[实用新型]一种高集成度高功率密度的智能交流伺服驱动器

摘要

本实用新型公开了一种高集成度高功率密度的智能交流伺服驱动器，属于先进机器人伺服控制领域；包括集成在一块电路板上的：电源，STM32F4主控单元，隔离通信模块，隔离功率驱动单元，编码器单元，安全保护单元以及传感采集单元；所述的隔离通信模块通过RS485总线或CAN总线连接上位机和STM32F4主控单元，STM32F4主控单元的内部定时器TIMER工作在PWM模式，产生的PWM波形经过电平转换后，输出到隔离功率驱动单元，隔离功率驱动单元同时连接电机；STM32F4主控单元通过SPI总线连接编码器单元；STM32F4主控单元的ADC模数转换接口连接传感采集单元；EXTI外部中断接口连接安全保护单元；将多圈绝对值编码器采集电路集成在电机驱动器上，刚好贴合电机安装，便于在机器人本体上集成应用。

主权项

1.一种高集成度高功率密度的智能交流伺服驱动器，其特征在于，包括集成在一块电路板上的：电源转换单元，电池充电单元，STM32F4主控单元，隔离通信模块，隔离功率驱动单元，编码器单元，EEPROM芯片，安全保护单元以及传感采集单元；所述的隔离通信模块通过RS485总线或CAN总线连接上位机，同时与STM32F4主控单元的CAN接口和USART接口相连；STM32F4主控单元的接口还包括：定时器TIMER的PWM接口、SPI通信接口、通用I/O接口、ADC模数转换接口、EXTI外部中断接口、SWD仿真器接口，FLASH模拟EEPROM，以及内部看门狗WDG；内部定时器TIMER工作在PWM模式，高级定时器TIM1/TIM8产生共6路PWM波形，分别经过电平转换后，输出到隔离功率驱动单元，隔离功率驱动单元同时连接电机；所述隔离功率驱动单元包括集成在电路板上由6个MOSFET芯片构建的三相H桥、MOSFET驱动电路和光耦隔离电路；隔离功率模块所有电路通过在电路板上切割出的凹槽形成隔离，并且每层电路均大面积铺铜，增大散热面积，6个MOSFET芯片与金属外壳之间通过导热硅胶垫片接触散热；隔离功率驱动单元完成对PWM控制信号的隔离和功率放大后传送至MOSFET芯片构建的H桥三相输出连接电机；同时利用采样电阻采集通过电机各绕组的电流；SPI通信接口通过SPI总线连接编码器单元，编码器单元连接至EEPROM；编码器单元包括两个磁编码器芯片：单圈绝对式编码器芯片IC‑MU，用来记录电机单圈的绝对位置；编码器芯片IC‑PVL记录电机的旋转圈数；EEPROM芯片记录两个编码器芯片的配置和校准参数；ADC模数转换接口连接传感采集单元；EXTI外部中断接口连接安全保护单元；安全保护单元包括功率模块的过流保护电路、过压保护电路和过温保护电路；以及控制模块的过流保护电路、过压保护电路和欠压保护电路；传感采集单元采集功率模块保护电路中的母线电压，母线电流，相电流和温度，以及控制模块保护电路中的电压、基准信号电压和零位校准电压等进行信号偏置校准、状态监测和电机控制；安全保护单元将功率模块的电流、电压和温度信号接入比较器进行处理，获得过流、过压和过温等信号，接入STM32F4外部中断接口EXTI及时切断PWM输出进行安全控制；FLASH模拟EEPROM，用于在掉电时存储驱动器参数和上位机控制参数。