本實(shí)用新型涉及一種伺服驅(qū)動(dòng)器供電電源，尤其涉及一種隔直電源。

背景技術(shù)：

直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用到的電源設(shè)備之一，廣泛用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域，是電子實(shí)驗(yàn)員、電子工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)電路的實(shí)驗(yàn)操作和科學(xué)研究所不可缺少的電子器件。在電子電路中通常需要電壓穩(wěn)定的直流電源來(lái)供電，電源由變壓?jiǎn)卧⑤敵稣鳛V波單元、檢測(cè)單元和PWM控制器四部分組成。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源功率轉(zhuǎn)換效率低、不好控制、可靠性低、干擾大、精度低、體積大，從這些方面我們能看出傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源已經(jīng)不滿足現(xiàn)在的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高直流電源精度、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制且可靠性高的隔直電源。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種隔直電源，所述隔直電源包括：依次連接的變壓?jiǎn)卧⑤敵稣鳛V波單元、檢測(cè)單元和控制單元，且所述控制單元還與所述變壓?jiǎn)卧B接,所述輸出整流濾波單元包括用于輸出低電壓的第一整流穩(wěn)壓電路和用于輸出高電壓的第二整流穩(wěn)壓電路，其中，所述第一整流穩(wěn)壓電路包括：第一整流二極管、第一電解電容、第一陶瓷電容和低壓輸出端，所述變壓?jiǎn)卧B接所述第一整流二極管，所述第一整流二極管分別并聯(lián)所述第一電解電容和所述第一陶瓷電容，所述第一電解電容和所述第一陶瓷電容均連接所述低壓輸出端；所述低壓輸出端連接所述檢測(cè)單元。

本實(shí)用新型的有益效果是：該隔直電源輸出的電壓質(zhì)量較高,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，可靠性高，波紋較小且干擾較小,不僅能夠滿足精密器件的用電要求,而且能夠有效避免因供電質(zhì)量問題而導(dǎo)致的精密儀器損壞。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述變壓?jiǎn)卧ㄖ绷髯儔浩鳌?/p>

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述第二整流穩(wěn)壓電路包括第二整流二極管、第二電解電容、第二陶瓷電容、第一阻容和高壓輸出端，所述直流變壓器連接所述第二整流二極管，所述第二整流二極管分別并聯(lián)所述第二電解電容、第二陶瓷電容以及第一阻容，所述第二電解電容、第二陶瓷電容和第一阻容均連接所述高壓輸出端。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果,所述第二整流穩(wěn)壓電路用于輸出高電壓，所述第一整流穩(wěn)壓電路用于輸出低電壓，形成兩路輸出的隔直電源。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述控制單元包括PWM控制器和MOS管，所述檢測(cè)單元連接所述PWM控制器，所述PWM控制器連接所述MOS管，所述MOS管的開關(guān)連接所述直流變壓器。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述控制單元還包括與所述PWM控制器匹配且連接的RC阻容。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果,PWM控制器通過將檢測(cè)到的電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較分析，來(lái)控制其輸出脈沖波形的占空比。PWM控制器與RC阻容相匹配，RC阻容通過RC阻容吸收計(jì)算公式可以計(jì)算出輸出的固定頻率，并根據(jù)PWM控制器輸出的脈寬控制信號(hào)輸出脈寬信號(hào)，通過脈寬信號(hào)驅(qū)動(dòng)MOS管，從而選擇電源開關(guān)導(dǎo)通或截止，同時(shí)，MOS管的開關(guān)連接直流變壓器，從而控制直流變壓器的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)更高靈活性和高智能化。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述檢測(cè)單元包括可輸出穩(wěn)定電壓的芯片、開關(guān)二極管、第二阻容和光耦合器，所述低壓輸出端連接所述芯片，所述芯片連接所述開關(guān)二極管，所述開關(guān)二極管連接所述第二阻容，所述第二阻容連接所述光耦合器，所述光耦合器連接所述PWM控制器。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果,所述檢測(cè)單元用于檢測(cè)輸出整流濾波單元的低壓輸出端輸出的低電壓，并將檢測(cè)到的電壓通過光耦隔離傳輸給PWM控制器。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，可輸出穩(wěn)定電壓的所述芯片為TI的TL431芯片。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是,采用TI的TL431芯片，能夠保證輸出一個(gè)更加穩(wěn)定的電壓，TL431芯片的開態(tài)響應(yīng)速度快輸出噪音低，且價(jià)格低廉。

進(jìn)一步，所述開關(guān)二極管為匹配于TL431芯片的所述1N4148二極管。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果,TL431芯片配合1N4148二極管及阻容使用，可以防止輸出兩端產(chǎn)生毛刺，同時(shí)把檢測(cè)的電壓通過光耦隔離輸入到PWM控制器。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的一種隔直電源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的一種隔直電源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的整流二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

如圖1所示，一種隔直電源，隔直電源包括：依次連接的變壓?jiǎn)卧?、輸出整流濾波單元2、檢測(cè)單元3和控制單元4，且控制單元4還與變壓?jiǎn)卧?連接,輸出整流濾波單元2包括用于輸出低電壓的第一整流穩(wěn)壓電路21和用于輸出高電壓的第二整流穩(wěn)壓電路22，其中，第一整流穩(wěn)壓電路21包括：第一整流二極管211、第一電解電容212、第一陶瓷電容213和低壓輸出端214，變壓?jiǎn)卧?連接第一整流二極管211，第一整流二極管211分別并聯(lián)第一電解電容212和第一陶瓷電容213，第一電解電容212和第一陶瓷電容213均連接低壓輸出端214；低壓輸出端214連接檢測(cè)單元3。

如圖3所示，第一整流二極管211包括四個(gè)整流二極管，第一個(gè)二極管101的負(fù)極連接第二個(gè)二極管102的正極，第三個(gè)二極管103的負(fù)極連接第四個(gè)二極管104的正極，第二個(gè)二極管102的負(fù)極和第四個(gè)二極管104的負(fù)極同時(shí)連接第一電解電容212的正極。第二整流二極管221的結(jié)構(gòu)與第一整流二極管211相同。

電解電容的工作電壓為4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、160V、200V、300V、400V、450V、500V，容量大、體積大、有極性，一般用于直流電路中濾波整流。目前最常用的電解電容器有鋁電解電容器和鉭電解電容器。陶瓷電容用高介電常數(shù)的電容器陶瓷(鈦酸鋇一氧化鈦)擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質(zhì)，并用燒滲法將銀鍍?cè)谔沾缮献鳛殡姌O制成。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場(chǎng)合(包括高頻在內(nèi))。

在該實(shí)施例中，變壓?jiǎn)卧?可以采用直流變壓器11。直流變壓器包括：自耦變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器等變壓器。直流變壓器11包括磁芯和匹配于磁芯的骨架。磁芯采用TDK的PQ20/20磁芯，骨架采用匹配于PQ20/20磁芯的BPQ20/20-1114CPFP骨架，在保證兩路輸出穩(wěn)定的情況下，相比于一般的變壓器，該變壓器的體積大大縮小，功耗也大大減小。

如圖2所示，第二整流穩(wěn)壓電路22可以包括：第二整流二極管221、第二電解電容222、第二陶瓷電容223、第一阻容224和高壓輸出端225，直流變壓器11連接第二整流二極管221，第二整流二極管221分別并聯(lián)第二電解電容222、第二陶瓷電容223以及第一阻容224，第二電解電容222、第二陶瓷電容223和第一阻容224均連接高壓輸出端225。

第一整流穩(wěn)壓電路和第二整流穩(wěn)壓電路利用整流二極管的PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?，將交流電變成脈動(dòng)直流電，再利用大容值的電解電容濾掉紋波，利用小容值的陶瓷電容濾掉噪聲，提高了直流電源的精度，降低了直流電源的干擾。

如圖2所示，控制單元4可以包括：PWM控制器41和MOS管42，檢測(cè)單元3連接PWM控制器41，PWM控制器41連接MOS管42，MOS管42的開關(guān)連接直流變壓器11。

脈寬調(diào)制(PWM)是指用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制，是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。許多微控制器內(nèi)都包含PWM控制器。脈寬調(diào)制的分類方法有多種,如單極性和雙極性,同步式和異步式,矩形波調(diào)制和正弦波調(diào)制等。根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生脈寬是該技術(shù)的關(guān)鍵。目前常用三角波比較法、滯環(huán)比較法和空間電壓矢量法。

MOS管是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導(dǎo)體(semiconductor)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。MOS管包括NMOS(N-channel MOS)管和PMOS(P-channel MOS)管。

如圖2所示，控制單元4還可以包括：與PWM控制器41匹配且連接的RC阻容43。

阻容吸收器(RC阻容)是對(duì)真空開關(guān)開斷產(chǎn)生的操作過電壓保護(hù)的專用設(shè)備，也叫RC保護(hù)器。阻容吸收器因?yàn)椴⒙?lián)電容的原因具有一定抑制諧振和消除諧波的功能。

PWM控制器41通過將檢測(cè)到的電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較分析，來(lái)控制其輸出脈沖波形的占空比。PWM控制器41與RC阻容43相匹配，RC阻容43通過RC阻容吸收計(jì)算公式可以計(jì)算出輸出的固定頻率，并根據(jù)PWM控制器41輸出的脈寬控制信號(hào)輸出脈寬信號(hào)，通過脈寬信號(hào)驅(qū)動(dòng)MOS管42，從而選擇電源開關(guān)導(dǎo)通或截止，同時(shí)，MOS管42的開關(guān)連接直流變壓器11，從而控制直流變壓器11的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)更高靈活性和高智能化。

如圖2所示，檢測(cè)單元3可以包括：可輸出穩(wěn)定電壓的芯片31、開關(guān)二極管32、第二阻容33和光耦合器34，低壓輸出端214連接芯片31，芯片31連接開關(guān)二極管32，開關(guān)二極管32連接第二阻容33，第二阻容33連接光耦合器34，光耦合器34連接PWM控制器41。

開關(guān)二極管是半導(dǎo)體二極管的一種，是為在電路上進(jìn)行"開"、"關(guān)"而特殊設(shè)計(jì)制造的一類二極管。它由導(dǎo)通變?yōu)榻刂够蛴山刂棺優(yōu)閷?dǎo)通所需的時(shí)間比一般二極管短，常見的有2AK、2DK等系列，主要用于電子計(jì)算機(jī)、脈沖和開關(guān)電路中。半導(dǎo)體二極管導(dǎo)通時(shí)相當(dāng)于開關(guān)閉合(電路接通)，截止時(shí)相當(dāng)于開關(guān)打開(電路切斷)，所以二極管可作開關(guān)用，常用型號(hào)為1N4148。由于半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ姷奶匦?，在正偏壓下PN結(jié)導(dǎo)通，在導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻很小，約為幾十至幾百歐；在反向偏壓下，則呈截止?fàn)顟B(tài)，其電阻很大，一般硅二極管在10ΜΩ以上，鍺管也有幾十千歐至幾百千歐。利用這一特性，二極管將在電路中起到控制電流接通或關(guān)斷的作用，成為一個(gè)理想的電子開關(guān)。開關(guān)二極管分為普通開關(guān)二極管、高速開關(guān)二極管、超高速開關(guān)二極管、低功耗開關(guān)二極管、高反壓開關(guān)二極管、硅電壓開關(guān)二極管等多種。

可輸出穩(wěn)定電壓的芯片31為TI的TL431芯片，開關(guān)二極管32為匹配于TL431芯片的1N4148二極管。利用TI的TL431芯片的典型接法，輸出一個(gè)更加穩(wěn)定的電壓5V，此外，TL431芯片的開態(tài)響應(yīng)速度快輸出噪音低，配合1N4148二極管及阻容使用，可以防止輸出兩端產(chǎn)生毛刺，同時(shí)把檢測(cè)的電壓通過光耦隔離輸入到PWM控制器41。

本電源用于驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器，通過對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器20套以上的測(cè)試，電源在24V直流電壓輸入的情況下，能夠輸出正常的電壓范圍4.95V～5.05V和14.5V～15.5V，另外電壓的卸放，過壓欠壓等指示功能正常，報(bào)警輸出正常，邏輯電平在正常值內(nèi)，一切測(cè)試正常之后對(duì)驅(qū)動(dòng)器和電源一起進(jìn)行重復(fù)測(cè)試，電機(jī)正常運(yùn)行，電流和各項(xiàng)顯示值正常。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。