CN112186716A - 一种伺服驱动器的ipm模块故障检测与保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，包括IPM模块基本外围电路，对IPM模块进行故障触发、温度采样、电流采样和故障输出处理；过流保护电路，对IPM模块进行过流保护；温度保护电路，对IPM模块进行过温保护；电压检测和保护电路，检测IPM模块的工作电压，对IPM模块进行过压保护；故障反馈电路，对IPM模块的故障进行反馈；本IPM模块故障检测与保护电路的故障保护类型全面，保护逻辑简明，保护电路拓扑统一；整个电路的成本低、可靠性高，满足使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化/机器人电路设计领域，尤其涉及的是一种伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路。
背景技术
伺服驱动器作为工业自动化、机器人领域的驱动控制单元，是整个运动控制系统的基础。而智能功率集成模块（简称IPM）作为小功率伺服驱动器中能量变换的核心元器件，驱动伺服电机完成上层控制器的所有运动指令，精准实现控制对象的运动控制。在功率变化过程中，IPM模块需要执行高开关频率，需要承受高du/dt（电压变化率），高di/dt（电流变化率），如因控制程序出错、控制对象突变、环境干扰等因素，会使IPM可能承受超过器件本身的相关规格，进而导致IPM损坏。因此，如何对IPM进行相应的各项保护，确保IPM处于安全工作区，其保护电路显得尤为重要。
针对上述所述的问题，目前在对IPM模块进行保护的现有技术中，一般采用单项独立保护的原则，比如过电流保护利用分流电阻的电压值整形滤波后直接送入IPM模块故障输入引脚，同时IPM模块的故障输出又经过隔离光耦送入至MCU，温度采集和过欠压信号则通过线性光耦隔离，将采样信号通过ADC转换送入至MCU，进而由软件判断故障逻辑，控制IPM的工作状态，保护可能存在不及时，而且这些保护电路的形式分散、需要采用隔离方案以满足安规要求，不能满足使用要求。
因此，现有的技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，旨在解决现有的IPM模块保护电路存在保护形式分散、逻辑复杂、保护不及时以及成本高的问题。
本发明的技术方案如下：一种伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其中，包括：
IPM模块基本外围电路，对IPM模块进行故障触发、温度采样、电流采样和故障输出处理；
过流保护电路，对IPM模块进行过流保护；
温度保护电路，对IPM模块进行过温保护；
电压检测和保护电路，检测IPM模块的工作电压，对IPM模块进行过压保护；
故障反馈电路，对IPM模块的故障进行反馈；
所述过流保护电路与IPM模块基本外围电路连接，过流保护电路与故障反馈电路连接；温度保护电路与IPM模块基本外围电路连接，温度保护电路与故障反馈电路连接；电压检测和保护电路与IPM模块基本外围电路连接，电压检测和保护电路与故障反馈电路连接；IPM模块基本外围电路与故障反馈电路连接。
所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其中，所述IPM模块基本外围电路包括IPM模块IPM1，所述IPM模块IPM1的19脚与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与IPM模块IPM1的20脚连接，IPM模块IPM1的19脚与第一稳压二极管ZD1的负极连接，第一稳压二极管ZD1的正极与IPM模块IPM1的20脚连接；IPM模块IPM1的15脚与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端与IPM模块IPM1的16脚连接，IPM模块IPM1的15脚与第二稳压二极管ZD2的负极连接，第二稳压二极管ZD2的正极与IPM模块IPM1的16脚连接；IPM模块IPM1的11脚与第五电容C5的一端连接，第五电容C5的另一端与IPM模块IPM1的12脚连接，IPM模块IPM1的11脚与第三稳压二极管ZD3的负极连接，第三稳压二极管ZD3的正极与IPM模块IPM1的12脚连接；IPM模块IPM1的18脚、14脚和10脚并联后连接第二电源电压VCC1；IPM模块IPM1的8脚与故障反馈电路连接；IPM模块IPM1的7脚与温度保护电路连接；IPM模块IPM1的6脚与故障反馈电路连接；IPM模块IPM1的1脚与第一极性电容EC1的正极连接，第一极性电容EC1的负极与IPM模块IPM1的2脚连接，IPM模块IPM1的1脚与第四稳压二极管ZD4的负极连接，第四稳压二极管ZD4的正极与IPM模块IPM1的2脚连接；IPM模块IPM1的27脚与电压检测和保护电路连接，IPM模块IPM1的27脚与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地；IPM模块IPM1的26脚与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与伺服驱动器SM连接，IPM模块IPM1的25脚与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与伺服驱动器SM连接，IPM模块IPM1的24脚与伺服驱动器SM连接；IPM模块IPM1的21脚、22脚和23脚并联后与过流保护电路连接，IPM模块IPM1的21脚、22脚和23脚并联后与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端接地。
所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其中，所述过流保护电路包括第一运算放大器U1A，所述第一运算放大器U1A的8脚连接第一电源电压VCC，第一运算放大器U1A的4脚接地，第一运算放大器U1A的2脚与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端与第一运算放大器U1A的4脚连接，第一运算放大器U1A的2脚与第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端连接第一电源电压VCC，第一运算放大器U1A的3脚与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与IPM模块基本外围电路连接，第一运算放大器U1A的3脚与第七电容C7的一端连接，第七电容C7的另一端与第一运算放大器U1A的4脚连接；第一运算放大器U1A的1脚与第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端连接第一电源电压VCC，第一运算放大器U1A的1脚与第二二极管D21的正极连接，第二二极管D21的负极与故障反馈电路连接。
所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其中，所述温度保护电路包括第二运算放大器U1B，所述第二运算放大器U1B的5脚与第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的另一端与IPM模块基本外围电路连接，第二运算放大器U1B的5脚与第九电容C9的一端连接，第九电容C9的另一端与第十四电阻R14的一端连接，第十四电阻R14的一端接地，第十四电阻R14的另一端与第二运算放大器U1B的6脚连接，第二运算放大器U1B的6脚与第十一电阻R11的一端连接，第十一电阻R11的另一端连接第一电源电压VCC，第二运算放大器U1B的7脚与第十三电阻R13的一端连接，第十三电阻R13的另一端连接第一电源电压VCC，第二运算放大器U1B的7脚与第三二极管D22的正极连接，第三二极管D22的负极与故障反馈电路连接。
所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其中，所述电压检测和保护电路包括第三运算放大器U2A和第四运算放大器U2B，所述第三运算放大器U2A的8脚连接第一电源电压VCC，第三运算放大器U2A的4脚接地，第三运算放大器U2A的3脚与第十电容C10的一端连接，第十电容C10的另一端与第十六电阻R16一端连接，第十六电阻R16另一端第三运算放大器U2A的3脚连接，第十电容C10的另一端接地，第三运算放大器U2A的3脚与第十五电阻R15的一端连接，第十五电阻R15的另一端连接第一电源电压VCC，第三运算放大器U2A的1脚与第十七电阻R17的一端连接，第十七电阻R17的另一端连接第一电源电压VCC，第三运算放大器U2A的1脚与第四二极管D31的正极连接，第四二极管D31的负极与故障反馈电路连接；第三运算放大器U2A的2脚与第四运算放大器U2B的5脚连接，第四运算放大器U2B的6脚与第十八电阻R18的一端连接，第十八电阻R18的另一端连接第一电源电压VCC，第四运算放大器U2B的6脚与第十九电阻R19的一端连接，第十九电阻R19的另一端接地，第四运算放大器U2B的6脚与第十一电容C11的一端连接，第十一电容C11的另一端与第十九电阻R19的另一端连接；第四运算放大器U2B的7脚与第二十电阻R20一端连接，第二十电阻R20另一端连接第一电源电压VCC，第四运算放大器U2B的7脚与第五二极管D32的正极连接，第五二极管D32的负极与故障反馈电路连接；第三运算放大器U2A的2脚与第二十三电阻R23的一端连接，第二十三电阻R23的另一端与第二十二电阻R22的一端连接，第二十二电阻R22的另一端与第二十一电阻R21的一端连接，第二十一电阻R21的另一端与IPM模块基本外围电路连接；第三运算放大器U2A的2脚与第二十电容C20的一端连接，第二十电容C20的另一端接地，第三运算放大器U2A的2脚与第二十四电阻R24的一端连接，第二十四电阻R24的另一端接地，第三运算放大器U2A的2脚与第五稳压二极管ZD5的负极连接，第五稳压二极管ZD5的正极接地。
所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其中，所述故障反馈电路5包括隔离型器件OP1，隔离型器件OP1的3脚接地，隔离型器件OP1的4脚与第四电容C4的一端连接，第四电容C4的另一端接地，隔离型器件OP1的4脚与MCU连接；隔离型器件OP1的2脚与第六电容C6的一端连接，第六电容C6的另一端接地，隔离型器件OP1的2脚与IPM模块基本外围电路连接，隔离型器件OP1的2脚与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端连接第一电源电压VCC；隔离型器件OP1的1脚与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端连接第一电源电压VCC，隔离型器件OP1的1脚与第一二极管D1的负极连接，第一二极管D1的正极与IPM模块基本外围电路连接。
所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其中，所述隔离型器件OP1为隔离光耦。
所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其中，所述隔离型器件OP1为具备电平转换的隔离型器件。
本发明的有益效果：本发明通过提供一种伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，整个电路的故障保护类型全面，保护逻辑简明，保护电路拓扑统一；整个电路的成本低、可靠性高，满足使用要求。
附图说明
图1是本发明中伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路的部分示意图一。
图2是本发明中伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路的部分示意图二。
图3是本发明中伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路的部分示意图三。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
如图1所示，一种伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，包括：
IPM模块基本外围电路1，对IPM模块进行故障触发、温度采样、电流采样和故障输出处理；
过流保护电路2，对IPM模块进行过流保护；
温度保护电路3，对IPM模块进行过温保护；
电压检测和保护电路4，检测IPM模块的工作电压，对IPM模块进行过压保护；
故障反馈电路5，对IPM模块的故障进行反馈；
所述过流保护电路2与IPM模块基本外围电路1连接，过流保护电路2与故障反馈电路5连接；温度保护电路3与IPM模块基本外围电路1连接，温度保护电路3与故障反馈电路5连接；电压检测和保护电路4与IPM模块基本外围电路1连接，电压检测和保护电路4与故障反馈电路5连接；IPM模块基本外围电路1与故障反馈电路5连接。
在某些具体实施例中，所述IPM模块基本外围电路1包括IPM模块IPM1，所述IPM模块IPM1的19脚与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与IPM模块IPM1的20脚连接，IPM模块IPM1的19脚与第一稳压二极管ZD1的负极连接，第一稳压二极管ZD1的正极与IPM模块IPM1的20脚连接；IPM模块IPM1的15脚与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端与IPM模块IPM1的16脚连接，IPM模块IPM1的15脚与第二稳压二极管ZD2的负极连接，第二稳压二极管ZD2的正极与IPM模块IPM1的16脚连接；IPM模块IPM1的11脚与第五电容C5的一端连接，第五电容C5的另一端与IPM模块IPM1的12脚连接，IPM模块IPM1的11脚与第三稳压二极管ZD3的负极连接，第三稳压二极管ZD3的正极与IPM模块IPM1的12脚连接；IPM模块IPM1的18脚、14脚和10脚并联后连接第二电源电压VCC1；IPM模块IPM1的8脚与故障反馈电路5连接；IPM模块IPM1的7脚与温度保护电路3连接；IPM模块IPM1的6脚与故障反馈电路5连接；IPM模块IPM1的1脚与第一极性电容EC1的正极连接，第一极性电容EC1的负极与IPM模块IPM1的2脚连接，IPM模块IPM1的1脚与第四稳压二极管ZD4的负极连接，第四稳压二极管ZD4的正极与IPM模块IPM1的2脚连接；IPM模块IPM1的27脚与电压检测和保护电路4连接，IPM模块IPM1的27脚与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地；IPM模块IPM1的26脚与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与伺服驱动器SM连接，IPM模块IPM1的25脚与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与伺服驱动器SM连接，IPM模块IPM1的24脚与伺服驱动器SM连接；IPM模块IPM1的21脚、22脚和23脚并联后与过流保护电路2连接，IPM模块IPM1的21脚、22脚和23脚并联后与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端接地。
在某些具体实施例中，所述过流保护电路2包括第一运算放大器U1A，所述第一运算放大器U1A的8脚连接第一电源电压VCC，第一运算放大器U1A的4脚接地，第一运算放大器U1A的2脚与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端与第一运算放大器U1A的4脚连接，第一运算放大器U1A的2脚与第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端连接第一电源电压VCC，第一运算放大器U1A的3脚与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与IPM模块基本外围电路1（即IPM模块IPM1的21脚、22脚和23脚并联后与第七电阻R7的另一端连接）连接，第一运算放大器U1A的3脚与第七电容C7的一端连接，第七电容C7的另一端与第一运算放大器U1A的4脚连接；第一运算放大器U1A的1脚与第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端连接第一电源电压VCC，第一运算放大器U1A的1脚与第二二极管D21的正极连接，第二二极管D21的负极与故障反馈电路5连接（第二二极管D21的负极与第十电阻R10的一端连接，第十电阻R10的另一端与故障反馈电路5连接，第十电阻R10的另一端与第八电容C8一端连接，第八电容C8另一端接地）。
在某些具体实施例中，所述温度保护电路3包括第二运算放大器U1B，所述第二运算放大器U1B的5脚与第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的另一端与IPM模块基本外围电路1（即第十二电阻R12的另一端与IPM模块IPM1的7脚连接）连接，第二运算放大器U1B的5脚与第九电容C9的一端连接，第九电容C9的另一端与第十四电阻R14的一端连接，第十四电阻R14的一端接地，第十四电阻R14的另一端与第二运算放大器U1B的6脚连接，第二运算放大器U1B的6脚与第十一电阻R11的一端连接，第十一电阻R11的另一端连接第一电源电压VCC，第二运算放大器U1B的7脚与第十三电阻R13的一端连接，第十三电阻R13的另一端连接第一电源电压VCC，第二运算放大器U1B的7脚与第三二极管D22的正极连接，第三二极管D22的负极与故障反馈电路5连接（第三二极管D22的负极与第十电阻R10的一端连接，第十电阻R10的另一端与故障反馈电路5连接，第十电阻R10的另一端与第八电容C8一端连接，第八电容C8另一端接地）。
在某些具体实施例中，所述电压检测和保护电路4包括第三运算放大器U2A和第四运算放大器U2B，所述第三运算放大器U2A的8脚连接第一电源电压VCC，第三运算放大器U2A的4脚接地，第三运算放大器U2A的3脚与第十电容C10的一端连接，第十电容C10的另一端与第十六电阻R16一端连接，第十六电阻R16另一端第三运算放大器U2A的3脚连接，第十电容C10的另一端接地，第三运算放大器U2A的3脚与第十五电阻R15的一端连接，第十五电阻R15的另一端连接第一电源电压VCC，第三运算放大器U2A的1脚与第十七电阻R17的一端连接，第十七电阻R17的另一端连接第一电源电压VCC，第三运算放大器U2A的1脚与第四二极管D31的正极连接，第四二极管D31的负极与故障反馈电路5连接（第四二极管D31的负极与第十电阻R10的一端连接，第十电阻R10的另一端与故障反馈电路5连接，第十电阻R10的另一端与第八电容C8一端连接，第八电容C8另一端接地）；第三运算放大器U2A的2脚与第四运算放大器U2B的5脚连接，第四运算放大器U2B的6脚与第十八电阻R18的一端连接，第十八电阻R18的另一端连接第一电源电压VCC，第四运算放大器U2B的6脚与第十九电阻R19的一端连接，第十九电阻R19的另一端接地，第四运算放大器U2B的6脚与第十一电容C11的一端连接，第十一电容C11的另一端与第十九电阻R19的另一端连接；第四运算放大器U2B的7脚与第二十电阻R20一端连接，第二十电阻R20另一端连接第一电源电压VCC，第四运算放大器U2B的7脚与第五二极管D32的正极连接，第五二极管D32的负极与故障反馈电路5连接（第五二极管D32的负极与第十电阻R10的一端连接，第十电阻R10的另一端与故障反馈电路5连接，第十电阻R10的另一端与第八电容C8一端连接，第八电容C8另一端接地）；第三运算放大器U2A的2脚与第二十三电阻R23的一端连接，第二十三电阻R23的另一端与第二十二电阻R22的一端连接，第二十二电阻R22的另一端与第二十一电阻R21的一端连接，第二十一电阻R21的另一端与IPM模块基本外围电路1连接（即第二十一电阻R21的另一端与IPM模块IPM1的27脚连接）；第三运算放大器U2A的2脚与第二十电容C20的一端连接，第二十电容C20的另一端接地，第三运算放大器U2A的2脚与第二十四电阻R24的一端连接，第二十四电阻R24的另一端接地，第三运算放大器U2A的2脚与第五稳压二极管ZD5的负极连接，第五稳压二极管ZD5的正极接地。
在某些具体实施例中，所述故障反馈电路5包括隔离型器件OP1，隔离型器件OP1的3脚接地，隔离型器件OP1的4脚与第四电容C4的一端连接，第四电容C4的另一端接地，隔离型器件OP1的4脚与MCU（微控制单元，Microcontroller Unit）连接；隔离型器件OP1的2脚与第六电容C6的一端连接，第六电容C6的另一端接地，隔离型器件OP1的2脚与IPM模块基本外围电路1连接（即隔离型器件OP1的2脚与IPM模块IPM1的6脚连接），隔离型器件OP1的2脚与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端连接第一电源电压VCC；隔离型器件OP1的1脚与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端连接第一电源电压VCC，隔离型器件OP1的1脚与第一二极管D1的负极连接，第一二极管D1的正极与IPM模块基本外围电路1连接（即第一二极管D1的正极与IPM模块IPM1的8脚连接，第一二极管D1的正极与第十电阻R10的另一端连接）。
本伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路的基本工作原理如下：
1.导致IPM模块IPM1发生故障的三大因素分别为电流（I_sense）超过第一运算放大器U1A的设定阈值：此时会有过流的问题；第二运算放大器U1B（Temp_sense）超过设定阈值：此时会有过温的问题；电压（V_sense）超过或者低于第三运算放大器U2A和第四运算放大器U2B设定阈值：此时会有过压或者欠压的问题。
2. 过流设定阈值为：I=R9/(R6+R9)*VCC，R9为第九电阻R9，R6为第六电阻R6，VCC为第一电源电压VCC；过温设定阈值为：Temp=R14/(R11+R14)*VCC，R14为第十四电阻R14，R11为第十一电阻R11，VCC为第一电源电压VCC；过压设定阈值为：V1= R19/(R18+R19)*VCC，R19为第十九电阻R19，R18为第十八电阻R18，VCC为第一电源电压VCC；欠压设定阈值为：V2=R16/(R15+R16)*VCC，R16为第十六电阻R16，R15为第十五电阻R15，VCC为第一电源电压VCC；一般第一电源电压VCC取值为[5V：15V]，电阻值为kΩ以上。
3. IPM模块故障检测与保护电路将上述三大问题用一个检测与保护电路统一起来，即当过流、过压或欠压、过温任一问题发生时，都会触发检测与保护电路动作，通过故障信号Fault输出。
4.故障信号Fault输出分为两路，一路直接输入给IPM模块IPM1自身故障保护触发引脚（即IPM模块IPM1的8脚），另一路通过隔离型器件OP1整形隔离后输送到MCU，即信号Fo_MCU。直接输入给IPM模块IPM1的信号Fault能通过硬件触发保护，停止IPM模块IPM1的输出，而经过整形隔离的信号Fo_MCU则通过软件进行封波，形成双重保护，并且，Fo_MCU可以在IPM模块IPM1本身失效的情况下，不只依靠IPM模块IPM1自身进行保护，而通过MCU来保护，进一步提升了保护的可靠性和有效性。
5.对于过压或者欠压，过压时可能超过IPM模块IPM1的电压极限承受能力，欠压时可能导致IPM模块IPM1发生过流或者过热问题，因此电压采样信号（V_sense）通过高低两个阈值进行判定。
6.当IPM模块IPM1自身故障保护有效时，其故障输出信号Fo也可通过隔离型器件OP1整形隔离后输送至MCU，与本伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路一起形成双重保护。
7.由于伺服驱动器中的弱电（驱动信号，故障反馈信号）与强电（IPM模块IPM1、采样信号）需要采用隔离措施，综上所述方法只需要一处隔离措施（由隔离型器件OP1）组成，电路复杂度降低，成本下降；隔离型器件OP1既可以是隔离光耦，也可以是其他具备电平转换的隔离型器件。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其特征在于，包括：
IPM模块基本外围电路（1），对IPM模块进行故障触发、温度采样、电流采样和故障输出处理；
过流保护电路（2），对IPM模块进行过流保护；
温度保护电路（3），对IPM模块进行过温保护；
电压检测和保护电路（4），检测IPM模块的工作电压，对IPM模块进行过压保护；
故障反馈电路（5），对IPM模块的故障进行反馈；
所述过流保护电路（2）与IPM模块基本外围电路（1）连接，过流保护电路（2）与故障反馈电路（5）连接；温度保护电路（3）与IPM模块基本外围电路（1）连接，温度保护电路（3）与故障反馈电路（5）连接；电压检测和保护电路（4）与IPM模块基本外围电路（1）连接，电压检测和保护电路（4）与故障反馈电路（5）连接；IPM模块基本外围电路（1）与故障反馈电路（5）连接。
2.根据权利要求1所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其特征在于，所述IPM模块基本外围电路（1）包括IPM模块IPM1，所述IPM模块IPM1的19脚与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与IPM模块IPM1的20脚连接，IPM模块IPM1的19脚与第一稳压二极管ZD1的负极连接，第一稳压二极管ZD1的正极与IPM模块IPM1的20脚连接；IPM模块IPM1的15脚与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端与IPM模块IPM1的16脚连接，IPM模块IPM1的15脚与第二稳压二极管ZD2的负极连接，第二稳压二极管ZD2的正极与IPM模块IPM1的16脚连接；IPM模块IPM1的11脚与第五电容C5的一端连接，第五电容C5的另一端与IPM模块IPM1的12脚连接，IPM模块IPM1的11脚与第三稳压二极管ZD3的负极连接，第三稳压二极管ZD3的正极与IPM模块IPM1的12脚连接；IPM模块IPM1的18脚、14脚和10脚并联后连接第二电源电压VCC1；IPM模块IPM1的8脚与故障反馈电路（5）连接；IPM模块IPM1的7脚与温度保护电路（3）连接；IPM模块IPM1的6脚与故障反馈电路（5）连接；IPM模块IPM1的1脚与第一极性电容EC1的正极连接，第一极性电容EC1的负极与IPM模块IPM1的2脚连接，IPM模块IPM1的1脚与第四稳压二极管ZD4的负极连接，第四稳压二极管ZD4的正极与IPM模块IPM1的2脚连接；IPM模块IPM1的27脚与电压检测和保护电路（4）连接，IPM模块IPM1的27脚与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地；IPM模块IPM1的26脚与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与伺服驱动器SM连接，IPM模块IPM1的25脚与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与伺服驱动器SM连接，IPM模块IPM1的24脚与伺服驱动器SM连接；IPM模块IPM1的21脚、22脚和23脚并联后与过流保护电路（2）连接，IPM模块IPM1的21脚、22脚和23脚并联后与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其特征在于，所述过流保护电路（2）包括第一运算放大器U1A，所述第一运算放大器U1A的8脚连接第一电源电压VCC，第一运算放大器U1A的4脚接地，第一运算放大器U1A的2脚与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端与第一运算放大器U1A的4脚连接，第一运算放大器U1A的2脚与第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端连接第一电源电压VCC，第一运算放大器U1A的3脚与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与IPM模块基本外围电路（1）连接，第一运算放大器U1A的3脚与第七电容C7的一端连接，第七电容C7的另一端与第一运算放大器U1A的4脚连接；第一运算放大器U1A的1脚与第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端连接第一电源电压VCC，第一运算放大器U1A的1脚与第二二极管D21的正极连接，第二二极管D21的负极与故障反馈电路（5）连接。
4.根据权利要求1所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其特征在于，所述温度保护电路（3）包括第二运算放大器U1B，所述第二运算放大器U1B的5脚与第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的另一端与IPM模块基本外围电路（1）连接，第二运算放大器U1B的5脚与第九电容C9的一端连接，第九电容C9的另一端与第十四电阻R14的一端连接，第十四电阻R14的一端接地，第十四电阻R14的另一端与第二运算放大器U1B的6脚连接，第二运算放大器U1B的6脚与第十一电阻R11的一端连接，第十一电阻R11的另一端连接第一电源电压VCC，第二运算放大器U1B的7脚与第十三电阻R13的一端连接，第十三电阻R13的另一端连接第一电源电压VCC，第二运算放大器U1B的7脚与第三二极管D22的正极连接，第三二极管D22的负极与故障反馈电路（5）连接。
5.根据权利要求1所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其特征在于，所述电压检测和保护电路（4）包括第三运算放大器U2A和第四运算放大器U2B，所述第三运算放大器U2A的8脚连接第一电源电压VCC，第三运算放大器U2A的4脚接地，第三运算放大器U2A的3脚与第十电容C10的一端连接，第十电容C10的另一端与第十六电阻R16一端连接，第十六电阻R16另一端第三运算放大器U2A的3脚连接，第十电容C10的另一端接地，第三运算放大器U2A的3脚与第十五电阻R15的一端连接，第十五电阻R15的另一端连接第一电源电压VCC，第三运算放大器U2A的1脚与第十七电阻R17的一端连接，第十七电阻R17的另一端连接第一电源电压VCC，第三运算放大器U2A的1脚与第四二极管D31的正极连接，第四二极管D31的负极与故障反馈电路（5）连接；第三运算放大器U2A的2脚与第四运算放大器U2B的5脚连接，第四运算放大器U2B的6脚与第十八电阻R18的一端连接，第十八电阻R18的另一端连接第一电源电压VCC，第四运算放大器U2B的6脚与第十九电阻R19的一端连接，第十九电阻R19的另一端接地，第四运算放大器U2B的6脚与第十一电容C11的一端连接，第十一电容C11的另一端与第十九电阻R19的另一端连接；第四运算放大器U2B的7脚与第二十电阻R20一端连接，第二十电阻R20另一端连接第一电源电压VCC，第四运算放大器U2B的7脚与第五二极管D32的正极连接，第五二极管D32的负极与故障反馈电路（5）连接；第三运算放大器U2A的2脚与第二十三电阻R23的一端连接，第二十三电阻R23的另一端与第二十二电阻R22的一端连接，第二十二电阻R22的另一端与第二十一电阻R21的一端连接，第二十一电阻R21的另一端与IPM模块基本外围电路（1）连接；第三运算放大器U2A的2脚与第二十电容C20的一端连接，第二十电容C20的另一端接地，第三运算放大器U2A的2脚与第二十四电阻R24的一端连接，第二十四电阻R24的另一端接地，第三运算放大器U2A的2脚与第五稳压二极管ZD5的负极连接，第五稳压二极管ZD5的正极接地。
6.根据权利要求1所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其特征在于，所述故障反馈电路5包括隔离型器件OP1，隔离型器件OP1的3脚接地，隔离型器件OP1的4脚与第四电容C4的一端连接，第四电容C4的另一端接地，隔离型器件OP1的4脚与MCU连接；隔离型器件OP1的2脚与第六电容C6的一端连接，第六电容C6的另一端接地，隔离型器件OP1的2脚与IPM模块基本外围电路（1）连接，隔离型器件OP1的2脚与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端连接第一电源电压VCC；隔离型器件OP1的1脚与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端连接第一电源电压VCC，隔离型器件OP1的1脚与第一二极管D1的负极连接，第一二极管D1的正极与IPM模块基本外围电路（1）连接。
7.根据权利要求6所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其特征在于，所述隔离型器件OP1为隔离光耦。
8.根据权利要求6所述的伺服驱动器的IPM模块故障检测与保护电路，其特征在于，所述隔离型器件OP1为具备电平转换的隔离型器件。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114200872A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-03-18 | 广东科伺智能科技有限公司 | 一种伺服电机抱闸系统 |
| CN114552540A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-05-27 | 上海美仁半导体有限公司 | 芯片、智能功率模块和空调器 |
| CN116093888A (zh) * | 2023-04-08 | 2023-05-09 | 辰星（天津）自动化设备有限公司 | 一种工业机器人功率模块保护系统 |
| CN117970067A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-05-03 | 青岛中微创芯电子有限公司 | 一种ipm内部故障实时检测与保护系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10216595A1 (de) * | 2002-04-15 | 2003-06-05 | Siemens Ag | Einrichtung zum Abschalten eines temperaturüberwachten Verbrauchers |
| CN103050944A (zh) * | 2012-11-02 | 2013-04-17 | 深圳市航盛电子股份有限公司 | 一种电动汽车牵引电机控制器 |
| CN204424909U (zh) * | 2014-12-31 | 2015-06-24 | 山东蓝天电能科技有限公司 | 一种链式svg链节控制系统 |
| US9214885B1 (en) * | 2014-06-25 | 2015-12-15 | Nidec Motor Corporation | Independent pathways for detecting fault condition in electric motor |
| US20160365822A1 (en) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | Semiconductor Components Industries, Llc | Motor controller with flexible protection modes |
| CN110729701A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-24 | 上海同致汽车配件有限公司 | 一种永磁同步电机伺服控制系统的控制方法 |
-
2020
- 2020-09-07 CN CN202010929155.9A patent/CN112186716B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10216595A1 (de) * | 2002-04-15 | 2003-06-05 | Siemens Ag | Einrichtung zum Abschalten eines temperaturüberwachten Verbrauchers |
| CN103050944A (zh) * | 2012-11-02 | 2013-04-17 | 深圳市航盛电子股份有限公司 | 一种电动汽车牵引电机控制器 |
| US9214885B1 (en) * | 2014-06-25 | 2015-12-15 | Nidec Motor Corporation | Independent pathways for detecting fault condition in electric motor |
| CN204424909U (zh) * | 2014-12-31 | 2015-06-24 | 山东蓝天电能科技有限公司 | 一种链式svg链节控制系统 |
| US20160365822A1 (en) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | Semiconductor Components Industries, Llc | Motor controller with flexible protection modes |
| CN110729701A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-24 | 上海同致汽车配件有限公司 | 一种永磁同步电机伺服控制系统的控制方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114200872A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-03-18 | 广东科伺智能科技有限公司 | 一种伺服电机抱闸系统 |
| CN114552540A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-05-27 | 上海美仁半导体有限公司 | 芯片、智能功率模块和空调器 |
| CN114552540B (zh) * | 2022-03-14 | 2024-08-27 | 上海美仁半导体有限公司 | 芯片、智能功率模块和空调器 |
| CN116093888A (zh) * | 2023-04-08 | 2023-05-09 | 辰星（天津）自动化设备有限公司 | 一种工业机器人功率模块保护系统 |
| CN116093888B (zh) * | 2023-04-08 | 2023-08-18 | 辰星（天津）自动化设备有限公司 | 一种工业机器人功率模块保护系统 |
| CN117970067A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-05-03 | 青岛中微创芯电子有限公司 | 一种ipm内部故障实时检测与保护系统 |
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