一种软启动及制动控制电路的制作方法

本发明属于电路设计技术领域，尤其涉及一种软启动及制动控制电路。

背景技术：

在电路上电时，过大的浪涌电流对滤波器、整流器和电路板等器件造成不可恢复的损坏，甚至引起供电网跳闸保护，故设计电路时都会采用各种软启动设计方案来限制浪涌电流以保护电路。而当电机制动时，电机处于发电状态，其产生的反电动势会抬高直流母线电压，过高的直流母线电压将导致整流器和逆变IGBT等功率元件烧毁，所以需要通过制动回路电路进行能量泄放，降低直流母线电压，故电机驱动电路通常需包含制动功能。目前软启动功能和制动功能电路设计大多是分开进行设计的，既增加设计成本，又占用空间。

技术实现要素：

本发明的发明目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提出了一种兼具软启动功能和制动功能的软启动及制动控制电路。

本发明的技术方案是：一种软启动及制动控制电路，包括软启动部分和制动控制部分；

所述软启动部分包括IGBT模块形电路、常开继电器、第一二极管、第二二极管、第一电阻及第二电阻；所述常开继电器的输入端分别与IGBT模块形电路的输出端及第二电阻的一端连接，输出端分别与第二二极管的负极及直流母线连接，第一控制端分别与第一二极管的正极及控制信号输入端连接，第二控制端分别与第一二极管的负极及第一电阻的一端连接；所述第一电阻的另一端连接电压输入端；所述IGBT模块形电路的集电极分别与第二二极管的正极及所述第二电阻的另一端连接，门极接所述制动控制部分输出的控制信号，发射级接0PL端；

所述制动控制部分包括依次连接的采样电路、迟滞比较电路及控制信号输出电路；所述采样电路还与所述直流母线连接。

进一步地，所述IGBT模块形电路由三组两两串联的二极管及一晶体管并联构成；所述两两串联的二极管的正极与所述晶体管的发射级连接，负极作为IGBT模块形电路的输出端，中间端均与交流端连接。

进一步地，所述采样电路包括第一运算放大器；所述第一运算放大器的同相输入端接第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻及第十三电阻构成的串联电路，反相输入端与输出端连接，正电源端分别与电压输入端及第一电容的一端连接，负电源端接0PL端；所述第一运算放大器的同相输入端还经过第十九电阻和第二十一电阻与第六电容的并联电路接0PL端；所述第一电容的另一端接0PL端。

进一步地，所述迟滞比较电路包括第二运算放大器和第三运算放大器；所述第二运算放大器的同相输入端与电源电路连接，反相输入端与输出端连接，正电源端与电压输入端连接，负电源端接0PL端；所述第三运算放大器的同相输入端经过第十六电阻与所述第一运算放大器的输出端连接，反相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，正电源端与电压输入端连接，负电源端接0PL端；所述第三运算放大器的同相输入端还经过串联连接的第十电阻和第二二极管与其输出端连接，正电源端还经过第二电容接0PL端。

进一步地，所述电源电路包括并联连接的第四电容、第五电容及三端稳压管；所述三端稳压管的输入端接0PL端，输出端经过第十一电阻与电压输入端连接；所述三端稳压管的公共端经过第十五电阻和第十八电阻与其输出端连接，还经过第二十电阻与其输入端连接；所述三端稳压管的输入端还经过开关分别与第四电容和第五电容连接。

进一步地，所述控制信号输出电路包括光电耦合器；所述光电耦合器的输入端经过第十四电阻与所述第三运算放大器的输出端连接，输出端经过第十七电阻与所述晶体管的门极连接；所述光电耦合器的输入端还经过第十四电阻和第十二电阻与电压输入端连接。

进一步地，所述光电耦合器的负极接0PL端，集电极与电压输入端连接，发射极与电压输入端连接；所述光电耦合器的负极还经过第七电容与其发射极连接，集电极还经过第三电容接0PL端。

本发明的有益效果是：本发明的软启动及制动控制电路兼具软启动功能和制动功能，避免了分别为软启动功能和制动功能设计单独电路，大大降低了制造成本，提高了空间利用率，提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明的软启动及制动控制电路结构示意图。

图2是本发明的制动控制部分电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明的软启动及制动控制电路结构示意图。一种软启动及制动控制电路，包括软启动部分和制动控制部分；所述软启动部分包括IGBT模块形电路、常开继电器RL1、第一二极管D1、第二二极管D、第一电阻R1及第二电阻R2；所述常开继电器RL1的输入端11分别与IGBT模块形电路的输出端+rect及第二电阻的一端2连接，输出端14分别与第二二极管的负极+B及直流母线DC+连接，第一控制端A1分别与第一二极管D1的正极及控制信号输入端POWERON连接，第二控制端A2分别与第一二极管的负极及第一电阻R1的一端连接；所述第一电阻的另一端连接+15V电压输入端；所述IGBT模块形电路的集电极B分别与第二二极管D的正极及所述第二电阻的另一端1连接，门极qB接所述制动控制部分输出的控制信号BRK，发射级-B接0PL端；所述制动控制部分包括依次连接的采样电路、迟滞比较电路及控制信号输出电路；所述采样电路还与所述直流母线DC+连接。这里的电压输入端为+15V电压端。

本发明的IGBT模块形电路由三组两两串联的二极管U1A及一晶体管并联构成；所述两两串联的二极管U1A的正极-rect与所述晶体管的发射级-B连接，负极作为IGBT模块形电路的输出端+rect，三组串联的两二极管中间端L1、L2、L3均与交流端ACL1、ACL2、ACL3连接。

本发明的采样电路包括第一运算放大器U2A；所述第一运算放大器U2A的同相输入端3接第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9及第十三电阻R13构成的串联电路，反相输入端2与输出端1连接，正电源端8分别与电压输入端及第一电容C1的一端连接，负电源端4接0PL端；所述第一运算放大器U2A的同相输入端3还经过第十九电阻R19和第二十一电阻R21与第六电容C6的并联电路接0PL端；所述第一电容C1的另一端接0PL端。

本发明的迟滞比较电路包括第二运算放大器U2B和第三运算放大器U3；所述第二运算放大器U2B的同相输入端5与电源电路连接，反相输入端6与输出端7连接，正电源端8与电压输入端连接，负电源端4接0PL端；所述第三运算放大器U3的同相输入端3经过第十六电阻16与所述第一运算放大器U2A的输出端1连接，反相输入端1与所述第二运算放大器U2B的输出端7连接，正电源端5与电压输入端连接，负电源端2接0PL端；所述第三运算放大器U3的同相输入端3还经过串联连接的第十电阻R10和第二二极管D2与其输出端4连接，正电源端5还经过第二电容C2接0PL端。

本发明的电源电路包括并联连接的第四电容C4、第五电容C5及三端稳压管U5；所述三端稳压管U5的输入端接0PL端，输出端经过第十一电阻R11与电压输入端连接；所述三端稳压管的公共端经过第十五电阻R15和第十八电阻R18与其输出端连接，还经过第二十电阻R20与其输入端连接；所述三端稳压管的输入端还经过开关分别与第四电容C4和第五电容C5连接。

本发明的控制信号输出电路包括光电耦合器U4；所述光电耦合器U4的输入端经过第十四电阻R14与所述第三运算放大器U3的输出端4连接，输出端经过第十七电阻R17与所述晶体管的门极qB连接；所述光电耦合器U4的输入端还经过第十四电阻R14和第十二电阻R12与电压输入端连接。

本发明的光电耦合器U4的负极3接0PL端，集电极6与电压输入端连接，发射极4与电压输入端连接；所述光电耦合器U4的负极3还经过第七电容C7与其发射极4连接，集电极6还经过第三电容C3接0PL端。

本发明的工作原理为：

在电路上电时，常开继电器RL1断开，第二电阻R2串入直流母线DC+中作为限流电阻，从而抑制了浪涌电流；等待第一电容C1充满电后，置低控制信号使常开继电器RL1吸合，从而将第二电阻R2短路，电路进入工作状态。

本发明在迟滞比较电路中设置两个电压阀值，分别对应保护阀值和安全阀值；当制动电机时，采样电路采样当前直流母线DC+电压值并输入到迟滞比较电路中；当直流母线DC+电压高于保护阀值时，通过控制信号输出电路给控制信号+15V，从而使软启动部分中IGBT模块形电路的门极端qB有+15V，使得IGBT模块形电路导通，从而使直流母线DC+的过高电压也通过第二电阻R2泄放。当第二电阻R2电压从保护阀值下降到安全阀值以下时，通过控制信号输出电路给控制信号-9V，从而使软启动部分中IGBT模块形电路的门极端qB有-9V，使得IGBT模块形电路截止，从而关闭制动功能。

本发明中第二电阻既作为软启动电阻使用，又作为制动电阻使用，使得本发明的软启动及制动控制电路兼具软启动功能和制动功能，避免了分别为软启动功能和制动功能设计单独电路，大大降低了制造成本，提高了空间利用率，提高了生产效率。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。