一种反电动势吸收电路的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种反电动势吸收电路。

背景技术：

随着工业自动化的快速发展，现如今各种设备对伺服系统的要求越来越高，经常要求实现电机快速响应、启停，当电机从一个较高的速度突然减速下来时，反电势再生电源很容易导致稳压供电电源输出过压而保护关断或者直接损坏电机驱动器。

目前是在电机驱动器里面加能耗制动电路，电机驱动器的主控芯片通过检测母线电压，根据母线电压的变化来进行相应地处理，这样会占用一定软件资源；在驱动器中添加能耗制动电阻增加驱动器的复杂性和制造成本，同时因为电路的复杂性，主控芯片对能耗制动电路的控制不够实时，能耗制动电路响应慢，容易烧坏制动电阻。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供一种反电动势吸收电路，结构简单，可以及时检测到母线电压的变化并进行响应，响应速度快。

本实用新型实施例提供一种反电动势吸收电路，包括控制器、电压采集电路以及电压控制电路，其中：

所述控制器的第一接口与所述电压采集电路的一端连接，用于通过所述电压采集电路采集母线电压；

所述控制器的第二接口与所述电压控制电路的一端连接，所述电压控制电路包括开关电路和制动电路，所述控制器通过控制所述开关电路的通断启动或关闭所述制动电路以对所述母线电压进行控制；

所述电压控制电路的另一端与所述电压采集电路的另一端连接。

可选地，所述电压采集电路可以包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容以及第一运算放大器，其中：

所述第一电阻的一端与所述电压控制电路的另一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的一端与所述第一电容的一端连接且接地，所述第一电容的另一端分别与所述第二电阻的另一端、所述第一运算放大器的同相端连接，所述第一运算放大器的第一电源端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第一运算放大器的输出端分别与所述第一运算放大器的反相端、所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述控制器的第一接口连接。

可选地，所述电压控制电路可以包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一 MOS管以及第一二极管，其中：

所述第五电阻的一端与所述控制器的第二接口连接，所述第五电阻的另一端分别与所述第六电阻的一端、所述第一三极管的基极连接，所述第六电阻的另一端与所述控制器的第三接口连接，所述第一三极管的集电极分别与所述第二三极管的基极、所述第三三极管的基极、所述第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与所述第三三极管的集电极连接，所述第三三极管的发射极分别与所述第八电阻的一端、所述第二三极管的发射极连接，所述第二三极管的集电极分别与所述第一三极管的发射极、所述第九电阻的一端连接且接地，所述第九电阻的另一端分别与所述第八电阻的另一端、所述第一MOS管的栅极连接，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极分别与所述第十电阻的一端、所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极分别与所述第十电阻的另一端、所述电压采集电路的另一端连接。

可选地，所述电路还可以包括电源辅助电路，其中：

所述电源辅助电路的一端分别与所述电压控制电路的另一端、所述电压采集电路的另一端连接；

所述电源辅助电路的另一端与所述控制器的第三接口连接。

可选地，所述电源辅助电路可以包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第二MOS管、第一变压器以及第一电路，其中:

所述第十一电阻的一端与所述控制器的第三接口连接，所述第十一电阻的另一端分别与所述第十二电阻的一端、所述第十三电阻的一端、所述第三电容的一端、所述第一电路的第一接口连接，所述第十二电阻的另一端接地，所述第一电路的第二接口分别与所述第十三电阻的另一端、所述第三电容的另一端连接，所述第一电路的第三接口分别与所述第十四电阻的一端、所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端与所述第五电容的一端连接并接地，所述第五电容的另一端分别与所述第十五电阻的一端、所述第一电路的第四接口连接，所述第一电路的第五接口接地，所述第一电路的第六接口与所述第十六电阻的一端连接，所述第十六电阻的另一端与所述第二MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的源极分别与所述第十四电阻的另一端、所述第十七电阻的一端连接，所述第十七电阻的另一端接地，所述第二MOS管的漏极分别与所述第二二极管的正极、所述第一变压器的原绕组的第一抽头连接，所述第一变压器的原绕组的第二抽头分别与所述第三二极管的正极、所述电压控制电路的另一端、所述电压采集电路的另一端、所述第十八电阻的一端连接，所述第三二极管的负极与所述第二二极管的负极连接，所述第十八电阻的另一端分别与所述第一电路的第七接口、所述第四二极管的负极连接，所述第六电容的正极与所述第七电容的一端连接，所述第七电容的另一端分别与所述第六电容的负极连接且接地，所述第一电路的第八接口与所述第十五电阻的另一端连接，所述第一变压器的第一副绕组的一端与所述第五二极管的正极连接，所述第五二极管的负极分别与所述第八电容的正极、所述第九电容的一端、所述控制器的第三接口连接，所述第九电容的另一端分别与所述第八电容的负极、所述第一变压器的第一副绕组的另一端连接且接地，所述第一变压器的第二副绕组的一端与所述第六二极管的正极连接，所述第六二极管的负极分别与所述第十电容的正极、所述第十一电容的一端、所述第七二极管的负极连接，所述第七二极管的正极分别与所述第十一电容的另一端、所述第十电容的负极、所述第一变压器的第二副绕组的另一端连接且接地。

可选地，所述电路还可以包括整流电路，其中：

所述整流电路分别与所述电压控制电路的另一端、所述电压采集电路的另一端连接。

所述整流电路包括第一连接器、第二电路、第十二电容、第十三电容以及第十四电容，其中:

所述第一连接器的第一接口分别与所述第一连接器的第二接口、所述第二电路的第一接口连接，所述第二电路的第二接口分别与所述第一连接器的第三接口、所述第一连接器的第四接口连接，所述第二电路的第三接口接地，所述第二电路的第四接口分别与所述第十二电容的正极、所述第十三电容的正极、所述第十四电容的正极、所述电压控制电路的另一端、所述电压采集电路的另一端连接，所述第十二电容的负极分别与所述第十三电容的负极、所述第十四电容的负极连接并接地。

可选地，所述电路还可以包括电压选择电路，其中：

所述电压选择电路与所述控制器的第三接口连接。

可选地，所述电压选择可以包括第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻以及拨码开关，其中：

所述第十九电阻的一端分别与所述第二十电阻的一端、所述第二十一电阻的一端、所述第二十二电阻的一端以及所述控制器的第三接口连接，所述第十九电阻的另一端分别与所述控制器的第四接口、所述拨码开关的第一开关的一端连接，所述第二十电阻的另一端分别与所述控制器的第五接口、所述拨码开关的第二开关的一端连接，所述第二十一电阻的另一端分别与所述控制器的第六接口、所述拨码开关的第三开关的一端连接，所述第二十二电阻的另一端分别与所述控制器的第七接口、所述拨码开关的第四开关的一端连接，所述拨码开关的第一开关的另一端分别与所述拨码开关的第二开关的另一端、所述拨码开关的第三开关的另一端、所述拨码开关的第四开关的另一端连接并接地。

可选地，所述电路还包括第二连接器和第三连接器，其中：

所述第二连接器、所述第三连接器分别与所述电压控制电路的另一端、所述电压采集电路的另一端连接。

在本实用新型中，反电动势吸收电路独立于电机的驱动器之外，简化驱动器的电路；电压采集电路和电压控制电路由控制器单独控制，电路结构简单，可以及时检测到母线电压上的变化并及时响应，电路中还包括整流电路，可以将交流电流整流为直流电流，可以应用到支持直流输入的驱动器上，此时驱动器无需增加整流电路，进一步简化驱动器的电路。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提出的一种反电动势吸收电路的组成结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种反电动势吸收电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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做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。

请参考图1和图2，图1是本实用新型提出的一种反电动势吸收电路的组成结构示意图，如图所示所述电路10至少包括控制器101、电压采集电路102以及电压控制电路103，其中：

所述控制器101的第一接口与所述电压采集电路102的一端连接，用于通过所述电压采集电路102采集母线电压；

所述控制器102的第二接口与所述电压控制电路的一端连接，所述电压控制电路103包括开关电路1031和制动电路1032，所述控制器通过控制所述开关电路1031的通断启动或关闭所述制动电路1032以对所述母线电压进行控制；

所述电压控制电路103的另一端与所述电压采集电路102的另一端连接。

该电路10的工作原理如下：

所述控制器101获取所述电压采集电路102采集到的电压，根据转换规则确定所述电压对应的母线电压以及在电机正常工作下的母线电压的正常电压值，当所述控制器101确定母线电压的第一电压值不等于正常电压值且第一电压值与正常电压值的差值大于预设阈值时，控制器接通开关电路1031，使制动电路 1032开始工作，多余的电能消耗在电压控制电路的制动电路1032中。

可选地，所述控制器101可以为集成电路，所述控制器101包括但不限于中央处理器(Center Processor Unit，CPU)、嵌入式微控制器(Micro Controller Unit， MCU)、嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)、嵌入式片上系统(System on Chip，SoC)。

具体地，所述控制器101可以为数字信号处理器(Digital Signal Processor， DSP)。

具体地，所述控制器可以为型号为MC56F84442的处理器。

具体地，所述开关电路可以为智能开关、MOS管等包含导通和断开两种状态的电路。

可选地，所述电路10还可以包括电源辅助电路104，其中：

所述电源辅助电路104的一端分别与所述电压控制电路的另一端、所述电压采集电路的另一端连接；

所述电源辅助电路104的另一端与所述控制器101的第三接口连接。

其中，所述电源辅助电路可以用于为所述反电动势吸收电路提供稳定的电源。

可选地，所述电路10还可以包括整流电路105，其中：

所述整流电路105分别与所述电压控制电路103的另一端、所述电压采集电路102的另一端连接。

其中，所述整流电路105可以用于将交流电源输入的交流电流整流为直流电流进行输出。

可选地，所述整流电路可以为不可控整流电路，也可以为全控整流电路，还可以为半控整流电路。

具体地，所述整流电路可以为桥式整流电路。

可选地，所述电路10还可以包括电压选择电路106，其中：

所述电压选择电路106与所述控制器101的第三接口连接。

其中，所述电压选择电路可以用于选择所述母线电压的正常电压值(指电机驱动器未产生反电动势时母线电压的电压值)。

可选地，所述电路10还可以包括第二连接器107和第三连接器108，其中：

所述第二连接器107、所述第三连接器108分别与所述电压控制电路103的另一端、所述电压采集电路102的另一端连接。

其中，所述第二连接器107可以用于连接供电电源，所述第三连接器108 可以用于连接电机驱动器。

在本实用新型中，反电动势吸收电路独立于电机的驱动器之外，简化驱动器的电路；电压采集电路和电压控制电路由控制器单独控制，电路结构简单，可以及时检测到母线电压上的变化并及时响应，电路中还包括整流电路，可以将交流电流整流为直流电流，可以应用到支持直流输入的驱动器上，此时驱动器无需增加整流电路，进一步简化驱动器的电路。

在一种实施例中，所述电压控制电路中的开关电路可以为MOS管，所述制动电路可以包含功率电阻，下面结合具体的元器件对图1对应的结构图进行介绍。参见图2，图2是本实用新型实施例提供的一种反电动势吸收电路的电路原理图，如图所示所述电压采集电路可以包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2以及第一运算放大器U1，其中：

所述第一电阻R1的一端与所述电压控制电路103的另一端连接，所述第一电阻R1的另一端分别与所述第二电阻R2的一端、所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的一端与所述第一电容C1的一端连接且接地，所述第一电容C1的另一端分别与所述第二电阻R2的另一端、所述第一运算放大器U1 的同相端连接，所述第一运算放大器U1的第一电源端与所述第二电容C2的一端连接，所述第二电容C2的另一端接地，所述第一运算放大器U1的第输出端分别与所述第一运算放大器U1的反相端、所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述控制器101的第一接口VS-DSP连接。

可选地，所述运算放大器U1可以为一个单独的电路元器件，也可以为一个包含在集成电路中的运算放大器，例如集成电路为LMV358系列的运算放大器芯片。

所述电压控制电路102可以包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第一MOS管M1以及第一二极管D1，其中：

所述第五电阻R5的一端与所述控制器101的第二接口BR-DSP连接，所述第五电阻R5的另一端分别与所述第六电阻R6的一端、所述第一三极管Q1的基极b连接，所述第六电阻R6的另一端与所述控制器101的第三接口连接，所述第一三极管Q1的集电极c分别与所述第二三极管Q2的基极b、所述第三三极管Q3的基极b、所述第七电阻R7的一端连接，所述第七电阻R7的另一端与所述第三三极管Q3的集电极c连接，所述第三三极管Q3的发射极e分别与所述第八电阻R8的一端、所述第二三极管Q2的发射极e连接，所述第二三极管 Q2的集电极分别与所述第一三极管Q1的发射极e、所述第九电阻R9的一端连接且接地，所述第九电阻R9的另一端分别与所述第八电阻R8的另一端、所述第一MOS管M1的栅极g连接，所述第一MOS管M1的源极s接地，所述第一MOS管M1的漏极d分别与所述第十电阻R10的一端、所述第一二极管D1 的正极连接，所述第一二极管D1的负极分别与所述第十电阻R10的另一端、所述电压采集电路102的另一端连接。

其中，在本实用新型实施例中，所述第一MOS管M1为开关电路，所述第十电阻R10和所述第一二极管D1组成制动电路。

具体地，所述控制器101的第三接口可以包括VDD、VDDA等电压接口。

其中，所述第一二极管D1的负极与所述电压采集电路102中的第一电阻 R1的一端连接。

可选地，所述电源辅助电路104可以包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第二二极管D2、第三二极管D3D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D 6、第七二极管D 7、第二MOS管M2、第一变压器T 1以及第一电路U12，其中:

所述第十一电阻R11的一端与所述控制器的第三接口连接，所述第十一电阻R11的另一端分别与所述第十二电阻R12的一端、所述第十三电阻R13的一端、所述第三电容C3的一端、所述第一电路U12的第一接口VFB连接，所述第十二电阻R12的另一端接地，所述第一电路U12的第二接口COMP分别与所述第十三电阻R13的另一端、所述第三电容C3的另一端连接，所述第一电路 U12的第三接口ISEN分别与所述第十四电阻R14的一端、所述第四电容C4的一端连接，所述第四电容C4的另一端与所述第五电容C5的一端连接并接地，所述第五电容C5的另一端分别与所述第十五电阻R15的一端、所述第一电路 U12的第四接口RT连接，所述第一电路U12的第五接口GND接地，所述第一电路U12的第六接口OUT与所述第十六电阻R16的一端连接，所述第十六电阻R16的另一端与所述第二MOS管M2的栅极g连接，所述第二MOS管M2 的源极s分别与所述第十四电阻R14的另一端、所述第十七电阻R17的一端连接，所述第十七电阻R17的另一端接地，所述第二MOS管M2的漏极d分别与所述第二二极管D2的正极、所述第一变压器T1的原绕组的第一抽头连接，所述第一变压器T1的原绕组的第二抽头分别与所述第三二极管D3的正极、所述电压控制电路103的另一端、所述电压采集电路102的另一端、所述第十八电阻R18的一端连接，所述第三二极管D3的负极与所述第二二极管D2的负极连接，所述第十八电阻R18的另一端分别与所述第一电路U12的第七接口VCC、所述第四二极管D4的负极连接，所述第六电容C6的正极与所述第七电容C7 的一端连接，所述第七电容C7的另一端分别与所述第六电容C6的负极连接且接地，所述第一电路U12的第八接口VERF与所述第十五电阻R15的另一端连接，所述第一变压器T1的第一副绕组的一端与所述第五二极管D5的正极连接，所述第五二极管D5的负极分别与所述第八电容C8的正极、所述第九电容C9 的一端、所述控制器101的第三接口连接，所述第九电容C9的另一端分别与所述第八电容C8的负极、所述第一变压器T1的第一副绕组的另一端连接且接地，所述第一变压器T1的第二副绕组的一端与所述第六二极管D6的正极连接，所述第六二极管D6的负极分别与所述第十电容C10的正极、所述第十一电容C11 的一端、所述第七二极管D7的负极连接，所述第七二极管D7的正极分别与所述第十一电容C11的另一端、所述第十电容C10的负极、所述第一变压器T1 的第二副绕组的另一端连接且接地。

其中，所述第一变压器T1的原绕组的第二抽头分别与所述电压控制电路 103中的第一二极管D1的负极、所述电压采集电路中的第一电阻R1的一端连接。

可选地，所述整流电路105可以包括第一连接器CN1、第二电路BR1、第十二电容C12、第十三电容C13以及第十四电容C14，其中:

所述第一连接器CN1的第一接口分别与所述第一连接器CN1的第二接口、所述第二电路BR1的第一接口AC1连接，所述第二电路BR1的第二接口AC1 分别与所述第一连接器CN1的第三接口、所述第一连接器CN1的第四接口连接，所述第二电路BR1的第三接口接地，所述第二电路BR1的第四接口分别与所述第十二电容C12的正极、所述第十三电容C13的正极、所述第十四电容C14的正极、所述电压控制电路103的另一端、所述电压采集电路的另一端连接，所述第十二电容C12的负极分别与所述第十三电容C13的负极、所述第十四电容 C14的负极连接并接地。

其中，所述第二电路BR1的第四接口分别与所述电压控制电路103中的第一二极管D1的负极、所述电压采集电路中的第一电阻R1的一端连接。

可选地，电压选择电路106可以包括第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R 22以及拨码开关SW，其中：

所述第十九电阻R19的一端分别与所述第二十电阻R20的一端、所述第二十一电阻R21的一端、所述第二十二电阻R22的一端以及所述控制器101的第三接口连接，所述第十九电阻R19的另一端分别与所述控制器101的第四接口、所述拨码开关SW的第一开关的一端连接，所述第二十电阻R20的另一端分别与所述控制器101的第五接口、所述拨码开关SW的第二开关的一端连接，所述第二十一电阻R21的另一端分别与所述控制器101的第六接口、所述拨码开关SW的第三开关的一端连接，所述第二十二电阻R22的另一端分别与所述控制器101的第七接口、所述拨码开关SW的第四开关的一端连接，所述拨码开关SW的第一开关的另一端分别与所述拨码开关SW的第二开关的另一端、所述拨码开关SW的第三开关的另一端、所述拨码开关SW的第四开关的另一端连接并接地。

可选地，所述第二连接器107的第一接口与所述电压控制电路103中的第一二极管D1的负极连接，所述第二连接器107的第二接口与所述电压控制电路 103中的第一二极管的正极连接；所述第三连接器108的第一接口、第二接口以及第三接口分别与所述电压控制电路103中的第一二极管D1的负极连接，所述第三连接器108的第四接口、第五接口以及第六接口分别接地。

应理解的是，图2对应的示例仅用于解释实用新型实施例，不应构成限定，在可选方式中，图1的各个电路还可以有其他实现方式，例如可以将图2中的部分电阻(例如第一电阻)拆分为两个或多个等效电阻，例如将图2中的第一 MOS管M1替换为其他开关电路等，在此不再列举。

下面结合图2对该电路的工作原理做一个详细介绍。

在电机正常工作的情况下，控制器101可以获取第一接口VS-DSP处的电压值，第一接口VS-DSP处的电压等于电压采集电路102中第一运算放大器的同相端的电压，第一运算放大器同相端的电压是经过第一电阻R1和第二电阻 R2分压后的电压，则可以根据第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值反推得到母线电压VDC的电压值，即控制器可以通过获取第一接口VS-DSP处的电压进而确定在电机正常工作的情况下母线电压的电压值，同时，在电机正常工作的情况下，控制器的第二接口BR-DSP保持高电平，电压采集电路中的第一MOS管 M1处于断开状态；当电机突然从一个较高的速度突然减速时，会产生反电动势，母线电压的电压值会突然增大，当控制器101从第一接口VS-DSP获取的电压值升高且根据VS-DSP的电压值与母线电压值的对应关系确定母线电压的电压值与正常情况下母线电压的电压值的差值大于预设阈值时，控制器101将第二接口BR-DSP变为低电平，使电压采集电路中的第一MOS管M1导通，则因为电机减速而产生的多余的电能可以通过电压采集电路中的第十电阻R10发热消耗掉，母线电压可以逐渐恢复正常；当控制器101确定母线电压的电压值恢复正常时，控制器将第二接口BR-DSP变为高电平，电压采集电路中的第一MOS 管M1又恢复断开状态。

在本实用新型中，反电动势吸收电路独立于电机的驱动器之外，简化驱动器的电路；电压采集电路和电压控制电路由控制器单独控制，电路结构简单，可以及时检测到母线电压上的变化并及时响应，电路中还包括整流电路，可以将交流电流整流为直流电流，可以应用到支持直流输入的驱动器上，此时驱动器无需增加整流电路，进一步简化驱动器的电路。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory， ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。