CN107425705B - 一种用于直流驱动器的反电势泄放电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于直流驱动器的反电势泄放电路，包括输入端Vin、输出端Vout、三极管Q1、三极管Q2、分压电阻R2、分压电阻R3、泄放电阻R6、电阻R1、二极管D1、二极管D2和箝位二极管D3，所述的输入端Vin通过二极管D1与输出端Vout连接，所述的输入端Vin通过箝位二极管D3与三极管Q1的基极连接，所述的三极管Q1的发射极接在二极管D1与输出端Vout之间，所述的三极管Q1的集电极依次通过分压电阻R2、分压电阻R3后接地，所述的三极管Q2的基极接在分压电阻R2、分压电阻R3之间，所述的三极管Q2的集电极通过泄放电阻R6与输出端Vout连接。与现有技术相比，本发明具有简单可靠、实现方便、成本经济等优点。

Description

一种用于直流驱动器的反电势泄放电路
技术领域
本发明涉及一种反电势泄放电路，尤其是涉及一种用于直流驱动器的反电势泄放电路。
背景技术
在步进或伺服电机的运动控制系统中，高加减速运动往往会产生很高的电机反电势，如不加以泄放，则会对系统的安全可靠运行带来极大的危害。现今反电动势的有效泄放单元已是电机驱动系统中的重要组成部分。
常见的220V和110V交流驱动系统中反电势的泄放技术已经比较成熟。主要方法是通过程序实时检测母线电压值，根据内部器件电压承受能力(如大电解电容)设定好反电势泄放发生点和停止点，接通耗散电阻加以泄放，以避免过高电压损坏内部电路。在内部泄放能力不够的情况下还可以外接电阻加大泄放能力。该方法通过程序实时监测及判断是否达到泄放触发条件，被广泛应用于各种交流伺服系统中。
但直流驱动器的泄放技术还存在不完善的地方，简单地将交流驱动器中的泄放技术应用到直流驱动器上不能保证其可行性。直流驱动器由于体积较小，输入电压低但电流较大，散热不佳等原因，母线上往往不具备交流系统中的整流桥电路。当电机在高加减速运行的情况下，产生的反电势能量不但使得直流驱动器内部母线电压大幅波动，也直接回灌到了电源，影响了前端直流供电电源的正常输出。
目前工业上给直流驱动器供电最常使用的是开关电源，它对电机加减速运动这种感性负载十分敏感。而再生能量引起的电压波动很容易达到10V甚至更高，这对于工控开关电源来说，是根本承受不了的。它极易导致开关电源发生过压保护，或电源内部驱动芯片掉电重启，甚至直接损坏电源，运动系统不能正常运转。这是目前直流驱动器在应用终端碰到的普遍问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单可靠、实现方便、成本经济的用于直流驱动器的反电势泄放电路。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于直流驱动器的反电势泄放电路，其特征在于，包括输入端Vin、输出端Vout、三极管Q1、三极管Q2、分压电阻R2、分压电阻R3、泄放电阻R6、电阻R1、二极管D1、二极管D2和箝位二极管D3，所述的输入端Vin通过二极管D1与输出端Vout连接，所述的输入端Vin通过箝位二极管D3与三极管Q1的基极连接，所述的三极管Q1的发射极接在二极管D1与输出端Vout之间，所述的三极管Q1的集电极依次通过分压电阻R2、分压电阻R3后接地，所述的三极管Q2的基极接在分压电阻R2、分压电阻R3之间，所述的三极管Q2的发射极接地，所述的三极管Q2的集电极通过泄放电阻R6与输出端Vout连接，所述的电阻R1一端接在三极管Q1的基极，另一端接在三极管Q2的集电极。
所述的输入端Vin通过电容C1接地。
所述的输出端Vout通过电容C2接地。
所述的二极管D的正极与三极管Q2的集电极连接，负极与输入端Vin连接。
所述的三极管Q2的基极通过电阻R5接在分压电阻R2、分压电阻R3之间。
当电机减速运动，产生的反电势使得输出端Vout达到高出电源输入端Vin 1.4V时，三极管Q1导通，分压电阻R2和R3分压后将三极管Q2导通，反电势能量通过泄放电阻R6进行泄放；
随着电阻R6的泄放，输出端Vout会逐渐降低，由于三极管Q1射极和基极的偏置压差会逐渐减小，三极管Q1会逐渐关闭，当输出端Vout与输入端Vin的差值下降到0.3V时，三极管Q1关闭，而三极管Q2随着基极电压降低而关闭，泄放动作停止。
所述的三极管Q1为晶体管。
所述的三极管Q2为功率管，包括MOSFET或IGBT。
所述的泄放电阻R6为功率电阻、PTC或NTC。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)独特的电路结构实现了泄放的动作点和停止点只与电压差值(即后端电压和电源电压差值)有关，与电源电压绝对值高低无关，极大地方便了不同供电电压的客户端应用。
(2)全硬件实现反电势泄放动作的开始和停止，泄放动作快速高效，避免了泄放动作延迟带来的风险；该电路结构充分利用二极管和晶体管的特性，设计电压压差不超过2V开始泄放，不低于0.3V停止泄放，在极力实现母线平稳的同时，避免了对供电电源能量的误放，有效地降低了发热；
(3)电路简单可靠，不涉及到程序检测；多为阻容及晶体管器件实现，成本经济低廉；更可灵活设计多路驱动器共用该泄放单元，在兼顾了系统可靠性的同时优化了系统成本，节省装配空间。
附图说明
图1为本发明的具体电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明电路提出了一种可用于直流驱动器反电势泄放的硬件实现方法，不需要程序对电压进行实时检测，完全通过硬件电路实现，快速高效且使用灵活，泄放动作起停点与输入电源电压的大小无关，可满足各种不同直流供电电压的客户端应用，在不影响前端电源供电的同时，快速高效的泄放后端电机产生的反电势能量，让系统稳定可靠地运行。
如图1所示，一种用于直流驱动器的反电势泄放电路，包括输入端Vin、输出端Vout、三极管Q1、三极管Q2、分压电阻R2、分压电阻R3、泄放电阻R6、电阻R1、二极管D1、二极管D2和箝位二极管D3，所述的输入端Vin通过二极管D1与输出端Vout连接，所述的输入端Vin通过箝位二极管D3与三极管Q1的基极连接，所述的三极管Q1的发射极接在二极管D1与输出端Vout之间，所述的三极管Q1的集电极依次通过分压电阻R2、分压电阻R3后接地，所述的三极管Q2的基极接在分压电阻R2、分压电阻R3之间，所述的三极管Q2的发射极接地，所述的三极管Q2的集电极通过泄放电阻R6与输出端Vout连接，所述的电阻R1一端接在三极管Q1的基极，另一端接在三极管Q2的集电极。
所述的输入端Vin通过电容C1接地。所述的输出端Vout通过电容C2接地。所述得泄放电路还包括二极管D2，其正极与三极管Q2的集电极连接，负极与输入端Vin连接。
所述的三极管Q2的基极通过电阻R5接在分压电阻R2、分压电阻R3之间。所述的三极管Q1为晶体管。所述的三极管Q2为功率管。
当电机减速运动，产生的反电势使得输出端Vout达到高出电源输入端Vin1.4V(该值为Veb(Q1)+Vf(D2))时，三极管Q1导通，分压电阻R2和R3分压后将三极管Q2导通，反电势能量通过泄放电阻R6进行泄放；
三极管Q2导通的同时，三极管Q1的基极电压由于电阻R1的下拉被拉低，但该点电压值被二极管D3箝位在Vin-Vf(D3)，这可以有效增加泄放动作的回滞压差，避免在1.4V左右来回振荡泄放；
随着电阻R6的泄放，输出端Vout会逐渐降低，由于三极管Q1基极电压值被箝位在Vin-Vf(D3)，三极管Q1的射极和基极的偏置压差会逐渐减小，三极管Q1会逐渐关闭，当输出端Vout与输入端Vin的差值下降到0.3V时，三极管Q1关闭，而三极管Q2随着基极电压降低而关闭，泄放动作停止。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于直流驱动器的反电势泄放电路，其特征在于，包括输入端Vin、输出端Vout、三极管Q1、三极管Q2、分压电阻R2、分压电阻R3、泄放电阻R6、电阻R1、二极管D1、二极管D2和箝位二极管D3，所述的输入端Vin通过二极管D1与输出端Vout连接，所述的输入端Vin通过箝位二极管D3与三极管Q1的基极连接，所述的三极管Q1的发射极接在二极管D1与输出端Vout之间，所述的三极管Q1的集电极依次通过分压电阻R2、分压电阻R3后接地，所述的三极管Q2的基极接在分压电阻R2、分压电阻R3之间，所述的三极管Q2的发射极接地，所述的三极管Q2的集电极通过泄放电阻R6与输出端Vout连接，所述的电阻R1一端接在三极管Q1的基极，另一端接在三极管Q2的集电极；
所述的二极管D2的正极与三极管Q2的集电极连接，负极与输入端Vin连接；
当电机减速运动，产生的反电势使得输出端Vout达到高出电源输入端Vin 1.4V时，三极管Q1导通，分压电阻R2和R3分压后将三极管Q2导通，反电势能量通过泄放电阻R6进行泄放；
随着电阻R6的泄放，输出端Vout会逐渐降低，由于三极管Q1射极和基极的偏置压差会逐渐减小，三极管Q1会逐渐关闭，当输出端Vout与输入端Vin的差值下降到0.3V时，三极管Q1关闭，而三极管Q2随着基极电压降低而关闭，泄放动作停止。
2.根据权利要求1所述的一种用于直流驱动器的反电势泄放电路，其特征在于，所述的输入端Vin通过电容C1接地。
3.根据权利要求1所述的一种用于直流驱动器的反电势泄放电路，其特征在于，所述的输出端Vout通过电容C2接地。
4.根据权利要求1所述的一种用于直流驱动器的反电势泄放电路，其特征在于，所述的三极管Q2的基极通过电阻R5接在分压电阻R2、分压电阻R3之间。
5.根据权利要求1所述的一种用于直流驱动器的反电势泄放电路，其特征在于，所述的三极管Q1为晶体管。
6.根据权利要求1所述的一种用于直流驱动器的反电势泄放电路，其特征在于，所述的三极管Q2为功率管，包括MOSFET或IGBT。
7.根据权利要求1所述的一种用于直流驱动器的反电势泄放电路，其特征在于，所述的泄放电阻R6为功率电阻。
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