CN101674044A - 电压保护装置 - Google Patents

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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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Abstract

一种电压保护装置，用于对一马达驱动器的电压进行侦测，并在马达驱动器过电压时对其电压进行调整，马达驱动器包括直流电压源及功率级板，直流电压源通过功率极板驱动一马达工作，电压保护装置包括开关单元、电压转换单元、控制器、电压侦测器及过压判断器，当控制器输出高电平的PWM信号时，开关单元导通使电压转换单元将直流电压源的输出电压转换为一低电压提供给电压侦测器，过压判断器将电压侦测器侦测到的低电压与一预设电压进行比较，并当低电压大于所述预设电压时输出一控制信号给控制器以使控制器控制功率级板对马达驱动器的电压进行调整。所述电压保护装置架构简单、成本低。

Description

电压保护装置
技术领域
本发明涉及一种电压保护装置，特别涉及一种马达驱动器的电压保护装置。
背景技术
马达作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和电脑技术的发展，马达的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。马达需要马达驱动器来驱动其进行工作，当驱动器接收到一个脉冲信号，就会驱动马达按设定的方向转动一个固定的角度，并按该角度一步一步运行。马达驱动器可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制马达转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
为了防止过大的电压损毁马达驱动器，需要对马达驱动器上的电压进行侦测，通常是采用电压传感器等来侦测马达驱动器上的电压，但是电压传感器价格贵。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种低成本的马达驱动器电压保护装置。
一种电压保护装置，用于对一马达驱动器的电压进行侦测，并在所述马达驱动器过电压时对其电压进行调整，所述马达驱动器包括一直流电压源及一功率级板，所述直流电压源通过所述功率极板驱动一马达工作，所述电压保护装置包括一开关单元、一电压转换单元、一控制器、一电压侦测器及一过压判断器，当所述控制器输出高电平的PWM信号时，所述开关单元导通使所述电压转换单元将所述直流电压源的输出电压转换为一低电压提供给所述电压侦测器，所述过压判断器将所述电压侦测器侦测到的低电压与一预设电压进行比较，并当所述低电压大于所述预设电压时输出一控制信号给所述控制器以使所述控制器控制所述功率级板对所述马达驱动器的电压进行调整。
相较现有技术，所述电压保护装置通过PWM信号控制所述开关单元的导通进而控制所述直流电压源的输出电压转换为一低电压提供给所述电压侦测器，所述过压判断器将所述电压侦测器侦测到的低电压与一预设电压进行比较，并当所述低电压大于所述预设电压时输出一控制信号给所述控制器以使所述控制器控制所述功率级板对所述马达驱动器的电压进行调整，以防止过大的电压损毁所述马达驱动器。所述电压保护装置架构简单、成本低。
附图说明
下面参照附图结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
图1为本发明电压保护装置的较佳实施方式的框图。
图2为图1中电压转换电路的电路图。
具体实施方式
请参考图1，本发明电压保护装置用于对一马达驱动器10的电压进行侦测，并在所述马达驱动器10过电压时对其电压进行调整，所述马达驱动器10包括一直流电压源12及一功率级板14，所述直流电压源12通过所述功率极板14驱动一马达40工作。本发明电压保护装置的较佳实施方式包括一电压转换电路20及一控制电路30。所述电压转换电路20包括一开关单元22、一电压转换单元24及一滤波单元26。所述控制电路30包括一控制器32(如微处理器)、一电压侦测器34及一过压判断器36。
所述控制器32根据所述马达40的运动状态调整其输出的脉宽调制(pulse-widthmodulation，PWM)信号的频率，并根据所述PWM信号的频率调整对所述马达驱动器10的电压侦测的频率，所述PWM信号控制所述开关单元22导通及截止，以此使所述电压转换单元24在所述开关单元22导通时将所述直流电压源12的输出电压转换为一低电压Vout并经所述滤波单元26后输出给所述电压侦测器34，所述过压判断器36将所述电压Vout与一预设电压进行比较，并根据比较结果输出一控制信号给所述控制器32以使所述控制器32控制所述功率级板14对所述马达驱动器10的电压进行调整，以防止过大的电压损毁所述马达驱动器10。
请继续参考图2，所述开关单元22包括一场效应管Q1及一电阻R1。所述场效应管Q1的栅极连接所述控制器32的脉冲输出引脚P以接收所述PWM信号，其源极经所述电阻R1接地，其漏极连接所述电压转换单元24。
所述电压转换单元24包括一变压器T1、一电容C1、一电阻R2、两二极管D1及D2。所述直流电压源12分别经所述变压器T1的初级线圈连接所述二极管D1的阳极及经所述电阻R2连接所述二极管D1的阴极，所述电容C1与所述电阻R2并联，所述二极管D1的阳极连接所述开关单元22中所述场效应管Q1的漏极，所述变压器T1的次级线圈的一端连接所述二极管D2的阴极，其另一端连接所述滤波单元26，所述二极管D2的阳极接地。在本实施方式中，所述变压器T1的初级线圈与次级线圈的极性相同。当所述变压器T1的初级线圈与次级线圈的极性不同时，将所述二极管D2反接即可。
所述滤波单元26包括一电容C2及两电阻R3、R4。所述变压器T1的次级线圈的另一端经所述电阻R3连接所述电压侦测器34的一输入引脚VIN，所述输入引脚VIN经所述电容C2连接所述二极管D2的阳极，所述电阻R4与所述电容C2并联。在本实施方式中，所述滤波单元26用于滤波，为了进一步节省成本，可将其删除。
使用时，所述马达驱动器10驱动所述马达40开始工作，由于所述电压转换单元24的输入电压为直流电压，所述控制器32需输出PWM信号不断切换所述开关单元22的导通及截止状态来控制所述变压器T1工作，当所述控制器32输出的PWM信号为高电平信号时，所述场效应管Q1导通，所述变压器T1将所述直流电压源12的输出电压变压为低电压Vout并经滤波后提供给所述电压侦测器34，所述过压判断器36将所述电压侦测器34侦测到的低电压Vout与一预设电压进行比较，若所述低电压Vout大于所述预设电压则输出一控制信号给所述控制器32以使所述控制器32控制所述功率级板14在所述马达驱动器10上的电压过高时对所述马达驱动器10的电压进行调整，以防止过大的电压损毁所述马达驱动器10。例如，当所述马达40停止运动时，所述马达驱动器10上的电压将变大，此时所述控制器32根据此时所述马达40的运动状态输出一高频率的PWM信号以通过所述开关单元22及所述电压转换单元24提高对所述马达驱动器10的电压侦测的频率，以使所述功率极板14快速地将所述马达驱动器10上过大的电压降低，从而达到保护马达驱动器10的目的。
所述电压保护装置通过所述控制器32输出的PWM信号控制所述场效应管Q1的导通及截止，进而当所述场效应管Q1导通时控制所述直流电压源12的输出电压转换为一低电压Vout提供给所述电压侦测器34，所述过压判断器36将所述电压侦测器34侦测到的低电压Vout与一预设电压进行比较，若所述低电压Vout大于所述预设电压则输出一控制信号给所述控制器32以使所述控制器32控制所述功率级板14在所述马达驱动器10上的电压过高时对所述马达驱动器10的电压进行调整，以防止过大的电压损毁所述马达驱动器10。所述电压保护装置架构简单、成本低。

Claims (10)

1.一种电压保护装置，用于对一马达驱动器的电压进行侦测，并在所述马达驱动器过电压时对其电压进行调整，所述马达驱动器包括一直流电压源及一功率级板，所述直流电压源通过所述功率极板驱动一马达工作，其特征在于：所述电压保护装置包括一开关单元、一电压转换单元、一控制器、一电压侦测器及一过压判断器，当所述控制器输出高电平的PWM信号时，所述开关单元导通使所述电压转换单元将所述直流电压源的输出电压转换为一低电压提供给所述电压侦测器，所述过压判断器将所述电压侦测器侦测到的低电压与一预设电压进行比较，并当所述低电压大于所述预设电压时输出一控制信号给所述控制器以使所述控制器控制所述功率级板对所述马达驱动器的电压进行调整。
2.如权利要求1所述的电压保护装置，其特征在于：所述控制器输出的PWM信号的频率会随着所述马达的运转状态而调整，所述控制器在所述马达运转不正常时所输出的PWM信号的频率会大于在所述马达运转正常时所输出的PWM信号的频率。
3.如权利要求2所述的电压保护装置，其特征在于：所述控制器为一微处理器。
4.如权利要求1所述的电压保护装置，其特征在于：所述电压转换单元通过一滤波单元与所述电压侦测器相连，所述滤波单元用于对所述电压转换单元的输出电压进行滤波。
5.如权利要求4所述的电压保护装置，其特征在于：所述开关单元包括一场效应管，所述场效应管的栅极连接所述控制器的脉冲输出引脚，其源极接地，其漏极连接所述电压转换单元。
6.如权利要求5所述的电压保护装置，其特征在于：所述开关单元还包括一第一电阻，所述第一电阻串接于所述场效应管的源极与地之间。
7.如权利要求5所述的电压保护装置，其特征在于：所述电压转换单元包括一变压器、一第一电容、一第二电阻、一第一二极管及一第二二极管，所述变压器的初级线圈与次级线圈的极性相同，所述直流电压源分别经所述变压器初级线圈连接所述第一二极管的阳极及经所述第二电阻连接所述第一二极管的阴极，所述第一电容与所述第二电阻并联，所述第一二极管的阳极还连接所述场效应管的漏极，所述变压器的次级线圈的第一端连接所述第二二极管的阴极，第二端连接所述滤波单元，所述第二二极管的阳极接地。
8.如权利要求7所述的电压保护装置，其特征在于：所述滤波单元包括一第二电容、一第三电阻及一第四电阻，所述变压器的次级线圈的第一端经所述第三电阻连接所述电压侦测器的一输入引脚，所述输入引脚经所述第二电容连接所述第二二极管的阳极，所述第四电阻与所述第二电容并联。
9.如权利要求5所述的电压保护装置，其特征在于：所述电压转换单元包括一变压器、一第一电容、一第二电阻、一第一二极管及一第二二极管，所述变压器的初级线圈与次级线圈的极性不同，所述直流电压源分别经所述变压器初级线圈连接所述第一二极管的阳极及经所述第二电阻连接所述第一二极管的阴极，所述第一电容与所述第二电阻并联，所述第一二极管的阳极还连接所述场效应管的漏极，所述变压器的次级线圈的第一端连接所述滤波单元，第二端连接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极接地。
10.如权利要求9所述的电压保护装置，其特征在于：所述滤波单元包括一第二电容、一第三电阻及一第四电阻，所述变压器的次级线圈的第一端经所述第三电阻连接所述电压侦测器的一输入引脚，所述输入引脚经所述第二电容连接所述第二二极管的阴极，所述第四电阻与所述第二电容并联。
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