熱片S2的立體透視圖；第一 MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4的電路組裝方式可節(jié)省印制板面積，同時(shí)不需要安裝絕緣導(dǎo)熱材料；
[0031]本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:包括邏輯保護(hù)電路(I)、H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路(2)、H橋電路(3)、隔離電源(4)、非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源(5)、非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源(6)、外部電源(7);邏輯保護(hù)電路(I)接收控制信號后對控制信號進(jìn)行高低電平邏輯判斷，根據(jù)判斷結(jié)果剔除會(huì)造成H橋電路(3)上、下半橋電路短路的錯(cuò)誤邏輯關(guān)系后，邏輯保護(hù)電路(I)輸出4個(gè)PWM信號給H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路(2) ；H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路(2)根據(jù)邏輯保護(hù)電路(I)輸入的4個(gè)PWM信號進(jìn)行光電隔離，H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路(2)將隔離后的4個(gè)PWM信號直接送至驅(qū)動(dòng)H橋電路(3 );外部電源(7 )給H橋電路(3 )供電，H橋電路(3)由H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路(2)驅(qū)動(dòng)后直接連接驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)；隔離電源(4)將外部電源(7)隔離后輸出數(shù)字電路用的二次電源，該二次電源給邏輯保護(hù)電路(I)供電；非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源(5)和非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源(6)將外部電源(7)分別進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后，將轉(zhuǎn)換后的電壓分別給H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路(2 )的上、下半橋供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路(2)包括第一模塊電路(100)、與第一模塊電路(100)相對應(yīng)電路結(jié)構(gòu)完全相同的第三模塊電路(300 )，第二模塊電路(200 )、與第二模塊電路(200 )相對應(yīng)電路結(jié)構(gòu)完全相同的第四模塊電路(400);第一模塊電路(100)包括第三電阻R3、第四電阻R4和第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D1，第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊Dl包括輸入正端IN+、輸入負(fù)端IN-、輸出端OUT、電源高電位端VCCl和電源低電位端VEEl ;在第一模塊電路(100)中，從邏輯保護(hù)電路(I)輸出的PWMll信號連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊Dl的IN+端，第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊Dl的IN-端接GND，VCCl端接外部電源(7)的高電位端，VEEl端接非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源(5)的輸出端，OUT端接第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端接第一 MOS管Ql柵極；第二模塊電路(200)包括第五電阻R5、第六電阻R6和第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2，第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2包括輸入正端IN+、輸入負(fù)端IN-、輸出端OUT、電源高電位端VCC2和電源低電位端VEE2 ;在第二模塊電路(200)中，從邏輯保護(hù)電路(I)輸出的PWM12信號連接第五電阻R5的一端，第五電阻R5的另一端連接第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2的IN+端，第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2的IN-端接GND，VCC2端接非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源(6)的輸出端，VEE2端接外部電源(7)的低電位端，OUT端接第六電阻R6的一端，第六電阻R6的另一端接第二 MOS管Q2柵極；第三模塊電路(300)包括第七電阻R7、第八電阻R8和第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3，第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3包括輸入正端IN+、輸入負(fù)端IN-、輸出端OUT、電源高電位端VCC3和電源低電位端VEE3 ;在第三模塊電路(300)中，從邏輯保護(hù)電路(I)輸出的PWMl3信號連接第八電阻R8的一端，第八電阻R8的另一端連接第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3的IN+端，第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3的IN-端接GND，VCC3端接外部電源(7)的高電位端，VEE3端接非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源(5)的輸出端，OUT端接第七電阻R7的一端，第七電阻R7的另一端接第三MOS管Q3柵極；第四模塊電路(400)包括第九電阻R9、第十電阻RlO和第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4，第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4包括輸入正端IN+、輸入負(fù)端IN-、輸出端OUT、電源高電位端VCC4和電源低電位端VEE4 ;在第四模塊電路(400)中，從邏輯保護(hù)電路(I)輸出的PWM14信號連接第十電阻RlO的一端，第十電阻RlO的另一端連接第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4的IN+端，第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4的IN-端接GND，VCC4端接非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源(6)的輸出端，VEE4端接外部電源(7)的低電位端，OUT端接第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端接第四MOS管Q4柵極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述H橋電路(3)上半橋的第一 MOS管Ql和第三MOS管Q3采用P型MOS管，下半橋的第二 MOS管Q2和第四MOS管Q4采用N型MOS管，第一 MOS管Ql的漏極、第二 MOS管Q2的漏極和直流伺服電機(jī)電樞其中一端連接，第三MOS管Q3的漏極、第四MOS管Q4的漏極和直流伺服電機(jī)電樞另一端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述第一模塊電路(100 )、第二模塊電路(200 )、第三模塊電路(300 )和第四模塊電路(400 )完全將電路中邏輯保護(hù)電路(I)和隔離電源(4)組成的低電壓數(shù)字部分與由H橋電路(3)、非隔離上半橋驅(qū)動(dòng)供電電源(5)和非隔離下半橋驅(qū)動(dòng)供電電源(6)組成的功率高電壓數(shù)字電路部分完全隔離。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述H橋驅(qū)動(dòng)隔離電路(2)中的第一光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊Dl、第二光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D2、第三光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D3和第四光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)模塊D4采用安捷倫公司生產(chǎn)的芯片 HCPL-3180。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型數(shù)字化直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述H橋電路(3)中第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2在電路組裝時(shí)散熱片相對安裝，散熱片之間不絕緣，與第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2完全相同安裝方式的第三MOS管Q3和第四MOS管Q4在電路組裝 時(shí)散熱片也相對安裝，散熱片之間也不絕緣；第一 MOS管Q1、第二 MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4的電路組裝方式可節(jié)省印制板面積，同時(shí)不需要安裝絕緣導(dǎo)熱材料。
【文檔編號】H02P7/00GK103825510SQ201410051658
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】賴永安, 葛志雄, 馬瑞, 徐燕, 劉琳, 郭湛宇 申請人:中國航天時(shí)代電子公司