CN210518242U - 一种agv电源急停的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种控制电流大、使用寿命长、控制稳定的AGV电源急停的控制电路。它包括隔离DCDC、逻辑电路、慢降栅电路、功率MOS管（Q1）和浪涌电压吸收电路，隔离DCDC的输入端连接电源控制正负极，隔离DCDC的输出端依次连接逻辑电路和慢降栅电路，慢降栅电路的输出端通过浪涌电压吸收电路连接功率MOS管（Q1）的栅极，功率MOS管（Q1）的源极和漏极分别与浪涌电压吸收电路中的适配点对应连接，隔离DCDC包括光耦元件，逻辑电路包括集成电路（CMP）及外围电路，慢降栅电路包括第一MOS管（Q2）、第二MOS管（Q3）及阻容元件。本实用新型用于电源控制领域。

Description

一种AGV电源急停的控制电路

技术领域

本实用新型涉及电子设备中低电压大电流直流电供电的开关范畴，主要用于自动化物流车（AGV），有轨制导车辆（Rail Guided Vehicle）等搬运工具中的电源控制。

背景技术

随着工业4.0的倡导和实施，制造业和物流行业的自动化、智能化程度不断提高，另一方面，由于我国正面临着人口老龄化严重、劳动力成本上升和产业结构升级的压力，AGV(automated guided vehicle, 自动导航小车)和有轨制导车辆（Rail GuidedVehicle）等搬运工具作为先进制造业的支撑技术和信息化设备之一，对未来生产和社会发展起着重要的作用，因此具有巨大的市场空间。AGV与RGV的动力主要来自于电动机，电动机控制器的内部都有很大的储能电容，整车系统在上电时，首先对电动机控制器的储能电容充电，这时控制器的储能电容电压为0，充电电流非常大，甚至超过1000A，这么大的瞬时电流可能会烧坏接触器开关触点。当AGV与RGV正在行走的过程中，主电路有很高设备工作电流，由于电动机是感性负载，整车的电线也有一定的寄生电感，在急停开关突然拍下时接触器断开，由于流过电感电流不能突变，在接触器触点两端产生浪涌电压形成拉弧，时间久了接触器的触点也会被烧坏。为了提高接触器的寿命，大多数都选择规格更大的接触器，造成性能过剩，成本较高。采用N沟道MOSFET作为主电路的开关代替接触器工作，采用MOSFET来搭建电路，寿命大于机械式接触器，可以通过降低V_GS来控制MOSFET进入可变电阻区，来减小上电瞬间的浪涌电流。通过在MOS管的漏源之间加浪涌吸收电路吸收浪涌电压，保护MOS管的安全。这样用N型MOS管、隔离电源芯片、电容、电阻、浪涌电压吸收电路、压敏电阻可以组成带有软开关功能的开关与急停。但有如下问题存在：

（1）传统的AGV与RGV主电路使用的开关大多采用接触器，整车系统在上电时，电源对电动机控制器的储能电容充电，会产生很大浪涌电流甚至超过1000A，这么大的瞬时电流可能会烧坏接触器开关触点。

（2）接触器在断开的时候，主电路有很高设备工作电流，主电路与电动机都存在寄生电感，由于流过电感电流不能突变，在接触器触点两端产生浪涌电压形成拉弧，时间久了接触器的触点也会被烧坏。

针对上述问题（1）可以设计采用N沟道MOSFET作为主电路的开关代替接触器工作，可以通过降低V_GS来控制MOSFET进入可变电阻区，来减小上电瞬间的浪涌电流，MOSFET没有机械触点，寿命可以大大提高。针对上述问题（2）可以通过两种方式来降低浪涌电压，①通过缓慢降低MOS管V_GS来减小电流变化率降低过电压，②通过在MOS管两端增加浪涌电压吸收电路来吸收限制浪涌电压，保证MOS管的安全。

综上所述，传统的AGV与RGV主电路使用的开关需要开发一种控制电流大、使用寿命长、能够使电源急停的控制方案。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种控制电流大、使用寿命长、控制稳定的AGV电源急停的控制电路。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括隔离DCDC、逻辑电路、慢降栅电路、功率MOS管和浪涌电压吸收电路，所述隔离DCDC的输入端连接电源控制正负极，所述隔离DCDC的输出端依次连接所述逻辑电路和慢降栅电路，所述慢降栅电路的输出端通过所述浪涌电压吸收电路连接所述功率MOS管的栅极，所述功率MOS管的源极和漏极分别与所述浪涌电压吸收电路中的适配点对应连接，所述浪涌电压吸收电路包括第一电阻、第二电阻、压敏电阻、二极管、第一电容和第二电容，所述第一电阻一端连接所述慢降栅电路输出端，所述第一电阻另一端连接所述功率MOS管的栅极，所述第一电容的一端连接所述功率MOS管的栅极，所述第一电容的另一端连接电路共地端，所述二极管的正极连接所述功率MOS管的源极，所述二极管的负极连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述功率MOS管的漏极、电路共地端，所述第二电阻并联在所述二极管的两端，所述压敏电阻并联在所述功率MOS管的源极与漏极间，所述功率MOS管的源极输出电源功率+，所述功率MOS管的漏极输出电源功率-。

所述隔离DCDC包括光耦元件，所述光耦元件的输入端连接所述电源控制正负极，所述光耦元件的输出端连接所述慢降栅电路和电路共地端，所述逻辑电路包括集成电路及外围电路，所述慢降栅电路包括第一MOS管、第二MOS管及阻容元件，所述逻辑电路的输出端连接所述第一MOS管的栅极，所述隔离DCDC的输出端连接所述第二MOS管的栅极，所述第一MOS管、第二MOS管的源极与漏极并联，漏极连接电路共地端，源极通过电阻连接电源12V和所述功率MOS管的栅极。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型包括隔离DCDC、逻辑电路、慢降栅电路、功率MOS管、浪涌电压吸收电路，所述隔离DCDC的输入端连接电源控制正负极，所述隔离DCDC的输出端依次连接所述逻辑电路、慢降栅电路，所述慢降栅电路的输出端通过所述浪涌电压吸收电路连接所述功率MOS管的栅极，所述功率MOS管的源极和漏极分别与所述浪涌电压吸收电路中的适配点对应连接，所述浪涌电压吸收电路包括第一电阻、第二电阻、压敏电阻、二极管、第一电容、第二电容，所述第一电阻一端连接所述慢降栅电路输出端，所述第一电阻另一端连接所述功率MOS管的栅极，所述第一电容的一端连接所述功率MOS管的栅极，所述第一电容的另一端连接电路共地端，所述二极管的正极连接所述功率MOS管的源极，所述二极管的负极连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述功率MOS管的漏极、电路共地端，所述第二电阻并联在所述二极管的两端，所述压敏电阻并联在所述功率MOS管的源极与漏极间，所述功率MOS管的源极输出电源功率+，所述功率MOS管的漏极输出电源功率-；所述隔离DCDC包括光耦元件，所述光耦元件的输入端连接所述电源控制正负极，所述光耦元件的输出端连接所述慢降栅电路和电路共地端，所述逻辑电路包括集成电路及外围电路，所述慢降栅电路包括第一MOS管、第二MOS管及阻容元件，所述逻辑电路的输出端连接所述第一MOS管的栅极，所述隔离DCDC的输出端连接所述第二MOS管的栅极，所述第一MOS管、第二MOS管的源极与漏极并联，漏极连接电路共地端，源极通过电阻连接电源12V和所述功率MOS管的栅极；所以本实用新型是一种控制电流大、使用寿命长、能够使AGV电源急停的控制方案，它电路结构简单，使用方便，成本低廉，性能可靠，控制更加快速稳定，精度更高。

附图说明

图1是本实用新型电路原理结构方框示意图；

图2是本实用新型实施电路原理示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型它包括隔离DCDC、逻辑电路、慢降栅电路、功率MOS管Q1、浪涌电压吸收电路，所述隔离DCDC的输入端连接电源控制正负极（电源控制+、电源控制-），所述隔离DCDC的输出端依次连接所述逻辑电路、慢降栅电路，所述慢降栅电路的输出端通过所述浪涌电压吸收电路连接所述功率MOS管Q1的栅极，所述功率MOS管Q1的源极和漏极分别与所述浪涌电压吸收电路中的适配点对应连接，所述浪涌电压吸收电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、压敏电阻R3、二极管D1、第一电容C1、第二电容C8，所述第一电阻R1一端连接所述慢降栅电路输出端，所述第一电阻R1另一端连接所述功率MOS管Q1的栅极，所述第一电容C1的一端连接所述功率MOS管Q1的栅极，所述第一电容C1的另一端连接电路共地端，所述二极管D1的正极连接所述功率MOS管Q1的源极，所述二极管D1的负极连接所述第二电容C8的一端，所述第二电容C8的另一端连接所述功率MOS管Q1的漏极、电路共地端，所述第二电阻R2并联在所述二极管D1的两端，所述压敏电阻R3并联在所述功率MOS管Q1的源极与漏极间，所述功率MOS管Q1的源极输出电源功率+，所述功率MOS管的漏极输出电源功率-。

所述隔离DCDC包括光耦元件，所述光耦元件的输入端连接所述电源控制正负极，所述光耦元件的输出端连接所述慢降栅电路和电路共地端，所述逻辑电路包括集成电路CMP及外围电路，所述慢降栅电路包括第一MOS管Q2、第二MOS管Q3及阻容元件，所述逻辑电路的输出端连接所述第一MOS管Q2的栅极，所述隔离DCDC的输出端连接所述第二MOS管Q3的栅极，所述第一MOS管Q2、第二MOS管Q3的源极与漏极并联，漏极连接电路共地端，源极通过电阻连接电源12V和所述功率MOS管Q1的栅极。

本实施例中的原理：电源隔离DCDC，主要为MOSFET导通提足够的栅极电压，由于N沟道MOSFET需要在栅极与源极之间提供一个大约10V的电压使MOSFET导通，导通后源极电压升高到与漏级电压相同，因此这里控制电源必须采用隔离式。器件开关控制主要通过控制+与控制-来控制，控制电源电压范围18V～75V。当控制电源上电后PP_12V网络节点电压上升，比较器正输入端的电压为一半的PP_12V电压，由于电容C10的作用负输入端的电压低于正输入端，比较器输出为高电平，这时MOS管栅极电位较低，MOS管进入软启动状态；当电容C10充满后比较器负输入端电位高于正输入端，比较器输出低电平，这时MOS管栅极电位较高，MOS管进入正常导通状态。当控制电源掉电后VCC_48V先掉电，由于PP_12V有大量的储能电容节点电压仍然为12V，控制电源VCC_48V掉电后，功率MOS管的栅极被拉低至4V，使功率MOS管缓慢关断，当储能电容与C9内存的电荷用完后功率MOS管完全关断，如图2所示。

慢降栅电路主要包括几个小功率MOS管，PP_12V通过R4与R7分压后得到10V连接功率MOS管Q1的栅极；PP_12V通过R4与R5和MOS管Q2接地，R4与R5分压得到4V连接功率MOS管Q1的栅极；PP_12V通过R4与R6和MOS管Q3接地，R4与R6分压得到4V连接功率MOS管Q1的栅极。Q2与Q3都关断状态，功率MOS管栅极的电压为10V,功率MOS管正常导通。控制电源接通瞬间Q2导通，功率MOS管Q1栅极电压为4V，功率MOS管Q1缓慢导通；C10充满后MOS管Q2关断，Q1栅极电压缓慢上升到10V后功率MOS管Q1完全导通，启动结束；控制电源掉电瞬间Q3导通，Q1栅极电压降到4V功率MOS管Q1开始关断，当电容C1内存的电荷用完后功率MOS管完全关断，如图2所示。

功率MOS管在导通与关断时，主电路产生很高的di/dt,功率MOS管在关断瞬间产生的浪涌电压为L*di/dt，如果没有浪涌电压吸收电路，功率MOS管在关断瞬间承受电压为U_DC+L*di/dt，如果关断浪涌电压大于功率MOS管耐压MOS管就会烧坏，为了保护MOSFET的安全在MOS管两端加上如图1所示的浪涌电压吸收电路。浪涌电压吸收电路主要由二极管、吸收电阻、钳位压敏电阻组成，二极管D1阴极连接吸收电容C8并联在MOS旁边，电阻R2与二极管D1并联，压敏电阻R3与功率MOS管Q1并联。当功率MOS管Q1关断瞬间，电路中产生的浪涌电压通过D1为C8充电，把电路中杂散电感能量存在电容C8中，功率MOS管Q1导通后C8内存储的电荷通过R2释放，当功率MOS管切断的电流过大时，产生的浪涌电压太高时压敏电阻的电阻会急剧下降释放过电压保护MOS管安全。

Claims (2)

1.一种AGV电源急停的控制电路，其特征在于：它包括隔离DCDC、逻辑电路、慢降栅电路、功率MOS管（Q1）和浪涌电压吸收电路，所述隔离DCDC的输入端连接电源控制正负极，所述隔离DCDC的输出端依次连接所述逻辑电路和所述慢降栅电路，所述慢降栅电路的输出端通过所述浪涌电压吸收电路连接所述功率MOS管（Q1）的栅极，所述功率MOS管（Q1）的源极和漏极分别与所述浪涌电压吸收电路中的适配点对应连接，所述浪涌电压吸收电路包括第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、压敏电阻（R3）、二极管（D1）、第一电容（C1）和第二电容（C8），所述第一电阻（R1）一端连接所述慢降栅电路输出端，所述第一电阻（R1）另一端连接所述功率MOS管（Q1）的栅极，所述第一电容（C1）的一端连接所述功率MOS管（Q1）的栅极，所述第一电容（C1）的另一端连接电路共地端，所述二极管（D1）的正极连接所述功率MOS管（Q1）的源极，所述二极管（D1）的负极连接所述第二电容（C8）的一端，所述第二电容（C8）的另一端连接所述功率MOS管（Q1）的漏极和电路共地端，所述第二电阻（R2）并联在所述二极管（D1）的两端，所述压敏电阻（R3）并联在所述功率MOS管（Q1）的源极与漏极间，所述功率MOS管（Q1）的源极输出电源功率+，所述功率MOS管的漏极输出电源功率-。

2.根据权利要求1所述的AGV电源急停的控制电路，其特征在于：所述隔离DCDC包括光耦元件，所述光耦元件的输入端连接所述电源控制正负极，所述光耦元件的输出端连接所述慢降栅电路和电路共地端，所述逻辑电路包括集成电路（CMP）及外围电路，所述慢降栅电路包括第一MOS管（Q2）、第二MOS管（Q3）及阻容元件，所述逻辑电路的输出端连接所述第一MOS管（Q2）的栅极，所述隔离DCDC的输出端连接所述第二MOS管（Q3）的栅极，所述第一MOS管（Q2）、第二MOS管（Q3）的源极与漏极并联，漏极连接电路共地端，源极通过电阻连接电源12V和所述功率MOS管（Q1）的栅极。

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