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伺服电机驱动接口、电源保护方案

发布时间:2021-09-08 来源:Leiditech 责任编辑:wenwei

【导读】伺服是按控制命令的要求,对功率进行放大、变换以及调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置能被控制得非常灵活、方便。
 
伺服驱动功能框图
 
伺服是按控制命令的要求,对功率进行放大、变换以及调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置能被控制得非常灵活、方便。
 
目前市场上伺服驱动的功能需求一般如下:
 
1.通用伺服驱动为 ARM + FPGA 架构, MCU 与 FPGA 通过并口通信;
 
2.电流环,脉冲分频输出由 FPGA 处理,电流环频率一般为 8K / 16K;
 
3.MCU 处理速度环与位置环,并做 RC 滤波,同时与系统周边进行数据通信;
 
4.一般为单电阻相电流采样,会外挂 16bit 带 ΣΔ 的 AD 模块。
 
伺服电机驱动接口、电源保护方案
 
伺服电机驱动接口、电源保护方案
 
伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的功率板(强电部分)和控制板(弱电部分)两个模块。
 
控制板是电机的控制核心,也是伺服驱动器的技术核心控制算法的载体。控制板通过相应的算法输出 PWM 信号,作为功率板的驱动信号,来改变逆变器的输出功率,以达到控制三项永磁同步电机的目的。目前主流的伺服驱动器一般采用 ARM + FPGA 架构,其优点是可扩展性强,同时可以实现比较复杂的控制算法。
 
以上我们发现伺服驱动对 MCU 的性能要求比较高,还需求 MCU 有丰富的外设用来做数据交互。那么对于信号接口的保护就十分重要。
 
伺服电机驱动接口、电源保护方案
 
针对静电放电、浪涌、脉冲等对信号接口可能造成的伤害,雷卯推出了相应的保护方案
 
1.RS485 浪涌滤波保护方案
 
方案优点:采用多路集成器件保护,可以保证信号完整性的同时,可滤除杂讯, 通过静电测试。
 
满足:满足IEC61000-4-2,ISO10605-2 等级4,接触放电30kV,空气放电30kV。
 
伺服电机驱动接口、电源保护方案
伺服电机驱动接口、电源保护方案
 
2.CAN静电滤波保护方案
 
方案优点:采用多路集成器件保护,电容<50PF,可以保证信号完整性的同时,可滤除杂 讯、通过静电测试。
 
满足: IEC61000-4-2,等级4,接触放电30kV,空气放电30kV。 SMC24 通过汽车级AEC-Q101认证。
 
伺服电机驱动接口、电源保护方案
 
3.100M网口防雷保护方案
 
方案优点:用于室外的100M网口浪涌保护,本方案采用二级防护,可靠工作,保证信号高温完整性,满足IEC61000-4-2,等级4,接触放电30kV,空气放电30kV。
 
IEC61000-4-5 10/700μs,40Ω,6kV,±5次,千兆网口拓展4个端口即可。
 
伺服电机驱动接口、电源保护方案
伺服电机驱动接口、电源保护方案
 
4. I²C接口隔离与静电保护方案
 
伺服电机驱动接口、电源保护方案
伺服电机驱动接口、电源保护方案
 
5.SPI接口隔离与静电保护方案
 
伺服电机驱动接口、电源保护方案
伺服电机驱动接口、电源保护方案
 
6.GPIO静电保护方案
 
方案优点:可以采用普通低电容集成器件防静电,
 
满足IEC61000-4-2,等级4,接触放电8kV,空气放电15kV。 单路的0402封装器件可选。
 
伺服电机驱动接口、电源保护方案
伺服电机驱动接口、电源保护方案
 
7.USB2.0静电保护方案
 
方案优点:USB2.0提供500Mbps的传输速度,本方案采用单颗器件防护,节约空间, 保证信号完整性,满足IEC61000-4-2,等级4,接触放电8kV,空气放电15kV
 
如对Vbus有过流要求,需配PTC保护。
 
伺服电机驱动接口、电源保护方案
伺服电机驱动接口、电源保护方案
 
8. 电源浪涌防雷保护方案
 
该方案特点是可以保护到4KV的浪涌,残压水平经测试在40V左右,后端LDO的耐压水平需要比较大的余量。
 
防雷保护讲究分层分级,雷击浪涌一层一层分解,降低到最后的TVS身上,就可以安排保护IC了。
 
GDT 用于防大浪涌,大雷击,因为属于开关型保护器件,测试过程中会有续流,所以需要用MOV压敏来阻断需求。
 
GDT陶瓷放电管防雷速度比较慢,残压很高100V 以上,所以需要用TVS继续降压。
 
但TVS的反应速度很快,如果和GDT并联放置,会导致TVS直接烧毁,所以在TVS之前需要设置退藕电路。电感和PTC是很好的选择。这就是这个电路为啥这么复杂的原因。
 
伺服电机驱动接口、电源保护方案
 
雷卯电子供应超小型贴片整流桥IBS封装。
 
伺服电机驱动接口、电源保护方案
伺服电机驱动接口、电源保护方案
 
 
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