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伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案

發(fā)布時間:2021-09-08 來源:Leiditech 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】伺服是按控制命令的要求,對功率進(jìn)行放大、變換以及調(diào)控等處理,使驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置能被控制得非常靈活、方便。
 
伺服驅(qū)動功能框圖
 
伺服是按控制命令的要求,對功率進(jìn)行放大、變換以及調(diào)控等處理,使驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置能被控制得非常靈活、方便。
 
目前市場上伺服驅(qū)動的功能需求一般如下:
 
1.通用伺服驅(qū)動為 ARM + FPGA 架構(gòu), MCU 與 FPGA 通過并口通信;
 
2.電流環(huán),脈沖分頻輸出由 FPGA 處理,電流環(huán)頻率一般為 8K / 16K;
 
3.MCU 處理速度環(huán)與位置環(huán),并做 RC 濾波,同時與系統(tǒng)周邊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信;
 
4.一般為單電阻相電流采樣,會外掛 16bit 帶 ΣΔ 的 AD 模塊。
 
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
 
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
 
伺服驅(qū)動器大體可以劃分為功能比較獨(dú)立的功率板(強(qiáng)電部分)和控制板(弱電部分)兩個模塊。
 
控制板是電機(jī)的控制核心,也是伺服驅(qū)動器的技術(shù)核心控制算法的載體。控制板通過相應(yīng)的算法輸出 PWM 信號,作為功率板的驅(qū)動信號,來改變逆變器的輸出功率,以達(dá)到控制三項(xiàng)永磁同步電機(jī)的目的。目前主流的伺服驅(qū)動器一般采用 ARM + FPGA 架構(gòu),其優(yōu)點(diǎn)是可擴(kuò)展性強(qiáng),同時可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法。
 
以上我們發(fā)現(xiàn)伺服驅(qū)動對 MCU 的性能要求比較高,還需求 MCU 有豐富的外設(shè)用來做數(shù)據(jù)交互。那么對于信號接口的保護(hù)就十分重要。
 
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
 
針對靜電放電、浪涌、脈沖等對信號接口可能造成的傷害,雷卯推出了相應(yīng)的保護(hù)方案
 
1.RS485 浪涌濾波保護(hù)方案
 
方案優(yōu)點(diǎn):采用多路集成器件保護(hù),可以保證信號完整性的同時,可濾除雜訊, 通過靜電測試。
 
滿足:滿足IEC61000-4-2,ISO10605-2 等級4,接觸放電30kV,空氣放電30kV。
 
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
 
2.CAN靜電濾波保護(hù)方案
 
方案優(yōu)點(diǎn):采用多路集成器件保護(hù),電容<50PF,可以保證信號完整性的同時,可濾除雜 訊、通過靜電測試。
 
滿足: IEC61000-4-2,等級4,接觸放電30kV,空氣放電30kV。 SMC24 通過汽車級AEC-Q101認(rèn)證。
 
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
 
3.100M網(wǎng)口防雷保護(hù)方案
 
方案優(yōu)點(diǎn):用于室外的100M網(wǎng)口浪涌保護(hù),本方案采用二級防護(hù),可靠工作,保證信號高溫完整性,滿足IEC61000-4-2,等級4,接觸放電30kV,空氣放電30kV。
 
IEC61000-4-5 10/700μs,40Ω,6kV,±5次,千兆網(wǎng)口拓展4個端口即可。
 
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
 
4. I²C接口隔離與靜電保護(hù)方案
 
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
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5.SPI接口隔離與靜電保護(hù)方案
 
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
 
6.GPIO靜電保護(hù)方案
 
方案優(yōu)點(diǎn):可以采用普通低電容集成器件防靜電,
 
滿足IEC61000-4-2,等級4,接觸放電8kV,空氣放電15kV。 單路的0402封裝器件可選。
 
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
 
7.USB2.0靜電保護(hù)方案
 
方案優(yōu)點(diǎn):USB2.0提供500Mbps的傳輸速度,本方案采用單顆器件防護(hù),節(jié)約空間, 保證信號完整性,滿足IEC61000-4-2,等級4,接觸放電8kV,空氣放電15kV
 
如對Vbus有過流要求,需配PTC保護(hù)。
 
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
 
8. 電源浪涌防雷保護(hù)方案
 
該方案特點(diǎn)是可以保護(hù)到4KV的浪涌,殘壓水平經(jīng)測試在40V左右,后端LDO的耐壓水平需要比較大的余量。
 
防雷保護(hù)講究分層分級,雷擊浪涌一層一層分解,降低到最后的TVS身上,就可以安排保護(hù)IC了。
 
GDT 用于防大浪涌,大雷擊,因?yàn)閷儆陂_關(guān)型保護(hù)器件,測試過程中會有續(xù)流,所以需要用MOV壓敏來阻斷需求。
 
GDT陶瓷放電管防雷速度比較慢,殘壓很高100V 以上,所以需要用TVS繼續(xù)降壓。
 
但TVS的反應(yīng)速度很快,如果和GDT并聯(lián)放置,會導(dǎo)致TVS直接燒毀,所以在TVS之前需要設(shè)置退藕電路。電感和PTC是很好的選擇。這就是這個電路為啥這么復(fù)雜的原因。
 
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
 
雷卯電子供應(yīng)超小型貼片整流橋IBS封裝。
 
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
伺服電機(jī)驅(qū)動接口、電源保護(hù)方案
 
 
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