用於直流驅動器的反電勢洩放電路的製作方法

2023-05-12 00:34:11 2

本實用新型涉及一種反電勢洩放電路，尤其是涉及一種用於直流驅動器的反電勢洩放電路。

背景技術：

在步進或伺服電機的運動控制系統中，高加減速運動往往會產生很高的電機反電勢，如不加以洩放，則會對系統的安全可靠運行帶來極大的危害。現今反電動勢的有效洩放單元已是電機驅動系統中的重要組成部分。

常見的220V和110V交流驅動系統中反電勢的洩放技術已經比較成熟。主要方法是通過程序實時檢測母線電壓值，根據內部器件電壓承受能力(如大電解電容)設定好反電勢洩放發生點和停止點，接通耗散電阻加以洩放，以避免過高電壓損壞內部電路。在內部洩放能力不夠的情況下還可以外接電阻加大洩放能力。該方法通過程序實時監測及判斷是否達到洩放觸發條件，被廣泛應用於各種交流伺服系統中。

但直流驅動器的洩放技術還存在不完善的地方，簡單地將交流驅動器中的洩放技術應用到直流驅動器上不能保證其可行性。直流驅動器由於體積較小，輸入電壓低但電流較大，散熱不佳等原因，母線上往往不具備交流系統中的整流橋電路。當電機在高加減速運行的情況下，產生的反電勢能量不但使得直流驅動器內部母線電壓大幅波動，也直接回灌到了電源，影響了前端直流供電電源的正常輸出。

目前工業上給直流驅動器供電最常使用的是開關電源，它對電機加減速運動這種感性負載十分敏感。而再生能量引起的電壓波動很容易達到10V甚至更高，這對於工控開關電源來說，是根本承受不了的。它極易導致開關電源發生過壓保護，或電源內部驅動晶片掉電重啟，甚至直接損壞電源，運動系統不能正常運轉。這是目前直流驅動器在應用終端碰到的普遍問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種簡單可靠、實現方便、成本經濟的用於直流驅動器的反電勢洩放電路。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用於直流驅動器的反電勢洩放電路，其特徵在於，包括輸入端Vin、輸出端Vout、三極體Q1、三極體Q2、分壓電阻R2、分壓電阻R3、洩放電阻R6、電阻R1、二極體D1、二極體D2和箝位二極體D3，所述的輸入端Vin通過二極體D1與輸出端Vout連接，所述的輸入端Vin通過箝位二極體D3與三極體Q1的基極連接，所述的三極體Q1的發射極接在二極體D1與輸出端Vout之間，所述的三極體Q1的集電極依次通過分壓電阻R2、分壓電阻R3後接地，所述的三極體Q2的基極接在分壓電阻R2、分壓電阻R3之間，所述的三極體Q2的發射極接地，所述的三極體Q2的集電極通過洩放電阻R6與輸出端Vout連接，所述的電阻R1一端接在三極體Q1的基極，另一端接在三極體Q2的集電極。

所述的輸入端Vin通過電容C1接地。

所述的輸出端Vout通過電容C2接地。

所述的二極體D的正極與三極體Q2的集電極連接，負極與輸入端Vin連接。

所述的三極體Q2的基極通過電阻R5接在分壓電阻R2、分壓電阻R3之間。

所述的三極體Q1為電晶體。

所述的三極體Q2為功率管，包括MOSFET或IGBT。

所述的洩放電阻R6為功率電阻、PTC或NTC。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

(1)獨特的電路結構實現了洩放的動作點和停止點只與電壓差值(即後端電壓和電源電壓差值)有關，與電源電壓絕對值高低無關，極大地方便了不同供電電壓的客戶端應用。

(2)全硬體實現反電勢洩放動作的開始和停止，洩放動作快速高效，避免了洩放動作延遲帶來的風險；該電路結構充分利用二極體和電晶體的特性，設計電壓壓差不超過2V開始洩放，不低於0.3V停止洩放，在極力實現母線平穩的同時，避免了對供電電源能量的誤放，有效地降低了發熱；

(3)電路簡單可靠，不涉及到程序檢測；多為阻容及電晶體器件實現，成本經濟低廉；更可靈活設計多路驅動器共用該洩放單元，在兼顧了系統可靠性的同時優化了系統成本，節省裝配空間。

附圖說明

圖1為本實用新型的具體電路圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應屬於本實用新型保護的範圍。

本實用新型電路提出了一種可用於直流驅動器反電勢洩放的硬體實現方法，不需要程序對電壓進行實時檢測，完全通過硬體電路實現，快速高效且使用靈活，洩放動作起停點與輸入電源電壓的大小無關，可滿足各種不同直流供電電壓的客戶端應用，在不影響前端電源供電的同時，快速高效的洩放後端電機產生的反電勢能量，讓系統穩定可靠地運行。

如圖1所示，一種用於直流驅動器的反電勢洩放電路，包括輸入端Vin、輸出端Vout、三極體Q1、三極體Q2、分壓電阻R2、分壓電阻R3、洩放電阻R6、電阻R1、二極體D1、二極體D2和箝位二極體D3，所述的輸入端Vin通過二極體D1與輸出端Vout連接，所述的輸入端Vin通過箝位二極體D3與三極體Q1的基極連接，所述的三極體Q1的發射極接在二極體D1與輸出端Vout之間，所述的三極體Q1的集電極依次通過分壓電阻R2、分壓電阻R3後接地，所述的三極體Q2的基極接在分壓電阻R2、分壓電阻R3之間，所述的三極體Q2的發射極接地，所述的三極體Q2的集電極通過洩放電阻R6與輸出端Vout連接，所述的電阻R1一端接在三極體Q1的基極，另一端接在三極體Q2的集電極。

所述的輸入端Vin通過電容C1接地。所述的輸出端Vout通過電容C2接地。所述得洩放電路還包括二極體D2，其正極與三極體Q2的集電極連接，負極與輸入端Vin連接。

所述的三極體Q2的基極通過電阻R5接在分壓電阻R2、分壓電阻R3之間。所述的三極體Q1為電晶體。所述的三極體Q2為功率管。

當電機減速運動，產生的反電勢使得輸出端Vout達到高出電源輸入端Vin1.4V(該值為Veb(Q1)+Vf(D2))時，三極體Q1導通，分壓電阻R2和R3分壓後將三 極管Q2導通，反電勢能量通過洩放電阻R6進行洩放；

三極體Q2導通的同時，三極體Q1的基極電壓由於電阻R1的下拉被拉低，但該點電壓值被二極體D3箝位在Vin-Vf(D3)，這可以有效增加洩放動作的回滯壓差，避免在1.4V左右來回振蕩洩放；

隨著電阻R6的洩放，輸出端Vout會逐漸降低，由於三極體Q1基極電壓值被箝位在Vin-Vf(D3)，三極體Q1的射極和基極的偏置壓差會逐漸減小，三極體Q1會逐漸關閉，當輸出端Vout與輸入端Vin的差值下降到0.3V時，三極體Q1關閉，而三極體Q2隨著基極電壓降低而關閉，洩放動作停止。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應以權利要求的保護範圍為準。