一种伺服驱动器刹车晶体管及桥臂失效短路的保护电路的制作方法

本实用新型涉及伺服驱动器技术领域，更具体地说涉及一种伺服驱动器刹车晶体管及桥臂失效短路的保护电路。

背景技术：

目前，现有通用的伺服驱动器会发生刹车晶体管失效短路或逆变桥臂失效短路。当发生刹车晶体管失效短路时，内部的充电电阻和刹车电阻将直接串接在母线供电回路中，充电电阻和刹车电阻有持续大电流流过，导致充电电阻和刹车电阻持续发热，四周将产生高温，从而烧毁其他外围器件，导致伺服驱动器被烧毁，更甚者引起火灾。当发生逆变桥臂失效短路时，内部的充电电阻将直接串接在母线供电回路中，充电电阻将持续有大电流流过，也会导致伺服驱动器被烧毁。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种伺服驱动器刹车晶体管及桥臂失效短路的保护电路，解决刹车晶体管失效短路或桥臂失效短路而使充电电阻和刹车电阻持续发热，导致伺服驱动器被烧毁的问题。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种伺服驱动器刹车晶体管及桥臂失效短路的保护电路，连接于滤波电路和刹车电路之间，且与控制回路双向电连接，包括具有常闭触点的第一继电器和霍尔传感器，第一继电器的常闭触点连接于所述滤波电路的滤波电容和所述刹车电路的刹车电阻之间，所述霍尔传感器连接于所述滤波电容与所述刹车电路的刹车晶体管的发射极之间，并且，所述第一继电器的线圈的第一端连接开关电源Vcc，第二端连接所述控制回路的继电器控制信号端处，且所述控制回路的电流采集信号端连接所述霍尔传感器的两端。

采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：通过在母线供电回路中增加第一继电器和霍尔传感器，通过控制回路经霍尔传感器对母线供电回路上的电流进行检测，在母线供电回路中的刹车晶体管或桥臂发生失效短路时，能够断开母线电源与刹车回路之间的回路，以起到保护母线供电回路的作用，防止伺服驱动器被烧毁。

当刹车晶体管失效短路时，母线供电回路中电网侧输入的电流经整流桥输出到充电电阻，再经第一继电器常闭触点流至刹车电阻，刹车晶体管因失效短路，使得电流直接接到母线电压的负极.再经过霍尔传感器和整流桥回到输入侧电网，此时控制回路通过霍尔传感器检测到电流值判断刹车晶体管失效短路，控制回路输出开通信号给第一继电器，使得第一继电器的常闭触点断开，从而断开充电电阻和刹车电阻之间的电流回路，以避免充电电阻和刹车电阻持续发热而烧毁周边的电路元器件，使得伺服驱动器被烧毁。

当功率晶体管失效短路时，母线供电回路上的电流依次经过充电电阻，第一继电器和功率晶体管，再经过霍尔传感器和整流桥回到输入侧电网处，此时控制回路通过霍尔传感器检测到电流值判断功率晶体管失效短路，控制回路输出开通信号给第一继电器，使得第一继电器的常闭触点断开，从而断开充电电阻与刹车电阻之间的回路，以避免充电电阻和刹车电阻持续发热而烧毁周边的电路元器件，使得伺服驱动器被烧毁。

附图说明

图1为本实用新型在伺服驱动器上的电路原理框图。

图2为本实用新型在伺服驱动器上的应用电路图。

图3为本实用新型在伺服驱动器中刹车晶体管失效短路后的电流流经示意图。

图4为本实用新型在伺服驱动器中桥臂失效短路后的电流流经示意图。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

一种伺服驱动器刹车晶体管及桥臂失效短路的保护电路，是在常规伺服驱动器的母线供电回路的基础上作出的改进。

此伺服驱动器包括控制回路和母线供电回路，如图1所示，此母线供电回路包括依次电连接的整流电路、充电缓冲电路、滤波电路、刹车电路和逆变电路，且控制回路的输出端分别电连接刹车电路的控制端和逆变电路的控制端。如图2所示，其中，整流电路包括整流桥，滤波电路包括滤波电容C1，充电缓冲电路包括充电电阻R2和第二继电器RY2，充电电阻R2与第二继电器RY2的常开触点并联后连接在整流桥和滤波电容C1之间。伺服驱动器上电后，三相交流电经整流电路整流后经过充电电阻R2给滤波电容C1限流缓冲充电，待充电完成后，控制回路通过控制信号让第二继电器RY2吸合，第二继电器RY2触点接通，此时充电电阻R2被短路，不再工作。

母线供电回路还包括保护电路，此保护电路连接于滤波电路和刹车电路之间，且保护电路与控制回路双向电连接，此保护电路包括具有常闭触点的第一继电器RY1和霍尔传感器U1，第一继电器RY1的常闭触点连接于滤波电容C1的正极端和下述刹车电路的刹车电阻R1之间，霍尔传感器U1连接于滤波电容C1的负极端与下述刹车电路的刹车晶体管T7的发射极之间，并且，第一继电器RY1的线圈的第一端与开关电源Vcc电连接，第二端电连接控制回路的继电器控制信号输出端，并且，控制回路的电流采集信号端电连接霍尔传感器U1的两端。

进一步地，第一继电器RY1通过第一晶体管Q2与控制回路电连接，即第一继电器RY1中第一线圈的第二端电连接第一晶体管Q2的集电极，第一晶体管Q2的发射极接GND端，第一晶体管Q2的基极电连接控制回路的继电器控制信号端。

刹车电路包括串联的刹车电阻R1和刹车模块Q1，刹车模块Q1包括前述的刹车晶体管T7以及反向并联于刹车晶体管T7的集电极和发射极之间的整流二极管。刹车电阻R1不与刹车模块Q1相连的一端电连接母线供电回路的母线电压的正极P(+)上，刹车晶体管T7的发射极电连接母线供电回路的母线电压的负极N(-)上。逆变电路为常规的桥式逆变电路，其包括六个桥臂，分别为三个上桥臂和三下桥臂，且三个上桥臂的功率晶体管分别对应为T1、T2和T3，三个下桥臂的功率晶体管分别对应为T4、T5和T6，功率晶体管T1和T4构成U相输出，功率晶体管T2和T5构成V相输出，功率晶体管T3和T6构成W相输出，功率晶体管T1和T4的连接点输出端子至电机的U相上，功率晶体管T2和T5的连接点输出端子至电机的V相上，功率晶体管T3和T6的连接点输出端子至电机的W相上。且功率晶体管T1、T2和T3的集电极连接于母线供电回路的母线电压的正极P(+)上，功率晶体管T4、T5和T6的发射极连接于母线供电回路的母线电压的负极N(-)上。

本实用新型中，刹车电路的作用在于：当接入逆变电路中的电机突然减速或停止时，为了避免过高的电压，通过开通刹车电路，使得刹车模块的刹车晶体管T7导通，此时刹车电阻R1近似串接于母线电压的正极P(+)与负极N(-)之间，刹车电阻R1将升高的母线电压消耗掉，从而避免母线电压上升，达到保护母线供电回路上的元器件的作用。

本实用新型中，保护电路对刹车晶体管T7失效短路以及桥臂失效短路均起到保护的作用，下面对刹车晶体管T7失效短路和桥臂失效短路这两种情况作出详细描述。

如图3所示，当刹车晶体管T7失效短路时，电网侧输入的电流经整流桥输出到充电电阻R2，再经第一继电器RY1常闭触点流至刹车电阻R1，刹车晶体管T7因失效短路，使得电流直接接到母线电压的负极N(-).再经过霍尔传感器U1和整流桥回到输入侧电网，此时控制回路通过霍尔传感器U1检测到电流值，判断刹车晶体管T7是否失效短路，若失效短路，则控制回路输出开通信号给第一继电器RY2，使得第一继电器RY2的常闭触点断开，从而断开充电电阻R2和刹车电阻R1之间的电流回路，以避免充电电阻R2和刹车电阻R1持续发热而烧毁周边的电路元器件，使得伺服驱动器被烧毁。

如图4所示，逆变电路中U相、V相和W相桥臂的工作原理相同，这里以U相的桥臂为例，当功率晶体管T1和T4失效短路时，母线供电回路上的电流依次经过充电电阻R2，第一继电器RY2、功率晶体管T1和T4，再经过霍尔传感器U1和整流桥回到输入侧电网处，此时控制回路通过霍尔传感器U1检测到电流值，判断功率晶体管T1和T4失效短路，控制回路输出开通信号给第一继电器RY2，使得第一继电器RY2的常闭触点断开，从而断开充电电阻R2的回路，以避免充电电阻R2和刹车电阻R1持续发热而烧毁周边的电路元器件，使得伺服驱动器被烧毁。

本实用新型一种伺服驱动器刹车晶体管及桥臂失效短路的保护电路，通过在母线供电回路中增加第一继电器和霍尔传感器，通过控制回路通过霍尔传感器对母线供电回路上的电流进行检测，在母线供电回路中的刹车晶体管或桥臂发生失效短路时，能够断开母线电源与刹车回路之间的回路，以起到保护母线供电回路的作用。

以上所述仅为本实施例的优选实施例，凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本实用新型的权利要求范围。