[发明专利]电机功率驱动保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机功率驱动保护电路，属于电机驱动保护技术领域。

背景技术

在一些控制系统电机驱动方案设计中，针对出现大的惯性阻力矩，以及外部干扰力矩，如光电侦察平台等控制对象在多传感器共装载时转动惯量较大，并且在载机飞行中遇到较大风阻力矩等实际应用场合，电机驱动方案设计必须选择较大额定功率的电机，而由此带来系统启动电流和峰值堵转电流较大的问题，甚至能达到十几安，而且在系统运行过程中根据上位机输入状态指令电机不免处于突然启动、停车或反向制动的运动状态，由此造成大的电流冲击，对控制回路很不利，极易造成功率放大器的烧毁，电机堵转损坏，系统的可靠性降低。

目前，在国内外已有的电机驱动功率放大技术领域普遍应用具有禁止功能的功率放大器，一般多采用电机电流采样差分放大，配合硬件比较电路获取逻辑控制信号送给功率放大器禁止端，实现功放A、B桥PWM输出信号的封锁切换。

然而，通过工程实践的应用证明，上述技术存在风险。首先系统峰值堵转电流出现或者反接制动情况下产生的异常大电流接近所选择功放模块的峰值电流，晶体管易出现击穿；其次，功放电路保护关断时硬件逻辑电压比较电路的开关频率过高，在系统持续过流时不断的出现打开关断，开关频率高达功放内部三极管、达林顿管、功率管推荐频率四倍以上，开关损耗升高，局部温升过大，极易导致三极管和达林顿管烧毁；另外，在伺服控制系统调试时，DSP处理器程序擦除重新烧写下载时，一般均需要预先断开功放工作电源，否则，软件烧写时DSP输出的功率放大器PWM脉冲输入信号会不确定失控，在功放供电正常的情况下，执行电机存在发生飞转的高风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机功率驱动保护电路，以解决现有功率放大器采用电机电流采样差分控制所导致的功率放大器易损坏，以及在伺服控制软件调试时无法有效关断功率放大器致使电机发生飞转的风险。

本发明的技术方案是：一种电机功率驱动保护电路，包括伺服控制器、光耦隔离单元和驱动功率放大器，伺服控制器输出端的PWM信号通过光耦隔离单元接入驱动功率放大器的输入端，功率放大器的输出端驱动连接电机，驱动功率放大器带有禁止使能端，其特征在于，所述驱动保护电路还包括逻辑控制单元，该逻辑控制单元用于根据电机的运行状态和伺服控制器中软件的运行状态输出通道功放使能信号，与驱动功率放大器的禁止使能端连接，

当电机运行在电机驱动软件限位区域时，逻辑控制单元输出无效信号，使驱动功率放大器的禁止使能端无效，驱动功率放大器正常工作；

当电机运行超出电机驱动软件限位区域时，逻辑控制单元输出有效信号，使驱动功率放大器的禁止使能端有效，关断驱动功率放大器，电机停止运转；

当伺服控制器输出端的PWM信号处于高电平或低电平时，即伺服控制器中软件处于非正常运行状态时，逻辑控制单元输出有效信号，使驱动功率放大器的禁止使能端有效，关断驱动功率放大器，电机停止运转。

所述当电机运行超出电机驱动软件限位区域时，电机停止运转后，伺服电机控制器输出通道复位信号，逻辑控制单元根据该通道复位信号输出无效信号，使驱动功率放大器的禁止使能端无效，驱动功率放大器正常工作。

所述的逻辑控制单元包括触发器和逻辑电路，逻辑电路采用与非逻辑运算，逻辑电路的输入端与伺服控制器输出端的通道到位信号LF_LIMIT、通道到位信号RT_LIMIT和使能信号连接，用于实现通道到位信号LF_LIMIT和使能信号以及通道到位信号RT_LIMIT和使能信号的与非运算，所述逻辑电路的输出端连接到触发器的下降沿输入端和置零输入端，所述触发器的上升沿输入端与伺服控制器输出端的PWM信号连接，所述触发器的输出端与驱动功率放大器的禁止使能端连接。

所述的逻辑电路包括反相器和或门电路，所述反相器的输入端与伺服控制器输出端的通道到位信号LF_LIMIT、通道到位信号RT_LIMIT和使能信号连接，反相器的输出端与或门电路的输入端连接，或门电路用于对反相后通道到位信号LF_LIMIT和使能信号以及通道到位信号RT_LIMIT和使能信号进行或运算，或门电路的两个输出端与触发器的下降沿输入端和置零输入端连接。