CN203027139U - 一种伺服电机电磁制动器供电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种伺服电机电磁制动器供电电路，供电电路中串设有用于连接伺服电机电磁制动器两端的两个连接端子、功率开关管和电源，所述的两个连接端子上并联有一个与供电方向反向设置的续流二极管；所述供电电路还包括用于采样供电电路电压、电流，并驱动所述功率开关管的控制驱动电路。将制动器作为供电电路的一部分进行设计，既合理又能简化电路结构，电路结构非常简单，性能更可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉属于伺服系统控制领域，特别涉及一种伺服电机电磁制动器的供电方法。
背景技术
电磁制动器是现代工业中一种常用的制动装置，主要是通过自身电磁体通电所产生电磁吸力控制制动片动作以实现制动或释放制动效果。具有结构紧凑，操作简单，响应灵敏，寿命长久，使用可靠等优点。
伺服电机制动器根据需要一般采用电磁制动器，按控制方式可以分为通电制动和失电制动。此种制动器需要外部供电，制动器的供电可靠性是伺服电机安全、稳定工作的前提。
电磁制动器一般采用外接电源的方式供电，电源供电电压为24V、150V等。这种电源大多采用BUCK、BUCK-BOOST电路拓扑结构，主要由电解电容、电感、功率开关器件、检测部分、控制部分、驱动部分、保护部分等构成。如中国专利文件201020653246，其披露一种Buck电路型供电电路和驱动控制电路，该供电方法所需元器件多、体积大，控制结构复杂，功率开关器件电压应力比较大，可靠性差。如何设计一种结构简单、体积小、可靠性高的伺服电机制动器供电方法成为当前亟待解决的难题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种伺服电机电磁制动器供电电路，用以解决现有供电方式结构复杂、可靠性差的问题。
为实现上述目的，本实用新型的方案是：一种伺服电机电磁制动器供电电路，供电电路中串设有用于连接伺服电机电磁制动器两端的两个连接端子、功率开关管和电源，所述的两个连接端子上并联有一个与供电方向反向设置的续流二极管；所述供电电路还包括用于采样供电电路电压、电流，并驱动所述功率开关管的控制驱动电路。
所述控制驱动电路通过供电电路中串设的电流取样电阻采样供电电路电流。所述电流取样电阻一端连接所述电源负极。
所述功率开关管为绝缘栅型双极型晶体管IGBT或者金属场效应管MOSFET。
本实用新型的有益效果主要体现在：1）将制动器作为供电电路的一部分进行设计，既合理又能简化电路结构，电路结构非常简单，性能更可靠。2）电路拓扑结构相对于一般开关电源，功率开关管关断瞬间电压应力小（仅为母线电压值），可选择范围大。3）控制部分（控制驱动电路）采用取样电阻实时采样制动器工作电流的方式对制动器进行每个开关周期的过流保护。电路结构简单，保护实时性好。
附图说明
图1是本实用新型原理框图；
图2是本实用新型工作原理分析图；
图3是本实用新型电磁制动器电压、电流工作时序图（由于需要进行对照，故用一副图表示）；
图4是本实用新型电流取样电阻电流工作时序图（由于需要进行对照，故用一副图表示）。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
下面结合附图进一步的说明，本实用新型原理框图请参阅图1所示，伺服电机电磁制动器供电电路包括：供电直流电源1，续流二极管3，功率开关管4，电流取样电阻5，以及构成功率开关管控制驱动的控制驱动电路6，控制驱动电路6由于是现有技术，各部分连接方式如图1所示，图中包括了电磁制动器2，供电电路中留有连接电磁制动器2两端的两个接线端，两接线端与续流二极管3并联后与功率开关管4、直流电源1串联。续流二极管3负端应连接在直流电源1正极，正端与功率开关管4相连。
驱动控制回路部分6包含有电压取样电路61、电流取样电路62，它们是实现供电方法电压输出稳定和过流保护功能的必要条件。控制驱动电路6通过检测直流母线电压，通过功率开关管驱动信号占空比与母线电压成比例的控制方式实现输出电压稳定。电流取样电阻5两端所得电压信号作为峰值电流保护信号，电路结构简单的同时也保证了此种供电方法的安全性。在此不再赘述。电流取样电路62从串联在供电电路中的电流取样电阻5进行电流采样，电流取样电阻5一端连接直流电源1负极，以方便峰值电流采样所得信号处理及每个开关周期峰值电流保护。功率开关管为绝缘栅型双极型晶体管IGBT或者金属场效应管MOSFET。
图2是本实用新型工作原理分析图。根据伺服电机电磁制动器的特性，在电气回路可以等效成具有较大内阻的大电感7。当功率开关管4导通时，续流二极管3反向截止，功率部分电流方向为虚线回路8，母线电压全部降在伺服电机制动器上，功率开关管电压应力近似为零；当功率开关管4关断时，续流二极管3正向导通，功率部分电流方向为虚线回路9，由于3的箝位作用制动器2上电压近似为零，功率开关管电压应力近似为供电直流电源1的电压。由于电磁制动器等效电感非常大，制动器工作于电流连续状态。供电电压的有效值为供电电源1电压值与功率开关管驱动脉冲占空比的乘积。通过电压取样电路61实现供电电压稳定输出控制回路部分通过检测直流母线电压，通过功率开关管驱动信号占空比与母线电压成比例的控制方式实现输出电压的稳定。
图3是本实用新型电磁制动器电压、电流工作时序图，上方波形为制动器电压信号工作时序，中间波形为制动器电流信号工作时序，下方波形为功率开关管驱动信号工作时序。其中T为一个开关周期，DT为开关管导通时间。在功率开关管4的驱动电平为高时，续流二极管3反向截止，伺服电机制动器2电压值为母线电压U，伺服驱动器电流线性增加；在功率开关管4的驱动电平为低时，续流二极管3正向导通，伺服电机制动器电压值被3箝位为零，伺服驱动器与3构成续流回路，电流线性减少。由于制动器等效电感量非常大，制动器工作在电流连续状态，保证了制动器良好工作。同样的，根据基尔霍夫电压定律，功率开关管4在关断瞬间的电平被箝位到母线电压U，相比与一般开关电源供电方法，本实用新型功率开关管电压应力小，选型范围更宽。
图4是本实用新型电流取样电阻电流工作时序图，上方波形为取样电阻电流信号工作时序，下方波形为功率开关管驱动信号工作时序。在功率开关管4的驱动电平为高时，电流取样电阻5电流与伺服电机制动器2相等；在功率开关管4的驱动电平为低时，电流取样电阻5电流变为零。通过合理的选择5的值以及电流取样电路62，能够实现每个开关周期的电流保护限定最大值Amax，保证了供电安全性。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种伺服电机电磁制动器供电电路，其特征在于，供电电路中串设有用于连接伺服电机电磁制动器两端的两个连接端子、功率开关管和电源，所述的两个连接端子上并联有一个与供电方向反向设置的续流二极管；所述供电电路还包括用于采样供电电路电压、电流，并驱动所述功率开关管的控制驱动电路。
2.根据权利要求1所述的一种伺服电机电磁制动器供电电路，其特征在于，所述控制驱动电路通过供电电路中串设的电流取样电阻采样供电电路电流。
3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述电流取样电阻一端连接所述电源负极。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种伺服电机电磁制动器供电电路，其特征在于，所述功率开关管为绝缘栅型双极型晶体管IGBT或者金属场效应管MOSFET。
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| CN 201220367695 CN203027139U (zh) | 2012-07-27 | 2012-07-27 | 一种伺服电机电磁制动器供电电路 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106208762A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-12-07 | 北京超同步伺服股份有限公司 | 电机制动控制电路 |
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- 2012-07-27 CN CN 201220367695 patent/CN203027139U/zh not_active Expired - Fee Related
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