CN209169940U - 过流过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种过流过压保护电路，其特征在于，包括：上限电流采样单元、下限电流采样单元、电压采样单元、自锁电路、信号输出单元以及处理器；其中上限电流采样单元和电压采样单元分别与自锁电路连接；信号输出单元分别与下限电流采样单元、自锁电路和处理器连接；自锁电路用于在上限电流采样单元输出第一过流电平信号和/或电压采样单元输出过压电平信号后进行自锁，并将第一过流电平信号和/或过压电平信号转换为保护信号，并将保护信号传输至信号输出单元；信号输出单元用于将自锁电路输出的保护信号和/或下限电流采样单元输出的第二过流电平信号传输至处理器。从而提高伺服电机过流过压保护的灵活性。

Description

过流过压保护电路

技术领域

本实用新型实施例涉及自动控制技术，尤其涉及一种过流过压保护电路。

背景技术

伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，在伺服电机工作过程中若是电流过大或者电压过大，会造成伺服电机的损坏，因此需要设置过流过压保护电路对伺服电机进行保护。

现有技术在进行伺服电机的过流保护时，通常采用将过流保护电路设置在伺服电机集成模块内部的方式，在制作集成模块的过程中设置基准电流，进一步通过集成模块的管脚的输出电平来确定伺服电机是否发生过流。

然而，集成模块设定的基准电流一旦设定则无法改变，导致过流保护缺少灵活性。

实用新型内容

本实用新型提供一种过流过压保护电路，提高伺服电机过流过压保护的灵活性。

第一方面，本实用新型实施例提供一种过流过压保护电路，其特征在于，包括：上限电流采样单元、下限电流采样单元、电压采样单元、自锁电路、信号输出单元以及处理器；其中

所述上限电流采样单元和所述电压采样单元分别与所述自锁电路连接；

所述信号输出单元分别与所述下限电流采样单元、所述自锁电路和所述处理器连接；

所述自锁电路用于在所述上限电流采样单元输出第一过流电平信号和/或所述电压采样单元输出过压电平信号后进行自锁，并将第一过流电平信号和/或所述过压电平信号转换为保护信号，并将保护信号传输至所述信号输出单元；

所述信号输出单元用于将所述自锁电路输出的保护信号和/或所述下限电流采样单元输出的第二过流电平信号传输至所述处理器。

在一种可能的设计中，所述电压采样单元为第一电压比较器，所述第一电压比较器用于对输入的第一工作电压和预设的第一基准电压进行比较，输出第一比较结果。

在一种可能的设计中，其特征在于，所述上限电流采样单元包括电流电压转换单元和第二电压比较器；

所述下限电流采样单元包括所述电流电压转换单元和第三电压比较器；

所述电流电压转换单元用于将电流转换为电压；

所述第二电压比较器用于对输入的第二工作电压和预设的第二基准电压进行比较，输出第二比较结果；

所述第三电压比较器用于对输入的第三工作电压和预设的第三基准电压进行比较，输出第三比较结果；其中，所述第三基准电压小于所述第二基准电压。

在一种可能的设计中，所述电流电压转换单元包括电阻分压电路和滤波电容，所述滤波电容与所述电阻分压电路连接；

所述上限电流采样单元和所述下限电流采样单元分别与所述电阻分压电路连接。

在一种可能的设计中，所述自锁电路包括多个或非门，所述第一过流电平信号和/或所述过压电平信号输入同一或非门。

在一种可能的设计中，还包括：逻辑电路；所述逻辑电路包括多个或非门，所述逻辑电路分别与所述自锁电路、所述信号输出单元和所述下限电流采样单元连接；

所述自锁电路输出的电平信号与所述下限电流采样单元输出的电平信号输入至所述逻辑电路中的同一或非门。

在一种可能的设计中，所述信号输出单元包括：场效应管和快速光电耦合器；

所述场效应管分别与所述逻辑电路和所述快速光电耦合器连接；

所述快速光电耦合器与所述处理器连接。

在一种可能的设计中，所述信号输出单元还包括：发光二极管和三极管；

所述发光二极管与所述快速光电耦合器、所述三极管和所述处理器连接；

所述三极管还与所述快速光电耦合器连接。

在一种可能的设计中，所述快速光电耦合器包括发光二极管、光敏晶体管以及电子电路；

所述发光二极管与所述场效应管连接，所述电子电路与所述二极管与所述三极管连接。

在一种可能的设计中，还包括：继电器；

所述继电器分别与所述逻辑电路和所述自锁电路连接。

本实用新型提供的过流过压保护电路，包括：上限电流采样单元、下限电流采样单元、电压采样单元、自锁电路、信号输出单元以及处理器；其中上限电流采样单元和电压采样单元分别与自锁电路连接；信号输出单元分别与下限电流采样单元、自锁电路和处理器连接；自锁电路用于在上限电流采样单元输出第一过流电平信号和/或电压采样单元输出过压电平信号后进行自锁，并将第一过流电平信号和/或过压电平信号转换为保护信号，并将保护信号传输至信号输出单元；信号输出单元用于将自锁电路输出的保护信号和/或下限电流采样单元输出的第二过流电平信号传输至处理器。通过在上限电流采样单元、下限电流采样单元以及电压采样单元中根据实际工况自行设定基准电流以及基准电压，提高伺服电机过流过压保护的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的过流过压保护电路的结构示意图一；

图2为本实施例提供的过流过压保护电路的结构示意图二；

图3为本实用新型提供的过流过压保护电路的结构示意图三。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型提供的过流过压保护电路的结构示意图一。如图1所示，本实施例提供的过流过压保护电路包括：上限电流采样单元101、下限电流采样单元102、电压采样单元103、自锁电路104、信号输出单元105以及处理器106；其中

上限电流采样单元101和电压采样单元103分别与自锁电路104连接；

信号输出单元105分别与下限电流采样单元102、自锁电路104和处理器106连接；

自锁电路104用于在上限电流采样单元101输出第一过流电平信号和/或电压采样单元103输出过压电平信号后进行自锁，并将第一过流电平信号和/或过压电平信号转换为保护信号，并将保护信号传输至信号输出单元105；

信号输出单元105用于将自锁电路104输出的保护信号和/或下限电流采样单元102输出的第二过流电平信号传输至处理器106。

具体的，上限电流采样单元101用于对伺服电机的工作电流进行采样，并进一步判断是否发生过流，在本实施例中，判断是否发生过流之前首先需要设定一个上限基准电流值，其中上限基准电流值可根据实际工况自行设定，本实施例对上限基准电流值的大小不做特别限定，当采样得到的伺服电机的工作电流大于上限基准电流时，则确定伺服电机发生过流，否则确定伺服电机的工作电流正常。

其中上限电流采样单元101例如可以包括电阻以及电压比较器，通过电阻将工作电流转换为电压值，并进一步将预设的上限基准电流值转换为对应的电压值，再将转换之后的电压与预设的上限基准电流转换后的电压值进行比较，根据比较结果判断是否伺服电机是否发生过流，上限电流采样单元101还例如可以包括电流比较器，利用电流比较器对伺服电机的电流与预设的上限基准电流进行比较，从而确定是否发生过流，本实施例对上限电流采样单元101的具体组成及其内部连接方式不做特别限定。

进一步地，电压采样单元103用于对伺服电机的工作电压进行采样，并进一步判断是否发生过压，在本实施例中，判断是否发生过压之前首先需要设定一个基准电压值，其中基准电压值可根据实际工况自行设定，本实施例对基准电压值的大小不做特别限定，当采样得到的伺服电机的工作电压大于基准电压时，则确定伺服电机发生过压，否则确定伺服电机的工作电流正常。

其中电压采样单元103例如可以包括电阻以及电压比较器，其实现方式与上限电流采样单元101类似，此处不再赘述，本实施例对电压采样单元103不作特别限制。

在本实施例中，若上限电流采样单元101确定伺服电机发生过流，则输出第一过流电平信号，若电压采样单元103确定伺服电机发生过压，则输出过压电平信号，其中第一过流电平信号例如可以为高电平，还例如可以为低电平，过压电平信号类似，本实施例对第一过流电平信号以及过压电平信号不做特别限制。

在本实施例中，自锁电路104用于在上限电流采样单元101输出第一过流电平信号和/或电压采样单元103输出过压电平信号后进行自锁，具体的，自锁表示将电路状态锁定，锁定之后电路状态不会因为电平信号的改变而产生变化，直至电路重新上电或者重新启动。

进一步地，自锁电路104在接收到第一过流电平信号和/或过压电平信号后，将第一过流电平信号和/或过压电平信号转换为保护信号，其中保护信号用于指示当前是否需要将伺服电机的驱动电路关闭，驱动电路是伺服电机的组成部分，用于驱动伺服电机工作，当驱动电路关闭时，伺服电机的工作电流以及工作电压下降，其中在自锁电路104将第一过流电平信号和/或过压电平信号转换为保护信号之后，保护信号不再发生变化，从而实现自锁功能。

例如当上限电流采样单元101输出第一电平信号之后，自锁电路104将第一电平信号转换为保护信号，为防止工作电流过大对驱动模块以及伺服电机造成损坏，根据保护信号的指示将驱动模块的驱动电路关闭，驱动电路关闭之后工作电流降低，其中驱动模块用于为伺服电机的工作提供动力。此时上限电流采样单元101不再输出第一过流电平信号，但此时因为自锁电路104的自锁功能，驱动电路在保护信号的指示下仍处于关闭状态，从而保证在工作电流过大时只有重新上电驱动模块才能正常工作，避免对驱动模块造成损坏。

具体的，自锁电路104例如可以包括至少一个或非门，还例如可以包含至少一个与非门，还例如可以包含复位置位(Reset-Set，RS)触发器等，本实施例对自锁电路104的组成及其内部连接方式不做特别限制，只要能够实现自锁功能的电路都属于本实施例的保护范畴。

进一步地，本实施例还包括下限电流采样单元102，其中下限电流采样单元102与上限电流采样单元101的实现方式类似，不同的是，下限电流采样单元设定的下限基准电流值小于上限电流采样单元101设定的上限基准电流值，当下限电流采样单元102确定伺服电机过流时，下限电流采样单元102输出第二过流电平信号，其中第二过流电平信号例如可以为高电平，还例如可以为低电平，本实施例对此不做特别限制。

若下限电流采样单元102输出第二过流电平信号，则表明伺服电机的工作电流大于下限电流采样单元102设定的下限基准电流值，此时确定伺服电机发生过流，但是因为下限电流采样单元102设定的下限基准电流值相对较小，保证该工作电流不会造成伺服电机损坏，因此下限电流采样单元102不用与自锁电路104连接，当下限电流采样单元102输出第二过流电平信号时，驱动电路关闭，驱动电路关闭之后工作电流降低，此时下限电流采样单元102不再输出第二过流电平信号，驱动电路打开，伺服电机正常工作，通过设定下限电流采样单元102可以有效保证驱动电路工作额定工作电流下，从而实现伺服电机的稳定工作。

进一步的，本实施例还提供信号输出单元105，其中信号输出单元105分别与下限电流采样单元102、自锁电路104和处理器106连接，其中处理器106用于控制驱动电路的关闭以及开启，其具体方式例如可以为处理器106接收到高电平信号，根据高电平信号向驱动电路发送关闭指令，从而控制驱动电路关闭，本实施例对处理器106的具体实现方式不做特别限定。

具体的，信号处理单元105用于将自锁电路104输出的保护信号和/或下限电流采样单元102输出的第二过流电平信号传输至处理器，其中信号处理单元105可以对保护信号和/或第二过流电平信号进行进一步的处理得到处理之后的电平信号，信号处理单元105可以包括多个电路器件，还可以包括多个逻辑门，例如可以包括场效应管等，本实施例对信号处理单元105的组成以及连接方式不做特别限制，再进一步地，将处理之后的电平信号传输至处理器106，处理器106根据电平信号控制驱动电路的工作。

进一步地，本实施例提供的过流过压保护电路设置在伺服电机模块外部，与现有技术不同的是，现有技术通常将过压过流保护电路设置在伺服电机的集成模块内部，通过集成模块内部的管脚控制来实现过流过压保护，然而集成模块在制造完成之后就无法改变，其设定的判断伺服电机是否发生过压的基准电流无法调整，然而本实施例提供的过流过压保护电路设置在伺服电机模块外部，从而能够根据实际的工况调整设定的基准电流或者基准电压，实现电路保护参数的精准控制。

本实施例提供的过流过压保护电路，包括：上限电流采样单元101、下限电流采样单元102、电压采样单元103、自锁电路104、信号输出单元105以及处理器106；其中上限电流采样单元101和电压采样单元103分别与自锁电路104连接；信号输出单元105分别与下限电流采样单元102、自锁电路104和处理器106连接；自锁电路104用于在上限电流采样单元101输出第一过流电平信号和/或电压采样单元103输出过压电平信号后进行自锁，并将第一过流电平信号和/或过压电平信号转换为保护信号，并将保护信号传输至信号输出单元105；信号输出单元105用于将自锁电路104输出的保护信号和/或下限电流采样单元102输出的第二过流电平信号传输至处理器106。通过在上限电流采样单元101、下限电流采样单元102以及电压采样单元103中根据实际工况自行设定基准电流以及基准电压，提高伺服电机过流过压保护的灵活性。

在上述实施例的基础上，本实用新型提供的过流过压保护电路还包括逻辑电路，下面结合图2对本实施例提供的过流过压保护电路进行进一步的详细介绍。

图2为本实施例提供的过流过压保护电路的结构示意图二，如图2所示，包括：上限电流采样单元201、下限电流采样单元202、第一电压比较器203、自锁电路204、信号输出单元205、处理器206以及逻辑电路207，其中

电压采样单元为第一电压比较器203，第一电压比较器203用于对输入的第一工作电压和预设的第一基准电压进行比较，输出第一比较结果。

具体的，电压采样单元为第一电压比较器203，电压比较器是对输入信号进行鉴别与比较的电路，电压比较器包括同相端与反向端以及一个输出端，当同相端的电压大于反向端电压时，输出端可以输出高电平信号，根据高电平信号可以确定同相端电压和反向端电压的大小，在本实施例中，第一电压比较器203用于对输入的第一工作电压和预设的第一基准电压进行比较，输出第一比较结果。

其中，可以控制同相端接入第一工作电压，反向端接入预设的第一基准电压，也可以控制同相端接入预设的第一基准电压，而反向端接入第一工作电压，本实施例对第一电压比较器203的具体连接方式不做特别限制，对输入的第一工作电压和预设的第一基准电压进行比较，输出第一比较结果，其中第一比较结果例如可以为高电平信号。

通过设定第一电压比较器，能够方便有效的实现第一工作电压以及预设的基准电压之间的比较，从而确定伺服电机是否发生过压。

在上述实施例的基础上，上限电流采样单元201包括电流电压转换单元2011和第二电压比较器2012；

下限电流采样单元202包括电流电压转换单元2021和第三电压比较器2022；

电流电压转换单元2011以及2021用于将电流转换为电压；

第二电压比较器2012用于对输入的第二工作电压和预设的第二基准电压进行比较，输出第二比较结果；

第三电压比较器2022用于对输入的第三工作电压和预设的第三基准电压进行比较，输出第三比较结果；其中，第三基准电压小于第二基准电压。

具体的，本实施例在确定伺服电机是否发生过流时，是将工作电流值转换为电压值，再根据电压值确定伺服电机是否发生过流，因此上限电流采样单元201包括电流电压转换单元2021，其中电流电压转换单元2021用于将工作电流转换为对应的工作电压，电流电压转换单元2021例如可以包括电阻，还例如可以包括电容，本实施例对电流电压转换单元2021的具体组成不做特别限制。

进一步地，还需要根据电流电压转换单元2011将上限电流采样电路201预设的基准电流转换为对应的第二基准电压，上限电流采样电路201还包括第二电压比较器2012，第二电压比较器2012用于对输入的第二工作电压和预设的第二基准电压进行比较，输出第二比较结果，第二电压比较器2012的实现方式与原理与上述介绍的第一电压比较器203类似，此处不再赘述。

在本实施例中，下限电流采样单元202包括电流电压转换单元2021和第三电压比较器2022，其中电流电压转换单元2021与电流电压转换单元2021类似，其中第三电压比较器2022用于对输入的第三工作电压和预设的第三基准电压进行比较，输出第三比较结果，从而确定伺服电机是否发生过流。

具体的，第三基准电压小于第二基准电压，第三基准电压对应下限电流采样单元202，当工作电流大于第三基准电压，从而确定电路发生下限过流时，此时伺服电机尽管发生过流，但是不至于造成伺服电机的电路损坏，然而设定第二基准电压大于第三基准电压，在根据第二基准电压确定伺服电机发生上限过流时，此时的电流可能造成伺服电机损坏，因此设定第三基准电压小于第二基准电压，为过流保护提供两层保障，提高系统稳定性，其中第三基准电压以及第二基准电压的具体数值可以根据实际工况进行设定，此处不做特别限制。

本实施例通过在上限电流采样单元201中设定电流电压转换单元2011以及第二电压比较器2012，并且在下限电流采样单元202中设定电流电压转换单元2021以及第三电压比较器2022，快捷有效的实现对于伺服电路电流是否过流的检测，并且提高第三基准电压小于第二基准电压，为伺服电机是否过流提供两层检测保障，从而有效实现对伺服电机工作电流的调节以及对伺服电机的保护。

在上述实施例的基础上，还包括：逻辑电路207；逻辑电路207包括多个或非门，逻辑电路207分别与自锁电路204、信号输出单元205和下限电流采样单元202连接；

自锁电路204输出的电平信号与下限电流采样单元202输出的电平信号输入至逻辑电路207中的同一或非门。

具体的，逻辑电路207分别与自锁电路204、信号输出单元205和下限电流采样单元202连接，逻辑电路207用于在自锁电路204以及下限电流采样单元202输出相关电平信号后，对电平信号进行进一步处理，从而输出至信号输出单元205，从而指示是否控制驱动电路关闭。

其中逻辑电路207包括多个或非门，自锁电路204输出的电平信号与下限电流采样单元202输出的电平信号输入至逻辑电路207中的同一或非门，本实施例对于逻辑电路207的具体结构与连接不做特别限定，可以根据需要进行设定。

在本实施例中，需要将自锁电路204与下限电流采样单元202的判断逻辑结合在一个电路中，从而实现对于伺服电机过流过压情况下的整体保护，因此需要设定逻辑电路207完成对于自锁电路204输出的电平信号与下限电流采样单元202输出的电平信号的统一以及协调。

通过设定逻辑电路204，保证将自锁电路204输出的电平信号与下限电流采样单元202输出的电平信号协调为电路的一个整体，从而实现对于过流过压整体判断逻辑，有效保证伺服电机工作的稳定性与安全性。

可选地，在上述实施例的基础上，电流电压转换单元包括电阻分压电路和滤波电容，滤波电容与电阻分压电路连接；

具体的，电流电压转换单元用于实现将工作电流转换为工作电压，因此电流电压转换单元包括电阻分压电路和滤波电容，其中电阻分压电路例如可以包括至少一个电阻，电阻分压电路用于将采样得到的工作电流转换为工作电压，滤波电容用于降低交流脉动波纹系数，提升高效平滑直流输出，进一步地，还可以利用电阻与滤波电容共同实现滤波的效果，本实施例对电阻分压电路和滤波电容不做特别限制。

进一步地，本实施例中上限电流采样单元中的电流电压转换单元以及下限电流采样单元中的电流电压转换单元可以相同也可以不同，可以根据实际工况自行设定，此处不做特别限制。

本实施例通过设定电阻分压电路和滤波电容实现电流电压转换单元，有效实现对将工作电流转换为工作电压，以便进行后续判断伺服电机是否发生过流。

在上述实施例的基础上，自锁电路包括多个或非门，第一过流电平信号和/或过压电平信号输入同一或非门。

具体的，自锁电路用于在上限电流采样单元输出第一过流电平信号和/或电压采样单元输出过压电平信号后进行自锁，并将第一过流电平信号和/或过压电平信号转换为保护信号，通过多个或非门的组合实现自锁逻辑，其中或非门是数字逻辑电路中的基本元件，能够简单有效的实现逻辑或非功能，从而实现相关逻辑控制功能，本实施例对或非门的具体数量以及具体连接方式不做特别限定。通过或非门的组合可以有效实现对伺服电机的过压过流保护，

可选地，在上述实施例的基础上，信号输出单元包括：场效应管和快速光电耦合器；

场效应管分压与逻辑电路和快速光电耦合器连接；

快速光电耦合器与处理器连接。

具体的，场效应管是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，具有噪声小、功耗低等优点，进一步地，快速光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成，把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离，由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

在本实施例中，场效应管分别与逻辑电路和快速光电耦合器连接，逻辑电路处理之后的电平信号输出至场效应管，场效应管进一步根据电平信号控制电流，场效应管还与快速光电耦合器连接，场效应管控制电流变化之后进一步实现对快速光电耦合器工作状态的控制，快速光电耦合器与处理器连接，快速光电耦合器通过电流的变化向处理器传达信号，指示当前是否需要将驱动电路关闭。

通过设置场效应管和快速光电耦合器，可以有效实现将电平信号转换为电流信号，通过电流信号的变化从而实现对驱动电路的控制，进一步完成对伺服电机的过流过压保护。

可选地，在上述实施例的基础上，信号输出单元还包括：发光二极管和三极管；

发光二极管与快速光电耦合器、三极管和处理器连接；

三极管还与快速光电耦合器连接。

具体的，发光二极管是一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，可以把电能转化成光能，三极管是一种控制电流的半导体器件，其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，在本实施例中，发光二极管与快速光电耦合器、三极管和处理器连接，用于指示当前电路的状态，三极管还与快速光电耦合器连接，用于对快速光电耦合器输出的电流进行进一步地处理，从而控制驱动电路的关闭或者开启。

本实施例通过设计场效应管、快速光电耦合器、发光二极管以及三极管，将逻辑电路输出的电平信号转化为相应的电流并进行进一步地控制，从而实现对驱动电路的控制，并进一步实现对伺服电机过压过流的保护。

进一步地，在上述实施例的基础上，快速光电耦合器包括发光二极管、光敏晶体管以及电子电路；

发光二极管与场效应管连接，电子电路与二极管与三极管连接。

具体的，发光二极管与场效应管连接，当场效应管进行电流控制以后，发光二极管加上正向电压时，将电能转化为光能而发光，进一步地，光敏晶体管是利用PN结在施加反向电压时，在发光二极管的光线照射下反向电阻由大变小从而实现工作的，发光二极管的管脚为输入端，而光敏晶体管的管脚为输出端，工作时把电信号加到输入端，使发光二极管的芯体发光，而光敏晶体管受光照后产生光电流并经电子电路放大后输出，电子电路输出的电信号用于指示驱动电路的关闭和开启，从而实现对伺服电机的过流过压保护。

进一步地，在上述实施例的基础上，还包括：继电器；

其中继电器分别与逻辑电路和自锁电路连接。

具体的，继电器是一种电控制器件，是当输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

在本实施例中，设定继电器用于对伺服电机的状态进行控制，继电器分别与逻辑电路和自锁电路连接，当伺服电机未上电时，继电器触点不吸合，因此此时继电器向逻辑电路和自锁电路输出高电平信号，当伺服电机上电时，继电器触点吸合，继电器向逻辑电路和自锁电路输出低电平信号，通过高低电平的变换实现对伺服电机工作状态的控制。

在上述实施例的基础上，下面结合一个具体的电路进行详细介绍，下面结合图3对本实用新型提供的过流过压保护电路进行进一步地详细介绍。

图3为本实用新型提供的过流过压保护电路的结构示意图三。如图3所示，包括上限电流采样单元301、下限电流采样单元302、第一电压比较器303、自锁电路304、信号输出单元305、逻辑电路306，其中

上限电流采样单元301包括电流电压转换单元3011和第二电压比较器3012；

下限电流采样单元302包括电流电压转换单元3021和第三电压比较器3022；

自锁电路304包括多个或非门，第一过流电平信号和/或过压电平信号输入同一或非门。

逻辑电路306包括多个或非门，逻辑电路306分别与自锁电路304、信号输出单元305和下限电流采样单元302连接；

具体的，在伺服电机上电之后，继电器307的触点变为吸合状态，继电器307分别与自锁电路304与逻辑电路306连接，此时向自锁电路304与逻辑电路306输入高电平信号。

在伺服电机工作时，上限电流采样单元301、下限电流采样单元302以及电压采样单元303对伺服电机的工作电流以及工作电压进行实时的检测，具体的，电流电压转换单元3011将伺服电机的工作电流转换为对应的电压值得到第二工作电压，并输入至第二电压比较器3012的同相端11，进一步地，电流电压转换单元3011还将上限电流检测单元301预设的基准电压转变为对应的第二基准电压输入至第二电压比较器的反向端10，第二电压比较器对第二工作电压以及第二基准电压进行比较。

当确定第二工作电压大于第二基准电压时，输出第一过流电平信号，在本实施例中，假设第一过流电平信号为高电平，第一过流电平信号输出值自锁电路304的或非门3041中，自锁电路304包括5个或非门，其中第一电压比较器303输出的过压电平信号和/或第二电压比较器3012输出的第一过流电平信号出入同一个或非门3041。

自锁电路304实现自锁功能需要用到或非门的判断逻辑，或非门包括两个输入端以及一个输出端，两个输入端分别为第一输入端和第二输入端，或非门的判断逻辑可通过表1表示：

表1

表1中的“0”表示低电平，“1”表示高电平，。

假设当前伺服电机发生过压，第一电压比较器303输出第一过压电平信号，即上表1中所示的“1”，此时第一过压电平信号“1”输出至自锁电路304中的或非门3041的第一输入端8，从表1中可知，当第一输入端8输入高电平信号“1”时，无论第二输入端9输入什么电平信号，或非门3041的输出端10均输出低电平“0”，则或非门3042的第一输入端6和第二输入端5均输入低电平“0”，根据表1可知，此时或非门3042的输出端4输出高电平“1”，对应的或非门3043的第一输入端12输入高电平“1”。

由表1可知，此时或非门3043的输出端11输出低电平“0”，对应的或非门3045的第一输入端1和第二输入端2均输入低电平“0”，因此或非门3045的输出端3输出高电平“1”，该高电平“1”即为自锁电路304对第一过流电平信号转换得到的保护信号，进一步地，将该保护信号“1”输出至逻辑电路306的或非门3061的第二输入端13，根据或非门的判断逻辑，此时无论或非门3061的第一输入端12输入什么电平信号，或非门3061的输出端11均输出低电平“0”。

进一步地，对应的或非门3062的第一输入端8和第二输入端9均输入低电平“0”，或非门3062的输出端10输出高电平“1”，则或非门3063的第一输入端5输入高电平“1”，根据表1可知，或非门3063的输出端4输出低电平“0”，此时得到逻辑电路306处理之后的电平信号“0”。

因为逻辑电路306与信号输出单元305连接，因此该电平信号“0”输出至信号输出单元305的场效应管3051的输入端，场效应管3051根据该电平信号控制电流，在该电平信号“0”的作用下，场效应管3051关闭，对应的快速光电耦合器3052关闭，从而控制三极管3054处于截止状态，三极管3054的基极电流、集电极电流和发射极电流都为零，此时控制对应的过流过压信号为高电平，将该过流过压信号发送给处理器，处理器在接收到该过流过压信号后控制驱动电路关闭。

当驱动电路关闭之后，伺服电机的工作电流下降，对应的采样单元的工作电压下降，其中采样单元例如可以包括采样电阻，当采样单元的工作电压下降至小于电压处理单元303设定的基准电压时，第一电压比较器303的输出端2输出低电平“0”，此时假设伺服电机只发生过压未发生过流，则第二电压比较器3012的输出端13输出低电平“0”，根据表1可知，或非门3041的输出端10输出高电平“1”，对应的或非门3042的第一输入端6和第二输入端5均输入高电平“1”，此时或非门3042的输出端4输出低电平“0”，则或非门3043的第一输入端12输入低电平“0”。

进一步地，在驱动电路关闭之后，继电器307仍处于吸合状态，向或非门3044的第二输入端2输入低电平“0”，此处假设或非门3043的输出端11为低电平“0”，则或非门3044的第一输入端1输入低电平“0”，或非门3044的输出端3输出“1”，或非门3043的第二输入端13输入高电平“1”。则或非门3043的输出端11为低电平“0”，当假设或非门3043的输出端11为高电平“1”是其原理类似，因此在图3中所示例的或非门3043和或非门3044的连接方式下，当第一输入端12和第二输入端2同时为低电平“0”时，或非门3043的输出端11保持原状态，此处应用了RS触发器的原理。

当或非门3043的输出端11保持原状态时，后续的判断逻辑与发生过压时的判断逻辑是相同的，从而实现了保护信号的自锁，直至重新上电才能改变电路状态，从而重新启动电路，图3中示例的电路能够实现对伺服电机过流过压的有效保护，在发生过压时，及时关闭驱动电路，避免过压对伺服电机造成损坏，并且自锁电路304保证在发生过压时电路不会因为电压下降而恢复工作，从而保证在对伺服电机进行检查之后重新上电才能恢复工作，提高了伺服电机系统的稳定性与安全性。

进一步地，因为第一过流电平信号和/或过压电平信号输入同一或非门，因此在发生工作电流大于上限电流时，其实现方式与发生过压时类似，此处不再赘述。

在本实施例中，还提供下限电流保护，当工作电流大于下限电流采样单元302预设的基准电流时，第三电压比较器3022输出高电平“1”，此时或非门3061的第一输入端12输入高电平“1”，假设此时仅发生下限过流，而并未出现上限过流以及过压的情况，则此时或非门3045的输出端3输出低电平“0”，对应的，或非门3061的第二输入端13输入低电平“0”，根据表1，或非门3061的输出端11输出低电平“0”，进一步地，或非门3062的输出端输出高电平“1”，相应地，或非门3063的第一输入端5输入高电平“1”，从而或非门3063的输出端4输入低电平“0”，此时的判断逻辑与发生过压时类似，此处不再赘述，最终向处理器发送高电平信号，处理器控制驱动电路关闭。

当驱动电路关闭之后，工作电流下降，当工作电流小于下限电流采样单元302预设的基准电流时，第三电压比较器3022输出低电平“0”，自锁电路输出的保护信号保持不变为低电平“0”，则或非门3061的输出端11输出高电平“1”，进一步地，或非门3062的输出端输出低电平“0”，相应地，或非门3063的第一输入端5输入低电平“0”，而继电器307保持吸合状态，向或非门3063的第二输入端6输入低电平“0”，从而或非门3063的输出端4输入高电平“1”，此时的判断逻辑和之前相反，最终向处理器发送低电平信号，处理器根据低电平信号启动驱动电路，从而保证伺服电机正常工作。

设定下限电流采样单元302对伺服电机进行过流保护，不用对信号自锁，从而能够有效实现对工作电流的调节，保证驱动模块工作在额定工作参数下，满足了长期可靠的工作。

以上只是示例性的根据图3进行对本实施例进行介绍，并不是本实施例的唯一实现方式，本实施例对电路各模块的具体组成以及连接不做特别限制。综上所述，本实施例提供的过流过压保护电路，通过在上限电流采样单元、下限电流采样单元以及电压采样单元中根据实际工况自行设定基准电流以及基准电压，提高伺服电机过流过压保护的灵活性，并且通过设定自锁电路进一步提高伺服电机工作的安全性与稳定性。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种过流过压保护电路，其特征在于，包括：上限电流采样单元、下限电流采样单元、电压采样单元、自锁电路、信号输出单元以及处理器；其中

所述上限电流采样单元和所述电压采样单元分别与所述自锁电路连接；

所述信号输出单元分别与所述下限电流采样单元、所述自锁电路和所述处理器连接；

所述自锁电路用于在所述上限电流采样单元输出第一过流电平信号和/或所述电压采样单元输出过压电平信号后进行自锁，并将第一过流电平信号和/或所述过压电平信号转换为保护信号，并将保护信号传输至所述信号输出单元；

所述信号输出单元用于将所述自锁电路输出的保护信号和/或所述下限电流采样单元输出的第二过流电平信号传输至所述处理器。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压采样单元为第一电压比较器，所述第一电压比较器用于对输入的第一工作电压和预设的第一基准电压进行比较，输出第一比较结果。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述上限电流采样单元包括电流电压转换单元和第二电压比较器；

所述下限电流采样单元包括所述电流电压转换单元和第三电压比较器；

所述电流电压转换单元用于将电流转换为电压；

所述第二电压比较器用于对输入的第二工作电压和预设的第二基准电压进行比较，输出第二比较结果；

所述第三电压比较器用于对输入的第三工作电压和预设的第三基准电压进行比较，输出第三比较结果；其中，所述第三基准电压小于所述第二基准电压。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电流电压转换单元包括电阻分压电路和滤波电容，所述滤波电容与所述电阻分压电路连接；

所述上限电流采样单元和所述下限电流采样单元分别与所述电阻分压电路连接。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述自锁电路包括多个或非门，所述第一过流电平信号和/或所述过压电平信号输入同一或非门。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，还包括：逻辑电路；所述逻辑电路包括多个或非门，所述逻辑电路分别与所述自锁电路、所述信号输出单元和所述下限电流采样单元连接；

所述自锁电路输出的电平信号与所述下限电流采样单元输出的电平信号输入至所述逻辑电路中的同一或非门。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述信号输出单元包括：场效应管和快速光电耦合器；

所述场效应管分别与所述逻辑电路和所述快速光电耦合器连接；

所述快速光电耦合器与所述处理器连接。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述信号输出单元还包括：发光二极管和三极管；

所述发光二极管与所述快速光电耦合器、所述三极管和所述处理器连接；

所述三极管还与所述快速光电耦合器连接。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述快速光电耦合器包括发光二极管、光敏晶体管以及电子电路；

所述发光二极管与所述场效应管连接，所述电子电路与所述二极管与所述三极管连接。

10.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，还包括：继电器；

所述继电器分别与所述逻辑电路和所述自锁电路连接。