CN107565830A

CN107565830A - 一种工业机器人电能供应系统

Info

Publication number: CN107565830A
Application number: CN201710988186.XA
Authority: CN
Inventors: 王飞
Original assignee: Henan Huanqiu Aviation Equipment Technology Co Ltd
Current assignee: Henan Huanqiu Aviation Equipment Technology Co Ltd
Priority date: 2017-10-21
Filing date: 2017-10-21
Publication date: 2018-01-09

Abstract

本发明公开了一种工业机器人电能供应系统，包括滤波电路、整流滤波电路、PWM驱动电路、保护电路、A/D转换模块、信号调理电路、控制器和功率检测电路，所述滤波电路分别连接交流AC和整流滤波电路，整流滤波电路还分别连接功率变换电路和功率检测电路，功率变换电路还分别连接PWM驱动电路、整流滤波输出电路和保护电路，整流滤波输出电路还分别连接输出端Vo和电压电流采集电路，电压电流采集电路还连接控制器，控制器还分别连接PWM驱动电路另一端和A/D转接电路。本发明工业机器人电能供应系统能够根据输出端的功率变化自动调节输出电压，系统结构简单，并对UC3843的外围电路进行优化设计，实现了PWM控制，非常适合推广使用。

Description

一种工业机器人电能供应系统

技术领域

本发明涉及一种机器人，具体是一种工业机器人电能供应系统。

背景技术

开关电源就是通过电路控制开关管进行高速的开通与截止，将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压。开关电源以体积小，重量轻，功耗低，效率高，纹波小，噪声低，智能化程度高，易扩容等，逐渐替代工频电源，广泛应用于各种电子设备。高可靠性、智能化及数字化是开关电源发展方向。工业工业机器人中电机要求电源随着负载变化自动调整输出电压，进而调节功率，以提高电源动态性能，降低电机损耗，但目前的电源无法实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业机器人电能供应系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种工业机器人电能供应系统，包括滤波电路、整流滤波电路、PWM驱动电路、保护电路、A/D转换模块、信号调理电路、控制器和功率检测电路，所述滤波电路分别连接交流AC和整流滤波电路，整流滤波电路还分别连接功率变换电路和功率检测电路，功率变换电路还分别连接PWM驱动电路、整流滤波输出电路和保护电路，整流滤波输出电路还分别连接输出端Vo和电压电流采集电路，电压电流采集电路还连接控制器，控制器还分别连接PWM驱动电路另一端和A/D转接电路，A/D转换电路还连接信号调理电路，信号调理电路还分别连接功率检测电路另一端和保护电路另一端，所述控制器采用TMS320F2812；所述PWM驱动电路包括芯片U1、电阻R1、电容C1、发光二极管LED、电感L1、二极管D1和MOS管Q1，所述电容C1一端分别连接电源Vin、电阻R1、二极管D1负极和发光二极管LED正极，发光二极管LED负极连接电感L1，电感L1另一端分别连接二极管D1正极、MOS管Q1的D极和电阻R7，所述电阻R1另一端分别连接电阻R4、单向可控硅VS的K极、单向可控硅VS的G极和电位器RP2一端，电位器RP2另一端分别连接电位器RP2滑片和电阻R3，电阻R3另一端分别连接电容C1另一端、单向可控硅VS的A极和芯片U1引脚5，芯片U1引脚1分别连接电容C3和电阻R5，电阻R5另一单分别连接芯片U1引脚2、电容C3另一端和电阻R4另一端，芯片U1引脚7连接接地电容C4，芯片U1引脚6连接电阻R6，电阻R6另一端分别连接电阻R11和MOS管Q1的G极，MOS管Q1的S极分别连接电阻R12、电阻R10和电容C6，电容C6另一端连接电阻R7另一端，电阻R10另一端分别连接电阻R8、电容C8、三极管Q3发射极和芯片U1引脚3，三极管Q3集电极连接电阻R16，电阻R16另一端分别连接电阻R15和三极管Q4集电极，电阻R15另一端分别连接三极管Q3基极、电阻R17和三极管Q2集电极，三极管Q2基极连接电阻R14，电阻R14另一端连接PWMD调制波，所述三极管Q2发射极分别连接电阻R17另一端、电容C9、电容C7、电阻R11另一端、电阻R12另一端、电容C8另一端和电阻R9，电阻R9另一端分别连接电容C5和三极管Q4发射极，电容C5另一端连接电阻R8另一端，电容C9另一端分别连接电阻R13、芯片U1引脚4和三极管Q4基极，芯片U1引脚8分别连接电阻R13另一端和电容C7另一端，所述芯片U1采用UC3843。

作为本发明进一步的方案：所述滤波电路采用EMI滤波电路。

作为本发明进一步的方案：所述整流滤波电路采用单相桥式滤波电路。

作为本发明进一步的方案：所述功率变换电路采用全桥移相逆变电路。

作为本发明再进一步的方案：所述电源Vin电压为12V。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明工业机器人电能供应系统能够根据输出端的功率变化自动调节输出电压，系统结构简单，并对UC3843的外围电路进行优化设计，实现了PWM控制，非常适合推广使用。

附图说明

图1为工业机器人电能供应系统的电路图。

图2为工业机器人电能供应系统中PWM驱动电路的电路图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1~2，本发明实施例中，一种工业机器人电能供应系统，包括滤波电路、整流滤波电路、PWM驱动电路、保护电路、A/D转换模块、信号调理电路、控制器和功率检测电路，所述滤波电路分别连接交流AC和整流滤波电路，整流滤波电路还分别连接功率变换电路和功率检测电路，功率变换电路还分别连接PWM驱动电路、整流滤波输出电路和保护电路，整流滤波输出电路还分别连接输出端Vo和电压电流采集电路，电压电流采集电路还连接控制器，控制器还分别连接PWM驱动电路另一端和A/D转接电路，A/D转换电路还连接信号调理电路，信号调理电路还分别连接功率检测电路另一端和保护电路另一端，所述控制器采用TMS320F2812；所述PWM驱动电路包括芯片U1、电阻R1、电容C1、发光二极管LED、电感L1、二极管D1和MOS管Q1，所述电容C1一端分别连接电源Vin、电阻R1、二极管D1负极和发光二极管LED正极，发光二极管LED负极连接电感L1，电感L1另一端分别连接二极管D1正极、MOS管Q1的D极和电阻R7，所述电阻R1另一端分别连接电阻R4、单向可控硅VS的K极、单向可控硅VS的G极和电位器RP2一端，电位器RP2另一端分别连接电位器RP2滑片和电阻R3，电阻R3另一端分别连接电容C1另一端、单向可控硅VS的A极和芯片U1引脚5，芯片U1引脚1分别连接电容C3和电阻R5，电阻R5另一单分别连接芯片U1引脚2、电容C3另一端和电阻R4另一端，芯片U1引脚7连接接地电容C4，芯片U1引脚6连接电阻R6，电阻R6另一端分别连接电阻R11和MOS管Q1的G极，MOS管Q1的S极分别连接电阻R12、电阻R10和电容C6，电容C6另一端连接电阻R7另一端，电阻R10另一端分别连接电阻R8、电容C8、三极管Q3发射极和芯片U1引脚3，三极管Q3集电极连接电阻R16，电阻R16另一端分别连接电阻R15和三极管Q4集电极，电阻R15另一端分别连接三极管Q3基极、电阻R17和三极管Q2集电极，三极管Q2基极连接电阻R14，电阻R14另一端连接PWMD调制波，所述三极管Q2发射极分别连接电阻R17另一端、电容C9、电容C7、电阻R11另一端、电阻R12另一端、电容C8另一端和电阻R9，电阻R9另一端分别连接电容C5和三极管Q4发射极，电容C5另一端连接电阻R8另一端，电容C9另一端分别连接电阻R13、芯片U1引脚4和三极管Q4基极，芯片U1引脚8分别连接电阻R13另一端和电容C7另一端，所述芯片U1采用UC3843。所述滤波电路采用EMI滤波电路。所述整流滤波电路采用单相桥式滤波电路。所述功率变换电路采用全桥移相逆变电路。所述电源Vin电压为12V。

请参阅图1，本发明采用交-直-交-直的结构，输入交流AC经滤波电路后，再经单相桥式整流电路整流电路输出直流电压；功率变换电路采用全桥移相逆变电路将前端直流电变换为高频的交流电，然后经整流滤波输出电路输出稳定的直流电压；电压电流采集电路对输出电压和电流信号采样后，送入控制器，通过改变控制器输出脉宽占空比来调节输出电压；保护电路实现过压和过流保护；功率检测电路对变换电路电流采样，当输出功率超过500W时，产生过功率检测信号，驱动控制器，降低输出电压。

在UC3843内部，电流检测比较器的反向输入端被内置的齐纳二极管钳位在1V ，只要芯片脚3上的电压达到1V ，端6关闭，立即使MOS管Q1关断。因此可以通过控制脚3的输入电压值改变一个周期内流过LED的平均电流来对LED进行调光控制。为使人眼感觉不到灯光的闪烁，取PWMD信号的频率为100～200HZ，当PWMD信号为高电平时， Q3截止，UC3843的3脚的信号为电流检测信号和斜坡补偿信号之和，此时电路正常工作；当PWMD信号为低电平时，Q3导通，加在3脚处的电压超过1V，UC3843的输出端6立即使MOS管截止。当PWMD信号的占空比变化时，一个周期内流过LED的平均电流也发生变化，从而LED输出的光通量也发生变化，达到控制LED亮度的目的。实际应用中PWMD可以由具有PWM功能的简单的单片机产生。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种工业机器人电能供应系统，包括滤波电路、整流滤波电路、PWM驱动电路、保护电路、A/D转换模块、信号调理电路、控制器和功率检测电路，其特征在于，所述滤波电路分别连接交流AC和整流滤波电路，整流滤波电路还分别连接功率变换电路和功率检测电路，功率变换电路还分别连接PWM驱动电路、整流滤波输出电路和保护电路，整流滤波输出电路还分别连接输出端Vo和电压电流采集电路，电压电流采集电路还连接控制器，控制器还分别连接PWM驱动电路另一端和A/D转接电路，A/D转换电路还连接信号调理电路，信号调理电路还分别连接功率检测电路另一端和保护电路另一端，所述控制器采用TMS320F2812；所述PWM驱动电路包括芯片U1、电阻R1、电容C1、发光二极管LED、电感L1、二极管D1和MOS管Q1，所述电容C1一端分别连接电源Vin、电阻R1、二极管D1负极和发光二极管LED正极，发光二极管LED负极连接电感L1，电感L1另一端分别连接二极管D1正极、MOS管Q1的D极和电阻R7，所述电阻R1另一端分别连接电阻R4、单向可控硅VS的K极、单向可控硅VS的G极和电位器RP2一端，电位器RP2另一端分别连接电位器RP2滑片和电阻R3，电阻R3另一端分别连接电容C1另一端、单向可控硅VS的A极和芯片U1引脚5，芯片U1引脚1分别连接电容C3和电阻R5，电阻R5另一单分别连接芯片U1引脚2、电容C3另一端和电阻R4另一端，芯片U1引脚7连接接地电容C4，芯片U1引脚6连接电阻R6，电阻R6另一端分别连接电阻R11和MOS管Q1的G极，MOS管Q1的S极分别连接电阻R12、电阻R10和电容C6，电容C6另一端连接电阻R7另一端，电阻R10另一端分别连接电阻R8、电容C8、三极管Q3发射极和芯片U1引脚3，三极管Q3集电极连接电阻R16，电阻R16另一端分别连接电阻R15和三极管Q4集电极，电阻R15另一端分别连接三极管Q3基极、电阻R17和三极管Q2集电极，三极管Q2基极连接电阻R14，电阻R14另一端连接PWMD调制波，所述三极管Q2发射极分别连接电阻R17另一端、电容C9、电容C7、电阻R11另一端、电阻R12另一端、电容C8另一端和电阻R9，电阻R9另一端分别连接电容C5和三极管Q4发射极，电容C5另一端连接电阻R8另一端，电容C9另一端分别连接电阻R13、芯片U1引脚4和三极管Q4基极，芯片U1引脚8分别连接电阻R13另一端和电容C7另一端，所述芯片U1采用UC3843。

2.根据权利要求1所述的工业机器人电能供应系统，其特征在于，所述滤波电路采用EMI滤波电路。

3.根据权利要求1所述的工业机器人电能供应系统，其特征在于，所述整流滤波电路采用单相桥式滤波电路。

4.根据权利要求1所述的工业机器人电能供应系统，其特征在于，所述功率变换电路采用全桥移相逆变电路。

5.根据权利要求1所述的工业机器人电能供应系统，其特征在于，所述电源Vin电压为12V。