设计特点与关键技术
微机控制和检测接口
微机控制(图2)功能可以确保+60V/20A电源只在计算机送出使能信号、伺服系统工作的状态下启动输出,平时电源无输出。这种电源与随动系统同步工作的方式,具有省电、低发热、控制灵活等一系列优点。在某装备电源系统的一系列电源中,+60V/20A电源功耗最大,但发热量最小,温升最低,充分证明了电源设计中采用计算机控制接口的优越性。
电源内部还提供针对+60V的微机检测接口,进行开关量方式的实时检测,如图3所示。+60V电压作为检测光耦的输入驱动,光耦输出作为检测口与微机数字I/O口连接。正常情况下检测口为低电平,一旦+60V输出消失或大幅降低,光耦的输出电平将由低到高发生跳变,提供给微机I/O口。
上电时序控制
直流电机控制系统中存在上电时序问题,一般情况下驱动电压上电速度快,而控制电路电压上电后控制电平的建立需要一定时间。这样如果不进行上电时序控制,在系统上电的瞬间,高压比低压上电速度快,控制电平的建立相对滞后,导致在上电瞬间随动系统失控,电机出现短时间的失控转动,尤其是在双极性控制方式中。传统的解决方法通过设立高、低压开关手动控制上电时序,或是在控制系统中设计上电时序控制电路,这样必然增加了电路的复杂性,造成电路成本增加同时可靠性降低。而在电机驱动电源上解决这一问题,措施简单有效,工作原理为:CNT端为模块使能控制端,可以控制模块的工作状态,作为输出电压的控制开关。通常采用光耦来控制CNT端的状态。只需增加一只光耦,即可解决上电时序问题。如图2所示,光耦输入端由电机控制电路的工作电压+5V控制,这样+60V电源输出必然滞后于低压+5V,实现了上电时序控制功能,从根本上解决了前述问题。
电源保护功能与电磁兼容措施
模块内有过流、过压、过热保护功能,使用外接电位器可在额定输出电压±10%的范围内调节。在电源系统设计中,我们在220V整流后的高压输入端、+60V输出端等关键部位采用TVS浪涌吸收器对电压瞬变和浪涌冲击进行防护抑制措施,以旁路吸收的方式保护了电源系统,同时降低了电磁干扰,提高了电源系统可靠性与寿命。
我们实验测得的+60V输出电压纹波在800mV~1000 mV,明显偏大。通过在电源系统调整端和输出端采用聚脂电容滤波,电源内部采用双绞线走线方式等滤波措施,最终使得+60V电源系统的输出纹波控制在200mV~400 mV,满足了+60V/20A电源纹波电压≤600mV的使用要求。
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