本實用新型涉及一種伺服驅(qū)動器供電電源，尤其涉及一種隔直電源。

背景技術(shù)：

直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用到的電源設(shè)備之一，廣泛用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域，是電子實驗員、電子工程師進行設(shè)計與開發(fā)電路的實驗操作和科學(xué)研究所不可缺少的電子器件。在電子電路中通常需要電壓穩(wěn)定的直流電源來供電，電源由變壓單元、輸出整流濾波單元、檢測單元和PWM控制器四部分組成。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源功率轉(zhuǎn)換效率低、不好控制、可靠性低、干擾大、精度低、體積大，從這些方面我們能看出傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源已經(jīng)不滿足現(xiàn)在的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高直流電源精度、實現(xiàn)自動化控制且可靠性高的隔直電源。

本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種隔直電源，所述隔直電源包括：依次連接的變壓單元、輸出整流濾波單元、檢測單元和控制單元，且所述控制單元還與所述變壓單元連接,所述輸出整流濾波單元包括用于輸出低電壓的第一整流穩(wěn)壓電路和用于輸出高電壓的第二整流穩(wěn)壓電路，其中，所述第一整流穩(wěn)壓電路包括：第一整流二極管、第一電解電容、第一陶瓷電容和低壓輸出端，所述變壓單元連接所述第一整流二極管，所述第一整流二極管分別并聯(lián)所述第一電解電容和所述第一陶瓷電容，所述第一電解電容和所述第一陶瓷電容均連接所述低壓輸出端；所述低壓輸出端連接所述檢測單元。

本實用新型的有益效果是：該隔直電源輸出的電壓質(zhì)量較高,實現(xiàn)自動化控制，可靠性高，波紋較小且干擾較小,不僅能夠滿足精密器件的用電要求,而且能夠有效避免因供電質(zhì)量問題而導(dǎo)致的精密儀器損壞。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述變壓單元包括直流變壓器。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述第二整流穩(wěn)壓電路包括第二整流二極管、第二電解電容、第二陶瓷電容、第一阻容和高壓輸出端，所述直流變壓器連接所述第二整流二極管，所述第二整流二極管分別并聯(lián)所述第二電解電容、第二陶瓷電容以及第一阻容，所述第二電解電容、第二陶瓷電容和第一阻容均連接所述高壓輸出端。

采用上述進一步方案的有益效果,所述第二整流穩(wěn)壓電路用于輸出高電壓，所述第一整流穩(wěn)壓電路用于輸出低電壓，形成兩路輸出的隔直電源。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述控制單元包括PWM控制器和MOS管，所述檢測單元連接所述PWM控制器，所述PWM控制器連接所述MOS管，所述MOS管的開關(guān)連接所述直流變壓器。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述控制單元還包括與所述PWM控制器匹配且連接的RC阻容。

采用上述進一步方案的有益效果,PWM控制器通過將檢測到的電壓與基準(zhǔn)電壓進行比較分析，來控制其輸出脈沖波形的占空比。PWM控制器與RC阻容相匹配，RC阻容通過RC阻容吸收計算公式可以計算出輸出的固定頻率，并根據(jù)PWM控制器輸出的脈寬控制信號輸出脈寬信號，通過脈寬信號驅(qū)動MOS管，從而選擇電源開關(guān)導(dǎo)通或截止，同時，MOS管的開關(guān)連接直流變壓器，從而控制直流變壓器的開關(guān)，實現(xiàn)更高靈活性和高智能化。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述檢測單元包括可輸出穩(wěn)定電壓的芯片、開關(guān)二極管、第二阻容和光耦合器，所述低壓輸出端連接所述芯片，所述芯片連接所述開關(guān)二極管，所述開關(guān)二極管連接所述第二阻容，所述第二阻容連接所述光耦合器，所述光耦合器連接所述PWM控制器。

采用上述進一步方案的有益效果,所述檢測單元用于檢測輸出整流濾波單元的低壓輸出端輸出的低電壓，并將檢測到的電壓通過光耦隔離傳輸給PWM控制器。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，可輸出穩(wěn)定電壓的所述芯片為TI的TL431芯片。

采用上述進一步方案的有益效果是,采用TI的TL431芯片，能夠保證輸出一個更加穩(wěn)定的電壓，TL431芯片的開態(tài)響應(yīng)速度快輸出噪音低，且價格低廉。

進一步，所述開關(guān)二極管為匹配于TL431芯片的所述1N4148二極管。

采用上述進一步方案的有益效果,TL431芯片配合1N4148二極管及阻容使用，可以防止輸出兩端產(chǎn)生毛刺，同時把檢測的電壓通過光耦隔離輸入到PWM控制器。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種隔直電源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的一種隔直電源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型的整流二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。

如圖1所示，一種隔直電源，隔直電源包括：依次連接的變壓單元1、輸出整流濾波單元2、檢測單元3和控制單元4，且控制單元4還與變壓單元1連接,輸出整流濾波單元2包括用于輸出低電壓的第一整流穩(wěn)壓電路21和用于輸出高電壓的第二整流穩(wěn)壓電路22，其中，第一整流穩(wěn)壓電路21包括：第一整流二極管211、第一電解電容212、第一陶瓷電容213和低壓輸出端214，變壓單元1連接第一整流二極管211，第一整流二極管211分別并聯(lián)第一電解電容212和第一陶瓷電容213，第一電解電容212和第一陶瓷電容213均連接低壓輸出端214；低壓輸出端214連接檢測單元3。

如圖3所示，第一整流二極管211包括四個整流二極管，第一個二極管101的負(fù)極連接第二個二極管102的正極，第三個二極管103的負(fù)極連接第四個二極管104的正極，第二個二極管102的負(fù)極和第四個二極管104的負(fù)極同時連接第一電解電容212的正極。第二整流二極管221的結(jié)構(gòu)與第一整流二極管211相同。

電解電容的工作電壓為4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、160V、200V、300V、400V、450V、500V，容量大、體積大、有極性，一般用于直流電路中濾波整流。目前最常用的電解電容器有鋁電解電容器和鉭電解電容器。陶瓷電容用高介電常數(shù)的電容器陶瓷(鈦酸鋇一氧化鈦)擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質(zhì)，并用燒滲法將銀鍍在陶瓷上作為電極制成。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場合(包括高頻在內(nèi))。

在該實施例中，變壓單元1可以采用直流變壓器11。直流變壓器包括：自耦變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器等變壓器。直流變壓器11包括磁芯和匹配于磁芯的骨架。磁芯采用TDK的PQ20/20磁芯，骨架采用匹配于PQ20/20磁芯的BPQ20/20-1114CPFP骨架，在保證兩路輸出穩(wěn)定的情況下，相比于一般的變壓器，該變壓器的體積大大縮小，功耗也大大減小。

如圖2所示，第二整流穩(wěn)壓電路22可以包括：第二整流二極管221、第二電解電容222、第二陶瓷電容223、第一阻容224和高壓輸出端225，直流變壓器11連接第二整流二極管221，第二整流二極管221分別并聯(lián)第二電解電容222、第二陶瓷電容223以及第一阻容224，第二電解電容222、第二陶瓷電容223和第一阻容224均連接高壓輸出端225。

第一整流穩(wěn)壓電路和第二整流穩(wěn)壓電路利用整流二極管的PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦裕瑢⒔涣麟娮兂擅}動直流電，再利用大容值的電解電容濾掉紋波，利用小容值的陶瓷電容濾掉噪聲，提高了直流電源的精度，降低了直流電源的干擾。

如圖2所示，控制單元4可以包括：PWM控制器41和MOS管42，檢測單元3連接PWM控制器41，PWM控制器41連接MOS管42，MOS管42的開關(guān)連接直流變壓器11。

脈寬調(diào)制(PWM)是指用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制，是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。許多微控制器內(nèi)都包含PWM控制器。脈寬調(diào)制的分類方法有多種,如單極性和雙極性,同步式和異步式,矩形波調(diào)制和正弦波調(diào)制等。根據(jù)控制信號產(chǎn)生脈寬是該技術(shù)的關(guān)鍵。目前常用三角波比較法、滯環(huán)比較法和空間電壓矢量法。

MOS管是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導(dǎo)體(semiconductor)場效應(yīng)晶體管，或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。MOS管包括NMOS(N-channel MOS)管和PMOS(P-channel MOS)管。

如圖2所示，控制單元4還可以包括：與PWM控制器41匹配且連接的RC阻容43。

阻容吸收器(RC阻容)是對真空開關(guān)開斷產(chǎn)生的操作過電壓保護的專用設(shè)備，也叫RC保護器。阻容吸收器因為并聯(lián)電容的原因具有一定抑制諧振和消除諧波的功能。

PWM控制器41通過將檢測到的電壓與基準(zhǔn)電壓進行比較分析，來控制其輸出脈沖波形的占空比。PWM控制器41與RC阻容43相匹配，RC阻容43通過RC阻容吸收計算公式可以計算出輸出的固定頻率，并根據(jù)PWM控制器41輸出的脈寬控制信號輸出脈寬信號，通過脈寬信號驅(qū)動MOS管42，從而選擇電源開關(guān)導(dǎo)通或截止，同時，MOS管42的開關(guān)連接直流變壓器11，從而控制直流變壓器11的開關(guān)，實現(xiàn)更高靈活性和高智能化。

如圖2所示，檢測單元3可以包括：可輸出穩(wěn)定電壓的芯片31、開關(guān)二極管32、第二阻容33和光耦合器34，低壓輸出端214連接芯片31，芯片31連接開關(guān)二極管32，開關(guān)二極管32連接第二阻容33，第二阻容33連接光耦合器34，光耦合器34連接PWM控制器41。

開關(guān)二極管是半導(dǎo)體二極管的一種，是為在電路上進行"開"、"關(guān)"而特殊設(shè)計制造的一類二極管。它由導(dǎo)通變?yōu)榻刂够蛴山刂棺優(yōu)閷?dǎo)通所需的時間比一般二極管短，常見的有2AK、2DK等系列，主要用于電子計算機、脈沖和開關(guān)電路中。半導(dǎo)體二極管導(dǎo)通時相當(dāng)于開關(guān)閉合(電路接通)，截止時相當(dāng)于開關(guān)打開(電路切斷)，所以二極管可作開關(guān)用，常用型號為1N4148。由于半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ姷奶匦裕谡珘合翽N結(jié)導(dǎo)通，在導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻很小，約為幾十至幾百歐；在反向偏壓下，則呈截止?fàn)顟B(tài)，其電阻很大，一般硅二極管在10ΜΩ以上，鍺管也有幾十千歐至幾百千歐。利用這一特性，二極管將在電路中起到控制電流接通或關(guān)斷的作用，成為一個理想的電子開關(guān)。開關(guān)二極管分為普通開關(guān)二極管、高速開關(guān)二極管、超高速開關(guān)二極管、低功耗開關(guān)二極管、高反壓開關(guān)二極管、硅電壓開關(guān)二極管等多種。

可輸出穩(wěn)定電壓的芯片31為TI的TL431芯片，開關(guān)二極管32為匹配于TL431芯片的1N4148二極管。利用TI的TL431芯片的典型接法，輸出一個更加穩(wěn)定的電壓5V，此外，TL431芯片的開態(tài)響應(yīng)速度快輸出噪音低，配合1N4148二極管及阻容使用，可以防止輸出兩端產(chǎn)生毛刺，同時把檢測的電壓通過光耦隔離輸入到PWM控制器41。

本電源用于驅(qū)動直流伺服電機的伺服驅(qū)動器，通過對伺服驅(qū)動器20套以上的測試，電源在24V直流電壓輸入的情況下，能夠輸出正常的電壓范圍4.95V～5.05V和14.5V～15.5V，另外電壓的卸放，過壓欠壓等指示功能正常，報警輸出正常，邏輯電平在正常值內(nèi)，一切測試正常之后對驅(qū)動器和電源一起進行重復(fù)測試，電機正常運行，電流和各項顯示值正常。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。