CN108179531B - 一种基于igbt驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，该刹车板包括刹车控制模块和下层板控制模块；所述刹车控制模块包括微控制器、输入模块、输出模块、总线模块和收发数据模块；所述下层板控制模块包括IGBT驱动电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、微调电路、开关变压器模块、过压欠压保护电路、5V电压转换电路、防浪涌软启动电路和3.3V电压转换电路；所述微控制器通过总线模块与IGBT驱动电路的输入端连接；用于接收织机主控板提供的主离、慢离、纬离和刹车的高低压信号的输入模块一端与织机主控板的输出连接。该刹车板使得高低压转换有一定的缓冲，高低压转换响应速度快，从而刹车控制稳定可靠，刹车精度高。

Description

一种基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，具体涉及一种用于高速剑杆织机的基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板。

背景技术

剑杆织机是目前应用最为广泛的无梭织机，它除了具有无梭织机高速、高自动化程度、高效能生产的特点外，其积极引纬方式具有很强的品种适应性，能适应各类纱线的引纬，加之剑杆织机在多色纬线织造方面也有着明显的优势，可以生产多达20色纬纱的色织产品，随着无梭织机取代有梭织机，剑杆织机将成为机织物的主要生产机种。在织机织造过程中，断经、断纬、人为刹车或由于故障原因都会使织机停车。若无法保证织机停车的平稳性，会导致织机刹车的角度产生波动，进而使得织物出现瑕疵，也会使下一次织机开车变得复杂。织机停车平稳性对于织物的品质有着重要的影响。织机在运行状态转换为停车状态时需要使用刹车制动，刹车线圈产生磁场，使电磁摩擦片吸合产生制动力。在制动过程中如果只使用低压给刹车线圈通电，产生的磁场不足以使摩擦片吸合，如果只使用高压给刹车线圈通电，刹车线圈会因为过热而烧毁。现有的刹车系统采用变压器提供两种电源，一种高电压，一种低电压，通常先使用高压将刹车摩擦片快速吸合，在使用低压保持住。使用高低压结合的方法，通过两种电源切换实现高低电压输出，直接进行高低压转换导致电压转换幅度很大，造成停车位置不准确、离合器吸合时产生较大抖动，有可能产生电火花，不仅影响织物质量，同时安全性无法保证。

目前现有的刹车系统，刹车时由于刹车的关系必然导致最后一根纬纱的打纬力不够，同样的原理，离合器吸合后，由于有滑动摩擦的关系，机器的速度也有一个加速过程，这种加速过程在微观上会导致起动时的打纬力不够；在使用过程中反应速度较慢，长时间使用容易发生刹车不到位的现象，而且刹车离合寿命也会受到影响。

申请号为201621415685.7的中国专利公开了一种提花织机刹车控制电路，其控制系统使用由555振荡电路组成的PWM调压模块对电压进行调整，但是电路最终只能获得两种低压信号，刹车控制电路无法对高电压进行调节，输出电压转换幅度大，造成停车位置不准确，离合器会产生较大抖动，影响织物质量，同时该专利没有专门的电源模块为各模块提供直流稳压电源使系统稳定工作。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，该刹车板采用独立化设计、便于操作与维修，结构简单，刹车板能控制完成主离、慢离、纬离和刹车的高低压信号输出从而使对应刹车线圈正常工作。该刹车板采用IGBT驱动电路，通过PWM脉冲调制，当PWM输出高电平时，IGBT导通，PWM输出低电平时，IGBT断开，即IGBT通断实现输出电压调节，能够获得较平缓的电压信号，使织机刹车控制系统输出高电压维持在80V-170V范围内，低电压维持在12V-36V范围内，使得高低压转换有一定的缓冲，高低压转换响应速度快，从而刹车控制稳定可靠，刹车精度高。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，其特征在于该刹车板包括刹车控制模块和下层板控制模块；

所述刹车控制模块包括微控制器、输入模块、输出模块、总线模块和收发数据模块；所述下层板控制模块包括IGBT驱动电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、微调电路、开关变压器模块、过压欠压保护电路、5V电压转换电路、防浪涌软启动电路和3.3V电压转换电路；

所述微控制器通过总线模块与IGBT驱动电路的输入端连接；用于接收织机主控板提供的主离、慢离、纬离和刹车的高低压信号的输入模块一端与织机主控板的输出连接，输入模块另一端通过光耦与微控制器连接，若输入有信号，则对应指示灯亮；所述输出模块一端与织机主控板的输入连接，一端通过光耦与微控制器连接，若输出有信号，则对应指示灯亮；所述收发数据模块与织机主控板双向连接；

所述IGBT驱动电路包括主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路；所述第一整流滤波电路输入端与外部交流电压输出端连接，第一整流滤波电路的输出端与开关变压器模块的输入端连接；所述过压欠压保护电路与开关变压器模块进行双向通信；所述开关变压器模块的输出端与5V电压转换电路的输入端连接；所述5V电压转换电路的输出端分别与3.3V电压转换电路的输入端、刹车板上5V供电芯片的电源引脚连接；所述3.3V电压转换电路的输出端与刹车板上3.3V供电芯片的电源引脚连接，实现为刹车板上的芯片提供3.3V电源；所述主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路的输入端均通过防浪涌软启动电路连接第二整流滤波电路连接；所述主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路的输出端分别与相应的刹车线圈连接；所述第二整流滤波电路输入端与外部220V交流电压输出端连接；所述微调电路一端通过继电器与第二整流滤波电路的输出端连接，另一端通过二极管钳位保护电路与微控制器连接。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)该刹车板控制更加智能化，采用功能模块化设计，功能模块自带处理器，对于织机主控板的控制信号可以自行识别判断进行处理，然后发送相应的控制信号实现相应的功能。织机主控板由微控制器输出不同占空比PWM信号，通过IGBT驱动电路，输出相对平稳的两种范围内电压信号，微控制器输出较大占空比PWM信号，获得平缓高压信号，使得刹车线圈能在短时间内产生制动，刹车制动完成后当需要长时间保持刹车状态时，织机主控板通过微控制器输出相应的具有较小占空比PWM信号，使输出电压保持较低的值，实现刹车板控制系统输出的高低压信号分别在一定范围内，即电压具有可调性、高低压转换具有一定缓冲，高低压转换速度提升，提高织机刹车精度，提升刹车控制系统品质。

(2)刹车控制模块为独立化设计，收发数据模块采用75LBC184收发串行口，抗干扰性强，能稳定实现远距离通信；八路总线模块采用HCT245芯片，能够实现对不同电压、频率的信号分开处理，互不干扰，具有良好的安全性；输入模块采用6路施密特LVC14A，有效消除输入端干扰。

(3)该织机刹车板控制系统设计专门的电源模块，经过第二整流滤波电路输出为运算放大器芯片提供480V电源电压，为光耦芯片提供24V电源电压，为控制系统各模块芯片提供3.3V、5V、12V电源电压，使系统稳定工作，保证各功能模块维持正常工作模式。

(4)该织机刹车板控制系统输出电压精确度高，设计专门微调电路，对第二整流滤波电路输出电压进行检测，检测电压信号是否波动，若第二整流滤波电路输出电压与480V相差较大即电压波动较大时，则将相应信号传送给织机微控制器，织机微控制器输出较小占空比；若整流滤波电路输出电压与480V相差较小即电压波动较小时，则将相应信号传送给织机微控制器，织机微控制器输出较小占空比，即实现输出高精度电压信号，提升刹车质量。

(5)在微调电路中加入二极管钳位保护电路，使微控制器的数模转化输入输出引脚PC0电压钳位在0-3.3V范围内，实现对微控制器的保护作用，以免烧毁微控制器。

附图说明

图1是本发明基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板一种实施例的整体结构框图；

图2是本发明基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板一种实施例IGBT驱动电路的电路原理图；

图3是本发明基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板一种实施例5V电压转换电路的电路原理图；

图4是本发明基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板一种实施例3.3V电压转换电路的电路原理图；

图5是本发明基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板一种实施例过压欠压保护电路的电路原理图；

图6是本发明基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板一种实施例开关变压器模块的电路原理图；

图7是本发明基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板一种实施例的微调电路13的电路原理图；

图8是本发明基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板一种实施例第一整流滤波电路的电路原理图；

图9是本发明基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板一种实施例第二整流滤波电路的电路原理图；

图中，1、微控制器；2、收发数据模块；3、输入模块；4、输出模块；5、总线模块；6、第一整流滤波电路；7、开关变压器模块；8、过压欠压保护电路；9、5V电压转换电路；10、3.3V电压转换电路；11、织机主控板；12、IGBT驱动电路；1201、主离IGBT驱动电路；1202、慢离IGBT驱动电路；1203、纬离IGBT驱动电路；1204、刹车IGBT驱动电路；13、微调电路；14、第二整流滤波电路。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步解释本发明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本发明基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，为特定应用而设计的专用刹车板，所述微处理器1为单片机；刹车板将控制完成主离、慢离、纬离和刹车的高低压信号输出从而使对应刹车线圈正常工作。

本发明基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板(简称系统，参见图1)包括刹车控制模块和下层板控制模块；

所述刹车控制模块包括微控制器1、输入模块3、输出模块4、总线模块5和收发数据模块2；所述下层板控制模块包括IGBT驱动电路12、第一整流滤波电路6、第二整流滤波电路14、微调电路13、开关变压器模块7、过压欠压保护电路8、5V电压转换电路9和3.3V电压转换电路10；

所述微控制器1通过总线模块5与IGBT驱动电路的输入端连接；所述输入模块一端与织机主控板15的输出连接，接收织机主控板提供的主离、慢离、纬离和刹车的高低压信号，一端通过光耦与微控制器1连接，若输入有信号，则对应指示灯亮；所述输出模块4一端与织机主控板的输入连接，一端通过光耦与微控制器连接，若输出有信号，则对应指示灯亮；所述收发数据模块2与织机主控板双向连接；

所述IGBT驱动电路12包括主离IGBT驱动电路1201、慢离IGBT驱动电路1202、纬离IGBT驱动电路1203和刹车IGBT驱动电路1204；所述第一整流滤波电路6输入端与外部220V交流电压输出端连接，第一整流滤波电路6的输出端与开关变压器模块7的输入端连接；所述过压欠压保护电路8与开关变压器模块7进行双向通信，形成反馈；所述开关变压器模块7的输出端与5V电压转换电路9的输入端连接；所述5V电压转换电路的输出端分别与3.3V电压转换电路10的输入端、刹车板5V供电芯片的电源引脚连接；所述3.3V电压转换电路的输出端与刹车板3.3V供电芯片的电源引脚连接，实现为刹车板上的芯片提供3.3V电源；所述主离IGBT驱动电路1201、慢离IGBT驱动电路1202、纬离IGBT驱动电路1203和刹车IGBT驱动电路1204的输入端均与第二整流滤波电路14输出端连接；所述主离IGBT驱动电路1201、慢离IGBT驱动电路1202、纬离IGBT驱动电路1203和刹车IGBT驱动电路1204的输出端分别与相应的刹车线圈连接；所述第二整流滤波电路输入端与外部380V交流电压输出端连接；所述微调电路13一端通过继电器与第二整流滤波电路14的输出端连接，另一端通过二极管钳位保护电路与微控制器1连接。

所述主离IGBT驱动电路1201为自主研发的织机刹车板制电路，用来控制主离IGBT驱动，其电路构成是(参见图2)：光耦芯片TLP250输入负引脚IF-与三极管S8050(只有三极管S8050的发射极T3.e接地和微控制器发出PWM脉冲两者都成立的时候，光耦TLP250才能发挥作用，三极管S8050所在电路是和芯片四路差动比较器LM339相互配合，若微控制器的高低电平输入输出引脚PC8发出低电平时，T3.e接地，同时微控制器需要发出PWM脉冲，这样光耦TLP250才能正常运行)的发射极T3.e、电阻R2连接，电阻R2另一端与电阻R3一端、光耦芯片TL250输入正引脚IF+连接，电阻R3另一端通过插针J1的第五个引脚由总线模块与织机微控制器1连接；光耦芯片TLP250电源供电引脚VCC分别与电阻R1一端、电容C2一端、电容C3一端和二极管D2阴极连接，电阻R1另一端与电容C1一端、二极管D1阴极和第二整流滤波电路的整流桥堆BR5010V-引脚连接，电容C1另一端、电容C2另一端、电容C3另一端和二极管D1的阳极均接地，二极管D2的阳极与开关变压器模块的开关式变压器24V电压输出引脚PIN7连接，由开关变压器模块为光耦芯片TL250供电；光耦芯片TLP250电压输入引脚Vo与电阻R6连接，电阻R6另一端与电阻R5的一端、电容C5的一端、IGBTQ1的栅极Q1.G连接，电容C5的另一端、电阻R5的另一端与IGBTQ1的发射极BR1.3连接，IGBTQ1的发射极与第二整流滤波电路的整流桥堆BR5010V-引脚、电容C4一端连接，电容C4另一端与二极管D4阴极、电阻R4一端连接，电阻R4另一端与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极、二极管D4的阳极与IGBTQ1的集电极Q1.C连接，IGBT集电极通过插针与织机主离线圈连接；

所述慢离IGBT驱动电路1202、纬离IGBT驱动电路1203和刹车IGBT驱动电路1204是由织机微控制器发出不同输入信号控制相应的刹车线圈，慢离IGBT驱动电路1202、纬离IGBT驱动电路1203和刹车IGBT驱动电路1204所有的原件组成与结构参照主离IGBT驱动电路1201。

所述5V电压转换电路9为自主研发的织机刹车板制电路，用来控制实现5V电压信号输出，其电路构成是(参见图3)：开关电源稳压器芯片LM2575T电压输入引脚Vin与二极管D6阴极、电容C8一端、电容C9一端连接，二极管D6阳极与开关变压器模块的开关式变压器的12V电压输出引脚PIN10连接，电容C8、电容C9另一端接地，开关电源稳压器芯片LM2575T电压输出引脚output与电感L1、二极管D5阴极连接，二极管D5阳极接地，电感L1另一端与电容C7、电容C6、开关电源稳压器芯片LM2575T反馈输入端引脚feedback连接，开关电源稳压器芯片LM2575T反馈输入端引脚feedback通过与插针连接为刹车控制模块提供5v电源电压，电容C7、电容C6另一端接地，开关电源稳压器芯片LM2575T公共端引脚common、控制输入端引脚On/off接地，开关电源稳压器芯片LM2575T反馈输入端引脚与电阻R7、正电压稳压器芯片LM317T电压输入引脚连接，电阻R7另一端与光耦EL817集电极连接，光耦EL817发射极接地，光耦EL817阴极与第二整流滤波电路的整流桥堆BR5010交流AC+引脚连接，光耦EL817正极与电阻R8连接，电阻R8另一端与二极管D7阴极连接，二极管D7阳极与第二整流滤波电路的整流桥堆BR5010交流AC-引脚连接。

所述3.3V电压转换电路10为自主研发的织机刹车板制电路，用来控制实现3.3V电压信号输出，其电路构成是(参见图4):正电压稳压器芯片LM317T电压输入引脚Vin通过电感L1与5V电压转换电路9中的开关电源稳压器芯片LM2575T电压输出引脚连接，接收5V电压信号，正电压稳压器芯片LM317T电压调整引脚Vaj与电容C10、电阻R9、电阻R10连接，电容C10、电阻R10另一端接地，电阻R9另一端与正电压稳压器芯片LM317T电压输出引脚Vout连接，正电压稳压器芯片LM317T电压输出引脚同时与电阻R11一端、电容C11一端、电容C12一端、过压欠压保护电路8连接，电阻R11另一端与发光二极管L的阳极连接，发光二极管L的阴极、电容C11另一端、电容C12另一端均接地，正电压稳压器芯片LM317T电压输出引脚通过与相应插针连接为刹车控制模块提供3.3V电源电压。

所述过压欠压保护电路8为自主研发的织机刹车板制电路，用来控制实现电路保护功能，其电路构成是(参见图5):PWM控制器UC3845BN电压输入Vi引脚与电容C18、电容C19连接，电容C18、电容C19另一端接地，PWM控制器UC3845BN误差放大器Comp引脚与光耦EL817集电极Coll、电容C14、电阻R19连接，电容C14另一端接地，光耦EL817阴极Cath与可控精密稳压源TL431阴极连接，光耦EL817发射极Emit接地，光耦EL817阳极Ano与电阻R15连接，电阻R15另一端与电阻R16连接，电阻R16另一端与可控精密稳压源TL431取样端引脚Ref、电阻R17、电阻R14连接，电阻R17另一端通过电容C13与可控精密稳压源TL431阴极Cathode连接，电阻R14另一端接地，电阻R19另一端与电阻R18、电容C17、PWM控制器UC3845BN参考输出Vref引脚连接，电阻R18另一端与PWM控制器UC3845BN的Rt/Ct引脚连接，PWM控制器UC3845BN的Rt/Ct引脚通过电容C16接地，电容C17另一端接地，PWM控制器UC3845BN反馈Vfb引脚接地，PWM控制器UC3845BN电流放大器输入端Isense引脚与电容C15、电阻R20、电阻R21连接，电容C15另一端接地，电阻R20另一端与N沟道场效应管K2717源极引脚Source连接，N沟道场效应管K2717源极引脚通过电阻R25接地，电阻R21另一端与PWM控制器UC3845BN输出引脚Out连接，PWM控制器UC3845BN输出引脚与电阻R23、二极管D8阴极连接，电阻R23另一端与电阻R22、电阻R24连接，二极管D8阳极、电阻R22另一端接地，电阻R24另一端与N沟道场效应管K2717栅极Gate连接，N沟道场效应管K2717漏极与开关变压器模块的开关式变压器接地引脚PIN2连接。

所述开关变压器模块7为自主研发的织机刹车板制电路，用来控制实现电源转换功能，获得12V、24V电压信号为芯片供电，其电路构成是(参见图6):开关式变压器TRAN的260V直流电压输入引脚PIN1收到第一整流滤波电路输出220V直流电压信号，开关式变压器的260V直流电压输入引脚PIN1与电阻R26、电容C20、二极管D9形成的RCD吸收电路连接，同时与电阻R27、电容C21连接；RCD吸收电路另一端与开关式变压器的接地引脚PIN2连接，电阻R27另一端与电阻R28连接，电阻R28另一端与过压欠压保护电路8中的PWM控制器UC3845BN电压输入引脚Vi连接，电容C21另一端接地，开关式变压器的接地引脚PIN2与电容C23连接，电容C23另一端与电阻R29、二极管D12正极连接，电阻R29另一端、二极管D12负极接地；开关式变压器的12V电压输出引脚PIN10通过5V电压转换电路9中的二极管D6与开关电源稳压器芯片LM2575T电压输入引脚连接，为开关电源稳压器芯片LM2575T提供12V电源电压，开关式变压器的24V电压输出引脚PIN7通过主离IGBT驱动电路1201中的二极管D2与光耦ELP250电压输入引脚连接，为光耦ELP250提供电源电压；开关式变压器TRAN的引脚PIN5、引脚PIN6、引脚PIN9均接地。

所述微调电路13为自主研发的织机刹车板制电路，用来控制实现检测电压信号是否波动，并将电压检测信息传递给微处理器，实现电压输出精度，其电路构成是(参见图7):所述隔离放大器AMC1200的VDD1引脚与电容C32、电容C35、三极管T1发射极连接，电容C32、电容C35另一端接地，三极管T1集电极与电容C33、电容C34连接，电容C33、电容C34、极管T1基极接地；隔离放大器AMC1200的VINP引脚与电容C31、电阻R34连接，电容C31另一端接地，电阻R34另一端与电阻R35连接，电阻R35另一端接地，隔离放大器AMC1200的VINN引脚和GND1引脚接地；隔离放大器AMC1200的GND2引脚通过电容C30与隔离放大器AMC1200的VDD2引脚连接，隔离放大器AMC1200的VOUTP引脚通过电阻R33与运算放大器芯片TL074C的In4+引脚连接，运算放大器芯片TL074C的Vcc+引脚通过电容C29接地，运算放大器芯片TL074C的Vcc-引脚通过电容C26接地，运算放大器芯片TL074C的In4+引脚与电阻R32、电容C28连接，电阻R32、电容C28另一端接地，运算放大器芯片TL074C的In4-引脚与电阻R30、电阻R31、电容C27连接，电阻R30、电容C27另一端与运算放大器芯片TL074C的Out4引脚连接，电阻R31另一端与隔离放大器AMC1200的VOUTN引脚连接，运算放大器芯片TL074C的Out4引脚与二极管钳位保护电路连接，运算放大器芯片TL074C的Out4引脚通过电阻R36与刹车板微控制器的数模转化输入输出引脚PC0、二极管D16负极、电容C36连接，二极管D16正极、电容C36另一端接地。

所述二极管钳位保护电路包括二极管D14和二极管D15，二极管D14负极与3.3V电压转换电路10的正电压稳压器芯片LM317T输出引脚连接，二极管D14正极与二极管D15负极、电阻R38、运算放大器芯片TL074C的Out4引脚连接，二极管D15正极接地，电阻R38另一端与微控制器的数模转化输入输出引脚PC0连接，二极管钳位保护电路使微控制器的数模转化输入输出引脚PC0的电压钳位在0-3.3V范围内，实现对微控制器的保护作用，以免烧毁微控制器。

所述第一整流滤波电路6为自主研发的织机刹车板制电路，用来控制实现整流滤波功能，将220V交流电压信号转化为260V直流电压输出到开关变压器模块，其电路构成是(参见图8):所述整流桥RS407的V+引脚与开关变压器模块的开关式变压器的260V直流电压输入引脚PIN1连接，整流桥RS407的V-引脚接地，整流桥RS407的AC-引脚与接线端子DZ1第二引脚、热敏电阻MOV1、电容C43连接，热敏电阻MOV1另一端与电容C44连接，电容C43另一端与电容C44另一端、接线端子DZ1第一引脚连接，整流桥RS407的AC+引脚与接线端子DZ1第三引脚、第二整流滤波电路的接线端子DZ3第一引脚连接，接线端子DZ1第三引脚与外部交流三相电火线连接，接线端子DZ1第二引脚与外部交流三相电的零线连接，接线端子DZ1第一引脚与外部交流三相电地线连接，电阻R39、电容C42一端与开关变压器模块的开关式变压器的260V直流电压输入引脚PIN1连接，电阻R39、电容C42另一端与二极管D17负极连接，二极管D17正极与开关变压器模块的开关式变压器的接地引脚PIN2连接，电阻R39、电容C42、二极管D17形成RCD吸收电路实现第一整流滤波电路的滤波功能。

所述第二整流滤波电路14为自主研发的织机刹车板制电路，用来控制实现整流滤波功能，将380V交流电压信号转化为480V直流电压输出到微调电路，其电路构成是(参见图9):电阻R38一端与整流桥堆BR5010的V+引脚连接，电阻R38另一端与电阻R37连接，电阻R37另一端与微调电路的隔离放大器AMC1200的VINP引脚、继电器K1常开引脚、电容C37-C41一端连接，电容C37-C41另一端与整流桥堆BR5010的V-引脚连接，电阻R37、R38、电容C37-C41共同构成滤波电路实现第二整流滤波电路的滤波功能，整流桥堆BR5010的V+引脚与继电器K1公共端引脚连接，整流桥堆BR5010的BR1.2引脚与外部交流三相电的零线连接，整流桥堆BR5010的BR1.4引脚通过保险丝F1与接线端子DZ3第二引脚连接，接线端子DZ3第二引脚与外部交流三相电另一条火线连接。

本发明控制系统控制织机刹车板的工作过程是：

打开电源开关，给刹车板上电，包括380V电压和220V电压。刹车板工作过程如下，220V电压部分，220V交流电经过第一整流滤波电路变成260V直流电，经过开关变压器模块7获得12V、24V、电压信号为芯片供电，然后经过电源转换电路分别获得5V、3.3V电压，从而实现为刹车板所用芯片供3.3V、5V、12V、24V及480V电源；380V交流电经过第二整流滤波电路变成直流电480V，由单片机输出PWM脉冲作用于光耦，通过控制IGBT的通断使输出电压可控，根据调节PWM占空比进而控制输出电压的大小，同时通过微调电路对经过第二整流滤波电路输出的直流电进行电压检测，经过微调电路13的两级放大器放大，把放大信号输入到单片机，通过软件对放大信号进行处理，通过对输出的PWM脉冲的占空比进行调节进而达到输出电压更加稳定的效果，使输出电压更加平稳，完成主离、慢离、纬离和刹车的高低压信号输出从而使对应刹车线圈正常工作。

本发明所涉及的元器件均可通过商购获得，如所述微控制器为STM32F103芯片，能在满足刹车板刹车功能的基础上降低了经济成本。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (6)

1.一种基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，其特征在于该刹车板包括刹车控制模块和下层板控制模块；

所述刹车控制模块包括微控制器、输入模块、输出模块、总线模块和收发数据模块；所述下层板控制模块包括IGBT驱动电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、微调电路、开关变压器模块、过压欠压保护电路、5V电压转换电路、防浪涌软启动电路和3.3V电压转换电路；

所述微控制器通过总线模块与IGBT驱动电路的输入端连接；用于接收织机主控板提供的主离、慢离、纬离和刹车的高低压信号的输入模块一端与织机主控板的输出连接，输入模块另一端通过光耦与微控制器连接，若输入有信号，则对应指示灯亮；所述输出模块一端与织机主控板的输入连接，一端通过光耦与微控制器连接，若输出有信号，则对应指示灯亮；所述收发数据模块与织机主控板双向连接；

所述IGBT驱动电路包括主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路；所述第一整流滤波电路输入端与外部交流电压输出端连接，第一整流滤波电路的输出端与开关变压器模块的输入端连接；所述过压欠压保护电路与开关变压器模块进行双向通信；所述开关变压器模块的输出端与5V电压转换电路的输入端连接；所述5V电压转换电路的输出端分别与3.3V电压转换电路的输入端、刹车板上5V供电芯片的电源引脚连接；所述3.3V电压转换电路的输出端与刹车板上3.3V供电芯片的电源引脚连接，实现为刹车板上的芯片提供3.3V电源；所述主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路的输入端均通过防浪涌软启动电路连接第二整流滤波电路连接；所述主离IGBT驱动电路、慢离IGBT驱动电路、纬离IGBT驱动电路和刹车IGBT驱动电路的输出端分别与相应的刹车线圈连接；所述第二整流滤波电路输入端与外部220V交流电压输出端连接；所述微调电路一端通过继电器与第二整流滤波电路的输出端连接，另一端通过二极管钳位保护电路与微控制器连接。

2.根据权利要求1所述的基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，其特征在于所述主离IGBT驱动电路用来控制主离IGBT驱动，其电路构成是：光耦芯片TLP250输入负引脚IF-与三极管S8050的发射极T3.e、电阻R2连接，电阻R2另一端与电阻R3一端、光耦芯片TL250输入正引脚IF+连接，电阻R3另一端通过插针J1由总线模块与织机微控制器连接；光耦芯片TLP250电源供电引脚VCC分别与电阻R1一端、电容C2一端、电容C3一端和二极管D2阴极连接，电阻R1另一端与电容C1一端、二极管D1阴极和第二整流滤波电路连接，电容C1另一端、电容C2另一端、电容C3另一端和二极管D1的阳极均接地，二极管D2的阳极与开关变压器模块连接，由开关变压器模块为光耦芯片TL250供电；光耦芯片TLP250电压输入引脚Vo与电阻R6连接，电阻R6另一端与电阻R5的一端、电容C5的一端、IGBTQ1的栅极Q1.G连接，电容C5的另一端、电阻R5的另一端与IGBTQ1的发射极BR1.3连接，IGBTQ1的发射极与第二整流滤波电路、电容C4一端连接，电容C4另一端与二极管D4阴极、电阻R4一端连接，电阻R4另一端与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极、二极管D4的阳极与IGBTQ1的集电极Q1.C连接，IGBT集电极通过插针与织机主离线圈连接。

3.根据权利要求1所述的基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，其特征在于所述过压欠压保护电路，用来控制实现电路保护功能，其电路构成是：PWM控制器UC3845BN电压输入Vi引脚与电容C18、电容C19连接，电容C18、电容C19另一端接地，PWM控制器UC3845BN误差放大器Comp引脚与光耦EL817集电极Coll、电容C14、电阻R19连接，电容C14另一端接地，光耦EL817阴极Cath与可控精密稳压源TL431阴极连接，光耦EL817发射极Emit接地，光耦EL817阳极Ano与电阻R15连接，电阻R15另一端与电阻R16连接，电阻R16另一端与可控精密稳压源TL431取样端引脚Ref、电阻R17、电阻R14连接，电阻R17另一端通过电容C13与可控精密稳压源TL431阴极Cathode连接，电阻R14另一端接地，电阻R19另一端与电阻R18、电容C17、PWM控制器UC3845BN参考输出Vref引脚连接，电阻R18另一端与PWM控制器UC3845BN的Rt/Ct引脚连接，PWM控制器UC3845BN的Rt/Ct引脚通过电容C16接地，电容C17另一端接地，PWM控制器UC3845BN反馈Vfb引脚接地，PWM控制器UC3845BN电流放大器输入端Isense引脚与电容C15、电阻R20、电阻R21连接，电容C15另一端接地，电阻R20另一端与N沟道场效应管K2717源极引脚Source连接，N沟道场效应管K2717源极引脚通过电阻R25接地，电阻R21另一端与PWM控制器UC3845BN输出引脚Out连接，PWM控制器UC3845BN输出引脚与电阻R23、二极管D8阴极连接，电阻R23另一端与电阻R22、电阻R24连接，二极管D8阳极、电阻R22另一端接地，电阻R24另一端与N沟道场效应管K2717栅极Gate连接，N沟道场效应管K2717漏极与开关变压器模块连接。

4.根据权利要求3所述的基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，其特征在于所述开关变压器模块用来控制实现电源转换功能，获得12V、24V电压信号为芯片供电，其电路构成是：开关式变压器TRAN的260V直流电压输入引脚PIN1收到第一整流滤波电路输出220V直流电压信号，开关式变压器的260V直流电压输入引脚PIN1与电阻R26、电容C20、二极管D9形成的RCD吸收电路连接，同时与电阻R27、电容C21连接；RCD吸收电路另一端与开关式变压器的接地引脚PIN2连接，电阻R27另一端与电阻R28连接，电阻R28另一端与过压欠压保护电路中的PWM控制器UC3845BN电压输入引脚Vi连接，电容C21另一端接地，开关式变压器的接地引脚PIN2与电容C23连接，电容C23另一端与电阻R29、二极管D12正极连接，电阻R29另一端、二极管D12负极接地；开关式变压器的12V电压输出引脚PIN10通过5V电压转换电路与开关电源稳压器芯片LM2575T电压输入引脚连接，为开关电源稳压器芯片LM2575T提供12V电源电压，开关式变压器的24V电压输出引脚PIN7通过主离IGBT驱动电路与光耦ELP250电压输入引脚连接，为光耦ELP250提供电源电压。

5.根据权利要求1所述的基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，其特征在于所述微调电路用来控制实现检测电压信号是否波动，并将电压检测信息传递给微处理器，实现电压输出精度，其电路构成是:隔离放大器AMC1200的VDD1引脚与电容C32、电容C35、三极管T1发射极连接，电容C32、电容C35另一端接地，三极管T1集电极与电容C33、电容C34连接，电容C33、电容C34、极管T1基极接地；隔离放大器AMC1200的VINP引脚与电容C31、电阻R34连接，电容C31另一端接地，电阻R34另一端与电阻R35连接，电阻R35另一端接地，隔离放大器AMC1200的VINN引脚和GND1引脚接地；隔离放大器AMC1200的GND2引脚通过电容C30与隔离放大器AMC1200的VDD2引脚连接，隔离放大器AMC1200的VOUTP引脚通过电阻R33与运算放大器芯片TL074C的In4+引脚连接，运算放大器芯片TL074C的Vcc+引脚通过电容C29接地，运算放大器芯片TL074C的Vcc-引脚通过电容C26接地，运算放大器芯片TL074C的In4+引脚与电阻R32、电容C28连接，电阻R32、电容C28另一端接地，运算放大器芯片TL074C的In4-引脚与电阻R30、电阻R31、电容C27连接，电阻R30、电容C27另一端与运算放大器芯片TL074C的Out4引脚连接，电阻R31另一端与隔离放大器AMC1200的VOUTN引脚连接，运算放大器芯片TL074C的Out4引脚与二极管钳位保护电路连接，运算放大器芯片TL074C的Out4引脚通过电阻R36与刹车板微控制器的数模转化输入输出引脚PC0、二极管D16负极、电容C36连接，二极管D16正极、电容C36另一端接地。

6.根据权利要求5所述的基于IGBT驱动的高速剑杆织机嵌入式多电压控制刹车板，其特征在于所述二极管钳位保护电路包括二极管D14和二极管D15，二极管D14负极与3.3V电压转换电路的输出引脚连接，二极管D14正极与二极管D15负极、电阻R38、运算放大器芯片TL074C的Out4引脚连接，二极管D15正极接地，电阻R38另一端与微控制器的数模转化输入输出引脚PC0连接，二极管钳位保护电路使微控制器的数模转化输入输出引脚PC0的电压钳位在0-3.3V范围内。

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