CN109981097B - 一种供电电路以及针织电控系统供电装置 - Google Patents

一种供电电路以及针织电控系统供电装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种供电电路以及针织电控系统供电装置，该供电电路包括电压输入电路、驱动电路、第一调整电路和第二调整电路，电压输入电路用于接收市电，并进行处理以得到母线电压，驱动电路用于接收母线电压从而驱动电机，第一调整电路与电压输入电路连接，以接收母线电压，并单向为第一电源提供电压，以避免市电断电时驱动电路从第一调整电路和第一电源的支路获取电能，第二调整电路用于接收母线电压，并单向为第二电源提供电压，以避免市电断电时驱动电路从第二调整电路和第二电源的支路获取电能。通过上述方式，本申请能够延长市电断电后第一电源和第二电源工作的时间，提高电路可靠性，消除因供电时间不足而导致的断电续织失败。

Description

一种供电电路以及针织电控系统供电装置
技术领域
本申请涉及电子电路技术领域，具体涉及一种供电电路以及装置。
背景技术
在针织电控领域中，市电输入交流电压经整流滤波后产生直流母线电压，目前的针织电控系统一般需具备断电续织功能，故在市电输入断电后要求针织电控系统能够保存当前状态信息，而这就要求针织电控的供电系统在市电输入断电后也能够保持一段时间对操作盒、通讯电路以及机头箱等进行供电。
本申请的发明人在长期研发中发现，由于市电断电的随机性，当市电断电在伺服电机加速的时刻发生，母线电压将迅速降低，当母线电压低于预设电压阈值时，电源将彻底停止输出，这种情况下，留给针织电控系统保存当前状态信息的时间将大大缩短，这很可能导致控制芯片无足够时间保存当前状态信息而导致信息缺失，从而报废当前织物。同时，由于母线电压上的电解电容逐渐老化，其电容容量也将不断缩小，对应的时间也会进一步减小，这也会增加针织电控系统断电续织失败的可能性；因而为了解决上述两个问题，只能增大电解电容的容量与个数，然而这造成了产品成本与体积重量的增加。
此外，在针织电控系统中，当伺服电机刹车减速时，伺服电机的动能将变回电能，并通过伺服驱动电路返回到母线电压上，为了保护电解电容和伺服驱动电路不会因母线电压过高而损坏，在绝大多数的应用中，母线电压都会加上刹车电路来释放电能，从而防止母线电压因电压过高而导致硬件电路损坏，而这造成了电能的浪费。
发明内容
本申请主要解决的问题是提供一种供电电路以及装置，能够延长市电断电后第一电源和第二电源持续工作的时间，提高电路可靠性，消除因供电时间不足而导致的针织电控系统断电续织失败。
为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是提供一种供电电路，该供电电路包括：电压输入电路、驱动电路、第一调整电路以及第二调整电路，电压输入电路用于接收市电，并对市电进行处理，以得到母线电压；驱动电路与电压输入电路连接，以接收母线电压从而驱动电机；第一调整电路与电压输入电路连接，以接收母线电压，并单向为第一电源提供电压，以避免市电断电时驱动电路从第一调整电路和第一电源的支路获取电能；第二调整电路与电压输入电路连接，以接收母线电压，并单向为第二电源提供电压，以避免市电断电时驱动电路从第二调整电路和第二电源的支路获取电能。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是提供一种针织电控系统供电装置，该针织电控系统供电装置包括供电电路、第一设备、第二设备以及电机，供电电路分别与第一设备、第二设备以及电机连接，其用于为第一设备、第二设备以及电机供电，其中，供电电路上述的供电电路。
通过上述方案，本申请的有益效果是：该供电电路包括电压输入电路以及分别与电压输入电路连接的驱动电路、第一调整电路和第二调整电路，电压输入电路可以对接收到的市电进行处理，从而得到母线电压，驱动电路可以在母线电压的作用下驱动电机，第一调整电路和第二调整电路能够根据接收到的母线电压，分别单向为第一电源和第二电源提供电压，以避免市电断电时电能被驱动电路获取，保持为其所连接的设备供电，能够延长市电断电后第一电源和第二电源持续工作的时间，提高电路可靠性，消除因供电时间不足而导致的针织电控系统断电续织失败。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本申请提供的供电电路一实施例的结构示意图；
图2是本申请提供的供电电路另一实施例的结构示意图；
图3是本申请提供的供电电路另一实施例中波形示意图；
图4是本申请提供的供电电路又一实施例的结构示意图；
图5是本申请提供的针织电控系统供电装置一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参阅图1，图1是本申请提供的供电电路一实施例的结构示意图，该供电电路包括：电压输入电路11、驱动电路12、第一调整电路13以及第二调整电路14。
电压输入电路11用于接收市电，并对市电进行处理，以得到母线电压；该市电可以为220V交流电压，母线电压可以为直流电压，电压输入电路11可以对接收到的交流电压进行处理，得到直流母线电压，从而为驱动电路12、第一调整电路13以及第二调整电路14供电。
驱动电路12与电压输入电路11连接，用以接收母线电压从而驱动电机；驱动电路12可以在电压输入电路11输出的母线电压的驱动下使得针织机械的电机运转。
第一调整电路13与电压输入电路11连接，以接收母线电压，并单向为第一电源(图中未示出)提供电压，以避免市电断电时驱动电路12从第一调整电路13和第一电源的支路获取电能；该第一调整电路13可以在母线电压的驱动下，为第一电源提供正常运作的电压，从而使得与第一电源所连接的设备能够正常工作，且在市电断电时，第一调整电路13能够避免驱动电路12从第一调整电路13和第一电源获取电压，保持为其连接的设备供电，以便存储数据，防止数据丢失，造成针织电控系统断电续织失败。
第二调整电路14与电压输入电路11连接，以接收母线电压，并单向为第二电源(图中未示出)提供电压，以避免市电断电时驱动电路12从第二调整电路14和第二电源的支路获取电能；该第二调整电路14可以在母线电压的驱动下，为第二电源提供正常运作的电压，从而使得与第二电源所连接的设备能够正常工作，且在市电断电时，第二调整电路14能够避免驱动电路12从第二调整电路14和第二电源获取电压，保持为其连接的设备供电，以便存储数据，防止数据丢失，造成针织电控系统断电续织失败。
本实施例提供了一种供电电路，该供电电路包括：电压输入电路11以及分别与电压输入电路11连接的驱动电路12、第一调整电路13和第二调整电路14，电压输入电路11可以对接收到的市电进行处理，从而得到母线电压，驱动电路12可以在母线电压的作用下驱动电机，第一调整电路13和第二调整电路14能够根据接收到的母线电压，分别单向为第一电源和第二电源提供电压，以避免市电断电时电能被驱动电路12获取，保持为其所连接的设备供电，能够延长市电断电后第一电源和第二电源持续工作的时间，提高电路可靠性，消除因供电时间不足而导致的针织电控系统断电续织失败。
参阅图2，图2是本申请提供的供电电路另一实施例的结构示意图，该供电电路包括：电压输入电路21、驱动电路22、第一调整电路23以及第二调整电路24。
该电压输入电路21包括：整流电路211与滤波电路212；整流电路211用于接收市电以对市电的交流电压信号进行整流，从而将交流电压信号转换成直流电压信号；滤波电路212与整流电路211的输出端连接，以对直流电压信号进行滤波，从而产生母线电压VBUS；整流电路211可以将交流电压变成脉动的直流电压，该脉动的直流电压可能包含较大的纹波，滤波电路212可以对此进行滤除，从而得到平滑的母线电压VBUS。
进一步地，该滤波电路212包括：第三电容C3，其包括第一端和第二端，第三电容C3的第一端与整流电路211的输出端连接，第三电容C3的第二端接地，其可以用于存储电能和滤波，且第三电容C3的第一端作为电压输入电路21的输出端以输出母线电压VBUS。
驱动电路22与电压输入电路21连接，以接收母线电压VBUS从而驱动电机27。
第一调整电路23与电压输入电路21连接，以接收母线电压VBUS，并单向为第一电源25提供电压，以避免市电断电时驱动电路22从第一调整电路23和第一电源25的支路获取电能。
进一步地，该第一调整电路23包括：第一单向导通开关231和第一电容C1。
第一单向导通开关231包括第一端和第二端，第一单向导通开关231的第一端与电压输入电路21的输出端连接；第一电容C1包括第一端和第二端，第一电容C1的第一端连接第一单向导通开关231的第二端与第一电源25之间的节点，第一电容C1的第二端接地。
该第一单向导通开关231可以为二极管D1，第一单向导通开关231的第一端和第二端分别为二极管的正极和负极，第一电容C1的第一端和第二端分别为正极和负极。
第二调整电路24与电压输入电路21连接，以接收母线电压VBUS，并单向为第二电源26提供电压，以避免市电断电时驱动电路22从第二调整电路24和第二电源26的支路获取电能。
进一步地，该第二调整电路24包括：第二单向导通开关241和第二电容C2。
第二单向导通开关241包括第一端和第二端，第二单向导通开关241的第一端与电压输入电路21的输出端连接；第二电容C2包括第一端和第二端，第二电容C2的第一端连接第二单向导通开关241的第二端与第二电源26之间的节点，第二电容C2的第二端接地。
该第二单向导通开关241可以为二极管D2，第二单向导通开关241的第一端和第二端分别为二极管的正极和负极，第二电容C2的第一端和第二端分别为正极和负极。
输入的市电经过整流电路211和滤波电路212后，产生母线电压VBUS，该母线电压VBUS直接与驱动电路22连接，从而驱动电机27，第一电源25可以为主功率电源，第二电源26可以为辅助电源；主功率电源经过二极管D1从母线电压VBUS取电，再通过第一电容C1滤波后进入主功率电源；辅助电源经过二极管D2从母线电压VBUS取电，再通过第二电容C2滤波后进入辅助电源。
当电压输入电路21未接收到市电时，驱动电路22获取第三电容C3存储的电能，第一电源25获取第一电容C1和第三电容C3中存储的电能，为第一设备28供电，以使得第一设备28保存状态信息，第二电源26获取第二电容C2和第三电容C3中存储的电能，为第二设备29供电，以使得第二设备29保存状态信息。
第一设备28可以包括机头箱、步进电机27驱动电路22、采样与控制电路或输入/输出扩展板等，第二设备29可以包括操作盒或通讯电路等，状态信息可以包括针织机械机头的位置、机头选针器状态或搭铁状态等。
在随机断电情况下本实施例中的供电电路可以隔绝电机27对第一电源25和第二电源26的影响；例如，如图3所示，在t1时刻市电断电，此时电机27处于加速状态，从图2电路结构可知，只有第三电容C3的电能被抽取，而第一电源25和第二电源26由于二极管D1和D2的单向导电特性，第一电容C1和第二电容C2的电能不会被抽取，因而市电断电后第一电源25和第二电源26能够持续工作的时间基本恒定，其分别为(t2-t1)和(t3-t1)，从而提高了电路的可靠性，彻底消除因供电时间不足而导致针织电控系统断电续织失败的可能性；另外这种取电方式还可减少电解电容的容量与数量，降低成本，减小产品体积与重量。
供电电路还包括刹车电路213，刹车电路213与滤波电路212连接，当电机27开始减速时，电机27的动能转换为电能，母线电压VBUS被抬升进而为第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3进一步充电；当母线电压VBUS被抬升至大于预设电压时，刹车电路213工作释放电能，以降低母线电压VBUS。
供电电路还可以提高电机27刹车时动能的回收利用率，从而减小电能损耗，提高电能利用效率，如图3所示，当电机27开始减速时，电机27的动能转换成电能，可以分别通过驱动电路22、二极管D1以及D2为第三电容C3、第一电容C1以及第二电容C2充电，母线电压VBUS、第一电容C1的电压VPOW以及第二电容C2的电压VAUX均开始上升；当母线电压VBUS上升到电压V1时，触发刹车电路213工作，刹车电路213控制刹车电阻(图中未示出)导通，将母线电压VBUS多余的电能通过刹车电阻释放掉，使得母线电压VBUS被箝位在电压V2上，而第一电容C1的电压VPOW和第二电容C2的电压VAUX由于二极管D1和D2的缘故，电能不会被释放；在每个电机27减速的过程中，供电电路回收的电能分为三部分：
(1)第一电容C1上的电能：
Figure BDA0001992856150000071
(2)第二电容C2上的电能：
Figure BDA0001992856150000072
(3)第三电容C3上的电能：
Figure BDA0001992856150000073
而传统的供电系统，回收的电能只有：
Figure BDA0001992856150000074
若在电容容量相等的前提下，即C＝C1+C2+C3，相比之下，本实施例提出的供电电路回收的电能增加了
Figure BDA0001992856150000075
此外，由于母线电压VBUS是由单相市电输入直接整流滤波得到，因此第三电容C3通常选用价格较低且耐压较低(如400V)的电解电容，而这个耐压值限制了图3中电压V1和V2的上限，使得电能回收受限。另外，第一电源25和第二电源26的工作电压上限通常可高于母线电压VBUS；因此，本申请还提供了另一种供电电路，如图4所示，在图2的基础上在母线电压VBUS的输出端加上第三单向导通开关214，而第三电容C3依旧可以选用价格较低且耐压较低的电容，第一电容C1和第二电容C2则可以选取耐压较高的电容。
进一步地，第三单向导通开关214包括第一端和第二端，第三单向导通开关214的第一端与第三电容C3的第一端连接，单向导通开关的第二端分别与第一单向导通开关231的第一端以及第二单向导通开关241的第一端连接，其用于将母线电压VBUS分别传递至驱动电路22、第一调整电路23以及第二调整电路24，并在电机27开始减速时，保持母线电压VBUS的大小不变，以避免母线电压VBUS被升高至大于预设电压。
当电机27正常开始加速时，驱动电路22通过二极管D3从第三电容C3抽取电能，而第一电容C1的电压VPOW和第二电容C2的电压VAUX由于二极管D1和D2的原因而不受影响；当电机27开始减速时，电机27将动能转化为电能，通过驱动电路22、二极管D1和二极管D2分别给第一电容C1和第二电容C2充电，而第三电容C3上的母线电压VBUS由于二极管D3截止不会被抬高。在整个工作过程中，母线电压VBUS只取决于整流电路211输出，在任何情况下均可保证不超过第三电容C3的耐压值，故而可删除刹车电路213，减小成本，减小产品体积与重量。而且电机27减速时产生的电能被全部传送到第一电源25和第二电源26上，第一电容C1的电压VPOW和第二电容C2的电压VAUX被抬高，但由于这两个电压上限比较高，在设计合理的情况下，这两个电压也无需增加电压箝位电路。
可以理解地，本实施例中调整电路的个数并非仅限于两个，还可以为一个或者两个以上，此外调整电路为电源供电的个数也并非仅限一个，还可以是两个或者两个以上。例如，将第一电源25与第二电源26并联连接，第一调整电路23单向为第一电源25与第二电源26供电，构成了只有一个调整电路为两个电源供电的供电电路。
本实施例提供的供电电路不会因为电机27的工作状况而影响市电断电后对操作盒、通讯电路以及机头箱供电的时间长短，因而大大提高了针织电控系统断电续织功能的可靠性；另外供电电路还可以提高电机27减速时动能的回收利用率，从而减小电能损耗，提高电能利用率。
参阅图5，图5是本申请提供的针织电控系统供电装置一实施例的结构示意图，该供电装置50包括供电电路51、第一设备52、电机53以及第二设备54，供电电路51分别与第一设备52、电机53以及第二设备54连接，其用于为第一设备52、电机53以及第二设备54供电，其中，供电电路51为上述实施例中的供电电路。
以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种供电电路，其特征在于，包括：
电压输入电路，用于接收市电，并对所述市电进行处理，以得到母线电压；所述电压输入电路包括整流电路与滤波电路；所述整流电路用于接收所述市电以对所述市电的交流电压信号进行整流，从而将所述交流电压信号转换成直流电压信号；滤波电路与所述整流电路的输出端连接，以对所述直流电压信号进行滤波，从而产生所述母线电压；其中，所述滤波电路包括第三电容，所述第三电容包括第一端和第二端，所述第三电容的第一端与所述整流电路的输出端连接，所述第三电容的第二端接地，用于存储电能和滤波，且所述第三电容的第一端作为所述电压输入电路的输出端以输出所述母线电压；
驱动电路，与所述电压输入电路连接，以接收所述母线电压从而驱动电机；
第一调整电路，与所述电压输入电路连接，以接收所述母线电压，并单向为第一电源提供电压，以避免所述市电断电时所述驱动电路从所述第一调整电路和所述第一电源的支路获取电能；其中，所述第一调整电路包括第一单向导通开关与第一电容，所述第一单向导通开关包括第一端和第二端，所述第一单向导通开关的第一端与所述电压输入电路的输出端连接；所述第一电容包括第一端和第二端，所述第一电容的第一端连接所述第一单向导通开关的第二端与所述第一电源之间的节点，所述第一电容的第二端接地；
第二调整电路，与所述电压输入电路连接，以接收所述母线电压，并单向为第二电源提供电压，以避免所述市电断电时所述驱动电路从所述第二调整电路和所述第二电源的支路获取电能；其中，所述第二调整电路包括第二单向导通开关与第二电容，所述第二单向导通开关包括第一端和第二端，所述第二单向导通开关的第一端与所述电压输入电路的输出端连接；所述第二电容包括第一端和第二端，所述第二电容的第一端连接所述第二单向导通开关的第二端与所述第二电源之间的节点，所述第二电容的第二端接地。
2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，
当所述电压输入电路未接收到所述市电时，所述驱动电路获取所述第三电容存储的电能，所述第一电源获取所述第一电容和所述第三电容中存储的电能，为第一设备供电，以使得所述第一设备保存状态信息，所述第二电源获取所述第二电容和所述第三电容中存储的电能，为第二设备供电，以使得所述第二设备保存状态信息。
3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，
所述第一设备包括机头箱、步进电机驱动电路、采样与控制电路或输入/输出扩展板，所述第二设备包括操作盒或通讯电路，所述状态信息包括针织机械机头的位置、机头选针器状态或搭铁状态。
4.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，
所述电压输入电路还包括刹车电路，所述刹车电路与所述滤波电路连接，当所述电机开始减速时，所述电机的动能转换为电能，所述母线电压被抬升进而为所述第一电容、所述第二电容以及所述第三电容进一步充电；当所述母线电压被抬升至大于预设电压时，所述刹车电路工作释放电能，以降低所述母线电压。
5.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，
所述供电电路还包括第三单向导通开关，所述第三单向导通开关包括第一端和第二端，所述第三单向导通开关的第一端与所述第三电容的第一端连接，所述单向导通开关的第二端分别与所述第一单向导通开关的第一端以及所述第二单向导通开关的第一端连接，用于将所述母线电压分别传递至所述驱动电路、所述第一调整电路以及所述第二调整电路，并在所述电机开始减速时，保持所述母线电压的大小不变，以避免所述母线电压被升高至大于预设电压。
6.一种针织电控系统供电装置，其特征在于，包括供电电路、第一设备、第二设备以及电机，所述供电电路分别与所述第一设备、所述第二设备以及所述电机连接，用于为所述第一设备、所述第二设备以及所述电机供电，其中，所述供电电路为权利要求1-5中任一项所述的供电电路。
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