专利名称：一种军用直线位置式电动舵机控制驱动器的制作方法
技术领域：
一种军用直线位置式电动舵机控制驱动器技术领域[0001]本实用新型属于一种巡航导弹舵机系统用控制驱动器，具体涉及一种直线位置式电动舵机控制驱动器。
背景技术：
[0002]直线位置式电动舵机是采用电机减速后带动丝杠的直线位置式机械伺服结构，用于调整导弹飞行姿态，属于导弹系统的控制执行部件。对于巡航导弹而言，电动舵机的位置跟踪性能决定了导弹命中目标的准确度。[0003]目前国内无此类型巡航导弹舵机系统用高功率密度、多回路、快响应、军用直线位置式电动舵机控制驱动器。发明内容[0004]本实用新型的目的是提供一种高功率密度、多回路、快响应、能适应各种严酷环境条件的军用直线位置式电动舵机控制驱动器。[0005]本实用新型是这样实现的，一种军用直线位置式电动舵机控制驱动器，它包括电源电路，电源电路为驱动单元和控制单元供电，控制单元向驱动单元提供控制信号，驱动单元与舵机连接，舵机与控制单元连接。[0006]所述的电源电路包括微型DC/DC I、微型DC/DC II和微型DC/DC III，其中微型 DC/DC I将28V直流电源变换为5V，提供给主控单元各模块A/D芯片、晶振电路、控制芯片和 CPLD芯片，并为电压调整器提供稳定可靠的低电压输入；微型DC/DC 117将28V直流电源变换为15V，为驱动电路提供驱动信号放大的能源；电压调整器将微型DC/DC I提供的5V直流电源变换为2. 5V电源，提供给控制芯片内核；微型DC/DC I将28V直流电源变换为12V， 提供给运放电路。[0007]本实用新型的优点是，单台控制驱动器最多可同时控制4路电动舵机，4通道同时工作，输出功率最大可达4KW，体积仅为200*200*50 (mm3)，具有很高的功率密度比。控制驱动器采用双极性舵机驱动方式，有效的减小舵机工作时的静摩擦，从而极大地提高了电动舵机的响应速度。并且特别根据巡航导弹舵机工作时所处的恶劣的环境条件对控制器外壳进行了减震和密封设计，保证控制器的军用可靠性。巡航导弹舵机系统用控制驱动器结构紧凑、工作效率高、正常工作时几乎无温升，并且特别根据巡航导弹舵机工作时所处的恶劣的环境条件对控制器外壳进行了减震和密封设计，保证控制器的军用可靠性。控制驱动器壳体连接器引出模拟输入口，用于实现模拟指令和舵机反馈的采集，进行闭环控制；引出串口接点便于每台产品在程序固化前，根据舵机系统调试情况，实现关键控制参数的装订功能，简化了调试过程。
[0008]图I控制驱动器各功能模块连接关系图；[0009]图2控制驱动器功能框图。[0010]图中，I电源电路，2驱动单元，3舵机，4控制单元，6第一个微型DC/DC，7第二个微型DC/DC，8第三个微型DC/DC，9电压调整器，10A/D芯片，11运放电路，12晶振电路，13控制芯片，14CPLD芯片，15驱动电路，16桥式功率电路。
具体实施方式
[0011]
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明[0012]一种直线位置式电动舵机控制驱动器它包括电源电路1，电源电路I为驱动单元2 和控制单元4供电，控制单元4向驱动单元2提供控制信号，驱动单元2与舵机3连接，舵机3与控制单元4连接。[0013]如图I所示，电源电路I为控制单元4和驱动单元2提供稳定可靠的能源；舵机3 的位置信号反馈到主控单元4中，主控单元4通过这些信息，以及导弹飞控系统发出的模拟指令，生成4路PWM控制信号；驱动电路2接收控制单元4的PWM控制信号，经过信号放大后驱动舵机3工作。[0014]如图2所示，电源电路I包括微型DC/DC 16、微型DC/DC 117和微型DC/DC 1118， 其中微型DC/DC 16将28V直流电源变换为5V，提供给主控单元各模块A/D芯片10、晶振电路12、控制芯片13和CPLD芯片14，并为电压调整器9提供稳定可靠的低电压输入；微型 DC/DC 117将28V直流电源变换为15V，为驱动电路15提供驱动信号放大的能源；电压调整器9将微型DC/DC 16提供的5V直流电源变换为2. 5V电源，提供给控制芯片13内核；微型 DC/DC 18将28V直流电源变换为12V，提供给运放电路11。[0015]本发明中电源电路微型DC/DC 16、微型DC/DC 117和微型DC/DC III8的电压转换效率大于85%，达到了降低控制器功耗，抑制控制器温升，适应高温环境，提高元器件可靠性的目的。[0016]驱动电路15采用集成驱动芯片，集成度高、体积小，驱动方式为自举驱动，这种驱动方式结构紧凑、所用外围元器件数量少、驱动效率高；桥式功率电路16采用MOS管H桥， MOSFET功率器件具有电压驱动、开关损耗小、适合于低电压应用的优点。本发明中驱动电路 15和桥式功率电路16均满足军用环境和效率高的要求。[0017]控制单元是控制器的控制核心，A/D芯片10，运放电路11，晶振电路12，控制芯片 13和CPLD芯片14。其中控制芯片13为高性能数字信号处理器XC164，是整个控制器的数据处理中心，通过A/D芯片10模数转换电路采集舵机位移传感器信号和弹上控制系统发送的指令信号，并进行舵机位置闭环控制，输出4路控制舵机的PWM信号。CPLD芯片14将4 路PWM信号转换成相位相反，死区为4us的4对PWM信号，实现对电动舵机的双极性控制。[0018]舵机控制器由控制单元和驱动单元组成[0019]控制单元主要由电源变换电路、XC164系统控制电路、A/D模数转换电路、CPLD逻辑电路等功能单元组成。电源变换电路将外部电池组的28V直流电源变换为稳定的二次电源，提供给控制单元和驱动单元。单片机XC164系统控制电路是控制器核心功能电路，通过 A/D模数转换电路采集舵机位移传感器信号和弹上控制系统发送的指令信号，并进行舵机位置闭环控制，输出4路控制舵机的PWM信号。CPLD将4路PWM信号转换成相位相反，死区为4us的4对PWM信号，实现对电动舵机的双极性控制。[0020]驱动单元可同时驱动4路舵机。主要由隔离电路、功率MOS管驱动电路和MOSFET 桥式电路组成。隔离电路用于控制电路与强电功率驱动电路间的电气隔离，提高系统运行的稳定性和可靠性；功率驱动电路用于放大双极性PWM控制信号，正确驱动MOSFET桥式电路开关动作；M0SFET桥式电路是H型桥式电路，用于最终控制直流有刷电机的正、反向运动。[0021]本实用新型结构紧凑、功率密度高、适应恶劣的环境，能够控制军用直线位置式电动舵机长时间稳定可靠工作。除了用于直线位置式电动舵机控制驱动器，还可用于其他要求快反应、能适应各种恶劣环境的军用角度式电动舵机控制驱动。
权利要求1.一种军用直线位置式电动舵机控制驱动器，其特征在于它包括电源电路(1)，电源电路(I)为驱动单元(2)和控制单元(4)供电，控制单元(4)向驱动单元(2)提供控制信号， 驱动单元(2)与舵机(3)连接，舵机(3)与控制单元(4)连接。
2.如权利要求I所述的一种军用直线位置式电动舵机控制驱动器，其特征在于电源电路(I)包括微型DC/DC I (6)、微型DC/DC II (7)和微型DC/DC III (8)，其中微型DC/DC I (6)将28V直流电源变换为5V，提供给主控单元各模块A/D芯片(10)、晶振电路(12)、控制芯片(13)和CPLD芯片(14)，并为电压调整器(9)提供稳定可靠的低电压输入；微型DC/ DCII7将28V直流电源变换为15V，为驱动电路(15)提供驱动信号放大的能源；电压调整器(9)将微型DC/DC I (6)提供的5V直流电源变换为2. 5V电源，提供给控制芯片(13)内核； 微型DC/DC I (8)将28V直流电源变换为12V，提供给运放电路(11 )。
专利摘要本实用新型属于一种巡航导弹舵机系统用控制驱动器，具体涉及一种军用直线位置式电动舵机控制驱动器。它包括电源电路，电源电路为驱动单元和控制单元供电，控制单元向驱动单元提供控制信号，驱动单元与舵机连接，舵机与控制单元连接。其优点是，单台控制驱动器最多可同时控制4路电动舵机，4通道同时工作，输出功率最大可达4kW，体积仅为200*200*50(mm3)，具有很高的功率密度比。控制驱动器采用双极性舵机驱动方式，有效的减小舵机工作时的静摩擦，从而极大地提高了电动舵机的响应速度。并且特别根据巡航导弹舵机工作时所处的恶劣的环境条件对控制器外壳进行了减震和密封设计，保证控制器的军用可靠性。
文档编号H02P7/00GK202818202SQ20122044371
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者张巍, 仲悦 申请人:北京精密机电控制设备研究所, 中国运载火箭技术研究院