CN110289763A - 伺服电源模块 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种伺服电源模块，包括电源模块组和泄放电路，其中，电源模块组是由若干电源模块串联组成，每个电源模块可以有不同的电压和功率输出，若干个电源模块进行串联组合，电源模块组就可以实现较大的电压和功率输出，能够克服现有技术中伺服电源模块大功率输出的限制，使得伺服电源模块具有较高的功率密度，提高了瞬时功率输出的能力，满足电机的电源输入要求。进一步的，由于本公开的伺服电源模块具有较高的功率密度，因此可以减小伺服电源模块的体积和重量。此外，该伺服电源模块中设有泄放电路，能够抑制叠加在电源模块组的输出端由电机产生的泵升电压，保证伺服电源模块输出端电压的稳定，以保证后级设备供电的稳定性。
Description
技术领域
本公开涉及电源技术领域，具体地，涉及一种伺服电源模块。
背景技术
电机在工作过程中，需要在电机的电源输入端连接伺服电源模块，要求该伺服电源模块能够提供电机所需要的电压和功率，现有技术中，伺服电源模块输出的电压和功率受限，不能提供满足电机电源输入的电压和功率，且瞬间输出功率低，体积较大。
此外，电机在反转时会产生泵升电压，泵升电压叠加在伺服电源模块的输出端时，将会抬高伺服电源模块的母线电压，影响后级设备供电的稳定性，因此，需要对电机反转时产生的泵升电压进行抑制。
发明内容
本公开的目的是提供一种伺服电源模块。
为了实现上述目的，本公开提供一种伺服电源模块，包括：电源模块组和泄放电路，所述电源模块组由若干电源模块串联连接组成，所述电源模块组的输出端与电机的电源输入端连接，所述电源模块组用于输出满足电机电源输入的电压和功率；
所述泄放电路与所述电机的电源输入端连接，所述泄放电路用于在所述电机产生的泵升电压使所述电源模块组输出端的电压大于第一电压阈值时，将所述电源模块组输出端的电压抑制在第二电压阈值内，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。
可选地，所述泄放电路输入的正负端之间并联连接第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2串联连接，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的连接端与比较器的反相输入端连接；
所述泄放电路输出的正负端之间并联连接第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4串联连接，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4的连接端与所述比较器的同相输入端连接；
所述比较器的输出端和同相输入端之间串联连接反馈电阻R5，所述比较器的输出端与可控开关连接，所述可控开关分别与所述电源模块组的输出端和地连接；
所述泄放电路在所述电源模块组输出端的电压大于所述第一电压阈值时，所述比较器输出高电平信号，所述高电平信号用于驱动所述可控开关导通，泄放所述电机的泵升电压，直至所述电源模块组输出端的电压小于所述第二电压阈值时，所述可控开关断开。
可选地，所述可控开关包括第一MOS管Q1和第二MOS管Q2，所述第一MOS管Q1的漏极和所述第二MOS管Q2的漏极通过第六电阻R6连接所述电源模块组的输出正端，所述第一MOS管Q1的栅极和所述第二MOS管Q2的栅极与所述比较器的输出端连接，所述第一MOS管Q1的源极和所述第二MOS管Q2的源极接地。
可选地，所述泄放电路包括驱动电路，所述比较器的输出端通过所述驱动电路与所述第一MOS管Q1的栅极和所述第二MOS管Q2的栅极连接，所述驱动电路用于驱动所述第一MOS管Q1和所述第二MOS管Q2导通。
可选地，所述驱动电路包括第一三极管Q3和第二三极管Q4，所述第一三极管Q3的基极和所述第二三极管Q4的基极与所述比较器的输出端连接，所述第一三极管Q3的集电极与所述泄放电路的输入正端连接，所述第一三极管Q3的发射极与所述第二三极管Q4的发射极连接，所述第二三极管Q4的集电极接地。
可选地，所述电源模块组的输入端连接有滤波电路，所述滤波电路用于滤除所述电源模块输入端的噪声干扰。
可选地，所述电源模块包括3组输出为28V/600W的电源模块并联连接，所述电源模块组包括3组所述电源模块串联连接，所述电源模块组的输出为80V/60A；
所述第一电压阈值包括83V，所述第二电压阈值包括81.5V。
通过上述技术方案，包括电源模块组和泄放电路，其中，电源模块组是由若干电源模块串联组成，每个电源模块可以有不同的电压和功率输出，这样，若干个电源模块进行串联组合，伺服电源模块就可以实现较大的电压和功率输出，能够克服现有技术中伺服电源模块输出功率的限制，使得该伺服电源模块具有较高的功率密度，提高了瞬时功率输出的能力，满足电机的电源输入要求。进一步的，由于本公开的伺服电源模块具有较高的功率密度，因此可以减小伺服电源模块的体积和重量。此外，该伺服电源模块中设有泄放电路，能够抑制叠加在电源模块组输出端由电机产生的泵升电压，使电源模块组的输出稳定，保证后级设备供电的稳定性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种伺服电源模块的结构框图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种泄放电路的结构图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种泄放电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
为解决现有技术中伺服电源模块体积大、瞬时功率性能差以及电机的泵升电压对伺服电源模块输出端的电压造成扰动的问题，本公开提供一种伺服电源模块，包括电源模块组和泄放电路，其中，电源模块组是由若干电源模块串联组成，每个电源模块可以有不同的电压和功率输出，若干个电源模块进行串联组合，电源模块组就可以实现较大的电压和功率输出，能够克服现有技术中伺服电源模块大功率输出的限制，使得伺服电源模块具有较高的功率密度，提高了瞬时功率输出的能力，满足电机的电源输入要求。进一步的，由于本公开的伺服电源模块具有较高的功率密度，因此可以减小伺服电源模块的体积和重量。此外，该伺服电源模块中设有泄放电路，能够抑制叠加在电源模块组的输出端由电机产生的泵升电压，保证伺服电源模块输出端电压的稳定，以保证后级设备供电的稳定性。
下面通过具体的实施例对本公开的内容进行详细说明。
图1是根据一示例性实施例示出的一种伺服电源模块的结构框图，如图1所示，该伺服电源模块包括：电源模块组1和泄放电路2，该电源模块组1由若干电源模块10串联连接组成，该电源模块组1的输出端与电机的电源输入端连接，该电源模块组1用于输出满足电机电源输入的电压和功率；
该泄放电路2与该电机的电源输入端连接，该泄放电路2用于在该电机产生的泵升电压使该电源模块组1输出端的电压大于第一电压阈值时，将该电源模块组1输出端的电压抑制在第二电压阈值内，该第一电压阈值大于该第二电压阈值。
电源模块组由若干电源模块串联组成，每个电源模块可以有不同的电压和功率输出，若干个电源模块进行串联组合后，电源模块组就可以实现较大的电压和功率输出，能够克服现有技术中伺服电源模块大功率输出的限制，同时也能够使得该伺服电源模块具有较高的功率密度，以提高瞬时功率输出的能力，满足电机的电源输入要求。进一步的，由于本公开的伺服电源模块具有较高的功率密度，因此可以减小伺服电源模块的体积和重量。
需要说明的是，本公开的电源模块组中的电源模块可采用现有技术中的电源模块，本领域的技术人员可以将现有技术中的电源模块进行串联组合，得到满足电机输入要求的电压和功率，本公开对采用现有技术中的哪一种电源模块不作限制。
例如，电源模块组可包括3组串联连接的电源模块，每个电源模块可包括3组输出为28V/600W的电源模块并联连接组成，即每个电源模块输出为28V/60A，将3组输出为28V/60A的电源模块串联连接，电源模块组的输出能够达到80V/60A，平均功率为4800W，可以满足电机输入的电压和功率需求。
该电源模块组中的电源模块输出的电压和功率满足泄放电路的电压和功率输入要求时，可将该电源模块的输出端与泄放电路的电源输入端连接，通过电源模块的电压转换得到满足泄放电路供电需求的电压和功率，这样，该泄放电路就不用再外接电源模块，以优化伺服电源模块的电路结构。
示例地，若每个电源模块的输出为28V/60A，泄放电路需求的输入电压和功率小于或等于28V/60A，可将任一电源模块的输出端与泄放电路的电源输入端连接。
如图2所示，该泄放电路输入的正负端之间并联连接第一电阻R1和第二电阻R2，该第一电阻R1和该第二电阻R2串联连接，该第一电阻R1和该第二电阻R2的连接端与比较器3的反相输入端连接；该泄放电路输出的正负端之间并联连接第三电阻R3和第四电阻R4，该第三电阻R3和该第四电阻R4串联连接，该第三电阻R3和该第四电阻R4的连接端与该比较器3的同相输入端连接；该比较器3的输出端和同相输入端之间串联连接反馈电阻R5，该比较器3的输出端与可控开关4连接，该可控开关4分别与该电源模块组1的输出端和地连接；该泄放电路在该电源模块组1输出端的电压大于该第一电压阈值时，该比较器3输出高电平信号，该高电平信号用于驱动该可控开关4导通，泄放该电机的泵升电压，直至该电源模块组1输出端的电压小于该第二电压阈值时，该可控开关4断开。
由于电源模块组的输出端与电机的输入端连接，又泄放电路的输出端通过第三电阻R3和第四电阻R4与电机的输入端连接，因此在电机产生泵升电压时，电源模块组输出端的电压会相应地升高，对应的，第四电阻R4两端的电压相应增大，比较器输入正端的电压大于输入负端的电压(比较器反相输入端的电压不变)，比较器输出高电平信号，控制可控开关导通。在可控开关导通时，电源模块组的输出端和地形成回路，泄放电机产生的泵升电压。在电源模块组输出端的电压低于第二电压阈值时，第四电阻R4两端的电压也相应地小于第二电阻R2两端的电压，即比较器同相输入端的电压小于反向输入端的电压，比较器输出的电平信号不能驱动可控开关导通，可控开关关断，泵升电压泄放完成。
参照图1和图2，Vin+输入正和Vin-输入负分别表示伺服电源模块的输入正端和输入负端，Vout+输出正和Vout-输出负分别表示伺服电源模块的输出正端和输出负端，Vin1+输入正和Vin1-输入负分别表示泄放电路的输出入正端和输入负端。通常，Vin-输入负、Vout-输出负和Vin1-输入负接地。
其中，如图3所示，该可控开关包括第一MOS管Q1和第二MOS管Q2，该第一MOS管Q1的漏极和该第二MOS管Q2的漏极通过第六电阻R6连接该电源模块组的输出正端，该第一MOS管Q1的栅极和该第二MOS管Q2的栅极与该比较器的输出端连接，该第一MOS管Q1的源极和该第二MOS管Q2的源极接地。
在本实施例中，泄放电路设置了双电压阈值，即第一电压阈值和第二电压阈值，第一电压阈值大于第二电压阈值，这样，第一电压阈值和第二电压阈值之间就存在回差区间，泄放电路在将电源模块组输出端的电压抑制在第二电压阈值内以后，若电源模块组输出端的电压增大但没有大于第一电压阈值时，比较器的输出端就不会输出高电平信号，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2就不会导通，这样能够解决电源模块组输出端的电压在第一电压阈值左右波动时，使得第一MOS管Q1和第二MOS管Q2频繁地导通，有损MOS管使用寿命的问题。
可选地，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2可选择N型MOS管。
其中，第一电压阈值可以参照电源模块组的输出电压进行设置，如，将第一电压阈值设置为大于电源模块组的输出电压的一个电压值，使得电源模块组的输出电压和第一电压阈值也存在一个回差区间，这样，在电源模块组输出端的电压升高，且未大于第一电压阈值时，可控开关不导通。
示例地，若电源模块组的输出电压为80V/60A时，第一阈值电压可设置为83V，第二阈值电压可设置为81.5V。
此外，在电源模块组输出端的电压大于第一阈值电压时，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2同时导通，电源模块组输出端的泵升电压可以从第一MOS管Q1和地形成的回路以及第二MOS管Q2和地形成的回路中，同时对泵升电压进行泄放，能够提高泵升电压的泄放速度。
可选地，如图3所示，该泄放电路包括驱动电路，该比较器的输出端通过该驱动电路与该第一MOS管Q1的栅极和该第二MOS管Q2的栅极连接，该驱动电路用于驱动该第一MOS管Q1和该第二MOS管Q2导通。该驱动电路包括第一三极管Q3和第二三极管Q4，该第一三极管Q3的基极和该第二三极管Q4的基极与该比较器的输出端连接，该第一三极管Q3的集电极与该泄放电路的输入正端连接，该第一三极管Q3的发射极与该第二三极管Q4的发射极连接，该第二三极管Q4的集电极接地。
通过第一三极管Q3和第二三极管Q4组成的驱动电路，能够将比较器输出的高电平信号进行放大，以增强第一MOS管Q1和第二MOS管Q2导通的驱动能力，使得泄放电路能够快速地对电机的泵升电压进行泄放。
可选地，第一三极管Q3可包括NPN型三极管，第二MOS管Q2可包括PNP型三极管。
参照图3，该泄放电路还可以包括稳压器，稳压器用于对泄放电路的输入电压进行转换，以便于转换后的电压满足泄放电路中元器件(如比较器、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第一三极管Q3和第二三极管Q4)的电源电压。
示例地，假设电源模块组的输出为80V/60A，第一电压阈值为83V，第二电压阈值为81.5V，若泄放电路的输入电压为28V时，可通过稳压器将28V的输入电压转换为13.8V的输出，对应地，第一电阻R1可设置为51KΩ，第二电阻R2可设置为20KΩ，第三电阻R3可设置为210KΩ，第四电阻R4可设置为10KΩ，第六电阻R6可选择较小的阻值，如选择12个20Ω电阻并联连接，这样能够快速地泄放叠加在电源模块组输出端的泵升电压。
可选地，该电源模块组的输入端连接有滤波电路，该滤波电路用于滤除该电源模块输入端的噪声干扰。该滤波电路可包括两级双π型LC滤波电路，本领域的技术人员可参照现有技术中的π型LC滤波电路设置两级双π型LC滤波电路，本公开不作限制。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (7)
1.一种伺服电源模块，其特征在于，包括：电源模块组和泄放电路，所述电源模块组由若干电源模块串联连接组成，所述电源模块组的输出端与电机的电源输入端连接，所述电源模块组用于输出满足电机电源输入的电压和功率；
所述泄放电路与所述电机的电源输入端连接，所述泄放电路用于在所述电机产生的泵升电压使所述电源模块组输出端的电压大于第一电压阈值时，将所述电源模块组输出端的电压抑制在第二电压阈值内，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。
2.根据权利要求1所述的伺服电源模块，其特征在于，所述泄放电路输入的正负端之间并联连接第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2串联连接，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的连接端与比较器的反相输入端连接；
所述泄放电路输出的正负端之间并联连接第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4串联连接，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4的连接端与所述比较器的同相输入端连接；
所述比较器的输出端和同相输入端之间串联连接反馈电阻R5，所述比较器的输出端与可控开关连接，所述可控开关分别与所述电源模块组的输出端和地连接；
所述泄放电路在所述电源模块组输出端的电压大于所述第一电压阈值时，所述比较器输出高电平信号，所述高电平信号用于驱动所述可控开关导通，泄放所述电机的泵升电压，直至所述电源模块组输出端的电压小于所述第二电压阈值时，所述可控开关断开。
3.根据权利要求2所述的伺服电源模块，其特征在于，所述可控开关包括第一MOS管Q1和第二MOS管Q2，所述第一MOS管Q1的漏极和所述第二MOS管Q2的漏极通过第六电阻R6连接所述电源模块组的输出正端，所述第一MOS管Q1的栅极和所述第二MOS管Q2的栅极与所述比较器的输出端连接，所述第一MOS管Q1的源极和所述第二MOS管Q2的源极接地。
4.根据权利要求3所述的伺服电源模块，其特征在于，所述泄放电路包括驱动电路，所述比较器的输出端通过所述驱动电路与所述第一MOS管Q1的栅极和所述第二MOS管Q2的栅极连接，所述驱动电路用于驱动所述第一MOS管Q1和所述第二MOS管Q2导通。
5.根据权利要求4所述的伺服电源模块，其特征在于，所述驱动电路包括第一三极管Q3和第二三极管Q4，所述第一三极管Q3的基极和所述第二三极管Q4的基极与所述比较器的输出端连接，所述第一三极管Q3的集电极与所述泄放电路的输入正端连接，所述第一三极管Q3的发射极与所述第二三极管Q4的发射极连接，所述第二三极管Q4的集电极接地。
6.根据权利要求5所述的伺服电源模块，其特征在于，所述电源模块组的输入端连接有滤波电路，所述滤波电路用于滤除所述电源模块输入端的噪声干扰。
7.根据权利要求1至6任一项所述的伺服电源模块，其特征在于，所述电源模块包括3组输出为28V/600W的电源模块并联连接，所述电源模块组包括3组所述电源模块串联连接，所述电源模块组的输出为80V/60A；
所述第一电压阈值包括83V，所述第二电压阈值包括81.5V。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Shen Yi Inventor before: Zheng Shuyi Inventor before: Shen Yi Inventor before: Chen Yupeng |