交流伺服驅動電路的製作方法

2023-09-20 17:49:20 2

專利名稱：交流伺服驅動電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種驅動電路，尤其涉及一種交流伺服驅動電路。
背景技術：
交流伺服驅動電路是目前自動化生產等眾多領域的常用電路。開關功率 器件是交流伺服驅動電路的重要組成部分之一，價格昂貴且容易損壞，在選 用以及保護時尤為重要。
現有的交流伺服驅動電路中，開關功率器件大多選用智能功率模塊
(Intelligent Power Module, IPM)。目前而言，IPM—般都需要進口，使得 交流伺服驅動電路整體上成本較高。
因此有必要對現有技術進行改進，以降低現有的交流伺服驅動電路的經 濟成本。

實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是在於需要提供一種交流伺服驅動電 路，以降低現有的交流伺服驅動電路的成本。
為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種交流伺服驅動電路，包 括控制電路、驅動保護電路、開關功率器件及輸出電流檢測電路，其中
所述驅動保護電路，與所述控制電路、開關功率器件及輸出電流檢測電 路相連，將所述控制電路發送的脈寬調製邏輯信號變為差分驅動信號，將所 述差分驅動信號放大之後發送給所述開關功率器件；接收所述輸出電流檢測 電路反饋的電流信號，所述電流信號過流時執行延時保護，向所述控制電路 發送故障信號；檢測所述開關功率器件導通時的導通壓降，所述導通壓降超 過預設的保護門限值時，切斷所述差分驅動信號的輸出；所述開關功率器件，根據所述放大之後的差分驅動信號，向所述輸出電
流^r測電路發送輸出電流，完成功率輸出。
優選地，所述驅動保護電路包括差分電路、驅動信號使能控制電路、放 大電路、過流檢測電路、積分延時電路、壓差檢測電路及切斷器件，其中
差分電路，將所述脈寬調製邏輯信號變為所述差分驅動信號；
驅動信號使能控制電路，與所述差分電路相連，在所述切斷器件的控制 下，將所述差分驅動信號發送給所述放大電路，收到所述切斷器件發送的停 止信號後，停止發送所述差分驅動信號；
放大電路，與所述驅動信號使能控制電路相連，放大所述差分驅動信號， 發送給所述開關功率器件；收到所述切斷器件發送的停止信號後停止放大所 述差分驅動信號，發送控制電壓來關閉所述開關功率器件；
過流檢測電路，與所述輸出電流檢測電路相連，接收所述電流信號，所 述電流信號超過預設的安全電流門限值時，產生啟動信號；
積分延時電路，與所述過流;險測電路相連，根據所述啟動信號啟動積分 延時，在延時時間到達時向所述切斷器件發送切斷信號，並向所述控制電路 發送所述故障信號；
壓差檢測電路，與所述開關功率器件及切斷器件相連，檢測所述導通壓 降，在所述導通壓降超過所述保護門限值時，向所述切斷器件發送切斷信號；
切斷器件，根據所述切斷信號向所述驅動信號使能控制電路和放大電路 發送所述停止信號。
優選地，所述開關功率器件為絕緣柵雙極型電晶體。
與現有技術相比，本實用新型通過採用絕緣柵雙極型電晶體作為開關功 率器件，從而提出了一種新型的交流伺服驅動電路，降低了交流伺服驅動電 路的實現成本。


圖1是本實用新型交流伺服驅動電路的一個實施例。圖2是上述驅動保護電路的組成示意圖。
具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，
以下結合附圖對本 實用新型作進一步地詳細說明。
圖1是本實用新型交流伺服驅動電路的一個實施例。如圖1所示，該實
施例中的交流伺服驅動電路，包括電源110、控制電路120、驅動保護電路 130、開關功率器件140及輸出電流檢測電路150，其中
電源110,與控制電路120、驅動保護電路130及開關功率器件140相 連，為控制電路120、驅動保護電路130及開關功率器件140提供電能；
控制電路120,與電源IIO及驅動保護電路130相連，向驅動保護電路 130發送脈寬調製(PWM)邏輯信號，並接收驅動保護電路130反饋的故障 信號，發生故障時停止發送脈寬調製邏輯信號，並使控制系統進入安全保護 狀態；
驅動保護電路130,與電源IIO、控制電路120及開關功率器件140相 連，接收控制電路120發送的PWM邏輯信號後，將PWM邏輯信號變為差 分驅動信號(為一PWM驅動信號)，實現PWM邏輯信號錯誤保護(比如 對由於程序錯誤、硬體故障、強幹擾等造成同一橋臂上下橋同時誤導通，此 時可實現PWM邏輯信號的錯誤保護)，然後對該差分驅動信號進行放大， 去控制開關功率器件140;實時接收輸出電流檢測電路150所反饋的電流信 號，判斷該輸出電流是否處於過電流狀態，如果是則根據過電流程度，或快 或慢地執行延時保護(過電流嚴重時採用快速的保護，不嚴重時採用較慢的 延時保護)，保護時發送故障信號給控制電路120;檢測開關功率器件140 導通時的導通壓降(IGBT導通時有導通壓降， 一般1.7V-3V，導通時壓降 升至一定程度(一般超過5V)認為過電流或短路)，在該導通壓降超過預 設的保護門限值時，切斷差分驅動信號的輸出，同時發送故障信號給控制電 路120;
開關功率器件140,與電源IIO、驅動保護電路130及輸出電流檢測電路150相連，採用絕緣柵雙極型電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)，接收驅動保護電路130發送的放大之後的差分驅動信號，並根據 該放大之後的差分驅動信號完成功率輸出，向輸出電流才企測電路150發送輸 出電流，經過輸出電流檢測電路150，將該輸出電流發送給電機；
輸出電流檢測電路150,與驅動保護電路130及開關功率器件140相連， 檢測開關功率器件140輸出給電機的輸出電流，並根據該輸出電流向驅動保 護電路130反饋該電流信號；在電機繞組匪間短路、電機堵轉、交流伺服驅 動器與電機間引線出現故障、或者PWM邏輯信號發生錯誤等情況時，瞬間 變大的強電流很有可能造成器件損壞，因此需要將該電流信號反饋給驅動保 護電路130。
由圖1所示的實施例可知，本實用新型採用絕緣柵雙極型電晶體作為開 關功率器件，提出了一種新型的交流伺服驅動電路，降低了交流伺服驅動電 路的實現成本。
圖2是上述驅動保護電路130的組成示意圖。結合圖1所示本實用新型 實施例，如圖2所示，上述驅動保護電路130主要包括差分電路231、驅動 信號使能控制電路232、放大電路233、過流檢測電路234、積分延時電路 235、壓差檢測電路236以及切斷器件237,其中
差分電路231,與控制電路120相連，將控制電路120所發送的PWM 邏輯信號變為差分驅動信號，實現PWM邏輯信號錯誤保護；
驅動信號使能控制電路232,與差分電路231、放大電路233及切斷器 件237相連，根據切斷器件237的信號控制是否將差分驅動信號發送給放大 電路233;
放大電路233，與驅動信號使能控制電路232、切斷器件237及開關功 率器件140相連，放大驅動信號使能控制電路232所傳送的差分驅動信號， 然後去控制開關功率器件140;收到切斷器件237發送的停止信號後停止放 大差分驅動信號，發送控制電壓來關閉開關功率器件140;
過流才全測電路234，與輸出電流4企測電路150相連，接收輸出電流檢測 電路150反饋的電流信號，如果該電流信號超過一預設的安全電流門限值時，產生一啟動信號發送給積分延時電路235;
積分延時電路235，與過流檢測電路234、切斷器件237及控制電路120 相連，才艮據過流;險測電路234發送的啟動信號啟動積分延時，在延時時間到 達時向切斷器件237發送切斷信號，並向控制電路120發送故障信號；
壓差檢測電路236，與開關功率器件140及切斷器件237相連，檢測開 關功率器件導通時的導通壓降，在該導通壓降超過預設的保護門限值時，產 生一切斷信號並發送給切斷器件237;
切斷器件237，與壓差檢測電路236及積分延時電路235相連，還與驅 動信號使能控制電路232和放大電路233相連，根據壓差檢測電路236或者 積分延時電路235發送的切斷信號，向驅動信號使能控制電路232和放大電 路233發送停止信號，以切斷差分驅動信號輸出，同時發送控制電壓來關閉 開關功率器件140。
由於硬體連接或強幹擾等造成PWM邏輯錯誤時，極易損壞開關功率器 件140,採用差分電路231將PWM邏輯信號變為差分驅動信號之後，不會 因PWM邏輯錯誤導致同橋臂上下開關功率器件同時打開造成的橋臂短路， 同時也提高了抗幹擾能力。因為變成差分驅動信號可抑制共模千擾信號造成 的IGBT的誤導通，還因為差分驅動信號的正、負變化正好加在同橋臂兩 IGBT上，所以可以避免同橋臂兩IGBT有同時導通而造成的短路可能。
上述積分延時電路235減少了由於幹擾等引起電路的誤動作對電流信 號的影響，同時隨過流幅度的不同採取不同的延時時間長度，過流幅度大則 延時時間短，保護動作更快。
需要說明的是，上述壓差檢測電路236、過流檢測電路234及積分延時 電路235所實現的保護過程不經過控制板(MCU)，使得這兩種保護方式 保護準確，保護速度快。
雖然本實用新型所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便於理 解本實用新型而採用的實施方式，並非用以限定本實用新型。任何本實用新
型所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本實用新型所揭露的精神和範圍的 前提下，可以在實施的形式上及細節上作任何的修改與變化，但本實用新型 的專利保護範圍，仍須以所附的權利要求書所界定的範圍為準。
權利要求1、一種交流伺服驅動電路，包括控制電路、驅動保護電路、開關功率器件及輸出電流檢測電路，其特徵在於所述驅動保護電路，與所述控制電路、開關功率器件及輸出電流檢測電路相連，將所述控制電路發送的脈寬調製邏輯信號變為差分驅動信號，將所述差分驅動信號放大之後發送給所述開關功率器件；接收所述輸出電流檢測電路反饋的電流信號，所述電流信號過流時執行延時保護，向所述控制電路發送故障信號；檢測所述開關功率器件導通時的導通壓降，所述導通壓降超過預設的保護門限值時，切斷所述差分驅動信號的輸出；所述開關功率器件，根據所述放大之後的差分驅動信號，向所述輸出電流檢測電路發送輸出電流，完成功率輸出。
2、 如權利要求1所述的交流伺服驅動電路，其特徵在於，所述驅動保護電路包括差分電路、驅動信號使能控制電路、放大電路、過流檢測電路、積分延時電路、壓差檢測電路及切斷器件，其中差分電路，將所述脈寬調製邏輯信號變為所述差分驅動信號；驅動信號使能控制電路，與所述差分電路相連，在所述切斷器件的控制下，將所述差分驅動信號發送給所述放大電路，收到所述切斷器件發送的停止信號後，停止發送所述差分驅動信號；放大電路，與所述驅動信號使能控制電路相連，放大所述差分驅動信號，發送給所述開關功率器件；收到所述切斷器件發送的停止信號後停止放大所述差分驅動信號，發送控制電壓來關閉所述開關功率器件；過流檢測電路，與所述輸出電流檢測電路相連，接收所述電流信號，所述電流信號超過預設的安全電流門限值時，產生啟動信號；積分延時電^各，與所述過流才企測電路相連，才艮據所述啟動信號啟動積分延時，在延時時間到達時向所述切斷器件發送切斷信號，並向所述控制電路發送所述故障信號；壓差檢測電路，與所述開關功率器件及切斷器件相連，檢測所述導通壓降，在所述導通壓降超過所述保護門限值時，向所述切斷器件發送切斷信號；切斷器件，根據所述切斷信號向所述驅動信號使能控制電路和放大電路發送所述停止信號。
3、如權利要求1所述的交流伺服驅動電路，其特徵在於所述開關功率器件為絕緣柵雙極型電晶體。
專利摘要本實用新型公開了一種交流伺服驅動電路，降低了電路成本。該電路包括驅動保護電路，將控制電路發送的脈寬調製邏輯信號變為差分驅動信號，將差分驅動信號放大之後發送給開關功率器件；接收輸出電流檢測電路反饋的電流信號，電流信號過流時執行延時保護，向控制電路發送故障信號；檢測開關功率器件導通時的導通壓降，導通壓降超過預設的保護門限值時，切斷差分驅動信號的輸出；開關功率器件，根據放大之後的差分驅動信號，向輸出電流檢測電路發送輸出電流，完成功率輸出。與現有技術相比，本實用新型提出了一種新型的交流伺服驅動電路，降低了交流伺服驅動電路的實現成本。
文檔編號H02H3/093GK201413978SQ200920108659
公開日2010年2月24日 申請日期2009年5月31日 優先權日2009年5月31日
發明者李伯鈞, 項久鵬 申請人:北京北超伺服技術有限公司