一种快速响应电动舵机用多回路控制与大功率驱动电路制造技术

本实用新型专利技术属于功率驱动技术领域，具体涉及一种快速响应电动舵机用多回路控制与大功率驱动电路，目的是拓宽电动舵机应用领域。它包括电源电路、综合控制电路、位置反馈电路、电流反馈电路、PWM电路、光耦隔离电路和功率驱动电路；电源电路与其它电路连接；综合控制电路还与PWM电路、位置反馈电路和电流反馈电路连接；位置反馈电路还与电动舵机连接；电流反馈电路还与电动舵机连接；PWM电路还与光耦隔离电路连接；光耦隔离电路还与功率驱动电路连接。本实用新型专利技术采用电源电路、综合控制电路、位置反馈电路、电流反馈电路、PWM电路、光耦隔离电路和功率驱动电路，大幅提升了电动舵机系统的功率和性能指标，拓宽了其应用领域。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于功率驱动
，具体涉及一种快速响应电动舵机用多回路控制与大功率驱动电路。
技术介绍
电动舵机、气动舵机及电液舵机广泛地应用于当前各类飞行器中。相比其它两类舵机，电动舵机具有易维护性、可靠性高、工作时间长、效率高等特点。此前在多方面技术水平的制约下，舵机放大器电路的输出功率受到很大限制，特别是舵机功率放大器的核心器件-功率半导体器件，大都米用 P-MOSFET (Power-Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor电力金属氧化物半导体场效应晶体管)。而P-MOSFET通态压降大,难于制成高压大电流器件，舵机功率放大器的功率容量因而受到制约，电动舵机只能作为一种小功率(不大于100W)、低速(转速不大于100° /s，频带不大于IOHz)的执行机构被应用，限制了电动舵机的应用领域。
技术实现思路
本技术的目的是拓宽电动舵机的应用领域，提供一种能够使提高电动舵机输出功率和性能的快速响应电动舵机用多回路控制与大功率驱动电路。本技术是这样实现的一种快速响应电动舵机用多回路控制与大功率驱动电路，包括电源电路、综合控制电路、位置反馈电路、电流反馈电路、PWM电路、光耦隔离电路和功率驱动电路；电源电路与综合控制电路、位置反馈电路、电流反馈电路、PWM电路、光耦隔离电路和功率驱动电路连接；综合控制电路还与PWM电路、位置反馈电路和电流反馈电路连接；位置反馈电路还与电动舵机连接；电流反馈电路还与电动舵机连接；PWM电路还与光耦隔离电路连接；光耦隔离电路还与功率驱动电路连接。如上所述的电源电路包括控制电路一次电源、二次电源电路和大功率驱动电源；控制电路一次电源与二次电源电路连接；二次电源电路包括第一二次电源电路和第二二次电源电路；第一二次电源电路分别与综合控制电路、位置反馈电路、电流反馈电路、PWM电路和光耦隔离电路前级部分连接；第二二次电源电路分别与光耦隔离电路后级部分和功率驱动电路驱动控制级部分连接；大功率驱动电源与功率驱动电路的功率级连接。如上所述的第一二次电源电路选用28. 5V转土 15V、额定输出O. 133A的混合集成电路；第二二次电源电路选用28. 5V转3路独立+15V、每路额定输出O. 08A的混合集成电路。如上所述的位置反馈电路包括位置传感器和第一调理电路；位置传感器安装在电 动舵机的输出机构上，还与第一调理电路连接；第一调理电路与综合控制电路连接。如上所述的电流反馈电路包括电流传感器和第二调理电路，电流传感器的主回路串联在直流电机的电枢回路中，其输出端与第二调理电路连接；第二调理电路与综合控制电路连接。如上所述的第一调理电路和第二调理电路采用运算放大器实现；运算放大器采用P400集成4运放电路；位置传感器选用旋转电位器或直线电位器，电流传感器选用F. ff. bell公司的NT-50磁阻式电流传感器。如上所述的PWM电路由PWM控制与驱动器电路、死区时间发生电路和缓冲电路组成；PWM控制与驱动器电路与综合控制电路、死区时间发生电路连接；死区时间发生电路还与缓冲电路连接。如上所述的PWM控制与驱动器电路选用TL494或UC1637，缓冲电路选用⑶4502与非门缓冲门电路。如上所述的光耦隔离电路还与功率驱动电路连接，它包括前级部分和后级部分；光耦隔离电路选用avago公司的HCPL5301光耦实现。 如上所述的功率驱动电路包括控制级部分和功率级部分，功率驱动电路选用持续电流负载能力75A、耐压600V的IPM模块实现。本技术的有益效果在于采用电源电路、综合控制电路、位置反馈电路、电流反馈电路、PWM电路、光耦隔离电路和功率驱动电路，大幅提升了电动舵机系统的功率和性能指标，拓宽了电动舵机的应用领域。附图说明图I是本技术的一种快速响应电动舵机用多回路控制与大功率驱动电路结构原理图；图2是死区发生电路的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术的一种快速响应电动舵机用多回路控制与大功率驱动电路进行介绍如图I所示,一种快速响应电动舵机用多回路控制与大功率驱动电路,包括电源电路、综合控制电路、位置反馈电路、电流反馈电路、PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)电路、光耦隔离电路和功率驱动电路。电源电路与综合控制电路、位置反馈电路、电流反馈电路、PWM电路、光耦隔离电路和功率驱动电路连接，为其提供各自所需的电压。在本实施例中，电源电路包括控制电路一次电源、二次电源电路和大功率驱动电源。控制电路一次电源与二次电源电路连接，为二次电源电路提供28. 5V的直流电压。二次电源电路包括两部分，分别为第一二次电源电路和第二二次电源电路。第一二次电源电路分别与综合控制电路、位置反馈电路、电流反馈电路、PWM电路和光耦隔离电路(前级部分)连接，为其提供各自所需的电压。第二二次电源电路分别与光耦隔离电路(后级部分)、功率驱动电路(驱动控制级部分)连接，为其提供各自所需的电压。第一二次电源电路可选用28. 5V转±15V，额定输出O. 133A的混合集成电路；第二二次电源电路可选用28. 5V转3路独立+15V，每路额定输出O. 08A的混合集成电路。大功率驱动电源与功率驱动电路的功率级连接，为其供电。控制电路一次电源、二次电源电路、大功率驱动电源均为现有技术，可从市场上购得。综合控制电路还与PWM电路、位置反馈电路、电流反馈电路连接，它接收来自外界的舵偏控制信号、来自位置反馈电路的舵位置反馈信号和来自电流反馈电路的舵机电流反馈信号，向PWM电路发送模拟控制信号。综合控制电路采用集成运算放大器根据上述三种输入信号依据现有技术实现对电动舵机位置和电流的双环路控制。位置反馈电路还与电动舵机连接，它把电动舵机输出机构一如输出轴、作动端等的转角位置或位移位置转换为对应的电压信号并输送给综合控制电路。位置反馈电路包括位置传感器和第一调理电路。位置传感器安装在电动舵机的输出机构上，还与第一调理电路连接，将位置反馈信号发送给第一调理电路。第一调理电路与综合控制电路连接，它将位置反馈信号的极性和幅值调整到综合控制电路能够接受的范围内，一般采用运算放大器实现。位置反馈电路可采用现有技术依据其功能实现，如位置传感器根据电动舵机的输出形式不同可选用旋转电位器、直线电位器等，运算放大器选用op400集成4运放电 路。电流反馈电路还与电动舵机连接，它将电动舵机中伺服电机电枢电流转换为对应的电压反馈信号并输送给综合控制电路。加入电流闭环反馈后，可以有效抑制舵系统在控制信号中耦合有超出舵系统频带的中、高频干扰信号情况下舵机电流剧烈增加的现象。电流反馈电路主要由电流传感器和第二调理电路组成，电流传感器的主回路串联在直流电机的电枢回路中，其输出端与第二调理电路连接，电流传感器用于测量电机电流，其测试电路则会输出一个与所测量电流值成线性比例关系的电压信号，并将该信号发送给第二调理电路连接，该电压信号为双极性，代表电机电流的两个方向。第二调理电路与综合控制电路连接，它将电流反馈信号的极性和幅值调整到综合控制电路能够接受的范围内，它一般采用运算放大器实现。电流反馈电路可采用现有技术依据其功能实现，如电流传感器选用F. ff. bel本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速响应电动舵机用多回路控制与大功率驱动电路，其特征在于它包括电源电路、综合控制电路、位置反馈电路、电流反馈电路、PWM电路、光耦隔离电路和功率驱动电路；电源电路与综合控制电路、位置反馈电路、电流反馈电路、PWM电路、光耦隔离电路和功率驱动电路连接；综合控制电路还与PWM电路、位置反馈电路和电流反馈电路连接；位置反馈电路还与电动舵机 连接；电流反馈电路还与电动舵机连接；PWM电路还与光耦隔离电路连接；光耦隔离电路还与功率驱动电路连接。2.根据权利要求I所述的一种快速响应电动舵机用多回路控制与大功率驱动电路，其特征在于所述的电源电路包括控制电路一次电源、二次电源电路和大功率驱动电源；控制电路一次电源与二次电源电路连接；二次电源电路包括第一二次电源电路和第二二次电源电路；第一二次电源电路分别与综合控制电路、位置反馈电路、电流反馈电路、PWM电路和光耦隔离电路前级部分连接；第二二次电源电路分别与光耦隔离电路后级部分和功率驱动电路驱动控制级部分连接；大功率驱动电源与功率驱动电路的功率级连接。3.根据权利要求2所述的一种快速响应电动舵机用多回路控制与大功率驱动电路，其特征在于所述的第一二次电源电路选用28. 5V转±15V、额定输出O. 133A的混合集成电路；第二二次电源电路选用28. 5V转3路独立+15V、每路额定输出O. 08A的混合集成电路。4.根据权利要求I所述的一种快速响应电动舵机用多回路控制与大功率驱动电路，其特征在于所述的位置反馈电路包括位置传感器和第一调理电路；位置传感器安装在电动舵机的输出机构上，还与第一调理电路连接；第一调理电路与综合控...

【专利技术属性】
技术研发人员：那学智，曹东海，张新华，王莹，纪志农，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：实用新型
国别省市：