[实用新型]一种基于DSP的混合伺服驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及驱动器，尤其涉及一种基于DSP（Digital Signal Processing 数字信号处理器）的混合伺服驱动器。

背景技术

现有的混合式步进电机驱动器只能满足一般的定位要求，而且存在以下缺点：容易丢步，电机振动大，高速性能差，发热严重，电磁兼容差等。以上缺点均受制于硬件电路，其电路构成主要包括控制电路、电流采样电路、PI（Proportional-Integral 比例-积分）调节电路、功率驱动电路及控制信号输入电路五部分。

控制电路主要进行逻辑处理，由单片机或FPGA（Field－Programmable Gate Array 现场可编程门阵列）完成，因主频较低或无相应的检测采样功能，这种方案的控制电路需另外的辅助电路，且无法对复杂的算法进行高速运算和控制，难以解决电机振动、发热、高速性能差等问题。

电流采样电路进行采样信号的放大处理，由运算放大器完成，为保证精度一般采用正负电源供电，电源成本高。

PI调节电路是对电流控制的刚度进行调节，一般由运放构成模拟式的调节器，因器件的差异性会加大调节难度，实际应用中难以达到理想的效果，进而影响驱动器的整体性能。

功率驱动电路为H桥拓扑结构，每个H桥由四个功率器件构成，功率器件的开通和关断会产生辐射，较强的辐射会对控制电路和驱动器以外的设备造成干扰。抑制此处的辐射强度，需加大功率器件栅极电阻，但如此一来会引起功率器件严重发热，不能从根本上解决问题。

控制信号输入电路，一般由光耦和RC滤波的构成，电磁兼容差，干扰信号通过此电路进入控制电路，被误认为是正常信号，会引起定位不准，且此方式的输入电路只能接收一种幅值的控制信号，若控制信号幅值改变需另加电阻，不便于应用。

发明内容

为解决现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种结构简单的基于DSP的混合伺服驱动器，其包括DSP电路、给定输入电路、位置反馈电路、电流和电压采样电路、过流保护电路和功率驱动电路；所述DSP主控电路包括脉冲计数及I/O（Input/Output 输入/输出）模块，QEP（Quadrature Encoder Pulse 正交编码脉冲）模块、PWM（Pulse Width Modulation 脉宽调制）模块、A/D（Analog/Digital 模/数）采样模块和TZ（Trip-zone 旅程区）保护模块，所述给定输入电路与所述脉冲计数及I/O模块连接，所述位置反馈电路与所述QEP模块连接，所述PWM模块与所述功率驱动电路连接，所述电流和电压采样电路分别与所述A/D采样模块、所述功率驱动电路连接，所述过流保护电路分别与所述TZ保护模块、所述功率驱动电路连接。

根据实施例，还可采用以下优选的技术方案：

所述给定输入电路包括恒流控制电路、光耦、脉冲频率限制电路和多路选择电路；所述恒流控制电路包括脉冲信号路、方向信号路和使能信号路，所述光耦包括光耦U6、U7和U5，所述脉冲信号路与所述光耦U6、脉冲频率限制电路和多路选择电路依次连接，输出脉冲信号PUL；所述方向信号路与所述光耦U7、脉冲频率限制电路和多路选择电路依次连接，输出方向信号DIR；所述使能信号路与所述光耦U5连接，输出使能信号ENA。

所述恒流控制电路脉冲信号路、方向信号路和使能信号路分别包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电容、稳压管和三极管，所述第一电阻、第二电阻和三极管依次串接，所述第三电阻、第四电阻串接，所述电容和所述稳压管串接在所述第一电阻、第二电阻的公共端与所述第二电阻、所述三极管的公共端之间，所述三极管的发射极连接所述第三电阻、第四电阻的公共端，集电极连接所述第四电阻的另一端；所述脉冲信号路中，所述第一电阻和第三电阻的另一端分别连接脉冲信号PUL+和PUL-；所述方向信号路中，所述第一电阻和第三电阻的另一端分别连接方向信号DIR+和DIR-；所述使能信号路中，所述第一电阻和第三电阻的另一端分别连接使能信号ENA+和ENA-。

所述位置反馈电路分两路，分别包括依次连接的分压电路、滤波电路和差分接收电路。

所述电流采样电路为H桥电路下桥臂电阻采样，由两级放大电路构成，并设置基准电压VREF。

所述过流保护电路包括电压采样电路和过流信号转化电路。

所述功率驱动电路包括四个驱动电路和双H桥功率电路，还包括连接在每个桥臂与电源地之间的吸收电容。