本技術(shù)實(shí)施例涉及電路領(lǐng)域，特別涉及一種用于機(jī)械臂的高邊48v開關(guān)電路。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，越來越多的智能設(shè)備投入到生產(chǎn)中，顯著的提高了生產(chǎn)率。協(xié)作機(jī)器人作為一種輔助生產(chǎn)的智能設(shè)備，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。通常，協(xié)作機(jī)器人主要包括控制器和機(jī)械臂兩大部分。其中控制器負(fù)責(zé)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)控制，并采集接收工具端的狀態(tài)信息，根據(jù)工具端的狀態(tài)信息發(fā)出對(duì)應(yīng)的控制指令。機(jī)械臂主要負(fù)責(zé)按照控制器規(guī)劃好的路徑將工具端移動(dòng)到指定位置。由于機(jī)械臂功率較大，多采用48v電源供電?？刂破餍枰恢惫╇姡阌谟脩舨僮饕约皩?shí)時(shí)了解機(jī)器人的狀態(tài)信息，而為了防止誤操作，機(jī)械臂在非工作狀態(tài)下通常處于斷電的狀態(tài)。

2、目前市面上主流的方案是采用24v電源和48v電源雙電源供電，其中24v電源為常備電源，一直處于供電狀態(tài)，給控制器使用，機(jī)械臂使用48v電源供電，默認(rèn)不上電，僅在工作時(shí)才供電。當(dāng)控制器收到機(jī)械臂上電指令后，控制器通過控制電磁繼電器，使得電磁繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，達(dá)到控制機(jī)械臂的48v供電電源的目的。另外，由于機(jī)械臂在運(yùn)動(dòng)的過程中常常需要制動(dòng)，而電機(jī)在制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢，致使電源的電壓過高，超出單板上元器件的安全工作范圍，因此往往需要一塊放電板用于過壓時(shí)放電使用。

3、采用這種控制方式，需要一個(gè)專門的控制柜來固定24v和48v開關(guān)電源，且還要搭配電磁繼電器和放電板使用，使用的器件較多，占用的空間較大，工廠現(xiàn)場布局安裝時(shí)，對(duì)空間有嚴(yán)格的要求。受限于mosfet(metal?oxide?semiconductor?field?effecttransistor)的功率限制，直接采用mosfet替代電磁繼電器作為控制機(jī)械臂供電的開關(guān)使用時(shí)，mosfet常常因?yàn)檫^流或過壓而損壞，無法滿足使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種用于機(jī)械臂的高邊48v開關(guān)電路，解決機(jī)械臂制動(dòng)放電和電路中mosfet過流或過壓擊穿損壞的問題。

2、用于機(jī)械臂的高邊48v開關(guān)電路包括單板48v電壓源、主供電電路、充放電電路、檢測控制電路、保護(hù)電路；

3、所述48v電壓源分別連接主供電電路、充放電電路和控制器，控制器分別連接到連接機(jī)械臂和檢測控制電路上，對(duì)機(jī)械臂和檢測控制電路進(jìn)行制動(dòng)控制；

4、所述主供電電路與充放電電路中連接有控制電路通斷的mos管，且主供電電路與充放電電路分別連接機(jī)械臂，為機(jī)械臂提供工作電壓；檢測控制電路還分別連接到主供電電路、充放電電路、以及機(jī)械臂，在工作時(shí)分別控制主供電電路、充放電電路中mos管的通斷，以及檢測機(jī)械臂中的母線電壓；

5、所述檢測控制電路中設(shè)置有開關(guān)mos管，所述保護(hù)電路連接檢測控制電路，通過控制門控信號(hào)電壓來控制開關(guān)mos管的開通信號(hào)幅度；其中開關(guān)mos管開通信號(hào)幅度小于閾值電壓時(shí)，主供電電路與充放電電路中mos管處于正常工作范圍，且不被過壓擊穿。

6、具體的，所述充放電電路包括放電電路、充電電路和限流電阻r11和r12；

7、48v電壓源連接限流電阻r11，限流電阻r11串聯(lián)r12，并通過r12連接充電電路，所述充電電路輸出母線電壓并連接在機(jī)械臂上；

8、放電電路連接在限流電阻r11與r12之間，且所述檢測控制電路分別連接和控制放電電路及充電電路。

9、具體的，所述充電電路中的mos管q1連接在限流電阻r12和機(jī)械臂之間，且q1的漏極連接限流電阻r12，源極輸出的母線電壓接入機(jī)械臂，柵極輸入充電電路的開通信號(hào)pre-s；

10、所述放電電路中mos管q3的漏極連接在限流電阻r11和r12之間，且q2的源極輸出接地，柵極輸入放電電路的開通信號(hào)dis；

11、所述檢測控制電路中的開關(guān)mos管q2與q1共源連接，且q2的漏極連接48v電壓源，柵極接入主供電電路的開通信號(hào)main-s。

12、具體的，所述檢測控制電路包括三個(gè)光耦u1、u2和u3、穩(wěn)壓二極管u4和與門u5；

13、其中與門u5的兩個(gè)輸入端輸入控制器輸出的兩路上電使能信號(hào)，且兩路輸出分別通過兩個(gè)并聯(lián)的分壓電阻接地；

14、與門u5輸出同時(shí)連接第一光耦u1和第三光耦u3，其中第一光耦u1中的二極管輸出接地，光敏三極管的集電極輸入保護(hù)電路輸出的門控信號(hào)vgate，發(fā)射極輸出主供電電路的開通信號(hào)main-s；

15、第三光耦u3中的二極管輸出接地，光敏三極管的集電極接入機(jī)械臂的母線電壓，發(fā)射極連接兩個(gè)串聯(lián)的分壓電阻r1、r2并接地；

16、第二光耦u2輸入單板上邏輯部分的供電電源vcc，輸出連接穩(wěn)壓二極管u4的正極，穩(wěn)壓二極管u4負(fù)極輸出接地，同時(shí)穩(wěn)壓二極管的基極連接到分壓電阻r1和r2之間。

17、具體的，所述檢測控制電路還包括穩(wěn)壓二極管u6、反相器u7、以及若干限流電阻；

18、穩(wěn)壓二極管u6的正極通過分壓電阻連接單板的供電電源vcc，負(fù)極輸出接地，機(jī)械臂母線電壓通過兩個(gè)串聯(lián)的分壓電阻r6和r7接地，穩(wěn)壓二極管u6的基極連接在分壓電阻r6和r7之間；

19、反相器u7的輸入端連接穩(wěn)壓二極管u6的正極，輸出放電電路的開通信號(hào)dis。

20、具體的，控制器輸出的兩路上電使能信號(hào)有效高電平時(shí)，門芯片u5輸出高電平信號(hào)，第一光耦u1和第三光耦u3導(dǎo)通，門控信號(hào)vgate通過第一光耦u1輸出開通信號(hào)pre-s，充電電路中的mos管q1打開，機(jī)械臂母線電壓上升；

21、當(dāng)機(jī)械臂母線電壓上升到設(shè)定門檻電壓vth后，穩(wěn)壓二極管u4輸出低電平，第二光耦u2導(dǎo)通，門控信號(hào)vgate通過第二光耦u2輸出開通信號(hào)main-s，主供電電路中的mos管q2打開，機(jī)械臂供電切至主供電電路的通路，完成上電。

22、具體的，當(dāng)機(jī)械臂母線電壓大于設(shè)定門檻電壓vth后，穩(wěn)壓二極管u6輸出低電平，反相器輸出的開通信號(hào)dis打開放電電路中mos管q3，機(jī)械臂母線通過限流電阻r11和r12放電，直至母線電壓降至小于門檻電壓vth。

23、具體的，當(dāng)穩(wěn)壓二極管的基極電壓大于內(nèi)部2.5v參考電壓時(shí)導(dǎo)通，小于內(nèi)部參考電壓2.5v時(shí)截止。

24、具體的，所述保護(hù)電路包括穩(wěn)壓二極管u10、和u13、與門u11、第四光耦u12；

25、穩(wěn)壓二極管u10的正極通過同時(shí)輸入與門u11的兩個(gè)輸入端口，負(fù)極接地；單板48v電壓源通過兩個(gè)串聯(lián)的分壓電阻r20和r21接地，穩(wěn)壓二極管u10的基極連接在分壓電阻r20和r21之間；

26、與門u11輸出連接第四光耦u12，第四光耦u12輸出接地；第四光耦u12中光敏三極管的集電極輸入門控信號(hào)vgate，發(fā)射極輸出連接穩(wěn)壓二極管u13的正極，穩(wěn)壓二極管u13的負(fù)極并接地。

27、具體的，當(dāng)單板48v電壓源低于門檻電壓時(shí)，穩(wěn)壓二極管u10輸出高電平，第四光耦u12導(dǎo)通，門控信號(hào)vgate被鉗位至穩(wěn)壓管的額定工作電壓。

28、本技術(shù)實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：本方案在電路中單獨(dú)設(shè)置由充電電路和放電電路組成的充放電電路、檢測控制電路及保護(hù)電路，特別的在檢測控制電路中引入光耦設(shè)備，生成控制充電電路和放電電路中mos管通斷的開通信號(hào)，在母線電壓過壓時(shí)，控制mos管的開通信號(hào)進(jìn)行放電，實(shí)現(xiàn)母線電壓調(diào)控。而在保護(hù)電路中引入的光耦則可以控制開通信號(hào)的幅度，避免主供電電路和充放點(diǎn)電路中的mosfet因過壓而擊穿。