具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,包括PWM驅(qū)動(dòng)電路,其中,還包括比較器U2A和晶體管Q1,所述比較器U2A的負(fù)相輸入端通過第一RC濾波電路連接來自MCU模塊的PWM信號(hào),正相輸入端連接母線電壓信號(hào),所述比較器U2A的輸出端和正相輸入端之間連接有電阻R12和二極管D4構(gòu)成保護(hù)鎖死電路;所述晶體管Q1的基極通過電阻R15和復(fù)位信號(hào)相連,所述晶體管Q1的發(fā)射極和基極之間連接有電阻R14,所述晶體管Q1的集電極和比較器U2A的正相輸入端、二極管D4的負(fù)極相連。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)母線電壓過壓多級(jí)靈活快速硬件保護(hù),響應(yīng)時(shí)間可到達(dá)us級(jí),更好地保護(hù)驅(qū)動(dòng)器的母線電壓安全。
【專利說明】具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種驅(qū)動(dòng)電路,尤其涉及一種具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)伺服電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行在快速停車過程中,由于慣性作用,會(huì)產(chǎn)生大量的再生電能,如果不及時(shí)消耗掉這部分再生電能,就會(huì)直接作用于驅(qū)動(dòng)器直流電路部分,輕者導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器會(huì)報(bào)故障,重者則會(huì)損害驅(qū)動(dòng)器。通過增加制動(dòng)電阻可以吸收掉再生制動(dòng)能量。但是為了保護(hù)伺服驅(qū)動(dòng)器的安全,需要增加過壓保護(hù),保證在任何工況下,驅(qū)動(dòng)器母線電壓都不超過安全電壓。
[0003]現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)器過電壓保護(hù)多采用軟件采樣然后判斷是否超過安全電壓,超過則關(guān)掉開關(guān)管驅(qū)動(dòng),這種方式保護(hù)速度較慢,在大功率沖擊情況下可能保護(hù)不住,另外保護(hù)方式也不利于快速保護(hù)負(fù)載,直接關(guān)掉開關(guān)管容易造成負(fù)載失控。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,能夠?qū)崿F(xiàn)母線電壓過壓多級(jí)靈活快速硬件保護(hù),響應(yīng)時(shí)間可到達(dá)us級(jí),更好地保護(hù)驅(qū)動(dòng)器的母線電壓安全。
[0005]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,包括由電阻R13、二極管D1、二極管D2、二極管D3和晶體管Q5構(gòu)成的PWM驅(qū)動(dòng)電路,其中,還包括比較器U2A和晶體管Q1,所述比較器U2A的負(fù)相輸入端通過第一 RC濾波電路連接來自MCU模塊的PWM信號(hào),正相輸入端連接母線電壓信號(hào),所述比較器U2A的輸出端和正相輸入端之間連接有電阻R12和二極管D4構(gòu)成保護(hù)鎖死電路,所述比較器U2A的輸出端通過電阻R13連接晶體管Q5的基極;所述晶體管Ql的基極通過電阻R15和復(fù)位信號(hào)相連,所述晶體管Ql的發(fā)射極和基極之間連接有電阻R14,所述晶體管Ql的集電極和比較器U2A的正相輸入端、二極管D4的負(fù)極相連。
[0006]上述的具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,其中,所述母線電壓信號(hào)通過電壓采樣放大電路和比較器U2A的正相輸入端相連,所述電壓采樣放大電路包括運(yùn)算放大器U1C,所述運(yùn)算放大器UlC的正相輸入端通過電阻Rl、電阻R2和母線電壓信號(hào)相連,并通過電阻R5接地,所述運(yùn)算放大器UlC的負(fù)相輸入端通過電阻R3、電阻R4接地,所述運(yùn)算放大器UlC的負(fù)相輸入端和輸出端之間連接有電阻R7。
[0007]上述的具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,其中,所述運(yùn)算放大器UlC的輸出端連接有射極跟隨器和第二 RC濾波電路。
[0008]上述的具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,其中,所述射極跟隨器為運(yùn)算放大器U1D,所述運(yùn)算放大器UlC的正相輸入端和運(yùn)算放大器UlC的輸出端相連,所述運(yùn)算放大器UlC的負(fù)相輸入端和輸出端直接相連,所述運(yùn)算放大器UlC的輸出端和第二 RC濾波電路相連。
[0009]本實(shí)用新型對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本實(shí)用新型提供的具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,通過設(shè)置比較器U2A和晶體管Q1,利用保護(hù)鎖死電路和復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)母線電壓過壓多級(jí)靈活快速硬件保護(hù),響應(yīng)時(shí)間可到達(dá)us級(jí),更好地保護(hù)驅(qū)動(dòng)器的母線電壓安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型母線電壓放大過濾電路示意圖;
[0011]圖2為本實(shí)用新型具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0013]圖1為本實(shí)用新型母線電壓放大過濾電路示意圖;圖2為本實(shí)用新型具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路示意圖。
[0014]請(qǐng)參見圖1和圖2,本實(shí)用新型提供的具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路包括由電阻Rl 3、二極管D1、二極管D2、二極管D3和晶體管Q5構(gòu)成的PWM驅(qū)動(dòng)電路,其中,還包括比較器U2A和晶體管Q1,所述比較器U2A的負(fù)相輸入端通過第一 RC濾波電路(由電阻R9,電容C2構(gòu)成,讓MCU PWM轉(zhuǎn)換為直流型號(hào),直流電壓和PWM占空比成正比)連接來自MCU模塊的PWM信號(hào),正相輸入端連接母線電壓信號(hào),所述比較器U2A的輸出端和正相輸入端之間連接有電阻R12和二極管D4構(gòu)成保護(hù)鎖死電路,所述比較器U2A的輸出端通過電阻R13連接晶體管Q5的基極控制PMW通斷;所述晶體管Ql的基極通過電阻R15和復(fù)位信號(hào)相連,所述晶體管Ql的發(fā)射極和基極之間連接有電阻R14,所述晶體管Ql的集電極和比較器U2A的正相輸入端、二極管D4的負(fù)極相連。
[0015]本實(shí)用新型提供的具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,其中,所述母線電壓信號(hào)通過電壓采樣放大電路和比較器U2A的正相輸入端相連,所述電壓采樣放大電路包括運(yùn)算放大器U1C,所述運(yùn)算放大器UlC的正相輸入端通過電阻R1、電阻R2和母線電壓信號(hào)相連,并通過電阻R5接地,所述運(yùn)算放大器UlC的負(fù)相輸入端通過電阻R3、電阻R4接地,所述運(yùn)算放大器UlC的負(fù)相輸入端和輸出端之間連接有電阻R7。
[0016]本實(shí)用新型提供的具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,其中,所述運(yùn)算放大器UlC的輸出端連接有射極跟隨器和第二 RC濾波電路(電阻R8,電容Cl構(gòu)成一級(jí)RC濾波,濾掉進(jìn)入MCU AD 口的電壓AD_Vbus的高頻噪聲);所述射極跟隨器為運(yùn)算放大器U1D,用于增大信號(hào)輸入阻抗,所述運(yùn)算放大器UlC的正相輸入端和運(yùn)算放大器UlC的輸出端相連,所述運(yùn)算放大器UlC的負(fù)相輸入端和輸出端直接相連,所述運(yùn)算放大器UlC的輸出端和第二 RC濾波電路相連。
[0017]本實(shí)用新型提供的具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路的工作原理如下:
[0018]I)驅(qū)動(dòng)器母線電壓信號(hào)Vbus通過運(yùn)放UlC構(gòu)成的電路進(jìn)行放大和濾波然后得到信號(hào)AD_Vbus,送給MCU的AD 口進(jìn)行采樣;
[0019]2)選用運(yùn)放放大的第一級(jí)去做硬件保護(hù),可以保證濾波延時(shí)較小,能夠保證保護(hù)的響應(yīng)時(shí)間足夠快。
[0020]3)比較器U2A的參考電壓通過Vref通過MCU的PWM信號(hào)硬件濾波產(chǎn)生,MCU PWM的脈寬可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整,從而實(shí)現(xiàn)了多級(jí)保護(hù)功能。
[0021]4)當(dāng)UDC值超過Vref時(shí),比較器U2A動(dòng)作,U2A輸出由低電平翻轉(zhuǎn)為高電平,此時(shí)將驅(qū)動(dòng)器三相PWM(UPWM,VPWM, WPWM)全部拉低及時(shí)停機(jī)。
[0022]U1C、UlD直接選用運(yùn)算放大器LM224,具有低成本和高增益;U2A直接選用比較器LM393 ;R13, R14, Ql 增加 MCU 信號(hào) Reset 的驅(qū)動(dòng)能力;R13, Dl, D2, D3, Q5 構(gòu)成 PWM 關(guān)斷驅(qū)動(dòng)。
[0023]5)當(dāng)U2A輸出高電平時(shí),通過D4和R12將U2A的UDC輸入端鉗位在了永遠(yuǎn)高于Vref的電壓,此時(shí)就實(shí)現(xiàn)了 Latch功能;
[0024]6)MCU通過Reset可以復(fù)位Latch,可以讓電路恢復(fù)的正常狀態(tài)。
[0025]綜上所述,本實(shí)用新型提供的具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,能夠?qū)崿F(xiàn)母線電壓過壓多級(jí)靈活快速硬件保護(hù),響應(yīng)時(shí)間可到達(dá)us級(jí),另外,通過軟件PWM脈寬設(shè)置保護(hù)閥值,可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)的靈活方便;另一方面,當(dāng)響應(yīng)到最高等級(jí)時(shí)可以激活鎖死和復(fù)位功能,可以保證在任何條件下都保護(hù)驅(qū)動(dòng)器的母線電壓安全。本實(shí)用新型還實(shí)現(xiàn)了正反饋鎖死功能,保證硬件動(dòng)作的可靠性和有效性,同時(shí)也預(yù)留了軟件復(fù)位端口保證了應(yīng)用的靈活性,總之,本發(fā)明提供了一種靈活可靠并且具有多級(jí)快速母線電壓過電壓保護(hù)電路。
[0026]雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭示如上,然其并非用以限定本實(shí)用新型,任何本領(lǐng)域技術(shù)人員,在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作些許的修改和完善,因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,包括由電阻R13、二極管D1、二極管D2、二極管D3和晶體管Q5構(gòu)成的PWM驅(qū)動(dòng)電路,其特征在于,還包括比較器U2A和晶體管Ql,所述比較器U2A的負(fù)相輸入端通過第一 RC濾波電路連接來自MCU模塊的PWM信號(hào),正相輸入端連接母線電壓信號(hào),所述比較器U2A的輸出端和正相輸入端之間連接有電阻R12和二極管D4構(gòu)成保護(hù)鎖死電路,所述比較器U2A的輸出端通過電阻R13連接晶體管Q5的基極;所述晶體管Ql的基極通過電阻R15和復(fù)位信號(hào)相連,所述晶體管Ql的發(fā)射極和基極之間連接有電阻R14,所述晶體管Ql的集電極和比較器U2A的正相輸入端、二極管D4的負(fù)極相連。
2.如權(quán)利要求1所述的具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,其特征在于,所述母線電壓信號(hào)通過電壓采樣放大電路和比較器U2A的正相輸入端相連,所述電壓采樣放大電路包括運(yùn)算放大器U1C,所述運(yùn)算放大器UlC的正相輸入端通過電阻Rl、電阻R2和母線電壓信號(hào)相連,并通過電阻R5接地,所述運(yùn)算放大器UlC的負(fù)相輸入端通過電阻R3、電阻R4接地,所述運(yùn)算放大器UlC的負(fù)相輸入端和輸出端之間連接有電阻R7。
3.如權(quán)利要求2所述的具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,其特征在于,所述運(yùn)算放大器UlC的輸出端連接有射極跟隨器和第二 RC濾波電路。
4.如權(quán)利要求3所述的具有多級(jí)母線電壓過壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路,其特征在于,所述射極跟隨器為運(yùn)算放大器U1D,所述運(yùn)算放大器UlC的正相輸入端和運(yùn)算放大器UlC的輸出端相連,所述運(yùn)算放大器UlC的負(fù)相輸入端和輸出端直接相連,所述運(yùn)算放大器UlC的輸出端和第二 RC濾波電路相連。
【文檔編號(hào)】H02H3/20GK204205550SQ201420599053
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】謝偉 申請(qǐng)人:上海坤地機(jī)電科技有限公司