本实用新型实施例涉及电子技术领域，特别是涉及一种编码器的电源管理及保护电路。
背景技术：
随着自动化技术的发展，伺服系统技术也得到了较大的发展，并且随着自动化技术的发展而得到普遍的应用。其中，编码器是伺服系统中的重要部件，伺服系统为了实现精确的位置与速度控制，需要通过与伺服电机同轴的编码器反馈位置信息等信息给驱动器，进而实现高精度的闭环控制。编码器时序的控制直接影响电机的初始位置的准确性，因编码器上电后，会上传初始位置，但系统初始化需要较长时间，这样会出现电机初始位置错误使电机出现跳动。
此外，随着自动化技术的发展，伺服系统也越来越复杂，在接线调试中，往往将出现将编码器的电源接错或短路，这样轻则导致系统电源跳闸，重则导致电机编码器或驱动器损坏，甚至在系统电源被拉低的过程中，驱动器的控制IO出现异常，导致设备损坏或安全事故。
目前，针对上述两种技术问题，业界仍没有提出很好解决方案。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供一种编码器的电源管理及保护电路，以对编码器的电源进行有效管理和保护。
为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：提供一种编码器的电源管理及保护电路，包括开关电路、电压反馈电路以及控制器，其中开关电路电连接于电源与编码器之间，电压反馈电路电连接开关电路，并用于对开关电路的输出电压进行反馈，控制器电连接开关电路和电压反馈电路，控制器在上电初始化完成后控制开关电路导通，并进一步根据电压反馈电路的反馈电压控制开关电路的导通和关闭。
其中，开关电路包括PNP三极管、NPN三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中PNP三极管的发射极连接电源，PNP三极管的集电极连接编码器，PNP三极管的基极经第一电阻连接NPN三极管的集电极，NPN三极管的集电极经第二电阻连接电源，NPN三极管的基极经第三电阻连接控制器，并经第四电阻连接NPN三极管的发射极，NPN三极管的发射极进一步接地。
其中，开关电路进一步包括电容，NPN三极管的基极经电容连接NPN三极管的发射极。
其中，第一电阻设置成使得PNP三极管在导通时处于饱和区域。
其中，PNP三极管的发射极和集电极之间的饱和压降小于或等于0.1V。
其中，PNP三极管的最大工作电流小于0.5A。
其中，第三电阻和第四电阻设置成使得NPN三极管在导通时处于饱和区域。
其中，电压反馈电路包括串联于PNP三极管的集电极与地之间的第五电阻和第六电阻，其中控制器连接于第五电阻与第六电阻之间。
其中，控制器设置有通用输入/输出端口，电压反馈电路的反馈电压输入通用输入/输出端口。
其中，控制器设置有模数转换器，电压反馈电路的反馈电压输入模数转换器，并进行模数转换。
本实用新型实施例的有益效果是：在本实用新型实施例所提供的编码器的电源管理及保护电路中，在控制器上电初始化完成后才控制开关电路导通来对编码器进行供电，避免了系统初始化过长，以至提前上电所导致的电机初始位置错误，同时控制器根据开关电路的输出电压来控制开关电路的导通和关闭，有效避免编码器的电源接错或短路所导致的一系列问题。
附图说明
图1是根据本实用新型第一实施例的编码器的电源管理及保护电路的示意图。
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的一部分实施例，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。
参照图1所示，图1是根据本实用新型第一实施例的编码器的电源管理及保护电路的示意图。本实施例的编码器的电源管理及保护电路包括开关电路10、电压反馈电路11以及控制器12。
开关电路10电连接于电源VCC与编码器20之间，电压反馈电路11电连接开关电路10，并用于对开关电路10的输出电压进行反馈，控制器12电连接开关电路10和电压反馈电路11，控制器12在上电初始化完成后控制开关电路10导通，并进一步根据电压反馈电路11的反馈电压控制开关电路10的导通和关闭。
通过上述方式，在控制器12上电初始化完成后才控制开关电路10导通来对编码器20进行供电，避免了系统初始化过长，而编码器20提前上电所导致的电机初始位置错误，同时控制器12根据开关电路10的输出电压来控制开关电路10的导通和关闭，有效避免编码器20的电源VCC接错或短路所导致的一系列问题。
进一步，在本实施例中，开关电路10包括PNP三极管Q1、NPN三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，其中PNP三极管Q1的发射极连接电源VCC，PNP三极管Q1的集电极连接编码器20，PNP三极管Q1的基极经第一电阻R1连接NPN三极管Q2的集电极，NPN三极管Q2的集电极经第二电阻R2连接电源VCC，NPN三极管Q2的基极经第三电阻R3连接控制器12，并经第四电阻R4 连接NPN三极管Q2的发射极，NPN三极管Q2的发射极进一步接地GND。进一步，NPN三极管Q2的基极经电容C连接NPN三极管Q2的发射极。
在本实施例中，PNP三极管Q1是作为开关管使用，因为其饱和导通电压小，这样可以尽可能地减小电源VCC的压降。同时，为了能使得PNP三极管Q1在饱和导通时的电流输出能力更大，在其前方增加NPN三极管Q2来驱动PNP三极管Q1，使其在饱和导通时的基极产生稳定且相对较大的电流(例如，4mA)，以确保PNP三极管Q1在工作时处于饱和导通的状态。
在本实施例中，PNP三极管Q1优选采用锗材料的PNP三极管，该材料的PNP三极管的饱和压降的发射极和集电极之间的饱和压降小于或等于0.1V，这样可以使编码器20所接收的电压更接近电源VCC的输出电压，即便编码器20的导线线材较长时(10m以上)，编码器20也能正常工作。进一步，PNP三极管Q1的最大工作电流优选小于0.5A，因此确保最大工作电流远小于电源VCC的输出能力，且其退保和速度较快，因此在编码器20短路时，电源VCC不会被拉低，从而保证了系统的安全。
进一步，第一电阻R1的选型主要考虑是使得PNP三极管Q1导通时处于饱和区域，且优选是深度饱和区域，这样也可以使PNP三极管Q1的导通压降减小，第一电阻R1的阻值可以是1000欧姆。第三电阻R3和第四电阻R4的选型主要考虑是使得NPN三极管Q2在导通时处于饱和状态，其阻值可以是1000欧姆和470欧姆，第二电阻R2起到对NPN三极管Q2的集电极进行上拉的作用，其阻值可以是4700欧姆或10000欧姆。电容C的作用是防止上电时NPN三极管Q2的基极电流过大，其电容值可以是0.1uF。
在本实施例中，电压反馈电路11包括串联于PNP三极管Q1的集电极与地GND之间的第五电阻R5和第六电阻R6，其中控制器12连接于第五电阻R5与第六电阻R6之间。第五电阻R5与第六电阻R6的阻值可以是4990欧姆和10000欧姆电阻。在本实施例中，采用第五电阻R5和第六电阻R6串联的分压电路来对开关电路10的输出电压进行反馈，在其他实施例可以设计其他的电压反馈电路。
进一步，控制器12设置有通用输入/输出端口或模数转换器121，电压反馈电路11的反馈电压输入通用输入/输出端口或模数转换器121。
其中，当输入通用输入/输出端口时，可以直接以中断方式对控制器12进行触发。此时，控制器12仅需通过判断反馈电压的有无来判断编码器20的电源是否正常。而当输入模数转换器，电压反馈电路11的反馈电压进行模数转换，并将转换结果与预设阈值进行比较。
在上述电源管理及保护电路工作过程中，首选对控制器12进行上电初始化，在控制器12上电初始化完成后，控制器12发送相应控制信号给开关电路10，此时NPN三极管Q2和PNP三极管Q1依次导通，进而对编码器20供电。控制器12若在预定时间范围(例如，2ms)内检测到电压反馈电路11的反馈电压正常，则控制开关电路10持续导通。随后，控制器12每隔预定时间范围(例如，62.5us)检测依次电压反馈电路11的反馈电压是否正常。若正常，则控制开关电路10持续导通，若不正常，则控制开关电路10持续关闭。
综上所述，本领域技术人员容易理解，本实用新型实施例所提供的编码器的电源管理及保护电路中，在控制器上电初始化完成后才控制开关电路导通来对编码器进行供电，避免了系统初始化过长，而继电器提前上电所导致的电机初始位置错误，同时控制器根据开关电路的输出电压来控制开关电路的导通和关闭，有效避免编码器的电源接错或短路所导致的一系列问题。
以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。