一種用於全數字交流伺服驅動器的驅動電路的製作方法

2023-12-01 14:19:46

一種用於全數字交流伺服驅動器的驅動電路的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於全數字交流伺服驅動器的驅動電路（電路），包括：IGBT驅動電路、直流電源變換電路、電壓檢測報警電路和能量洩放控制電路。所述直流電源變換電路，包括變壓器、PWM控制器、整流二極體、集成穩壓器；電壓檢測報警電路，包括運算放大器、線性光耦、電壓比較器A；能量洩放控制電路包括電壓比較器C、驅動光耦A、三極體A。所有元件焊接在一塊印製板。在PWM控制器和變壓器的控制下，外部交流電經整流二極體和集成穩壓器的整流穩壓，為其它電路供電，運算放大器和線性光耦檢測母線電壓，經電壓比較器A比較輸出，母線電壓經電壓比較器C比較，控制驅動光耦A和三極體A,形成外部IGBT驅動信號，本驅動電路功能齊全，通用性高。
【專利說明】—種用於全數字交流伺服驅動器的驅動電路

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於伺服驅動器的驅動電路，特別是一種用於全數字交流伺服驅動器的驅動電路。

【背景技術】
[0002]目前驅動電路應用範圍很廣，其組成一般只有IGBT驅動電路。對於電機伺服驅動器來說，這樣的驅動電路功能單一，缺少能量洩放控制、直流供電電源、電壓過壓和欠壓保護功能，通用性不高。


【發明內容】

[0003]本發明目的在於提供一種用於全數字交流伺服驅動器的驅動電路，解決伺服驅動器中IGBT模塊缺少驅動、能量洩放控制、直流供電電源、電壓過壓和欠壓檢測保護的問題。
[0004]一種用於全數字交流伺服驅動器的驅動電路，包括:IGBT驅動電路。還包括:直流電源變換電路、電壓檢測報警電路和能量洩放控制電路。
[0005]所述直流電源變換電路，包括:整流橋、變壓器、場效應管、快恢復二極體A和快恢復二極體B、PWM控制器、光耦A、分壓電阻A、整流二極體和集成穩壓器。電壓檢測報警電路，包括:分壓電阻B、運算放大器、線性光耦、電壓比較器A和B、光耦B和光耦C。能量洩放控制電路，包括:電壓比較器C、光耦D、與非門、驅動光耦A和三極體A。IGBT驅動電路，包括:反相器、驅動光耦B和三極體B。
[0006]整流二極體有8個，集成穩壓器有8個，三極體A有2個，三極體B有12個，驅動光耦B有6個，反相器有3個。
[0007]整流橋有三路輸出，其中一路輸出埠與分壓電阻A相連，第二路輸出端與PWM控制器的供電端相連；第三路輸出端與變壓器的一個輸入端相連，變壓器的另一個輸入端與場效應管的漏極端相連。變壓器有十路輸出，其中一路輸出端與快恢復二極體A的陽極相連，快恢復二極體A的陰極與PWM控制器供電埠相連；變壓器的第二路的輸出端與快恢復二極體B的陽極相連,快恢復二極體B的陰極與光稱A的輸入端相連,光稱A的輸出端與PWM控制器的反饋比較端相連，PWM控制器的輸出端與場效應管的控制端相連。變壓器的另外八路輸出端分別與八個整流二極體的陽極對應相連，八個整流二極體的輸出端分別與八個集成穩壓器的輸入端對應相連。
[0008]分壓電阻B的輸出端有三路，其中一路的輸出端與運算放大器的輸入端相連，運算放大器的輸出端與線性光耦的輸入端相連，線性光耦的輸出端與外部電路相連；分壓電阻B的第二路輸出端與電壓比較器A的輸入端相連，電壓比較器A的輸出端與光I禹B的輸入端相連，光耦B的輸出端接到外部電路；
分壓電阻B最後一路輸出端與電壓比較器C的輸入端相連，電壓比較器C的輸出端與光率禹D的輸入端相連,光I禹D的輸出端與與非門的輸入端相連,與非門的輸出端與驅動光率禹A的輸入端相連，驅動光耦A的輸出端分別與兩個三極體A的控制端相連，兩個三極體A的輸出端分別與外部IGBT模塊連接。
[0009]反相器有三片，每一片都有兩路輸出，並分別與兩片驅動光耦B的輸入端對應相連，每一片驅動光耦B的輸出端分別與兩片三極體B的控制端相連，每片三極體B的輸出端分別與外部IGBT模塊連接。
[0010]分壓電阻A的輸出端與電壓比較器B的輸入端相連，電壓比較器B的輸出端與光耦C輸入端相連，光耦C的輸出端連接到外部電路。
[0011]外部交流電源經整流橋整流後有三路輸出，其中一路經分壓電阻A分壓後輸出到電壓比較器B上。另一路輸入到PWM控制器，使PWM控制器開始工作，第三路作為變壓器的輸入電源。變壓器有十路輸出，其中一路經過快恢復二極體A整流後為PWM控制器供電。變壓器第二路輸出經過快恢復二極體B整流後輸入到光耦A，經光耦A隔離後作為反饋電壓輸入到PWM控制器中。在該反饋電壓的作用下，PWM控制器的輸出驅動場效應管開通關斷，從而達到控制變壓器的輸出電壓。變壓器的其它八路輸出分成四對，每對輸出經過兩片整流二極體整流和兩片集成穩壓器穩壓後，輸出+15V電壓和-5V電壓。一共形成四組這樣的電壓，該電壓分別為IGBT驅動電路、能量洩放控制電路和電壓檢測電路供電。
[0012]外部母線高壓經過分壓電阻B後，形成三路輸出，供母線電壓檢測、過壓欠壓報警和能量洩放控制所用。其中一路經運算放大器變換，線性光耦的隔離，形成供外部採集使用的電壓。另一路輸出與電壓比較器A的設置電壓比較，輸出到光耦B，形成了欠壓和過壓報警信號輸出。第三路電壓經電壓比較器C比較、光耦D隔離以及與非門運算後，形成驅動光耦A的控制信號，驅動光耦A對該信號進行隔離放大，以及三極體A的進一步放大輸出，控制外部IGBT模塊按開通和關斷，洩放電機制動過程產生的能量。
[0013]分壓電阻A輸出的一路信號與電壓比較器B的另一輸入端設定電壓比較，電壓比較器B的輸出經過光耦C的隔離，形成欠壓和過壓報警信號。
[0014]外部六路PWM信號經三個反相器整形反相後，形成驅動光耦B的控制信號，驅動光耦B以及後級的三極體B對控制信號進行隔離放大處理後輸出，控制外部IGBT逆變橋工作。
[0015]本發明能夠實現IGBT逆變橋的控制、電機制動過程的能量洩放控制、IGBT驅動報警、直流母線電壓檢測和過壓欠壓報警等功能，並能產生自己所需直流電源，還能為外部電流採集和微處理器供電。本發明功能齊全、原理簡單、使用方便、可靠性較高，目前在不同型號的伺服系統中已得到應用，為一種用於全數字交流伺服驅動器的模塊化、通用化驅動電路。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1 一種用於全數字交流伺服驅動器的驅動電路原理示意圖。
[0017]1.整流橋2.變壓器3.場效應管4.快恢復二極體A 5.PWM控制器6.快恢復二極體B 7.光耦A 8.分壓電阻A 9.整流二極體10.集成穩壓器11.分壓電阻B 12.運算放大器13.線性光耦14.電壓比較器A 15.光耦B 16.電壓比較器B17.光耦C 18.電壓比較器C 19.光耦D 20.與非門21.驅動光耦A 22.三極體A23.反相器24.驅動光耦B 25.三極體B 26.1GBT驅動電路27.直流電源變換電路28.電壓檢測報警電路29.能量洩放控制電路。

【具體實施方式】
[0018]一種用於全數字交流伺服驅動器的驅動電路，包括:IGBT驅動電路26。還包括:直流電源變換電路27、電壓檢測報警電路28和能量洩放控制電路29。
[0019]所述直流電源變換電路27，包括:整流橋1、變壓器2、場效應管3、快恢復二極體A4、PWM控制器5、快恢復二極體B6、光耦A7、分壓電阻AS、整流二極體9和集成穩壓器10。電壓檢測報警電路28，包括:分壓電阻B11、運算放大器12、線性光耦13、電壓比較器A14、光耦B15、電壓比較器B16和光耦C17。能量洩放控制電路29，包括:電壓比較器C18、光耦D19、與非門20、驅動光耦A21和三極體A22。IGBT驅動電路26，包括:反相器23、驅動光耦B24和三極體B25。其中，整流二極體9有8個，集成穩壓器10有8個，三極體A22有2個，三極體B25有12個，驅動光耦B24有6個，反相器23有3個。
[0020]整流橋I有三路輸出，其中一路輸出端與分壓電阻A8相連，第二路輸出端與PWM控制器5的供電端相連；第三路輸出端與變壓器2的一個輸入端相連，變壓器2的另一個輸入端與場效應管3的漏極端相連。變壓器2有十路輸出，其中一路輸出端與快恢復二極體A4的陽極相連，快恢復二極體A4的陰極與PWM控制器5供電埠相連；變壓器2的第二路的輸出端與快恢復二極體B6的陽極相連，快恢復二極體B6的陰極與光耦A7的輸入端相連，光耦A7的輸出端與PWM控制器5的反饋比較端相連，PWM控制器5的輸出端與場效應管3的控制端相連。變壓器2的另外八路輸出端分別與八個整流二極體9的陽極相連，八個整流二極體9的輸出端分別與八個集成穩壓器10的輸入端對應相連。
[0021]分壓電阻Bll的輸出端有三路，其中一路的輸出端與運算放大器12的輸入端相連，運算放大器12的輸出端與線性光I禹13的輸入端相連,線性光I禹13的輸出端與外部電路相連；分壓電阻Bll的第二路輸出端與電壓比較器A14的輸入端相連，電壓比較器A14的輸出端與光耦B15的輸入端相連，光耦B15的輸出端接到外部電路；
分壓電阻Bll最後一路輸出端與電壓器比較器C18的輸入端相連，電壓比較器C18的輸出端與光耦D19的輸入端相連，光耦D19的輸出端與與非門20的輸入端相連，與非門20的輸出端與驅動光耦A21的輸入端相連，驅動光耦A21的輸出端與兩片三極體A22的控制端相連，兩片三極體A22的輸出端分別與外部IGBT模塊連接。
[0022]反相器23有三片，每一片反相器23有兩路輸出，分別與兩片驅動光耦B24的輸入端對應相連。每一片驅動光耦B24的輸出端分別與兩片三極體B25的控制端相連，每片三極體B25的輸出端分別與外部IGBT模塊連接。
[0023]分壓電阻A 8的輸出端與電壓比較器B16的輸入端相連，電壓比較器B16的輸出端與光耦C17入端相連，光耦C17的輸出端連接到外部電路。
[0024]該驅動電路的工作過程是:外部交流電源經整流橋I整流後有三路輸出，其中一路經分壓電阻AS分壓後輸出到電壓比較器B16上。另一路輸入到PWM控制器5，使PWM控制器5開始工作，第三路作為變壓器2的輸入電源。變壓器2有十路輸出，其中一路經過快恢復二極體A4整流後為PWM控制器5供電。變壓器2第二路輸出經過快恢復二極體B6整流後輸入到光耦A7，經光耦A7隔離後作為反饋電壓輸入到PWM控制器5中。在該反饋電壓的作用下，PWM控制器5的輸出驅動場效應管3開通關斷，從而達到控制變壓器2的輸出電壓。變壓器2的其它八路輸出分成四對，每對輸出經過兩片整流二極體整流9和兩片集成穩壓器10穩壓後，輸出+15V電壓和-5V電壓。一共形成四組這樣的電壓，該電壓分別為IGBT驅動電路26、能量洩放控制電路29和電壓檢測報警電路28供電。
[0025]外部母線高壓經過分壓電阻B11後，形成三路輸出，供母線電壓檢測、過壓欠壓報警和能量洩放控制所用。其中一路經運算放大器12變換，線性光耦13的隔離，形成外部可以採集使用的電壓。另一路輸出與電壓比較器A14的設置電壓比較，輸出到光耦B15，形成了欠壓和過壓報警信號輸出。第三路電壓經電壓比較器C18比較、光耦D19隔離以及與非門20運算後，形成驅動光耦A21的控制信號，驅動光耦A21對該信號進行隔離放大，以及三極體A22的進一步放大輸出，控制外部IGBT模塊按開通和關斷，洩放電機制動過程產生的倉tfi。
[0026]分壓電阻A8輸出的一路信號與電壓比較器B16的另一輸入端設定電壓比較，電壓比較器B16的輸出經過光耦C17的隔離，形成欠壓和過壓報警信號。
[0027]外部六路PWM信號經反相器23整形反相後，形成驅動光耦B24的控制信號，驅動光耦B24以及後級的三極體B25對控制信號進行隔離放大處理後輸出，控制外部IGBT逆變橋工作。
【權利要求】
1.一種用於全數字交流伺服驅動器的驅動電路，包括:IGBT驅動電路(26);其中IGBT驅動電路(26)，包括:反相器(23)、驅動光耦B (24)和三極體B (25);其特徵在於本驅動電路，還包括:直流電源變換電路(27)、電壓檢測報警電路(28)和能量洩放控制電路(29)； 所述直流電源變換電路(27)，包括:整流橋(I)、變壓器(2)、場效應管(3)、快恢復二極體A (4)和快恢復二極體B (6)、PWM控制器(5)、光耦A (7)、分壓電阻A (8)、整流二極體(9 )和集成穩壓器(1 );電壓檢測報警電路(28 )，包括:分壓電阻B (11)、運算放大器(12 )、線性光耦(13)、電壓比較器A (14)和電壓比較器B (16)、光耦B (15)和光耦C (17);能量洩放控制電路(29)，包括:電壓比較器C (18)、光耦D (19)、與非門(20)、驅動光耦A (21)和三極體A (22)； 整流二極體(9)有8個，集成穩壓器(10)有8個，三極體A (22)有2個，三極體B (25)有12個，驅動光耦B (24)有6個，反相器(23)有3個； 整流橋(I)有三路輸出，其中一路輸出埠與分壓電阻A (8 )相連，第二路輸出端與PWM控制器(5)的供電端相連；第三路輸出端與變壓器(2)的一個輸入端相連，變壓器(2)的另一個輸入端與場效應管(3)的漏極端相連；變壓器(2)有十路輸出，其中一路輸出端與快恢復二極體A (4)的陽極相連，快恢復二極體A (4)的陰極與PWM控制器(5)供電埠相連；變壓器(2)的第二路的輸出端與快恢復二極體B (6)的陽極相連，快恢復二極體B (6)的陰極與光耦A (7)的輸入端相連，光耦A (7)的輸出端與PWM控制器(5)的反饋比較端相連，PWM控制器(5)的輸出端與場效應管(3)的控制端相連；變壓器(2)的另外八路輸出端分別與八個整流二極體(9)的陽極對應相連，八個整流二極體(9)的輸出端分別與八個集成穩壓器(10)的輸入端對應相連；分壓電阻B (11)的輸出端有三路，其中一路的輸出端與運算放大器(12)的輸入端相連，運算放大器(12)的輸出端與線性光耦(13)的輸入端相連，線性光耦(13)的輸出端與外部電路相連；分壓電阻B (11)的第二路輸出端與電壓比較器A (14)的輸入端相連，電壓比較器A (14)的輸出端與光耦B (15)的輸入端相連，光耦B (15)的輸出端接到外部電路；分壓電阻B (11)最後一路輸出端與電壓比較器C (18)的輸入端相連，電壓比較器C(18)的輸出端與光f禹D (19)的輸入端相連,光f禹D (19)的輸出端與與非門(20)的輸入端相連，與非門(20)的輸出端與驅動光f禹A (21)的輸入端相連,驅動光f禹A (21)的輸出端分別與兩個三極體A (22)的控制端相連，兩個三極體A (22)的輸出端分別與外部IGBT模塊連接； 反相器(23)有三片，每一片都有兩路輸出，並分別與兩片驅動光耦B (24)的輸入端對應相連，每一片驅動光耦B (24)的輸出端分別與兩片三極體B (25)的控制端相連，每片三極體B (25)的輸出端分別與外部IGBT模塊連接； 分壓電阻A (8)的輸出端與電壓比較器B (16)的輸入端相連，電壓比較器B (16)的輸出端與光耦C (17)輸入端相連，光耦C (17)的輸出端連接到外部電路； 外部交流電源經整流橋(I)整流後有三路輸出，其中一路經分壓電阻A (8)分壓後輸出到電壓比較器B (16)上；另一路輸入到PWM控制器(5)，使PWM控制器(5)開始工作，第三路作為變壓器(2)的輸入電源；變壓器(2)有十路輸出，其中一路經過快恢復二極體A (4)整流後為PWM控制器(5)供電；變壓器(2)第二路輸出經過快恢復二極體B (6)整流後輸入到光耦A (7)，經光耦A (7)隔離後作為反饋電壓輸入到PWM控制器(5)中；在該反饋電壓的作用下，PWM控制器(5)的輸出驅動場效應管(3)開通關斷，從而達到控制變壓器(2)的輸出電壓；變壓器(2)的其它八路輸出分成四對，每對輸出經過兩片整流二極體(9)整流和兩片集成穩壓器(10)穩壓後，輸出+15V電壓和-5V電壓；一共形成四組這樣的電壓，該電壓分別為IGBT驅動電路(26)、能量洩放控制電路(29)和電壓檢測電路供電； 外部母線高壓經過分壓電阻B (11)後，形成三路輸出，供母線電壓檢測、過壓欠壓報警和能量洩放控制所用；其中一路經運算放大器(12)變換，線性光耦(13)的隔離，形成供外部採集使用的電壓；另一路輸出與電壓比較器A (14)的設置電壓比較，輸出到光耦B (15)，形成了欠壓和過壓報警信號輸出；第三路電壓經電壓比較器C (18)比較、光耦D (19)隔離以及與非門(20)運算後，形成驅動光耦A (21)的控制信號，驅動光耦A (21)對該信號進行隔離放大，以及三極體A (22)的進一步放大輸出，控制外部IGBT模塊按開通和關斷，洩放電機制動過程產生的能量； 分壓電阻A (8)輸出的一路信號與電壓比較器B (16)的另一輸入端設定電壓比較，電壓比較器B (16)的輸出經過光耦C (17)的隔離，形成欠壓和過壓報警信號； 外部六路PWM信號經三個反相器(23)整形反相後，形成驅動光耦B (24)的控制信號，驅動光耦B (24)以及後級的三極體B (25)對控制信號進行隔離放大處理後輸出，控制外部IGBT逆變橋工作。
【文檔編號】H02M1/092GK104242786SQ201410531227
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】何成峰, 李建冬, 王生捷, 閻紅亮, 李昕奇 申請人:北京機械設備研究所