一种基于IGBT的无刷电机驱动器的制作方法

本实用新型属于伺服驱动技术领域，更具体地，涉及一种基于IGBT的无刷电机驱动器。

背景技术：

无刷电机驱动器是伺服控制系统的驱动部分，它与控制器、执行机构(作动器)一起构成伺服控制系统。伺服控制系统在控制指令的控制下，经无刷电机驱动器驱动，带动执行机构按控制指令运转。

一些飞行器所采用的伺服机构供电电压高，要求结构紧凑、重量轻、响应快，但目前还没有能与之匹配的无刷电机驱动器。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于IGBT的无刷电机驱动器，其目的在于提供一种耐压值高、具备完善电流保护的无刷电机驱动器。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种基于IGBT的无刷电机驱动器，包括光耦隔离模块、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)、驱动电路、IGBT模块以及电流保护电路；

其中，光耦隔离模块的第一输入端用于接入PWM信号，第二输入端用于接入方向信号，CPLD的第一输入端用于接入DVCC电压信号，第二输入端与光耦隔离模块的第一输出端相连，第三输入端与光耦隔离模块的第二输出端相连，第四输入端与电流保护电路的输出端相连，第五输入端与外部无刷电机霍尔信号相连；驱动电路的第一输入端与CPLD模块的第一输出端相连，第二输入端用于接入VCC电压信号；IGBT模块的第一输入端与驱动电路的输出端相连，第二输入端用于接入功率供电信号，IGBT模块的第一输出端用于连接外部无刷电机；电流保护电路的输入端与IGBT模块的第二输出端相连。

优选的，上述基于IGBT的无刷电机驱动器，还包括缓冲吸收电路，缓冲吸收电路与IGBT模块相连，用于吸收IGBT模块开通和关断时产生的电压尖峰，对IGBT模块进行保护。

优选的，上述基于IGBT的无刷电机驱动器，其电流保护电路包括依次相连的电流传感器和比较器；电流传感器的输入端作为电流保护电路的输入端，比较器的输出端作为电流保护电路的输出端。

上述基于IGBT的无刷电机驱动器的工作原理具体如下：当外部控制器发送PWM信号和方向信号时，PWM信号和方向信号分别经过光耦隔离后送入CPLD，CPLD根据接收到的信号进行逻辑运算输出六路驱动信号发送至驱动电路，由驱动电路对六路驱动信号进行功率放大后，发送至IGBT模块进行栅极驱动，从而驱动外部无刷电机运转；串联在无刷电机直流母线上的电流保护电路采集无刷电机的母线电流信号并将采集到的信号与给定阈值进行比较，CPLD根据比较结果实现电流保护。

优选的，上述基于IGBT的无刷电机驱动器具有壳体，CPLD、驱动电路，IGBT模块以及电流保护电路均集成于壳体内。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，提供高供电电压接口、且结构紧凑、工作稳定可靠，可满足供电电压高、响应快的伺服机构的要求。

附图说明

图1是实施例提供的基于IGBT的无刷电机驱动器的功能框图；

图2是实施例中的光耦隔离模块以及CPLD的电路示意图；

图3是实施例中的电流保护电路的示意图；

图4是为实施例中的驱动电路示意图；

图5是为实施例中的三相桥电路及缓冲吸收电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例提供的基于IGBT的无刷电机驱动器，其功能框图如图1所示，包括集成于壳体内的光耦隔离模块、CPLD、驱动电路、IGBT模块、缓冲吸收电路、电流传感器以及比较器；

实施例中，驱动电路采用驱动芯片IRS2334S实现；无刷电机驱动器接收PWM信号和方向信号并进行光耦隔离后送入CPLD，CPLD根据接收到的霍尔信号进行逻辑处理输出六路驱动信号发送至驱动芯片IRS2334S，驱动芯片IRS2334S功率放大后提供给IGBT模块进行栅极驱动，从而驱动无刷直流电机运转；串联在直流母线上的电流传感器采集无刷电机的电流信号并与给定阈值进行比较，将比较结果发送至CPLD实现电流保护；缓冲吸收电路则吸收IGBT开通和关断时产生的电压尖峰对IGBT进行保护。

图2所示为光耦隔离模块以及CPLD的示意图；其中，图2(a)为光耦隔离模块及其外围电路的示意图，图2(b)为CPLD模块及外围电路示意图；其中，N14为光电耦合器，D1为CPLD模块；光电耦合器将PWM信号和方向信号进行隔离后送至CPLD，CPLD对霍尔信号、隔离后的PWM信号和方向信号进行逻辑运算，生成电机驱动信号，并根据电流比较器的输出进行电流保护。

图3所示为实施例的电流保护电路的示意图；其中图3(a)为电流传感器及其外围电路示意图，其中，A3为电流传感器；图3(b)为比较器及其外围电路示意图，其中，N3为比较器；电流传感器采集无刷电机的直流母线电流信号并转换为电压信号，发送至比较器与预设的阈值进行比较，比较结果发送至CPLD。

图4所示为驱动电路示意图，其中U3为本实施例所采用的驱动芯片IRS2334S；该电路用于对CPLD输出的电机驱动信号进行放大后，发送给IGBT栅极，实现对三相桥的导通控制。

图5所示为三相桥电路及缓冲吸收电路示意图，其中，图5(a)为IGBT模块SK50GD066ET构成的三相桥电路，根据栅极驱动信号实现对外部无刷电机的驱动；图5(b)所示为缓冲吸收电路，缓冲吸收电路用于吸收IGBT模块开通与关断时产生的电压尖峰，实现对IGBT模块的保护。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。