具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路的制作方法

文檔序號:7414825
具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,包括PWM驅動電路,其中,還包括比較器U2A和晶體管Q1,所述比較器U2A的負相輸入端通過第一RC濾波電路連接來自MCU模塊的PWM信號,正相輸入端連接母線電壓信號,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構成保護鎖死電路;所述晶體管Q1的基極通過電阻R15和復位信號相連,所述晶體管Q1的發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的負極相連。本實用新型能夠實現母線電壓過壓多級靈活快速硬件保護,響應時間可到達us級,更好地保護驅動器的母線電壓安全。
【專利說明】具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種驅動電路,尤其涉及一種具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路。

【背景技術】
[0002]工業伺服電機帶負載運行在快速停車過程中,由于慣性作用,會產生大量的再生電能,如果不及時消耗掉這部分再生電能,就會直接作用于驅動器直流電路部分,輕者導致驅動器會報故障,重者則會損害驅動器。通過增加制動電阻可以吸收掉再生制動能量。但是為了保護伺服驅動器的安全,需要增加過壓保護,保證在任何工況下,驅動器母線電壓都不超過安全電壓。
[0003]現有的驅動器過電壓保護多采用軟件采樣然后判斷是否超過安全電壓,超過則關掉開關管驅動,這種方式保護速度較慢,在大功率沖擊情況下可能保護不住,另外保護方式也不利于快速保護負載,直接關掉開關管容易造成負載失控。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,能夠實現母線電壓過壓多級靈活快速硬件保護,響應時間可到達us級,更好地保護驅動器的母線電壓安全。
[0005]本實用新型為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,包括由電阻R13、二極管D1、二極管D2、二極管D3和晶體管Q5構成的PWM驅動電路,其中,還包括比較器U2A和晶體管Q1,所述比較器U2A的負相輸入端通過第一 RC濾波電路連接來自MCU模塊的PWM信號,正相輸入端連接母線電壓信號,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構成保護鎖死電路,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和復位信號相連,所述晶體管Ql的發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的負極相連。
[0006]上述的具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,其中,所述母線電壓信號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算放大器U1C,所述運算放大器UlC的正相輸入端通過電阻Rl、電阻R2和母線電壓信號相連,并通過電阻R5接地,所述運算放大器UlC的負相輸入端通過電阻R3、電阻R4接地,所述運算放大器UlC的負相輸入端和輸出端之間連接有電阻R7。
[0007]上述的具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,其中,所述運算放大器UlC的輸出端連接有射極跟隨器和第二 RC濾波電路。
[0008]上述的具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,其中,所述射極跟隨器為運算放大器U1D,所述運算放大器UlC的正相輸入端和運算放大器UlC的輸出端相連,所述運算放大器UlC的負相輸入端和輸出端直接相連,所述運算放大器UlC的輸出端和第二 RC濾波電路相連。
[0009]本實用新型對比現有技術有如下的有益效果:本實用新型提供的具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,通過設置比較器U2A和晶體管Q1,利用保護鎖死電路和復位電路實現母線電壓過壓多級靈活快速硬件保護,響應時間可到達us級,更好地保護驅動器的母線電壓安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型母線電壓放大過濾電路示意圖;
[0011]圖2為本實用新型具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路示意圖。

【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
[0013]圖1為本實用新型母線電壓放大過濾電路示意圖;圖2為本實用新型具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路示意圖。
[0014]請參見圖1和圖2,本實用新型提供的具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路包括由電阻Rl 3、二極管D1、二極管D2、二極管D3和晶體管Q5構成的PWM驅動電路,其中,還包括比較器U2A和晶體管Q1,所述比較器U2A的負相輸入端通過第一 RC濾波電路(由電阻R9,電容C2構成,讓MCU PWM轉換為直流型號,直流電壓和PWM占空比成正比)連接來自MCU模塊的PWM信號,正相輸入端連接母線電壓信號,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構成保護鎖死電路,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和復位信號相連,所述晶體管Ql的發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的負極相連。
[0015]本實用新型提供的具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,其中,所述母線電壓信號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算放大器U1C,所述運算放大器UlC的正相輸入端通過電阻R1、電阻R2和母線電壓信號相連,并通過電阻R5接地,所述運算放大器UlC的負相輸入端通過電阻R3、電阻R4接地,所述運算放大器UlC的負相輸入端和輸出端之間連接有電阻R7。
[0016]本實用新型提供的具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,其中,所述運算放大器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構成一級RC濾波,濾掉進入MCU AD 口的電壓AD_Vbus的高頻噪聲);所述射極跟隨器為運算放大器U1D,用于增大信號輸入阻抗,所述運算放大器UlC的正相輸入端和運算放大器UlC的輸出端相連,所述運算放大器UlC的負相輸入端和輸出端直接相連,所述運算放大器UlC的輸出端和第二 RC濾波電路相連。
[0017]本實用新型提供的具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路的工作原理如下:
[0018]I)驅動器母線電壓信號Vbus通過運放UlC構成的電路進行放大和濾波然后得到信號AD_Vbus,送給MCU的AD 口進行采樣;
[0019]2)選用運放放大的第一級去做硬件保護,可以保證濾波延時較小,能夠保證保護的響應時間足夠快。
[0020]3)比較器U2A的參考電壓通過Vref通過MCU的PWM信號硬件濾波產生,MCU PWM的脈寬可以根據實際需要進行調整,從而實現了多級保護功能。
[0021]4)當UDC值超過Vref時,比較器U2A動作,U2A輸出由低電平翻轉為高電平,此時將驅動器三相PWM(UPWM,VPWM, WPWM)全部拉低及時停機。
[0022]U1C、UlD直接選用運算放大器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 Reset 的驅動能力;R13, Dl, D2, D3, Q5 構成 PWM 關斷驅動。
[0023]5)當U2A輸出高電平時,通過D4和R12將U2A的UDC輸入端鉗位在了永遠高于Vref的電壓,此時就實現了 Latch功能;
[0024]6)MCU通過Reset可以復位Latch,可以讓電路恢復的正常狀態。
[0025]綜上所述,本實用新型提供的具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,能夠實現母線電壓過壓多級靈活快速硬件保護,響應時間可到達us級,另外,通過軟件PWM脈寬設置保護閥值,可以實現保護的靈活方便;另一方面,當響應到最高等級時可以激活鎖死和復位功能,可以保證在任何條件下都保護驅動器的母線電壓安全。本實用新型還實現了正反饋鎖死功能,保證硬件動作的可靠性和有效性,同時也預留了軟件復位端口保證了應用的靈活性,總之,本發明提供了一種靈活可靠并且具有多級快速母線電壓過電壓保護電路。
[0026]雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上,然其并非用以限定本實用新型,任何本領域技術人員,在不脫離本實用新型的精神和范圍內,當可作些許的修改和完善,因此本實用新型的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
【權利要求】
1.一種具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,包括由電阻R13、二極管D1、二極管D2、二極管D3和晶體管Q5構成的PWM驅動電路,其特征在于,還包括比較器U2A和晶體管Ql,所述比較器U2A的負相輸入端通過第一 RC濾波電路連接來自MCU模塊的PWM信號,正相輸入端連接母線電壓信號,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構成保護鎖死電路,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和復位信號相連,所述晶體管Ql的發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的負極相連。
2.如權利要求1所述的具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,其特征在于,所述母線電壓信號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算放大器U1C,所述運算放大器UlC的正相輸入端通過電阻Rl、電阻R2和母線電壓信號相連,并通過電阻R5接地,所述運算放大器UlC的負相輸入端通過電阻R3、電阻R4接地,所述運算放大器UlC的負相輸入端和輸出端之間連接有電阻R7。
3.如權利要求2所述的具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,其特征在于,所述運算放大器UlC的輸出端連接有射極跟隨器和第二 RC濾波電路。
4.如權利要求3所述的具有多級母線電壓過壓保護的伺服驅動電路,其特征在于,所述射極跟隨器為運算放大器U1D,所述運算放大器UlC的正相輸入端和運算放大器UlC的輸出端相連,所述運算放大器UlC的負相輸入端和輸出端直接相連,所述運算放大器UlC的輸出端和第二 RC濾波電路相連。
【文檔編號】H02H3/20GK204205550SQ201420599053
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】謝偉 申請人:上海坤地機電科技有限公司
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