[发明专利]一种用于外骨骼机器人的开关及保护电路

说明书

本发明涉及一种开关及保护电路，尤其涉及一种用于外骨骼机器人的开关及保护电路。包括第一开关S1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一光耦U1、NPN型第一三极管Q1、第一稳压二极管D1及P型第一MOS管M1；第七电阻R7、第二光耦U2、第八电阻R8、第二稳压二级管D2、PNP型第二三极管Q2、第六电阻R6、第十电阻R10、第三稳压二极管D3、N型第二MOS管M2、第一电容C1、第九电阻R9；本发明要解决的问题是使总开关过电流不超过50mA，并且能够通过控制芯片IO口来控制功率电上电或断电；本发明要解决的另一个技术问题是提供一种欠压关断电路，可以防止输入电压过低时外部电源过度放电。

技术领域

本发明涉及一种开关及保护电路，尤其涉及一种用于外骨骼机器人的开关及保护电路。

背景技术

外骨骼系统作为可穿戴式智能设备，需保证穿戴人员的绝对安全，并且需要其在助力过程中稳定、可靠的工作，并且具有足够的循环寿命。所以，外骨骼系统对其电气系统的安全性及可靠性及循环寿命具有较高的要求，需要有较多的保护措施，才能满足实用要求。

现有的外骨骼电气系统多使用体积较大并能够过所有母线电流的按钮或船型开关串接在母线上作为系统总开关。这种方式的缺点是由于开关放在母线上，瞬时电流较大，很可能出现打火现象，并且为了能够过足够大的电流，该型开关通常体积较大，对于随身携带式装备来说不够优化，对于防水防尘等环境适应性也同样较差。

同时，现有外骨骼电气系统上电方式为母线上电则所有子系统均带电，安全性较低，无法通过控制器控制动力电机及驱动部分使用的功率电上下电。在动力电机及驱动部分出现问题时，软件无法控制其断电。

动力电机的耗电量较大，当电压较低时，若动力电机继续输出力矩，则容易造成电池过放，若无硬件欠压保护电路，可能由于过度放电造成电池损坏，影响其使用寿命。

为了解决以上问题，本发明提出了一种用于外骨骼机器人的开关及保护电路创新方案，实现了弱电总开关、功率电软件开关、功率电欠压保护等功能，显著提升外骨骼电气系统的安全性及可靠性，并保证其使用循环寿命不会由于电池过放而显著降低。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种开关电路，能使总开关过电流不超过50mA，并且能够通过控制芯片IO口来控制功率电上电或断电；本发明要解决的另一个技术问题是提供一种欠压关断电路，可以防止输入电压过低时外部电源过度放电。

本发明包括如下技术方案：

一种用于外骨骼机器人的开关及保护电路，包括控制电开关电路、功率电开关电路和功率电欠压保护电路；

控制电开关电路包括第一开关S1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一光耦U1、NPN型第一三极管Q1、第一稳压二极管D1及P型第一MOS管M1；

控制电开关电路的连接方式为：输入电压VIN连接P型第一MOS管M1的源极，P型第一MOS管M1的漏极连接控制电负载24VIN，P型第一MOS管M1的栅极连接第一稳压二极管D1的阳极，第一稳压二极管D1的阴极连接输入电压VIN，第一开关S1的输入端接输入电压VIN，第一开关S1的输出端接用于限流的第二电阻R2的输入端，第二电阻R2的输出端接NPN型第一三极管Q1的基极，NPN型第一三极管Q1的发射极接地，NPN型第一三极管Q1的集电极接第一光耦U1输入端二极管的阳极，第一光耦U1输入端二极管阴极接第五电阻R5的输入端，第五电阻R5的输出端接地，用于限流的第一电阻R1的输入端接输入电压VIN，第一电阻R1的输出端接第一光耦U1输入端二极管阳极，第一光耦U1输出端两个引脚的其中一个引脚接输入电压VIN，另一个引脚接P型第一MOS管M1的栅极，第三电阻R3的输入端接第一稳压二极管D1的阳极，第三电阻R3的输出端接地，第四电阻R4的一端接NPN型第一三极管Q1的基极，第四电阻R4的另一端接地；