一種液壓伺服控制器用穩壓電源的製作方法

2023-10-09 12:46:59 1

專利名稱：一種液壓伺服控制器用穩壓電源的製作方法
技術領域：
本發明屬於穩壓電源技術領域。具體涉及一種液壓伺服控制器用穩壓電源。
背景技術：
液壓伺服控制器用於對給定信號進行運算處理後驅動液壓伺服系統中的伺服閥或比例 閥，並對傳感器信號進行調理轉換，是液壓伺服系統的關鍵部件。由於液壓伺服控制器是一 種高精度的信號處理儀器，其內部包含有運算放大器、功率放大器、波形發生器等不同元件。 這些電子元器件要求電源必須同時提供士15V、 ±10V、 ±5V和0 ±24V的不同電壓源，並對 電源信號精度、穩定性和可靠性有著極高的要求。現有的穩壓電源應用在液壓伺服系統控制 及測試方面存在以下幾個方面的問題(1)僅能提供+5V、十10V、 -5V和0 +15V電壓源，未能同時提供士15V、 士10V、 ±5V 和0 ±24V電壓源；(2) 普遍採用開關電源作為伺服控制器電源，雖然開關電源體積較小，但其波紋係數較 大，信號精度低，容易對伺服控制器信號帶來幹擾；(3) 電源穩壓功能一般採用分立的器件實現，結構複雜，輸出信號的穩定性差，達不到 液壓伺服控制器的要求；(4) 當外接負載短路時，電源內部元件容易燒毀。發明內容本發明旨在克服上述技術缺陷，目的是提供一種能同時提供士15V、士10V、士5V和0 土24V 信號的精度高、結構簡單、可靠性強的液壓伺服控制器用穩壓電源。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案將220V交流電與變壓器相連，變壓器與 整流濾波電路相連，整流濾波電路輸出端+27V與集成穩壓晶片7815的輸入端VIN相連，集 成穩壓晶片7815的輸出端VOUT輸出+15V電壓；集成穩壓晶片7810的輸入端VIN與+15V 相連，集成穩壓晶片7810的輸出端VOUT輸出+10V電壓；集成穩壓晶片7805的輸入端VIN 與+10V相連，集成穩壓晶片7805的輸出端V0UT輸出+5V電壓；整流濾波電路輸出端+27V 與集成穩壓晶片LM317的輸入端VIN相連，集成穩壓晶片LM317的輸出端VOUT輸出0 +24V電壓。整流濾波電路輸出端-27V與集成穩壓晶片7915的輸入端VIN相連，集成穩壓晶片7915 的輸出端VOUT輸出-15V電壓；集成穩壓晶片7910的輸入端VIN與-15V相連，集成穩壓 晶片7910的輸出端VOUT輸出-10V電壓；集成穩壓晶片7905的輸入端VIN與-10V相連， 集成穩壓晶片7905的輸出端VOUT輸出-5V電壓；整流濾波電路輸出端-27V與集成穩壓芯 片LM337的輸入端VIN相連，集成穩壓晶片LM337的輸出端VOUT輸出0 -24V電壓。本技術方案中集成穩壓晶片7815的輸入端VIN還與電容C1的一端相連，集成穩壓芯 片7815的輸出端V0UT還與電容C2和二極體D1的一端相連，電容C1、電容C2和二極體 Dl的另一端及集成穩壓晶片7815的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片7810的輸入端VIN與電容C3的一端相連，集成穩壓晶片7810的輸出端 VOUT與電容C4和二極體D2的一端相連，電容C3、電容C4和二極體D2的另一端及集成 穩壓晶片7810的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片7805的輸入端VIN與電容C5的一端相連，集成穩壓晶片7805的輸出端 VOUT與電容C6和二極體D3的一端相連，電容C5、電容C6和二極體D3的另一端及集成 穩壓晶片7805的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片LM317的輸入端VIN與電容C7的一端相連，集成穩壓晶片LM317的輸 出端VOUT與電阻R2、 二極體D4和電容C9的一端相連，集成穩壓晶片LM317的調整端 ADJ與可調電阻R1、電容C8、電阻R2和二極體D4相連，電容C7、電容C8、電容C9和 可調電阻Rl的另一端與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片LM317的輸出電壓 由可調電阻R1和電阻R2的阻值共同決定，計算公式為輸出電壓-1.25(l+Rl/R2)。電阻R2 選用220歐姆的高精度金屬膜電阻，改變可調電阻R1阻值的大小，輸出電壓將在0 +24V 之間變化。電容C7用於提供旁路電流，從而改善濾波效果。電容C8用於降低調節可調電阻 Rl時所產生的波紋。電容C9用於改善輸出電壓的響應特性。這種多個電容和電阻所組成的 濾波電路，能夠保證波紋電壓不超過2mV。集成穩壓晶片7915的輸入端VIN與電容C10的一端相連，集成穩壓晶片7915的輸出端 VOUT與電容Cll和二極體D5的一端相連，電容C10、電容Cll和二極體D5的另一端及集 成穩壓晶片7915的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片7910的輸入端VIN與電容C12的一端相連，集成穩壓晶片7910的輸出端 VOUT與電容C13和二極體D6的一端相連，電容C12、電容C13和二極體D6的另一端及集成穩壓晶片7910的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片7905的輸入端VIN與電容C14的一端相連，集成穩壓晶片7905的輸出端 VOUT與電容C15和二極體D7的一端相連，電容C14、電容C15和二極體D7的另一端及 集成穩壓晶片7905的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片LM337的輸入端VIN與電容C16的一端相連，集成穩壓晶片LM337的輸 出端VOUT與電阻R4、 二極體D8和電容C18的一端相連，集成穩壓晶片LM337的調整端 ADJ與可調電阻R3、電容C17、電阻R4和二極體D8相連，電容C16、電容C17、電容C18 和可調電阻R3的另一端與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片LM337的輸出電 壓由可調電阻R3和電阻R4的阻值共同決定，計算公式為輸出電壓^1.25(1+R3/R4)。電阻 R4選用220歐姆的高精度金屬膜電阻，改變可調電阻R3阻值的大小，輸出電壓將在0 -24V 之間變化。電容C16用於提供旁路電流，從而改善濾波效果。電容C17用於降低調節可調電 阻R3時所產生的波紋。電容C18用於改善輸出電壓的響應特性。這種多個電容和電阻所組 成的濾波電路，能夠保證波紋電壓不超過2mV。上述各個集成穩壓晶片最大輸出電流可達到1.5安培，足以驅動伺服控制器所控制的大 電流伺服閥和比例閥。集成穩壓晶片均採用直插式封裝，晶片表面裝配散熱片，保證在大電 流狀態下工作時的晶片散熱效果。為了防止外接負載短路時損壞穩壓電源，在士15V、士10V、i5V和0 ±24V輸出電源VOUT 和地之間連接有二極體D1、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 D7禾BD8。當外接負載短路或反接時， 二極體能夠起到保護電源的作用。由於採用上述技術方案，本發明完全滿足液壓伺服控制器中的運算放大器、功率放大器 和波形發生器多種有源器件對士15V、 士10V和士5V電源的需求，以及液壓伺服控制器內部的 比例、積分和微分電路對0 士24V範圍內某個穩定電壓源的需求，保證了液壓伺服控制器的 輸出信號質量和液壓伺服系統控制精度。具體表現在1、 採用集成穩壓晶片得到士15V、 士10V、 士5V和0 士24V共8種不同的穩定電壓源；2、 採用多個電容和電阻構成濾波電路，波紋電壓不超過2mV,提高了信號精度；3、 由於主要功能由各個集成穩壓晶片實現，因此電路整體集成度高，結構簡單；4、 各個電源通道和地之間連接有二極體，當外接負載短路時不會燒毀電源，可靠性高。 因此，本發明不僅能夠同時提供士15V、 士10V、 士5V和0 士24V穩定電壓源，且具有信號精度高、結構簡單和可靠性高的優點。


圖1為本發明的一種電路示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述，並非對保護範圍的限制。液壓伺服控制器中一般包含有運算放大器、功率放大器和波形發生器多種有源器件，這 些元器件(如TL084、 OPA547、 MAX038等)需要使用士15V、 土10V和士5V的電源，並要求 電源波紋係數低，穩定性好，否則將影響液壓伺服控制器的輸出信號質量，從而導致液壓伺 服系統控制精度下降。另外，在液壓伺服控制器內部的比例、積分和微分電路中，還需要0 ±24V範圍內某個穩定電壓源。因此，和液壓伺服控制器所配套的電源應當能夠同時提供 士15V、 士10V、 士5V和0 士24V穩壓電信號。一種液壓伺服控制器用穩壓電源，如圖1所示將220V交流電與變壓器相連，變壓器 與整流濾波電路相連，整流濾波電路輸出端+27V與集成穩壓晶片7815Ul的輸入端VIN相連， 集成穩壓晶片7815U1的輸出端VOUT輸出+15V電壓；集成穩壓晶片7810U2的輸入端VIN 與+15V相連，集成穩壓晶片7810U2的輸出端VOUT輸出+10V電壓；集成穩壓晶片7805U3 的輸入端VIN與+10V相連，集成穩壓晶片7805U3的輸出端VOUT輸出+5V電壓；整流濾 波電路輸出端+27V與集成穩壓晶片LM317U4的輸入端VIN相連，集成穩壓晶片LM317U4 的輸出端VOUT輸出0 +24V電壓。整流濾波電路輸出端-27V與集成穩壓晶片7915U5的輸入端VIN相連，集成穩壓晶片 7915U5的輸出端VOUT輸出-15V電壓；集成穩壓晶片7910U6的輸入端VIN與-15V相連， 集成穩壓晶片7910U6的輸出端VOUT輸出-10V電壓；集成穩壓晶片7905U7的輸入端VIN 與-10V相連，集成穩壓晶片7905U7的輸出端VOUT輸出-5V電壓；整流濾波電路輸出端-27V 與集成穩壓晶片LM337U8的輸入端VIN相連，集成穩壓晶片LM337U8的輸出端VOUT輸 出0 -24V電壓。在本具體實施方式
中集成穩壓晶片7815U1的輸入端VIN還與電容Cl的一端相連， 集成穩壓晶片7815U1的輸出端VOUT還與電容C2和二極體Dl的一端相連，電容CI、電 容C2和二極體Dl的另一端及集成穩壓晶片7815U1的接地端GND分別與整流濾波電路接 地端GND相連。集成穩壓晶片7810U2的輸入端VIN與電容C3的一端相連，集成穩壓晶片7810U2的輸 出端VOUT與電容C4和二極體D2的一端相連，電容C3、電容C4和二極體D2的另一端及 集成穩壓晶片7810U2的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片7805U3的輸入端VIN與電容C5的.端相連，集成穩壓晶片7805U3的輸 出端VOUT與電容C6和二極體D3的一端相連，電容C5、電容C6和二極體D3的另一端及 集成穩壓晶片7805U3的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片LM317U4的輸入端VIN與電容C7的一端相連，集成穩壓晶片LM317U4 的輸出端VOUT與電阻R2、 二極體D4和電容C9的一端相連，集成穩壓晶片LM317U4的 調整端ADJ與可調電阻R1、電容C8、電阻R2和二極體D4相連，電容C7、電容C8、電容 C9和可調電阻Rl的另一端與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片LM317U4的輸 出電壓由可調電阻R1和電阻R2的阻值共同決定，計算公式為輸出電壓-1.25(l+Rl/R2)。 電阻R2選用220歐姆的高精度金屬膜電阻，改變可調電阻Rl阻值的大小，輸出電壓將在0 +24￥之間變化。電容C7用於提供旁路電流，從而改善濾波效果。電容C8用於降低調節可 調電阻R1時所產生的波紋。電容C9用於改善輸出電壓的響應特性。這種多個電容和電阻所 組成的濾波電路，能夠保證波紋電壓不超過2mV。集成穩壓晶片7915U5的輸入端VIN與電容C10的一端相連，集成穩壓晶片7915U5的 輸出端VOUT與電容Cll和二極體D5的一端相連，電容CIO、電容Cll和二極體D5的另 一端及集成穩壓晶片7915U5的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片7910U6的輸入端VIN與電容C12的一端相連，集成穩壓晶片7910U6的 輸出端VOUT與電容C13和二極體D6的一端相連，電容C12、電容C13和二極體D6的另 一端及集成穩壓晶片7910U6的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片7905U7的輸入端VIN與電容C14的一端相連，集成穩壓晶片7905U7的 輸出端VOUT與電容C15和二極體D7的一端相連，電容C14、電容C15和二極體D7的另 一端及集成穩壓晶片7905U7的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片LM337U8的輸入端VIN與電容C16的一端相連，集成穩壓晶片LM337U8 的輸出端VOUT與電阻R4、 二極體D8和電容C18的一端相連，集成穩壓晶片LM337U8的 調整端ADJ與可調電阻R3、電容C17、電阻R4和二極體D8相連，電容C16、電容C17、 電容C18和可調電阻R3的另一端與整流濾波電路接地端GND相連。集成穩壓晶片LM337U8的輸出電壓由可調電阻R3和電阻R4的阻值共同決定，計算公式為輸出電壓 =-1.25(l+R3/R4)。電阻R4選用220歐姆的高精度金屬膜電阻，改變可調電阻R3阻值的大小， 輸出電壓將在0 -24V之間變化。電容C16用於提供旁路電流，從而改善濾波效果。電容C17 用於降低調節可調電阻R3時所產生的波紋。電容C18用於改善輸出電壓的響應特性。這種 多個電容和電阻所組成的濾波電路，能夠保證波紋電壓不超過2mV。上述各個集成穩壓晶片最大輸出電流可達到1.5安培，足以驅動伺服控制器所控制的大 電流伺服閥和比例閥。集成穩壓晶片均採用直插式封裝，晶片表面裝配散熱片，保證在大電 流狀態下工作時的晶片散熱效果。為了防止外接負載短路時損壞穩壓電源，在士15V、士10V、土5V和0 土24V輸出電源VOUT 和地之間連接有二極體D1、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 D7禾口D8。當外接負載短路或反接時， 二極體能夠起到保護電源的作用。本具體實施方式
不僅能夠同時提供土15V、 士10V、 士5V和0 士24V穩定電壓源，且具有信號精度高、結構簡單和可靠性高的優點。具體表現在1、 採用集成穩壓晶片得到土15V、 士10V、 士5V和0 士24V共8種不同的穩定電壓源；2、 採用多個電容和電阻構成濾波電路，波紋電壓不超過2mV，提高了信號精度；3、 由於主要功能由各個集成穩壓晶片實現，因此電路整體集成度高，結構簡單；4、 各個電源通道和地之間連接有二極體，當外接負載短路時不會燒毀電源，可靠性高。 本具體實施方式
完全滿足液壓伺服控制器中的運算放大器、功率放大器和波形發生器多種有源器件對士15V、 ±10V和士5V電源的需求和液壓伺服控制器內部的比例、積分和微分電 路對0 士24V範圍內某個穩定電壓源的需求，保證了液壓伺服控制器的輸出信號質量和液壓 伺服系統控制精度。
權利要求
1、一種液壓伺服控制器用穩壓電源，220V交流電與變壓器相連，變壓器與整流濾波電路相連，其特徵在於整流濾波電路輸出端+27V與集成穩壓晶片7815[U1]的輸入端VIN相連，集成穩壓晶片7815[U1]的輸出端VOUT輸出+15V電壓；集成穩壓晶片7810[U2]的輸入端VIN與+15V相連，集成穩壓晶片7810[U2]的輸出端VOUT輸出+10V電壓；集成穩壓晶片7805[U3]的輸入端VIN與+10V相連，集成穩壓晶片7805[U3]的輸出端VOUT輸出+5V電壓；整流濾波電路輸出端+27V與集成穩壓晶片LM317[U4]的輸入端VIN相連，集成穩壓晶片LM317[U4]的輸出端VOUT輸出0～+24V電壓；整流濾波電路輸出端-27V與集成穩壓晶片7915[U5]的輸入端VIN相連，集成穩壓晶片7915[U5]的輸出端VOUT輸出-15V電壓；集成穩壓晶片7910[U6]的輸入端VIN與-15V相連，集成穩壓晶片7910[U6]的輸出端VOUT輸出-10V電壓；集成穩壓晶片7905[U7]的輸入端VIN與-10V相連，集成穩壓晶片7905[U7]的輸出端VOUT輸出-5V電壓；整流濾波電路輸出端-27V與集成穩壓晶片LM337[U8]的輸入端VIN相連，集成穩壓晶片LM337[U8]的輸出端VOUT輸出0～-24V電壓。
2、 根據權利要求1所述的液壓伺服控制器用穩壓電源，其特徵在於所述的集成穩壓晶片 7815[U1]的輸入端VIN與電容C1的一端相連，集成穩壓晶片7815[U1]的輸出端VOUT與電 容C2和二極體Dl的一端相連，電容Cl、電容C2和二極體Dl的另一端及集成穩壓晶片 7815[Ul]的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。
3、 根據權利要求1所述的液壓伺服控制器用穩壓電源，其特徵在於所述的集成穩壓晶片 7810[U2]的輸入端VIN與電容C3的一端相連，集成穩壓晶片7810[U2]的輸出端VOUT與電 容C4和二極體D2的一端相連，電容C3、電容C4和二極體D2的另一端及集成穩壓晶片 7810[U2]的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。
4、 根據權利要求1所述的液壓伺服控制器用穩壓電源，其特徵在於所述的集成穩壓晶片 7805[U3]的輸入端VIN與電容C5的一端相連，集成穩壓晶片7805[U3]的輸出端VOUT與電 容C6和二極體D3的一端相連，電容C5、電容C6和二極體D3的另一端及集成穩壓晶片 7805[U3]的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。
5、 根據權利要求1所述的液壓伺服控制器用穩壓電源，其特徵在於所述的集成穩壓晶片 LM317[U4]的輸入端VIN與電容C7的一端相連，集成穩壓晶片LM317[U4]的輸出端VOUT與電阻R2、 二極體D4和電容C9的一端相連，集成穩壓晶片LM317[U4]的調整端ADJ與可 調電阻R1、電容C8、電阻R2和二極體D4相連，電容C7、電容C8、電容C9和可調電阻 Rl的另一端與整流濾波電路接地端GND相連。
6、 根據權利要求1所述的液壓伺服控制器用穩壓電源，其特徵在於所述的集成穩壓晶片 7915[U5]的輸入端VIN與電容C10的一端相連，集成穩壓晶片7915[U5]的輸出端VOUT與 電容Cll和二極體D5的一端相連，電容CIO、電容Cll和二極體D5的另一端及集成穩壓芯 片7915[U5]的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。
7、 根據權利要求1所述的液壓伺服控制器用穩壓電源，其特徵在於所述的集成穩壓晶片 7910[U6]的輸入端VIN與電容C12的一端相連，集成穩壓晶片`7910[U6]的輸出端VOUT與 電容C13和二極體D6的一端相連，電容C12、電容C13和二極體D6的另一端及集成穩壓 晶片7910[U6]的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。
8、 根據權利要求1所述的液壓伺服控制器用穩壓電源，其特徵在於所述的集成穩壓晶片 7905[U7]的輸入端VIN與電容C14的一端相連，集成穩壓晶片7905[U7]的輸出端VOUT與 電容C15和二極體D7的一端相連，電容C14、電容C15和二極體D7的另一端及集成穩壓 晶片7卯5[U7]的接地端GND分別與整流濾波電路接地端GND相連。
9、 根據權利要求1所述的液壓伺服控制器用穩壓電源，其特徵在於所述的集成穩壓晶片 LM337[U8]的輸入端VIN與電容C16的一端相連，集成穩壓晶片LM337[U8]的輸出端VOUT 與電阻R4、 二極體D8和電容C18的一端相連，集成穩壓晶片LM337[U8]的調整端ADJ與 可調電阻R3、電容C17、電阻R4和二極體D8相連，電容C16、電容C17、電容C18和可 調電阻R3的另一端與整流濾波電路接地端GND相連。
全文摘要
本發明涉及一種液壓伺服控制器用穩壓電源。其技術方案是集成穩壓晶片7815[U1]和7915[U5]的輸入端VIN分別與相應的整流濾波電路輸出端±27V相連，該輸出端VOUT分別輸出±15V電壓；集成穩壓晶片7810[U2]和7910[U6]的輸入端VIN分別與相應的±15V相連，該輸出端VOUT分別輸出±10V電壓；集成穩壓晶片7805[U3]和7905[U7]的輸入端VIN分別與相應的±10V相連，該輸出端VOUT分別輸出±5V電壓；集成穩壓晶片LM317[U4]和LM337[U8]的輸入端VIN分別與相應的整流濾波電路輸出端±27V相連，該輸出端VOUT分別輸出0～±24V電壓。本發明同時提供±15V、±10V、±5V和0～±24V穩定電壓源，具有信號精度高、結構簡單和可靠性高的優點。
文檔編號G05F1/10GK101577500SQ20091006198
公開日2009年11月11日 申請日期2009年5月5日 優先權日2009年5月5日
發明者但斌斌, 傅連東, 容芷君, 易建鋼, 曾良才, 梁媛媛, 湛從昌, 陳奎生, 陳新元 申請人:武漢科技大學