一种用于机器人电机的反电动势吸收电路制造技术

本实用新型专利技术涉及机器人技术领域，具体涉及一种用于机器人电机的反电动势吸收电路，至少包括：输入端

【技术实现步骤摘要】
一种用于机器人电机的反电动势吸收电路


[0001]本技术涉及机器人
，具体涉及一种用于机器人电机的反电动势吸收电路
。

技术介绍

[0002]机器人运动时，由于三相无刷电机在减速的过程中，可能产生高于电源电压的反向电动势
。
为了防止反向电动势对机器人电路系统造成破坏，通常设置有再生反电动势吸收电路
。
该电路通常设置于机器人基座中
。
[0003]现有技术中，这个电路主要由肖特基二极管以及
PWM
斩波控制电路
、
电阻与
MOS
构成
。
其中，
PWM
斩波控制器会采集母线实时电压
。
当母线电压过高时，进行
PWM
斩波操作，进而驱动
MOS
，将制动能量在电阻端进行消耗，从而控制母线电压
。
但是肖特基二极管用于防止制动能量产生的反电动势将回流到电源，从而抬高电源电压，进而造成电源过压保护，甚至导致损坏电源的情况产生
。
此外，肖特基二极管在机器人大电流工作下会产生发热的问题，而致使二极管反向漏电流增加，导致电能利用率降低
、
影响大速度下机器人的可靠性，增加故障风险
。
同时，如果电源为电池组件时，传统的肖特基二极管系统无法控制反电动势的电流回流，而无法进行能量回收，导致电池续航时间变短
。

技术实现思路

[0004]本技术针对现有技术采用肖特基二极管形成的反电动势吸收电流，存在机器人可靠性降低
、
电能利用率下降等技术问题，提供了一种用于机器人电机的反电动势吸收电路
。
[0005]本技术提供的一种用于机器人电机的反电动势吸收电路，至少包括：输入端
、
逻辑及
MOS
控制电路
、
第一
N
‑
MOS
管
、
电荷泵模块
、
制动模块
、
电流采样比较模块
、
输出母线电容和母线输出；
[0006]所述逻辑及
MOS
控制电路分别与电荷泵模块
、
第一
N
‑
MOS
管的
G
极
、
电流采样比较模块的信号输出端连接；
[0007]所述第一
N
‑
MOS
管的
S
极与输入端连接，其
D
极与母线输出连接；
[0008]所述电流采样比较模块和输出母线电容设置于所述第一
N
‑
MOS
管的
D
极与母线输出的连接线
。
[0009]具体的，本技术的构思之一在于，通过电路的结构设计消除肖特基二极管压降导致的发热问题，提高电能利用率
。
值得说明的是，现有技术中机器人的伺服关节通常采用
FOC
算法闭环控制
。
在
FOC
微观控制流程中，存在三相半桥上管或下管全开的控制流程
。
在这个流程中，当电机处于旋转的状态，电机的反电动势此时不为0，且与电机转速正相关
。
在微观控制的下一阶段，此时电机反电动势就可能高过母线电压
。
随着近年来机械臂，小型化以及高速高载重的需求，肖特基二极管压降产生的热量越来越变的不容小觑
。
[0010]而本技术提供的电路结构中，所述逻辑及
MOS
控制电路可对第一
N
‑
MOS
管的
G
极和
S
极之间的压差进行调节，从而消除第一
N
‑
MOS
管寄生二极管的压降，从而解决大电流下肖特基二极管易发热的技术问题
。
另外，所述电流采样比较模块用于检测母线是否经过的电流，并基于电流的检测情况，向逻辑及
MOS
控制电路发送电信号；所述逻辑及
MOS
控制电路根据接收的电信号，控制电荷泵模块进行斩波操作，而实现对第一
N
‑
MOS
管的
G
极和
S
极之间的压差的调节，进而驱动第一
N
‑
MOS
管，在制动模块上对制动能量进行消耗
。
[0011]此外，输出母线电容用于对母线输出产生的能量进行吸收储存
。
[0012]进一步的，本技术还包括：单片机
IO
，所述单片机
IO
与逻辑及
MOS
控制电路连接
。
[0013]具体的，基于上述技术方案，逻辑及
MOS
控制电路可被动根据电流采样比较模块输入的电信号执行操作，也可通过单片机
IO
主动控制逻辑及
MOS
控制电路执行操作，提升整个电路的可操纵性
。
[0014]在一些实施例，所述制动模块靠近第一
N
‑
MOS
管的
D
极设置，所述电流采样比较模块靠近母线输出设置
。
[0015]具体的，由于所述制动模块用于对制动能量进行消耗，若将电流采样比较模块设置于制动模块之前，可能产生电流采样比较模块检测的电流值偏高，而导致电信号的错误输出
。
此时，若基于错误信号驱动第一
N
‑
MOS
管，将引发系统异常
。
因此，本技术方案可提高电流采样比较模块信号获取的准确性，提高整个电路的控制精度
。
[0016]进一步的，所述制动模块至少包括：制动电阻
、
第二
N
‑
MOS
管
、
制动控制器；
[0017]所述制动电阻一端的连接线联结于第一
N
‑
MOS
管的
D
极与母线输出的连接线，其另一端连接线与第二
N
‑
MOS
管的
D
极连接；
[0018]所述第二
N
‑
MOS
管的
S
极接地，其
G
极与所述制动控制器连接
。
[0019]在一些实施例，所述电荷泵模块包括通过降压电路构成的泵压电路，包括依次连接设置的降压电路输出源
、
第一二极管
、
第二二极管和储能电容，以及泵压电容和电感；
[0020]所述泵压电容的一端连接设置于第一二极管和第二二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于机器人电机的反电动势吸收电路，其特征在于，至少包括：输入端
、
逻辑及
MOS
控制电路
、
第一
N
‑
MOS
管
、
电荷泵模块
、
制动模块
、
电流采样比较模块
、
输出母线电容和母线输出；所述逻辑及
MOS
控制电路分别与电荷泵模块
、
第一
N
‑
MOS
管的
G
极
、
电流采样比较模块的信号输出端连接；所述第一
N
‑
MOS
管的
S
极与输入端连接，其
D
极与母线输出连接；所述电流采样比较模块和输出母线电容设置于所述第一
N
‑
MOS
管的
D
极与母线输出的连接线
。2.
如权利要求1所述一种用于机器人电机的反电动势吸收电路，其特征在于，还包括：单片机
IO
，所述单片机
IO
与逻辑及
MOS
控制电路连接
。3.
如权利要求1或2所述一种用于机器人电机的反电动势吸收电路，其特征在于，所述制动模块靠近第一
N
‑
MOS
管的
D
极设置，所述电流采样比较模块靠近母线输出设置
。4.
如权利要求3所述一种用于机器人电机的反电动势吸收电路，其特征在于，所述制动模块至少包括：制动电阻
、
第二
N
‑
MOS
管
、
制动控制器；所述制动电阻一端的连接线联结于第一
N
‑
MOS
管的
D
极与母线输出的连接线，其另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，崔元洋，郑洋帆，
申请(专利权)人：上海遨博智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：