【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于供配電，具體涉及一種基于buck變換器的緩啟動電路。
技術介紹
1、在伺服系統中，為了抑制因直流母線電容充電所產生的浪涌電流，均采用緩啟動電路，而通常的電路結構是采用電阻并聯繼電器的形式，雖然串聯于主回路的電阻可實現限流功能，但其有以下幾點問題：一，由于電阻本體需要承擔所有的脈沖能量，而能量的時間寬度較短，峰值較大，電阻本體在短時間內很難將熱量傳導出去，因此，在高壓大功率應用場合，電阻的體積和功率都選的裕量較大；二，浪涌電流大小由電阻阻值及輸入電壓決定，若希望得到較小的浪涌電流，只能增大電阻阻值，進而導致緩啟時間延長；三，緩上電時序為：在直流母線電容充滿電后閉合繼電器，繼電器閉合后驅動器才能帶載工作，若出現帶載啟動工況，電阻極有可能會因過功率而炸裂；四，繼電器觸點動作會導致電磁干擾。
2、例如專利cn115425833，名稱為一種電源緩啟動電路，通過利用mosfet開啟過程中的彌勒效應(即柵源電壓出現彌勒平臺，vgs電壓維持不變，vds逐漸下降)，延長mosfet的開啟時間，進而輸出電容兩端的電壓隨著彌勒效應緩慢升高至電源電壓。雖然此法可實現電容電壓緩慢上升，但mosfet的彌勒平臺所對應的vgs電壓需要多次試驗才能獲得，且其大小由mosfet的特性及雜散電感決定，很難進行量化，因此，此專利公開的內容不具備普適性。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于伺服系統的緩上電電路，把buck變換器串聯于主功率回路之間，浪涌電流的大
2、一種用于伺服系統的緩上電電路，包括：控制電源模塊、buck變換器模塊、pwm發生器模塊、狀態顯示模塊以及圖騰柱驅動模塊。
3、在直流電源dc上電后，控制電源模塊的輸出為pwm發生器模塊、狀態顯示模塊及圖騰柱模塊供電；pwm發生器模塊在控制電滿足要求的條件下輸出占空比逐漸增加的pwm方波，pwm方波經圖騰柱驅動模塊增大驅動能力后控制buck變換器模塊調壓；隨著占空比從零逐漸增加至一，伺服驅動器的輸入電壓從零逐漸增加至直流電源電壓。
4、優選的，控制電源模塊包括電阻r5、穩壓二極管zd1及電容c5，電阻r5的一端連接直流電源dc的正極，電阻r5的另外一端連接穩壓二極管zd1的陰極，穩壓二極管zd1的陽極接地，電容c5與穩壓二極管zd1并聯，穩壓二極管zd1的陰極作為控制電源模塊的輸出端。
5、優選的，pwm發生器模塊包括電阻r4、電容c4、電阻r3、電容c2、穩壓管zd2、充電電阻r1、充電二極管d1、放電電阻r2、放電二極管d2、充放電電容c1及555定時器；控制電源模塊的輸出可分為兩路，一路連接至電阻r4的一端，另外一路連接至電阻r3的一端，電阻r4的阻值大于電阻r3的阻值。電阻r4的另一端分別連接至電容c4的一端和555定時器的vcc引腳，電容c4的另一端連接至地，電容c4的容量遠大于電容c2的容量；電阻r3的另一端連接至穩壓二極管zd2的陰極，穩壓二極管zd2的陽極連接至地，穩壓二極管zd2的擊穿電壓小于的電壓，電容c2與穩壓二極管zd2并聯；二極管zd2的陰極連接至充電電阻r1的一端，充電電阻r1的另外一端連接充電二極管d1的陽極，充電二極管d1的陰極經充放電電容c1接地；充電電阻r1的另外一端同時連接至放電電阻r2的一端，放電電阻r2的另外一端連接放電二極管d2的陰極，放電二極管d2的陰極連接同時至555定時器的th引腳和tr’引腳，放電二極管d2的陽極經充放電電容c1接地。555定時器的vo引腳輸出pwm方波，555定時器的gnd引腳與直流電源dc的地連接在一起。
6、優選的，狀態顯示模塊包括限流電阻r6和發光二極管d4，限流電阻r6的一端連接至555定時器的vcc引腳，限流電阻r6的另一端連接至發光二極管d4的陰極，發光二極管的陽極接地。
7、優選的，圖騰柱驅動模塊包括npn型三極管q2和pnp型三極管q3，三極管q2和三極管q3的基極連接在一起，由pwm發生器輸出方波控制；三極管q2的集電極連接至555定時器的vcc引腳，三極管q2的發射極與三極管q3的發射極連接在一起作為圖騰柱驅動模塊的輸出端，三極管q3的集電極接地。
8、優選的，buck變換器模塊包括mosfet開關管q1、續流二極管d3、電感l1及負載電容c3。mosfet開關管的源極接地，mosfet開關管的漏極接電感l1的一端，mosfet的柵極連接圖騰柱驅動模塊的輸出端；電感l1的另外一端連接負載電容c3的一端，負載電容的另外一端連接續流二極管d3的陰極，續流二極管d3的陰極連接直流電源dc的正極，續流二極管的陽極連接mosfet的漏極，伺服驅動器與負載電容c3并聯。
9、本專利技術的有益效果如下：
10、(1)相比于現有的技術采用的是主回路串聯電阻抑制浪涌電流，本專利技術采用高頻電感抑制浪涌電流不僅可以節省空間(電感的體積隨工作頻率的增加而減少，且電感的短時過流能力較強)，而且有效提高能源利用率(電阻通過耗能的方式來抑制浪涌電流，電感通過磁特性的本質來抑制浪涌電流，且最終能量傳遞至負載電容)。此外，在完成緩上電后，由于電感串聯于主回路之間，有利于降低差模干擾，提高系統的電磁兼容性。
11、(2)本專利技術通過采用調節占空比逐漸增加的方法，來實現負載電容兩端的電壓逐漸增加的目的。相比于現有的技術采用的是延遲mosfet的開啟時間來調節輸出電壓，調節占空比不僅不受制于開關管的特性及雜散電感的影響，而且負載電容兩端的電壓與輸入直流電源電壓呈線性關系(即vo/vi＝d)，因此，具有普適性。
12、(3)本專利技術通過調節占空比來控制電感電流的大小，隨著占空比逐漸增大，流過電感的平均電流也隨之增大，意味著負載電容上的電壓也逐漸增大，相比于現有的技術采用的電阻限流或開關管限流的措施，本專利技術通過占空比斬波的方式將輸入電流的峰值和時間劃分為多個小脈沖，不僅有效降低輸入電流的峰值，而且進一步減少了緩上電過程所需的時間。
13、(4)本專利技術通過輸入直流電源取電來獲得控制用電，解決了因高壓輸入直流電源無法直接供控制用電，還需要單獨進行高壓轉低壓的dc/dc電源變換器，既節約了電路成本，而且由于本控制電源模塊的電路結構簡單，可移植性強，也可用于其他直流母線取電的自給供電電路。
14、(5)本專利技術通過狀態顯示模塊來觀察緩上電完成狀態，在pwm發生器模塊的供電端達到最大閾值后，發光二極管亮，說明緩上電過程已完成，若在直流電源上電后，發光二極管未亮，說明緩上電過程有故障發生，此時伺服驅動器不能夠正常工作，此電路不僅簡單實用，而且直觀性較強。
15、(6)本專利技術將buck變換器中的mosfet開關管的源極接地，mosfet開關管的漏極接電感，實現了mosfet開關管的源極與控制地連接在一起，不僅減少了傳統buck變換器中mosfet浮地驅動的隔離電路，而且可以提高本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于伺服系統的緩上電電路，包括：控制電源模塊、BUCK變換器模塊、PWM發生器模塊、狀態顯示模塊以及圖騰柱驅動模塊，其中，控制電源模塊在直流電源DC上電后為其他模塊供電，PWM發生器模塊在控制電滿足要求的條件下輸出占空比逐漸增加的PWM方波，PWM方波經圖騰柱驅動模塊增大驅動能力后控制BUCK變換器模塊調壓，隨著占空比從零逐漸增加至一，伺服驅動器的輸入電壓從零逐漸增加至直流電源電壓。
2.根據權利要求1所述的一種用于伺服系統的緩上電電路，所述控制電源模塊包括電阻R5、穩壓二極管ZD1及電容C5，電阻R5的一端連接直流電源DC的正極，電阻R5的另外一端連接穩壓二極管ZD1的陰極，穩壓二極管ZD1的陽極接地，電容C5與穩壓二極管ZD1并聯，穩壓二極管ZD1的陰極作為控制電源模塊的輸出端。
3.根據權利要求1所述的一種用于伺服系統的緩上電電路，所述PWM發生器模塊包括電阻R4、電容C4、電阻R3、電容C2、穩壓管ZD2、充電電阻R1、充電二極管D1、放電電阻R2、放電二極管D2、充放電電容C1及555定時器。
4.根據權利要求3所述的一種用于
5.根據權利要求3-4所述的一種用于伺服系統的緩上電電路，所述狀態顯示模塊包括限流電阻R6和發光二極管D4，限流電阻R6的一端連接至555定時器的VCC引腳，限流電阻R6的另一端連接至發光二極管D4的陰極，發光二極管的陽極接地。
6.根據權利要求5所述的一種用于伺服系統的緩上電電路，在PWM發生器模塊的供電端達到最大閾值后，發光二極管D4亮，說明緩上電過程已完成；若在直流電源上電后，發光二極管D4未亮，說明緩上電過程有故障發生，此時伺服驅動器不能正常工作。
7.根據權利要求3-6所述的一種用于伺服系統的緩上電電路，所述圖騰柱驅動模塊包括NPN型三極管Q2和PNP型三極管Q3，三極管Q2和三極管Q3的基極連接在一起，由PWM發生器輸出方波控制；三極管Q2的集電極連接至555定時器的VCC引腳，三極管Q2的發射極與三極管Q3的發射極連接在一起作為圖騰柱驅動模塊的輸出端，三極管Q3的集電極接地。
8.根據權利要求1-7所述的一種用于伺服系統的緩上電電路，所述BUCK變換器模塊包括MOSFET開關管Q1、續流二極管D3、電感L1及負載電容C3。
9.根據權利要求8所述的一種用于伺服系統的緩上電電路，所述MOSFET開關管Q1的源極接地，漏極接電感L1。
10.根據權利要求9所述的一種用于伺服系統的緩上電電路，所述MOSFET的柵極連接圖騰柱驅動模塊的輸出端；電感L1的另外一端連接負載電容C3的一端，負載電容C3的另外一端連接續流二極管D3的陰極，續流二極管D3的陰極連接直流電源DC的正極，續流二極管的陽極連接MOSFET的漏極，伺服驅動器與負載電容C3并聯。
...【技術特征摘要】
1.一種用于伺服系統的緩上電電路，包括：控制電源模塊、buck變換器模塊、pwm發生器模塊、狀態顯示模塊以及圖騰柱驅動模塊，其中，控制電源模塊在直流電源dc上電后為其他模塊供電，pwm發生器模塊在控制電滿足要求的條件下輸出占空比逐漸增加的pwm方波，pwm方波經圖騰柱驅動模塊增大驅動能力后控制buck變換器模塊調壓，隨著占空比從零逐漸增加至一，伺服驅動器的輸入電壓從零逐漸增加至直流電源電壓。
2.根據權利要求1所述的一種用于伺服系統的緩上電電路，所述控制電源模塊包括電阻r5、穩壓二極管zd1及電容c5，電阻r5的一端連接直流電源dc的正極，電阻r5的另外一端連接穩壓二極管zd1的陰極，穩壓二極管zd1的陽極接地，電容c5與穩壓二極管zd1并聯，穩壓二極管zd1的陰極作為控制電源模塊的輸出端。
3.根據權利要求1所述的一種用于伺服系統的緩上電電路，所述pwm發生器模塊包括電阻r4、電容c4、電阻r3、電容c2、穩壓管zd2、充電電阻r1、充電二極管d1、放電電阻r2、放電二極管d2、充放電電容c1及555定時器。
4.根據權利要求3所述的一種用于伺服系統的緩上電電路，所述控制電源模塊的輸出可分為兩路，一路連接至電阻r4的一端，另外一路連接至電阻r3的一端，電阻r4的阻值大于電阻r3的阻值。
5.根據權利要求3-4所述的一種用于伺服系統的緩上電電路，所述狀態顯示模塊包括限流電阻r6和發光二極管d4，限流電阻r6的一端連接至555定...
【專利技術屬性】
技術研發人員：岳長路，趙守軍，王首浩，左哲清，黃玉龍，程遠超，李浩，
申請(專利權)人：北京精密機電控制設備研究所，
類型：發明
國別省市：
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