本實(shí)用新型涉及一種有大功率輸出、且輸出功率可調(diào)的交流伺服電機(jī)驅(qū)動器，特別涉及一種伺服驅(qū)動器。

背景技術(shù)：

伺服驅(qū)動器控制伺服電機(jī)，可控制其速度、位置、扭矩，精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。

常規(guī)地，現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動器，只是包括單片機(jī)控制電路，電源電路，MOS管或IGBT驅(qū)動電路，電流、電壓、位置檢測電路，例如CN104682784A中公開的一種直流無刷電機(jī)驅(qū)動器，其組成主要包括單片機(jī)控制電路、電源電路、IGBT驅(qū)動電路、電流檢測電路、電壓檢測電路、位置檢測電路。

在實(shí)際的伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中，不僅需要驅(qū)動電機(jī)，還經(jīng)常需要驅(qū)動外部的電磁鐵、電磁閥、大功率警報(bào)器、大功率燈等大功率部件，起到緊急剎車、向外報(bào)警等功能，而且需要功率可調(diào)。上述電機(jī)驅(qū)動器不能直接驅(qū)動外部的大功率部件，如要實(shí)現(xiàn)該功能，需要外接電子部件，體積大，成本高，容易出錯，很麻煩，而且外部的大功率部件，需要另外配備電源，成本高、不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種伺服驅(qū)動器，首要解決的技術(shù)問題是直接驅(qū)動外部的功率可調(diào)的大功率部件，不必再另外配備電源，節(jié)約成本，增加便利性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

提供一種伺服驅(qū)動器，其特征在于，包括：高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換、大功率輸出a、大功率輸出b、微處理器、驅(qū)動電路、電源轉(zhuǎn)換，其中，

所述微處理器與驅(qū)動電路電連接，所述驅(qū)動電路用于驅(qū)動伺服電機(jī)，所述電源轉(zhuǎn)換分別與微處理器和驅(qū)動電路電連接，所述高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換分別與大功率輸出a和大功率輸出b電連接，所述微處理器分別與大功率輸出a和大功率輸出b電連接，所述電源轉(zhuǎn)換的輸入是外部提供的直流電源，分別輸出給微處理器、驅(qū)動電路，所述微處理器的輸入為電源轉(zhuǎn)換，輸出給驅(qū)動電路，所述高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換將外部提供的直流電源分別輸入給大功率輸出a和大功率輸出b，所述微處理器通過產(chǎn)生PWM占空比可調(diào)的脈沖信號分別輸入給大功率輸出a和大功率輸出b，所述大功率輸出a和大功率輸出b分別輸出給外部大功率部件。

進(jìn)一步的，上述伺服驅(qū)動器中，還包括：輸入單元、輸出單元、通訊單元、檢測單元，

所述微處理器分別與輸入單元、輸出單元、通訊單元、檢測單元電連接，所述電源轉(zhuǎn)換分別與輸入單元、輸出單元、通訊單元、檢測單元電連接，所述檢測單元與伺服電機(jī)電連接，所述電源轉(zhuǎn)換的輸入是外部提供的直流電源，所述電源轉(zhuǎn)換分別輸出給輸入單元、輸出單元、通訊單元、檢測單元，所述輸入單元的輸入為外部的輸入信號和電源轉(zhuǎn)換，其輸出給微處理器，所述輸出單元的輸入為微處理器和電源轉(zhuǎn)換，其輸出為外部的輸出信號，所述檢測單元的輸入為配備有位置、轉(zhuǎn)速檢測的伺服電機(jī)和電源轉(zhuǎn)換，其輸出為微處理器，所述通訊單元的輸入為微處理器和電源轉(zhuǎn)換，其輸出為微處理器。

進(jìn)一步的，上述伺服驅(qū)動器中，所述高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換單元的輸出電壓為0～60V直流電。

進(jìn)一步的，上述伺服驅(qū)動器中，所述高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換單元的開關(guān)頻率為不低于10KHz。

進(jìn)一步的，上述伺服驅(qū)動器中，所述通訊單元的通訊方式為RS232、RS485、RS422、CAN、Ethernet、USB的其中一種或多種。

進(jìn)一步的，上述伺服驅(qū)動器中，所述驅(qū)動電路的開關(guān)器件為MOS管、IGBT中的任意一種。

進(jìn)一步的，上述伺服驅(qū)動器中，所述驅(qū)動電路的開關(guān)器件開關(guān)頻率為10K～30KHz。

進(jìn)一步的，上述伺服驅(qū)動器中，所述微處理器包括單片機(jī)，所述單片機(jī)為DSP、ARM、PLC中的任意一種。

進(jìn)一步的，上述伺服驅(qū)動器中，所述輸入單元和輸出單元的輸入信號為使能信號、正反轉(zhuǎn)信號、緊急剎車信號、光電編碼器信號、Hall傳感器信號、旋轉(zhuǎn)變壓器信號、數(shù)字控制信號、PWM方波信號的其中一種或多種。

進(jìn)一步的，上述伺服驅(qū)動器中，所述輸入單元和輸出單元的輸出信號為故障報(bào)警信號、到位信號、光電編碼器信號、Hall傳感器信號、旋轉(zhuǎn)變壓器信號的輸出信號、數(shù)字控制信號、PWM方波信號的其中一種或多種。

進(jìn)一步的，上述伺服驅(qū)動器中，所述驅(qū)動電路包括功率管逆變電路和驅(qū)動IC，所述功率管逆變電路和驅(qū)動IC電連接，所述微處理器產(chǎn)生的PWM信號輸入給驅(qū)動IC，所述驅(qū)動IC將PWM信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換并輸出給功率管逆變電路，所述電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)生直流電源輸入給驅(qū)動電路，所述功率管逆變電路輸出給配備有位置、轉(zhuǎn)速檢測的伺服電機(jī)。

進(jìn)一步的，上述伺服驅(qū)動器中，所述功率管逆變電路主路中至少包含一個電容器。

本實(shí)用新型中，所述微處理器與驅(qū)動電路電連接，所述驅(qū)動電路用于驅(qū)動伺服電機(jī)，所述電源轉(zhuǎn)換分別與微處理器和驅(qū)動電路電連接，所述高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換分別與大功率輸出a和大功率輸出b電連接，所述微處理器分別與大功率輸出a和大功率輸出b電連接，所述電源轉(zhuǎn)換的輸入是外部提供的直流電源，分別輸出給微處理器、驅(qū)動電路，所述微處理器的輸入為電源轉(zhuǎn)換，輸出給驅(qū)動電路，所述高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換將外部提供的直流電源分別輸入給大功率輸出a和大功率輸出b，所述微處理器通過產(chǎn)生PWM占空比可調(diào)的脈沖信號分別輸入給大功率輸出a和大功率輸出b，所述大功率輸出a和大功率輸出b分別輸出給外部大功率部件，實(shí)現(xiàn)了伺服驅(qū)動器直接驅(qū)動外部的功率可調(diào)的大功率部件，不必再另外配備電源，節(jié)約成本，增加便利性。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的大功率輸出單元示意圖。

標(biāo)號說明：

1-高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換，2-大功率輸出a，3-大功率輸出b，4-微處理器，5-驅(qū)動電路，25-輸出單元，26-輸入單元，27-電源轉(zhuǎn)換，28-通訊單元，29-檢測單元，51-功率管逆變電路，52-驅(qū)動IC；

6-過流保護(hù)單元，7-電感，8-蓄能電容器，9-高頻濾波電容，10-限流電阻，11-濾波電容，12-分壓電阻，13-開關(guān)器件，14-分壓電阻，15-另一分壓電阻，16-大功率開關(guān)器件，17-高頻電容，18-電阻，19-二極管，20-大功率輸出負(fù)載，21-電磁干擾濾波單元，22-開關(guān)控制單元，23-開關(guān)尖峰吸收電路，24-大功率輸出接口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種伺服驅(qū)動器，包括高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換1、大功率輸出a 2、大功率輸出b 3、微處理器4、驅(qū)動電路5、電源轉(zhuǎn)換27，其中，

驅(qū)動電路5用于驅(qū)動伺服電機(jī)；

微處理器4用于控制伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、控制大功率輸出a 2、大功率輸出b 3和各種輸入輸出單元；

電源轉(zhuǎn)換27用于微處理器4提供直流電源，電源轉(zhuǎn)換27為DC/DC轉(zhuǎn)換電路、AC/DC轉(zhuǎn)換電路任意一種，DC/DC轉(zhuǎn)換電路為開關(guān)頻率電路，其開關(guān)頻率為不低于10KHz；

大功率輸出a 2和大功率輸出b 3用于通過PWM占空比可調(diào)的脈沖信號進(jìn)行驅(qū)動外部大功率部件；

高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換1用于為外部大功率部件供電和驅(qū)動器內(nèi)部各部分供電，高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換1與外部大功率部件電連接處需要串接保險(xiǎn)絲，起到避免外部大功率部件短路而損壞內(nèi)部電路；

微處理器4與驅(qū)動電路5電連接，驅(qū)動電路5用于驅(qū)動伺服電機(jī)，電源轉(zhuǎn)換27分別與微處理器4和驅(qū)動電路5電連接，高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換1分別與大功率輸出a 2和大功率輸出b 3電連接，微處理器4分別與大功率輸出a 2和大功率輸出b 3電連接；

電源轉(zhuǎn)換27的輸入是外部提供的直流電源，分別輸出給微處理器4、驅(qū)動電路5，電源轉(zhuǎn)換27的輸出電壓是該伺服驅(qū)動器內(nèi)部所需的電壓，如3.3V、5V、12V、24V、48V，微處理器4的輸入為電源轉(zhuǎn)換17，輸出給驅(qū)動電路5，高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換1將外部提供的直流電源分別輸入給大功率輸出a 2和大功率輸出b 3，為大功率輸出a 2和大功率輸出b 3提供所需的大功率直流電源，微處理器4通過產(chǎn)生PWM占空比可調(diào)的脈沖信號分別輸入給大功率輸出a 2和大功率輸出b 3，大功率輸出a 2和大功率輸出b 3分別輸出給外部大功率部件，大功率輸出a 2和大功率輸出b 3是通過微處理器4改變0％～100％的PWM占空比，PWM占空比值與驅(qū)動外部大功率部件的輸出功率成正比例關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動外部大功率部件，帶來便利性，大功率輸出a 2和大功率輸出b 3可以驅(qū)動外部的電磁鐵、電磁閥、大功率警報(bào)器、大功率燈等大功率部件，該輸出單元內(nèi)部至少包括三極管或MOS管開關(guān)器件任意一種，高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換1是高頻開關(guān)電源電路，最高頻率可達(dá)2.5MHz，效率最高可達(dá)95％，具有發(fā)熱量小，不需要額外增加散熱塊、體積小、簡單等特點(diǎn)；大功率輸出a 2和大功率輸出b 3可直接驅(qū)動外部的功率可調(diào)的大功率部件，不必再另外配備電源，節(jié)約成本，增加便利性。

優(yōu)選的，還包括：輸出單元25、輸入單元26、通訊單元28、檢測單元29；

輸入單元26用于對輸入信號進(jìn)行處理；

輸出單元25用于對輸出信號進(jìn)行處理；

通訊單元28用于同外部進(jìn)行相互通訊；

檢測單元29用于對伺服電機(jī)的電流、位置、轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測；

微處理器4分別與輸入單元26、輸出單元25、通訊單元28和檢測單元29電連接，電源轉(zhuǎn)換27分別與輸入單元26、輸出單元25、通訊單元28和檢測單元29電連接，伺服電機(jī)與檢測單元29電連接；

電源轉(zhuǎn)換27的輸入是外部提供的直流電源，電源轉(zhuǎn)換27分別輸出給輸入單元26、輸出單元25、通訊單元28和檢測單元29，輸入單元26的輸入為外部的輸入信號和電源轉(zhuǎn)換27，輸入單元26輸出給微處理器4，輸出單元25的輸入為微處理器4和電源轉(zhuǎn)換27，輸出單元25的輸出為外部的輸出信號，檢測單元29的輸入為配備有位置、轉(zhuǎn)速檢測的伺服電機(jī)和電源轉(zhuǎn)換27，檢測單元29的輸出為微處理器4，通訊單元28的輸入為微處理器4和電源轉(zhuǎn)換27，通訊單元28的輸出為微處理器4，通訊單元28是為了實(shí)現(xiàn)該伺服驅(qū)動器內(nèi)部的微處理器4同外部設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，把電機(jī)的位置、扭矩、轉(zhuǎn)速信號，驅(qū)動器的過流、過壓、過溫等故障信號，以及驅(qū)動器的電壓和電流信號實(shí)時(shí)傳送給外部設(shè)備，同時(shí)外部設(shè)備通過通訊單元28把控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的使能信號、正反轉(zhuǎn)信號、緊急剎車信號傳送給本實(shí)施例中的伺服驅(qū)動器，由于輸入單元26、輸出單元25、通訊單元28和檢測單元29之間的配合，提高了傳輸信號的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選的，高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換1的輸出電壓為0～60V直流電，保證安全性，從而降低帶來的安全隱患。

優(yōu)選的，高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換1的開關(guān)頻率為不低于10KHz，開關(guān)頻率越高，高頻開關(guān)電源的體積越小，帶來一定便攜性。

優(yōu)選的，通訊單元28的通訊方式為RS232、RS485、RS422、CAN、Ethernet、USB的其中一種或多種，具有通過以上多種通訊方式同外部設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊的功能。

優(yōu)選的，驅(qū)動電路5的開關(guān)器件為MOS管、IGBT中的任意一種，MOS管、IGBT都是理想的開關(guān)器件，IGBT驅(qū)動功率小而飽和壓降低，MOS管更小更省電。

優(yōu)選的，驅(qū)動電路5的開關(guān)器件開關(guān)頻率為10K～30KHz，開關(guān)頻率選擇在范圍內(nèi)，電壓波型好，如果頻率過高會使得開關(guān)器件發(fā)熱，產(chǎn)生一定安全隱患。

優(yōu)選的，微處理器4包括單片機(jī)，單片機(jī)為DSP、ARM、PLC中的任意一種，單片機(jī)DSP、ARM、PLC具有可編程微處理器4的功能。

優(yōu)選的，輸入單元26和輸出單元25的輸入信號為使能信號、正反轉(zhuǎn)信號、緊急剎車信號、光電編碼器信號、Hall傳感器信號、旋轉(zhuǎn)變壓器信號、數(shù)字控制信號、PWM方波信號的其中一種或多種，從而輸入單元26和輸出單元25在驅(qū)動器內(nèi)部各部件中的輸入信號具有較強(qiáng)的靈敏度功能，降低一定的安全隱患。

優(yōu)選的，輸入單元26和輸出單元25的輸出信號為故障報(bào)警信號、到位信號、光電編碼器信號、Hall傳感器信號、旋轉(zhuǎn)變壓器信號的輸出信號、數(shù)字控制信號、PWM方波信號的其中一種或多種，從而輸入單元26和輸出單元25在驅(qū)動器內(nèi)部各部件中的輸出信號具有較強(qiáng)的靈敏度功能，提高信息輸出準(zhǔn)確度，增強(qiáng)安全性。

優(yōu)選的，驅(qū)動電路5包括功率管逆變電路51和驅(qū)動IC 52，功率管逆變電路51和驅(qū)動IC 52電連接，微處理器4產(chǎn)生的PWM信號輸入給驅(qū)動IC 52，驅(qū)動IC 52將PWM信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換并輸出給功率管逆變電路51，功率管逆變電路51輸出給配備有位置、轉(zhuǎn)速檢測的伺服電機(jī)，功率管逆變電路51和驅(qū)動IC 52起到驅(qū)動伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的功能。

優(yōu)選的，功率管逆變電路51主路中至少包含一個電容器，具有電能存儲的功能。

如圖2所示為大功率輸出單元的電路示意圖，大功率輸出單元為大功率輸出a 2、大功率輸出b 3中的任意一個，大功率輸出單元包括過流保護(hù)單元6、電磁干擾濾波單元21、開關(guān)控制單元22、開關(guān)尖峰吸收電路23、大功率輸出接口24；

過流保護(hù)單元6至少包含一保險(xiǎn)絲，其一端與供電電源VCC電連接，另一端與電磁干擾濾波單元21電連接，是為了防止電流過大，而對大功率輸出接口24、開關(guān)控制單元22、電磁干擾濾波單元21以及供電電源VCC起到保護(hù)作用，電磁干擾濾波單元21包括一電感7、一蓄能電容器8和一高頻濾波電容9，電感7的一端與過流保護(hù)單元6電連接，另一端與蓄能電容器8電連接，蓄能電容器8起到蓄能作用，防止供電電源VCC隨著開關(guān)控制單元22驅(qū)動大功率輸出接口24產(chǎn)生的波動而波動，高頻濾波電容9起高頻濾波作用，把VCC通過所述電感7后的主路上的高頻干擾進(jìn)行濾波處理；

開關(guān)控制單元22包括限流電阻10、濾波電容11、分壓電阻12、開關(guān)器件13、分壓電阻14、分壓電阻15和大功率開關(guān)器件16，限流電阻10與開關(guān)器件13的基極電連接，起到對開關(guān)器件13進(jìn)行限流作用，濾波電容11起到干擾信號的濾波作用，同時(shí)調(diào)節(jié)開通開關(guān)器件13的延時(shí)時(shí)間，分壓電阻12起到對開關(guān)器件13的基極電壓進(jìn)行分壓作用，開關(guān)器件13包括NPN型三極管，起到初級開關(guān)作用，分壓電阻14的一端與開關(guān)器件13的集電極電連接，另一端與大功率開關(guān)器件16的柵極電連接，另一分壓電阻15的一端與大功率開關(guān)器件16的源極電連接，另一端與大功率開關(guān)器件16的柵極電連接，把VCC通過所述電感7后的主路電壓進(jìn)行分壓為合適電壓，以便來驅(qū)動大功率開關(guān)器件16，大功率開關(guān)器件16至少包含一P型MOS管或IGBT，當(dāng)開關(guān)器件13開通時(shí)，在分壓電阻14和分壓電阻15的作用下，大功率開關(guān)器件16被開通，把VCC通過所述電感7后的電源加載到大功率輸出接口24上，大功率開關(guān)器件16的輸出功率大小與輸入信號Vin的占空比成正比；

開關(guān)尖峰吸收電路23包括高頻電容17和電阻18，高頻電容17和電阻18組成開關(guān)尖峰吸收電路，吸收大功率開關(guān)器件16在高頻開關(guān)情況下產(chǎn)生的脈沖尖峰；

大功率輸出接口24包括二極管19和大功率輸出負(fù)載20，其中二極管19為快速恢復(fù)二極管，大功率輸出負(fù)載20為電磁鐵、電磁閥、電阻、警報(bào)器、電機(jī)或大功率燈，大功率輸出負(fù)載20是實(shí)際的伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中的重要組成部件，起到緊急剎車、向外報(bào)警等功能，還可以實(shí)現(xiàn)功率可調(diào)。

綜上所述，本實(shí)用新型中，微處理器4與驅(qū)動電路5電連接，驅(qū)動電路5用于驅(qū)動伺服電機(jī)，電源轉(zhuǎn)換27分別與微處理器4和驅(qū)動電路5電連接，高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換1分別與大功率輸出a 2和大功率輸出b 3電連接，微處理器4分別與大功率輸出a 2和大功率輸出b 3電連接，電源轉(zhuǎn)換27的輸入是外部提供的直流電源，分別輸出給微處理器4、驅(qū)動電路5，微處理器4的輸入為電源轉(zhuǎn)換17，輸出給驅(qū)動電路5，高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換1將外部提供的直流電源分別輸入給大功率輸出a 2和大功率輸出b 3，為大功率輸出a 2和大功率輸出b 3提供所需的大功率直流電源，微處理器4通過產(chǎn)生PWM占空比可調(diào)的脈沖信號分別輸入給大功率輸出a 2和大功率輸出b 3，大功率輸出a 2和大功率輸出b 3分別輸出給外部大功率部件，實(shí)現(xiàn)了伺服驅(qū)動器直接驅(qū)動外部的功率可調(diào)的大功率部件，不必再另外配備電源，節(jié)約成本，增加便利性。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本申請進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和范圍。這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬于本申請權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化涵括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，顯然“包括”一詞不排除其他單元或步驟，單數(shù)不排除復(fù)數(shù)。裝置權(quán)利要求中陳述的多個單元或裝置也可以由一個單元或裝置通過軟件或者硬件來實(shí)現(xiàn)。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。