CN209447025U - 一种用于大功率低压伺服驱动器的伺服基板及伺服驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于大功率低压伺服驱动器的伺服基板及伺服驱动器，伺服基板包括底基板，作为功率回路和模拟信号传感电路的载体，用于功率回路的散热；绝缘层，设置在底基板上方，用于底基板与功率回路的绝缘，以及底基板与模拟信号传感电路的绝缘；导电层，设置在绝缘层上方，用于功率回路与模拟信号传感电路之间的信号传输和能量传输；以及焊料层，设置在导电层上方，用于电子元件与导电层之间的物理连接。本实用新型通过底基板对功率回路进行散热，大大降低热阻，满足高温度环境下的大功率输出及小型化的需求；通过将功率回路与模拟信号传感电路同时设置在伺服基板上，有效降低了伺服驱动器的体积，实现了小型化要求。

Description

一种用于大功率低压伺服驱动器的伺服基板及伺服驱动器

技术领域

本实用新型涉及伺服驱动领域，具体涉及一种用于大功率低压伺服驱动器的伺服基板及伺服驱动器。

背景技术

随着机器人等工业自动化技术的发展，越来越多的伺服驱动器被使用，对于多自由度的机器人或者其他需要多轴协同的专用设备，一套系统使用伺服驱动器的数量越来越多，少则4-6个，多则12-14个以上，伺服驱动器所占的空间越来越大，这对于设备的使用很不方便，也不经济，更不可能实现和电机一体化的设计。目前小功率伺服驱动器的功率器件大都是通过连接散热片，经空气自然冷却散热，散热的热阻大,同样的功率温升高，需要散热面积大，很难做到小型化，也不能满足环境温度高的工况，更满足不了在高温环境下大功率输出及小型化尺寸的需求。

因此，急需一种大功率低压伺服驱动器，具有新型散热结构，能够同时满足大功率输出时的散热需求以及小型化尺寸的需求。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的问题，一方面，本实用新型提供了一种用于大功率低压伺服驱动器的伺服基板，包括

底基板，作为功率回路和模拟信号传感电路的载体，用于功率回路的散热；

绝缘层，设置在所述底基板上方，用于所述底基板与所述功率回路的绝缘，以及所述底基板与所述模拟信号传感电路的绝缘；

导电层，设置在所述绝缘层上方，用于所述功率回路与所述模拟信号传感电路之间的信号传输和能量传输，实现了在一块伺服基板上同时设置功率回路和模拟信号传感电路，有效降低了伺服驱动器的体积；以及

焊料层，设置在所述导电层上方，用于电子元件与所述导电层之间的物理连接，焊料层实现了功率回路、模拟信号传感电路与伺服驱动器的其他电子元件的连接，即实现了同时设置有功率回路和模拟信号传感电路的伺服基板与伺服驱动器其他电子元件的连接。

进一步地，所述底基板为铝基板。

进一步地，所述导电层为铜箔。

进一步地，所述功率回路和所述模拟信号传感电路分别通过表贴接头与所述伺服驱动器的其它电气元件连接。

另一方面，本实用新型提供了一种大功率低压伺服驱动器，包括，

控制器，用于控制所述伺服驱动器；

电源模块，用于为所述伺服驱动器提供功率输入；

所述功率回路，通过驱动电路实现对电机的驱动；

所述模拟信号传感电路，用于提供模拟信号采样调理；

上位通讯模块，用于提供上位命令输入；以及

上述伺服基板；

所述控制器分别与所述上位通讯模块、模拟信号传感电路、功率回路连接，所述功率回路还分别与所述电源模块、电机连接。

进一步地，所述伺服驱动器为直流伺服驱动器或交流伺服驱动器。

进一步地，所述电源模块的输入为低压直流电压，所述低压直流电压小于100V。

进一步地，其特征在于，还包括，

状态指示模块，用于提供运行状态指示；

辅助电源模块，为所述伺服驱动器提供辅助电源；以及

至少一个编码器，用于检测所述电机的位置信号，为位置和速度控制提供输入；

所述控制器还分别与所述编码器、状态指示模块连接，所述辅助电源模块与所述电源模块连接。

进一步地，所述上位通讯模块包括，

EtherCAT总线通信模块，用于实现所述伺服驱动器的上位、组网和同步；

无线通信模块，用于实现数据远程移动交互；以及

数字I/O模块，用于数字信号的输入和输出；

所述EtherCAT总线通信模块、无线通信模块和数字I/O模块分别与所述控制器连接。

进一步地，EtherCAT总线通过EtherCAT总线通信模块的一个端口连接上位机，再通过EtherCAT总线通信模块的另外一个端口连接下一个伺服驱动器，以此来实现伺服驱动器组网和同步。

进一步地，所述无线通信模块提供了无线通信接头，通过SPI或UART连，实现数据远程移动交互。

进一步地，所述低压伺服驱动器为交流伺服驱动器时，所述电机为永磁同步电机；所述编码器为绝对值编码器、增量式编码器或旋转变压器；

所述模拟信号传感电路包括

母线电流检测电路，用于检测母线电流，为短路保护和过载保护提供输入；

母线电压检测电路，用于检测母线电压，为过压保护和欠压保护提供输入；

相电流检测电路，用于检测相电流，为所述电机控制提供输入；

温度检测电路，用于检测环境和电子元件的表面温度，为温度校准和过温保护提供输入。

进一步地，所述低压伺服驱动器为直流伺服驱动器时，所述电机为无刷直流电机；所述直流伺服驱动器还包括霍尔传感器，用于检测无刷直流电机的换相信号，为无刷直流电机换相控制提供输入；所述编码器为绝对值编码器或增量式编码器；

模拟信号传感电路包括，

母线电流检测电路，用于检测母线电流，为电机控制，短路保护和过载保护提供输入；

母线电压检测电路，用于检测母线电压，为过压保护和欠压保护提供输入；

温度检测电路，用于检测环境和电子元件的表面温度，为温度校准和过温保护提供输入。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型面向机器人伺服和其他要求高功率密度的特殊机械设备，为了满足这种需求，本实用新型通过底基板对功率回路进行散热，大大降低热阻，满足高温度环境下的大功率输出及小型化的需求；通过将功率回路与模拟信号传感电路同时设置在伺服基板上，有效降低了伺服驱动器的体积，实现了小型化要求；导电层与焊料层的设置分别实现了功率回路与模拟信号传感电路之间的连接，以及同时设置有功率回路和模拟信号传感电路的伺服基板与伺服驱动器其他电子元件的连接，使得小型化伺服驱动器的电路连接完整。

附图说明

图1为本实用新型中一种用于大功率低压伺服驱动器的伺服基板的结构示意图；

图2为本实用新型中大功率低压伺服驱动器的结构框图；

图3为本实用新型中大功率低压伺服驱动器的另一实施例的结构框图；

图4为本实用新型中直流伺服驱动器的一实施例的结构框图；

图5为本实用新型中交流伺服驱动器的一实施例的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

一方面，请参阅图1，本实用新型提供了一种用于大功率低压伺服驱动器的伺服基板100，包括

底基板110，作为功率回路300和模拟信号传感电路600的载体，用于功率回路300的散热；

绝缘层120，设置在底基板110上方，用于底基板110与功率回路300的绝缘，以及底基板110与模拟信号传感电路600的绝缘；

导电层130，设置在绝缘层00上方，用于功率回路300与模拟信号传感电路600之间的信号传输和能量传输；以及

焊料层140，设置在导电层130上方，用于电子元件与导电层130之间的物理连接。

其中，底基板110为铝基板，导电层130为铜箔。

其中，功率回路300和模拟信号传感电路600分别通过表贴接头与伺服驱动器的其它电气元件连接。

另一方面，请参阅图2-图5，本实用新型提供了一种大功率低压伺服驱动器，包括，

控制器150，用于控制伺服驱动器；

电源模块200，用于为伺服驱动器提供功率输入；

功率回路300，通过驱动电路实现对电机400的驱动；

模拟信号传感电路600，用于提供模拟信号采样调理；

上位通讯模块500，用于提供上位命令输入；以及

上述伺服基板100；

控制器150分别与上位通讯模块500、模拟信号传感电路600、功率回路300连接，功率回路300还分别与电源模块200、电机400连接。

其中，电源模块200的输入为低压直流电压，低压直流电压小于100V。

其中，上位通讯模块500包括，

EtherCAT总线通信模块510，用于实现伺服驱动器的上位、组网和同步；

无线通信模块520，用于实现数据远程移动交互；以及

数字I/O模块530，用于数字信号的输入和输出；

EtherCAT总线通信模块510、无线通信模块520和数字I/O模块540分别与控制器150连接。

进一步地，伺服驱动器还包括，

状态指示模块700，用于提供运行状态指示；

辅助电源模块800，为伺服驱动器提供辅助电源；以及

至少一个编码器900，用于检测电机400的位置信号，为位置和速度控制提供输入；

控制器150还分别与编码器900、状态指示模块700连接，辅助电源模块800与电源模块200连接。

进一步地，EtherCAT总线通过EtherCAT总线通信模块510的一个端口连接上位机，再通过EtherCAT总线通信模块510的另外一个端口连接下一个伺服驱动器，以此来实现伺服驱动器组网和同步。

进一步地，无线通信模块520提供了无线通信接头，通过SPI或UART连，实现数据远程移动交互。

其中，伺服驱动器可以是直流伺服驱动器或是交流伺服驱动器。

当伺服驱动器为交流伺服驱动器时，电机400为永磁同步电机；编码器900为绝对值编码器910、增量式编码器920或旋转变压器930；

当伺服驱动器为交流伺服驱动器时，模拟信号传感电路600包括

母线电流检测电路610，用于检测母线电流，为短路保护和过载保护提供输入；

母线电压检测电路620，用于检测母线电压，为过压保护和欠压保护提供输入；

相电流检测电路630，用于检测相电流，为电机400控制提供输入；

温度检测电路640，用于检测环境和电子元件的表面温度，为温度校准和过温保护提供输入。

当伺服驱动器为直流伺服驱动器时，电机400为无刷直流电机；直流伺服驱动器还包括霍尔传感器940，用于检测无刷直流电机的换相信号，为无刷直流电机换相控制提供输入；编码器900为绝对值编码器910或增量式编码器920；

当伺服驱动器为直流伺服驱动器时，模拟信号传感电路600包括，

母线电流检测电路610，用于检测母线电流，为电机控制，短路保护和过载保护提供输入；

母线电压检测电路620，用于检测母线电压，为过压保护和欠压保护提供输入；

温度检测电路640，用于检测环境和电子元件的表面温度，为温度校准和过温保护提供输入。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种用于大功率低压伺服驱动器的伺服基板，其特征在于，包括

底基板，作为功率回路和模拟信号传感电路的载体，用于功率回路的散热；

绝缘层，设置在所述底基板上方，用于所述底基板与所述功率回路的绝缘，以及所述底基板与所述模拟信号传感电路的绝缘；

导电层，设置在所述绝缘层上方，用于所述功率回路与所述模拟信号传感电路之间的信号传输和能量传输；以及

焊料层，设置在所述导电层上方，用于电子元件与所述导电层之间的物理连接。

2.根据权利要求1所述的伺服基板，其特征在于，所述底基板为铝基板。

3.根据权利要求1所述的伺服基板，其特征在于，所述导电层为铜箔。

4.根据权利要求1所述的伺服基板，其特征在于，所述功率回路和所述模拟信号传感电路分别通过表贴接头与所述伺服驱动器的其它电气元件连接。

5.一种大功率低压伺服驱动器，其特征在于，包括，

控制器，用于控制所述伺服驱动器；

电源模块，用于为所述伺服驱动器提供功率输入；

所述功率回路，通过驱动电路实现对电机的驱动；

所述模拟信号传感电路，用于提供模拟信号采样调理；

上位通讯模块，用于提供上位命令输入；以及

权利要求1-4任一项所述的伺服基板；

所述控制器分别与所述上位通讯模块、模拟信号传感电路、功率回路连接，所述功率回路还分别与所述电源模块、电机连接。

6.根据权利要求5所述的伺服驱动器，其特征在于，所述伺服驱动器为直流伺服驱动器或交流伺服驱动器。

7.根据权利要求5所述的伺服驱动器，其特征在于，所述电源模块的输入为低压直流电压，所述低压直流电压小于100V。

8.根据权利要求5所述的伺服驱动器，其特征在于，还包括，

状态指示模块，用于提供运行状态指示；

辅助电源模块，为所述伺服驱动器提供辅助电源；以及

至少一个编码器，用于检测所述电机的位置信号，为位置和速度控制提供输入；

所述控制器还分别与所述编码器、状态指示模块连接，所述辅助电源模块与所述电源模块连接。

9.根据权利要求5所述的伺服驱动器，其特征在于，所述上位通讯模块包括，

EtherCAT总线通信模块，用于实现所述伺服驱动器的上位、组网和同步；

无线通信模块，用于实现数据远程移动交互；以及

数字I/O模块，用于数字信号的输入和输出；

所述EtherCAT总线通信模块、无线通信模块和数字I/O模块分别与所述控制器连接。