具有多級(jí)母線電壓過(guò)壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有多級(jí)母線電壓過(guò)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(guò)第一RC濾波電路連接來(lái)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(guò)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(guò)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(zhuān)利說(shuō)明】具有多級(jí)母線電壓過(guò)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(guò)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(chē)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)安全電壓。
[0003]現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)器過(guò)電壓保護(hù)多采用軟件采樣然后判斷是否超過(guò)安全電壓，超過(guò)則關(guān)掉開(kāi)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(kāi)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(wèn)題是提供一種具有多級(jí)母線電壓過(guò)壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)母線電壓過(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)第一 RC濾波電路連接來(lái)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(guò)電阻R13連接晶體管Q5的基極；所述晶體管Ql的基極通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)電阻Rl、電阻R2和母線電壓信號(hào)相連，并通過(guò)電阻R5接地，所述運(yùn)算放大器UlC的負(fù)相輸入端通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)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(guò)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(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型母線電壓放大過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路示意圖。
[0014]請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型提供的具有多級(jí)母線電壓過(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)電阻R1、電阻R2和母線電壓信號(hào)相連，并通過(guò)電阻R5接地，所述運(yùn)算放大器UlC的負(fù)相輸入端通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)Vref通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)壓保護(hù)的伺服驅(qū)動(dòng)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)母線電壓過(guò)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(guò)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(guò)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(shū)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(guò)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(guò)第一 RC濾波電路連接來(lái)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(guò)電阻R13連接晶體管Q5的基極；所述晶體管Ql的基極通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)電阻Rl、電阻R2和母線電壓信號(hào)相連，并通過(guò)電阻R5接地，所述運(yùn)算放大器UlC的負(fù)相輸入端通過(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)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