全数字通用交流伺服定位控制驱动器制造技术

一种全数字通用交流伺服定位控制驱动器，它主要由控制板和驱动板组成，所述的控制板中，由高速数字信号处理器ＤＳＰ、复杂可编程逻辑电路ＣＰＬＤ、多通道模拟数字ＡＤＣ转换芯片、多通道数字模拟ＤＡＣ转换芯片、通信接口芯片、输入控制信号／输出状态信号接口、高速光耦隔离、驱动放大电路、按键及ＬＥＤ显示组成全数字通用型交流伺服驱动器的控制电路；所述的驱动板中，由开关电源、专用智能功率模块ＩＰＭ、电机相电流检测电路、母线整流滤波电路、ＩＰＭ模块报警信号处理电路、上电控制电路、高速光耦隔离电路、制动泻放回路组成根据控制信号输出驱动信号到伺服电机的全数字通用型交流伺服驱动器的驱动功率电路；它具有结合简单、合理，控制驱动器精度高、功能全、兼容性好、适用范围广的特点。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

All digital AC servo positioning control driver

A universal digital AC servo positioning control driver, which mainly comprises a control board and driver board, the control plate, a high speed digital signal processor DSP and complex programmable logic circuit CPLD, multi-channel analog digital conversion chip ADC, multi-channel digital analog conversion chip, DAC communication interface chip, input control signal output / state signal interface, high speed optocoupler, driving control circuit, amplifier circuit, buttons and LED display the digital universal AC servo driver; the driver board, by switching power supply, designed with intelligent power module IPM, motor phase current detection circuit, rectifier and filter circuit, IPM bus module alarm signal processing circuit, control circuit, power circuit, high speed optocoupler isolation circuit and brake root According to the control signal output signal to the drive power circuit of servo motor digital universal AC servo drive; it is with simple and reasonable control, drive characteristics of high accuracy and full function, good compatibility, wide application range.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种全数字通用交流伺服定位控制驱动器，属于运动控制技术、 伺服传动装置等控制设备
技术背景目前，通用型交流伺服驱动器多采用数字处理器DSP做控制核心芯片，为了实现诸多 的系统功能，需要采用很多的外围集成电路芯片，有的甚至单独加一单片机MCU专门做外 围按键处理及显示功能，这样易导致整个系统存在结构复杂，逻辑混乱，抗干扰能力差等 不足。同时系统对电机相电流采样主要是通过，电流传感器、运算放大器以及AD转换器 完成，流传感器本身存在体积大，成本高，等不足之处，并且其电流采样输出线性度低， 使得采样精度较低，从而降低了系统控制性能。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构简单合理，控制驱动器精度高、功能全、兼容性 好、适用范围广的的全数字通用交流伺服定位控制驱动器。本技术的目的是通过如下技术方案来完成的，它主要由控制板和驱动板组成，所 述的控制板中，由高速数字信号处理器DSP、复杂可编程逻辑电路CPLD、多通道模拟数 字ADC转换芯片、多通道数字模拟DAC转换芯片、通信接口芯片、输入控制信号\输出 状态信号接口、高速光耦隔离、驱动放大电路、按键及LED显示组成全数字通用型交流伺 服驱动器的控制电路。所述的DSP芯片通过接口电路接收到外部的指令信号和光电编码器反馈的位置信号 后，对它们进行计算处理，再输出控制信号到接口电路；接口电路再将控制信号进行适当 的转换后送到驱动板。所述的驱动板中，由开关电源、专用智能功率模块IPM、电机相电流检测电路、母线 整流滤波电路、IPM模块报警信号处理电路、上电控制电路、高速光耦隔离电路、制动泻 放回路组成根据控制信号输出驱动信号到伺服电机的全数字通用型交流伺服驱动器的驱 动功率电路。所述的DSP外部控制线WE、 RD、 IS、 STRB与LC4128V的10 口 WE、 RD、 IS、 STRB相 连，提供DSP通过CPLD对外部10芯片读写的控制信号；DSP的时钟输出CLK0UT信号与LC4128V时钟输入口 CLK/I相连，提供LC4128V逻辑处理需要的时钟信号；DSP的地址总 线A(TA7与LC4128V的A0 A7相连，进行DSP访问不同外部信号的地址选址；DSP的数据 总线D(TDll与LC4128V的D0 D11相连。所述的数字处理器DSP的数据总线与复杂可编程逻辑电路CPLD的I/O 口相连，数字 信号处理器DSP的地址总线与复杂可编程逻辑电路CPLD的I/O 口相连。DSP的外部扩展 控制线与复杂可编程逻辑电路CPLD的I/O 口相连，DSP通过CPLD可方便实现DSP的外 围芯片扩展及电路相关信号的双向数据传输。所述的CPLD外围芯片和信号扩展包括4个按键KEY广KYE4; 5个LED，含片选信号 DISP1 DISP5，八段LED的段码信号Da~Ddp;四通道的12位模拟数字转换芯片ADS7862， 含AD—A0、 AD_CS、 AD—RD、AD—CONST、AD_CLK等控制信号和AD—BUSY状态信号以及AD_D0 AD11 12位AD转换结果信号。所述的双通道串行DAC芯片TLV5625，含时钟信号DAC_CLK、片选信号DAC—CS、串行 数据信号DAC一DATA;电机码盘信号U、 V、 W信号。本专利技术所述的伺服电机相电流检测通过串接的高精度采样精密电阻、以及连接采样电 阻与电流信号运放调理电路的高精度模拟隔离线性运算放大器。本技术与现有技术相比，具有结合简单、合理，控制驱动器精度高、功能全、兼 容性好、适用范围广的特点；它的出现为提升我国伺服产品在高端制造业的应用成为可能； 因此，本专利技术适应于机器人、加工中心、织袜机械、数控机床、印刷机械、、包装机械等 控制性能要求较高的行业。附图说明图1为本技术的内部硬件结构电路图。图2为本技术的超高速复杂可编程逻辑电路CPLD外围扩展图。 图3为本技术的电流信号取样电路图。具体实施方式下面将结合附图对本技术作详细的说明本专利技术主要是通过高速数字信号处理器 DSP和超快可编程逻辑电路CPLD来进行独立设计。通过数字信号处理器来实现系统控制 算法，通过复杂可编程逻辑电路CPLD实现外部芯片扩展。本专利技术主要由控制板和驱动板组成，在控制板中，采用了高速数字信号处理器DSP、 高性能低功耗的复杂可编程逻辑电路CPLD作为核心控制电路，包括多通道AD转换电路、RS232/485、 CAN通讯接口，按键及LED显示等；在功率板中，采用以UC3844为核心的 开关电源电路，智能功率模块IPM为核心的主电路，以及高精度模拟隔离线性运算放大器 为核心的电流采样电路。数字处理器DSP的数据总线与复杂可编程逻辑电路CPLD的I/O 口相连，数字信号处 理器DSP的地址总线与复杂可编程逻辑电路CPLD的I/O 口相连。DSP的外部扩展控制线 与复杂可编程逻辑电路CPLD的I/O 口相连，DSP通过CPLD可方便实现DSP的外围芯片 扩展及电路相关信号的双向数据传输。伺服电机相电流检测通过串接的高精度采样精密电阻、以及连接采样电阻与电流信号 运放调理电路的高精度模拟隔离线性运算放大器。本专利技术通过高速数字处理器DSP来完成系统控制算法，通过采用超高速复杂可编程逻 辑电路CPLD来扩展外部按键和LED,扩展串行DAC及多通道高精度ADC，以及不同形 式位置指令信号的处理，同时实现外部信号电平转换功能；通过采用高精度模拟隔离线性 运算放大器的电流采样电路，并且通过多通道高精度模拟数字转换器实现系统电机电流的实时采样，提高电流采样的线性度和采样精度。本技术提供一种基于高速数字处理器DSP、超快可编程逻辑电路CPLD以及专用 智能功率模块IPM等核心器件组成的全数字通用交流伺服定位控制驱动器,该产品硬件主 要由控制板和驱动板二部分组成。控制板硬件由高速数字处理器DSP作为核心控制芯片、 高性能低功耗的复杂可编程逻辑电路作为外围芯片扩展接口、高精度A/D转换电路、通信 电路、解码电路、直流母线电压检测电路、温度检测电路以及整形电路等组成；驱动板由 基于UC3844电流型PWM波电源控制芯片组成的高频开关电源、由日本三菱开发的专用智 能型IPM为核心的逆变电路、由美国安捷伦研制的高精度模拟隔离线性运算放大器7840 组成的电流取样电路以及TOSHIB研制的TLP114高速光耦隔离电路等组成。基于可靠而稳 定的硬件加上先进的交流电机控制算法(实现参数辨识技术、转矩观测技术、自适应的过 载保护技术、位置反馈信号内推技术)，可实现永磁伺服电机位置控制、速度控制和转矩 控制，充分解决了目前国产伺服定位控制驱动器精度不高、功能不全、兼容性差、适用范 围窄的缺点，此产品的出现为提升我国伺服产品在高端制造业的应用成为可能。因此，该 产品适应于机器人、加工中心、织袜机械、数控机床、印刷机械、、包装机械等控制性能 要求较高的行业。如图l所示，本技术所述的全数字通用交流伺服定位控制驱动器，、包括控制板、驱动板。所述控制板包含美国TI公司推出的适合电机控制的高速数字处理器TMS320 C2000芯片、CPLD采用LATTICE公司推出的高性能低功耗超高速LC4128V芯片、四通 道ADC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全数字通用交流伺服定位控制驱动器，它主要由控制板和驱动板组成，其特征在于所述的控制板中，由高速数字信号处理器ＤＳＰ、复杂可编程逻辑电路ＣＰＬＤ、多通道模拟数字ＡＤＣ转换芯片、多通道数字模拟ＤＡＣ转换芯片、通信接口芯片、输入控制信号＼输出状态信号接口、高速光耦隔离、驱动放大电路、按键及ＬＥＤ显示组成全数字通用型交流伺服驱动器的控制电路；所述的ＤＳＰ芯片通过接口电路接收到外部的指令信号和光电编码器反馈的位置信号后，对它们进行计算处理，再输出控制信号到接口电路；接口电路再将控制信号进行适当的转换后送到驱动板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李社伟，
申请(专利权)人：嘉善东菱电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]