CN104242786B - 一种用于全数字交流伺服驱动器的驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于全数字交流伺服驱动器的驱动电路(电路),包括:IGBT驱动电路、直流电源变换电路、电压检测报警电路和能量泄放控制电路。所述直流电源变换电路,包括变压器、PWM控制器、整流二极管、集成稳压器;电压检测报警电路,包括运算放大器、线性光耦、电压比较器A;能量泄放控制电路包括电压比较器C、驱动光耦A、三极管A。所有元件焊接在一块印制板。在PWM控制器和变压器的控制下,外部交流电经整流二极管和集成稳压器的整流稳压,为其它电路供电,运算放大器和线性光耦检测母线电压,经电压比较器A比较输出,母线电压经电压比较器C比较,控制驱动光耦A和三极管A,形成外部IGBT驱动信号,本驱动电路功能齐全,通用性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于伺服驱动器的驱动电路,特别是一种用于全数字交流伺服驱动器的驱动电路。
背景技术
目前驱动电路应用范围很广,其组成一般只有IGBT驱动电路。对于电机伺服驱动器来说,这样的驱动电路功能单一,缺少能量泄放控制、直流供电电源、电压过压和欠压保护功能,通用性不高。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于全数字交流伺服驱动器的驱动电路,解决伺服驱动器中IGBT模块缺少驱动、能量泄放控制、直流供电电源、电压过压和欠压检测保护的问题。
一种用于全数字交流伺服驱动器的驱动电路,包括:IGBT驱动电路。还包括:直流电源变换电路、电压检测报警电路和能量泄放控制电路。
所述直流电源变换电路,包括:整流桥、变压器、场效应管、快恢复二极管A和快恢复二极管B、PWM控制器、光耦A、分压电阻A、整流二极管和集成稳压器。电压检测报警电路,包括:分压电阻B、运算放大器、线性光耦、电压比较器A和B、光耦B和光耦C。能量泄放控制电路,包括:电压比较器C、光耦D、与非门、驱动光耦A和三极管A。IGBT驱动电路,包括:反相器、驱动光耦B和三极管B。
整流二极管有8个,集成稳压器有8个,三极管A有2个,三极管B有12个,驱动光耦B有6个,反相器有3个。
整流桥有三路输出,其中一路输出端口与分压电阻A相连,第二路输出端与PWM控制器的供电端相连;第三路输出端与变压器的一个输入端相连,变压器的另一个输入端与场效应管的漏极端相连。变压器有十路输出,其中一路输出端与快恢复二极管A的阳极相连,快恢复二极管A的阴极与PWM控制器供电端相连;变压器的第二路的输出端与快恢复二极管B的阳极相连,快恢复二极管B的阴极与光耦A的输入端相连,光耦A的输出端与PWM控制器的反馈比较端相连,PWM控制器的输出端与场效应管的控制端相连。变压器的另外八路输出端分别与八个整流二极管的阳极对应相连,八个整流二极管的输出端分别与八个集成稳压器的输入端对应相连。
分压电阻B的输出端有三路,其中一路的输出端与运算放大器的输入端相连,运算放大器的输出端与线性光耦的输入端相连,线性光耦的输出端与外部电路相连;分压电阻B的第二路输出端与电压比较器A的输入端相连,电压比较器A的输出端与光耦B的输入端相连,光耦B的输出端接到外部电路;
分压电阻B最后一路输出端与电压比较器C的输入端相连,电压比较器C的输出端与光耦D的输入端相连,光耦D的输出端与与非门的输入端相连,与非门的输出端与驱动光耦A的输入端相连,驱动光耦A的输出端分别与两个三极管A的控制端相连,两个三极管A的输出端分别与外部IGBT模块连接。
反相器有三片,每一片都有两路输出,并分别与两片驱动光耦B的输入端对应相连,每一片驱动光耦B的输出端分别与两片三极管B的控制端相连,每片三极管B的输出端分别与外部IGBT模块连接。
分压电阻A的输出端与电压比较器B的输入端相连,电压比较器B的输出端与光耦C输入端相连,光耦C的输出端连接到外部电路。
外部交流电源经整流桥整流后有三路输出,其中一路经分压电阻A分压后输出到电压比较器B上。另一路输入到PWM控制器,使PWM控制器开始工作,第三路作为变压器的输入电源。变压器有十路输出,其中一路经过快恢复二极管A整流后为PWM控制器供电。变压器第二路输出经过快恢复二极管B整流后输入到光耦A,经光耦A隔离后作为反馈电压输入到PWM控制器中。在该反馈电压的作用下,PWM控制器的输出驱动场效应管开通关断,从而达到控制变压器的输出电压。变压器的其它八路输出分成四对,每对输出经过两片整流二极管整流和两片集成稳压器稳压后,输出+15V电压和-5V电压。一共形成四组这样的电压,该电压分别为IGBT驱动电路、能量泄放控制电路和电压检测电路供电。
外部母线高压经过分压电阻B后,形成三路输出,供母线电压检测、过压欠压报警和能量泄放控制所用。其中一路经运算放大器变换,线性光耦的隔离,形成供外部采集使用的电压。另一路输出与电压比较器A的设置电压比较,输出到光耦B,形成了欠压和过压报警信号输出。第三路电压经电压比较器C比较、光耦D隔离以及与非门运算后,形成驱动光耦A的控制信号,驱动光耦A对该信号进行隔离放大,以及三极管A的进一步放大输出,控制外部IGBT模块开通和关断,泄放电机制动过程产生的能量。
分压电阻A输出的一路信号与电压比较器B的设定电压比较,电压比较器B的输出经过光耦C的隔离,形成欠压和过压报警信号。
外部六路PWM信号经三个反相器整形反相后,形成驱动光耦B的控制信号,驱动光耦B以及后级的三极管B对控制信号进行隔离放大处理后输出,控制外部IGBT逆变桥工作。
本发明能够实现IGBT逆变桥的控制、电机制动过程的能量泄放控制、IGBT驱动报警、直流母线电压检测和过压欠压报警等功能,并能产生自己所需直流电源,还能为外部电流采集和微处理器供电。本发明功能齐全、原理简单、使用方便、可靠性较高,目前在不同型号的伺服系统中已得到应用,为一种用于全数字交流伺服驱动器的模块化、通用化驱动电路。
附图说明
图1一种用于全数字交流伺服驱动器的驱动电路原理示意图。
1.整流桥 2.变压器 3.场效应管 4.快恢复二极管A 5.PWM控制器 6.快恢复二极管B7.光耦A 8.分压电阻A 9.整流二极管 10.集成稳压器 11.分压电阻B 12.运算放大器13.线性光耦 14.电压比较器A 15.光耦B 16.电压比较器B 17.光耦C 18.电压比较器C19.光耦D 20.与非门 21.驱动光耦A 22.三极管A 23.反相器 24.驱动光耦B 25.三极管B26.IGBT驱动电路 27.直流电源变换电路 28.电压检测报警电路 29.能量泄放控制电路
具体实施方式
一种用于全数字交流伺服驱动器的驱动电路,包括:IGBT驱动电路26。还包括:直流电源变换电路27、电压检测报警电路28和能量泄放控制电路29。
所述直流电源变换电路27,包括:整流桥1、变压器2、场效应管3、快恢复二极管A4、PWM控制器5、快恢复二极管B6、光耦A7、分压电阻A8、整流二极管9和集成稳压器10。电压检测报警电路28,包括:分压电阻B11、运算放大器12、线性光耦13、电压比较器A14、光耦B15、电压比较器B16和光耦C17。能量泄放控制电路29,包括:电压比较器C18、光耦D19、与非门20、驱动光耦A21和三极管A22。IGBT驱动电路26,包括:反相器23、驱动光耦B24和三极管B25。其中,整流二极管9有8个,集成稳压器10有8个,三极管A22有2个,三极管B25有12个,驱动光耦B24有6个,反相器23有3个。
整流桥1有三路输出,其中一路输出端与分压电阻A8相连,第二路输出端与PWM控制器5的供电端相连;第三路输出端与变压器2的一个输入端相连,变压器2的另一个输入端与场效应管3的漏极端相连。变压器2有十路输出,其中一路输出端与快恢复二极管A4的阳极相连,快恢复二极管A4的阴极与PWM控制器5供电端相连;变压器2的第二路的输出端与快恢复二极管B6的阳极相连,快恢复二极管B6的阴极与光耦A7的输入端相连,光耦A7的输出端与PWM控制器5的反馈比较端相连,PWM控制器5的输出端与场效应管3的控制端相连。变压器2的另外八路输出端分别与八个整流二极管9的阳极相连,八个整流二极管9的输出端分别与八个集成稳压器10的输入端对应相连。
分压电阻B11的输出端有三路,其中一路的输出端与运算放大器12的输入端相连,运算放大器12的输出端与线性光耦13的输入端相连,线性光耦13的输出端与外部电路相连;分压电阻B11的第二路输出端与电压比较器A14的输入端相连,电压比较器A14的输出端与光耦B15的输入端相连,光耦B15的输出端接到外部电路;
分压电阻B11最后一路输出端与电压器比较器C18的输入端相连,电压比较器C18的输出端与光耦D19的输入端相连,光耦D19的输出端与与非门20的输入端相连,与非门20的输出端与驱动光耦A21的输入端相连,驱动光耦A21的输出端与两片三极管A22的控制端相连,两片三极管A22的输出端分别与外部IGBT模块连接。
反相器23有三片,每一片反相器23有两路输出,分别与两片驱动光耦B24的输入端对应相连。每一片驱动光耦B24的输出端分别与两片三极管B25的控制端相连,每片三极管B25的输出端分别与外部IGBT模块连接。
分压电阻A 8的输出端与电压比较器B16的输入端相连,电压比较器B16的输出端与光耦C17入端相连,光耦C17的输出端连接到外部电路。
该驱动电路的工作过程是:外部交流电源经整流桥1整流后有三路输出,其中一路经分压电阻A8分压后输出到电压比较器B16上。另一路输入到PWM控制器5,使PWM控制器5开始工作,第三路作为变压器2的输入电源。变压器2有十路输出,其中一路经过快恢复二极管A4整流后为PWM控制器5供电。变压器2第二路输出经过快恢复二极管B6整流后输入到光耦A7,经光耦A7隔离后作为反馈电压输入到PWM控制器5中。在该反馈电压的作用下,PWM控制器5的输出驱动场效应管3开通关断,从而达到控制变压器2的输出电压。变压器2的其它八路输出分成四对,每对输出经过两片整流二极管整流9和两片集成稳压器10稳压后,输出+15V电压和-5V电压。一共形成四组这样的电压,该电压分别为IGBT驱动电路26、能量泄放控制电路29和电压检测报警电路28供电。
外部母线高压经过分压电阻B11后,形成三路输出,供母线电压检测、过压欠压报警和能量泄放控制所用。其中一路经运算放大器12变换,线性光耦13的隔离,形成外部可以采集使用的电压。另一路输出与电压比较器A14的设置电压比较,输出到光耦B15,形成了欠压和过压报警信号输出。第三路电压经电压比较器C18比较、光耦D19隔离以及与非门20运算后,形成驱动光耦A21的控制信号,驱动光耦A21对该信号进行隔离放大,以及三极管A22的进一步放大输出,控制外部IGBT模块开通和关断,泄放电机制动过程产生的能量。
分压电阻A8输出的一路信号与电压比较器B16的设定电压比较,电压比较器B16的输出经过光耦C17的隔离,形成欠压和过压报警信号。
外部六路PWM信号经反相器23整形反相后,形成驱动光耦B24的控制信号,驱动光耦B24以及后级的三极管B25对控制信号进行隔离放大处理后输出,控制外部IGBT逆变桥工作。
Claims (1)
1.一种用于全数字交流伺服驱动器的驱动电路,包括:IGBT驱动电路(26);其中IGBT驱动电路(26),包括:反相器(23)、驱动光耦B(24)和三极管B(25);其特征在于本驱动电路,还包括:直流电源变换电路(27)、电压检测报警电路(28)和能量泄放控制电路(29);
所述直流电源变换电路(27),包括:整流桥(1)、变压器(2)、场效应管(3)、快恢复二极管A(4)和快恢复二极管B(6)、PWM控制器(5)、光耦A(7)、分压电阻A(8)、整流二极管(9)和集成稳压器(10);电压检测报警电路(28),包括:分压电阻B(11)、运算放大器(12)、线性光耦(13)、电压比较器A(14)和电压比较器B(16)、光耦B(15)和光耦C(17);能量泄放控制电路(29),包括:电压比较器C(18)、光耦D(19)、与非门(20)、驱动光耦A(21)和三极管A(22);
整流二极管(9)有8个,集成稳压器(10)有8个,三极管A(22)有2个,三极管B(25)有12个,驱动光耦B(24)有6个,反相器(23)有3个;
整流桥(1)有三路输出,其中一路输出端口与分压电阻A(8)相连,第二路输出端与PWM控制器(5)的供电端相连;第三路输出端与变压器(2)的一个输入端相连,变压器(2)的另一个输入端与场效应管(3)的漏极端相连;变压器(2)有十路输出,其中一路输出端与快恢复二极管A(4)的阳极相连,快恢复二极管A(4)的阴极与PWM控制器(5)供电端相连;变压器(2)的第二路的输出端与快恢复二极管B(6)的阳极相连,快恢复二极管B(6)的阴极与光耦A(7)的输入端相连,光耦A(7)的输出端与PWM控制器(5)的反馈比较端相连,PWM控制器(5)的输出端与场效应管(3)的控制端相连;变压器(2)的另外八路输出端分别与八个整流二极管(9)的阳极对应相连,八个整流二极管(9)的输出端分别与八个集成稳压器(10)的输入端对应相连;
分压电阻B(11)的输出端有三路,其中一路的输出端与运算放大器(12)的输入端相连,运算放大器(12)的输出端与线性光耦(13)的输入端相连,线性光耦(13)的输出端与外部电路相连;分压电阻B(11)的第二路输出端与电压比较器A(14)的输入端相连,电压比较器A(14)的输出端与光耦B(15)的输入端相连,光耦B(15)的输出端接到外部电路;
分压电阻B(11)最后一路输出端与电压比较器C(18)的输入端相连,电压比较器C(18)的输出端与光耦D(19)的输入端相连,光耦D(19)的输出端与与非门(20)的输入端相连,与非门(20)的输出端与驱动光耦A(21)的输入端相连,驱动光耦A(21)的输出端分别与两个三极管A(22)的控制端相连,两个三极管A(22)的输出端分别与外部IGBT模块连接;
反相器(23)有三片,每一片都有两路输出,并分别与两片驱动光耦B(24)的输入端对应相连,每一片驱动光耦B(24)的输出端分别与两片三极管B(25)的控制端相连,每片三极管B(25)的输出端分别与外部IGBT模块连接;
分压电阻A(8)的输出端与电压比较器B(16)的输入端相连,电压比较器B(16)的输出端与光耦C(17)输入端相连,光耦C(17)的输出端连接到外部电路;
外部交流电源经整流桥(1)整流后有三路输出,其中一路经分压电阻A(8)分压后输出到电压比较器B(16)上;另一路输入到PWM控制器(5),使PWM控制器(5)开始工作,第三路作为变压器(2)的输入电源;变压器(2)有十路输出,其中一路经过快恢复二极管A(4)整流后为PWM控制器(5)供电;变压器(2)第二路输出经过快恢复二极管B(6)整流后输入到光耦A(7),经光耦A(7)隔离后作为反馈电压输入到PWM控制器(5)中;在该反馈电压的作用下,PWM控制器(5)的输出驱动场效应管(3)开通关断,从而达到控制变压器(2)的输出电压;变压器(2)的其它八路输出分成四对,每对输出经过两片整流二极管(9)整流和两片集成稳压器(10)稳压后,输出+15V电压和-5V电压;一共形成四组这样的电压,该电压分别为IGBT驱动电路(26)、能量泄放控制电路(29)和电压检测电路供电;
外部母线高压经过分压电阻B(11)后,形成三路输出,供母线电压检测、过压欠压报警和能量泄放控制所用;其中一路经运算放大器(12)变换,线性光耦(13)的隔离,形成供外部采集使用的电压;另一路输出与电压比较器A(14)的设置电压比较,输出到光耦B(15),形成了欠压和过压报警信号输出;第三路电压经电压比较器C(18)比较、光耦D(19)隔离以及与非门(20)运算后,形成驱动光耦A(21)的控制信号,驱动光耦A(21)对该信号进行隔离放大,以及三极管A(22)的进一步放大输出,控制外部IGBT模块开通和关断,泄放电机制动过程产生的能量;
分压电阻A(8)输出的一路信号与电压比较器B(16)的输入端设定电压比较,电压比较器B(16)的输出经过光耦C(17)的隔离,形成欠压和过压报警信号;
外部六路PWM信号经三个反相器(23)整形反相后,形成驱动光耦B(24)的控制信号,驱动光耦B(24)以及后级的三极管B(25)对控制信号进行隔离放大处理后输出,控制外部IGBT逆变桥工作。
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