本實用新型涉及一種有大功率輸出、且輸出功率可調的交流伺服電機驅動器，特別涉及一種伺服驅動器。

背景技術：

伺服驅動器控制伺服電機，可控制其速度、位置、扭矩，精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，具有機電時間常數小、線性度高等特性，可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。

常規地，現有的電機驅動器，只是包括單片機控制電路，電源電路，MOS管或IGBT驅動電路，電流、電壓、位置檢測電路，例如CN104682784A中公開的一種直流無刷電機驅動器，其組成主要包括單片機控制電路、電源電路、IGBT驅動電路、電流檢測電路、電壓檢測電路、位置檢測電路。

在實際的伺服電機驅動系統中，不僅需要驅動電機，還經常需要驅動外部的電磁鐵、電磁閥、大功率警報器、大功率燈等大功率部件，起到緊急剎車、向外報警等功能，而且需要功率可調。上述電機驅動器不能直接驅動外部的大功率部件，如要實現該功能，需要外接電子部件，體積大，成本高，容易出錯，很麻煩，而且外部的大功率部件，需要另外配備電源，成本高、不方便。

技術實現要素：

本實用新型針對上述現有技術中存在的問題，提出一種伺服驅動器，首要解決的技術問題是直接驅動外部的功率可調的大功率部件，不必再另外配備電源，節約成本，增加便利性。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：

提供一種伺服驅動器，其特征在于，包括：高頻開關電源轉換、大功率輸出a、大功率輸出b、微處理器、驅動電路、電源轉換，其中，

所述微處理器與驅動電路電連接，所述驅動電路用于驅動伺服電機，所述電源轉換分別與微處理器和驅動電路電連接，所述高頻開關電源轉換分別與大功率輸出a和大功率輸出b電連接，所述微處理器分別與大功率輸出a和大功率輸出b電連接，所述電源轉換的輸入是外部提供的直流電源，分別輸出給微處理器、驅動電路，所述微處理器的輸入為電源轉換，輸出給驅動電路，所述高頻開關電源轉換將外部提供的直流電源分別輸入給大功率輸出a和大功率輸出b，所述微處理器通過產生PWM占空比可調的脈沖信號分別輸入給大功率輸出a和大功率輸出b，所述大功率輸出a和大功率輸出b分別輸出給外部大功率部件。

進一步的，上述伺服驅動器中，還包括：輸入單元、輸出單元、通訊單元、檢測單元，

所述微處理器分別與輸入單元、輸出單元、通訊單元、檢測單元電連接，所述電源轉換分別與輸入單元、輸出單元、通訊單元、檢測單元電連接，所述檢測單元與伺服電機電連接，所述電源轉換的輸入是外部提供的直流電源，所述電源轉換分別輸出給輸入單元、輸出單元、通訊單元、檢測單元，所述輸入單元的輸入為外部的輸入信號和電源轉換，其輸出給微處理器，所述輸出單元的輸入為微處理器和電源轉換，其輸出為外部的輸出信號，所述檢測單元的輸入為配備有位置、轉速檢測的伺服電機和電源轉換，其輸出為微處理器，所述通訊單元的輸入為微處理器和電源轉換，其輸出為微處理器。

進一步的，上述伺服驅動器中，所述高頻開關電源轉換單元的輸出電壓為0～60V直流電。

進一步的，上述伺服驅動器中，所述高頻開關電源轉換單元的開關頻率為不低于10KHz。

進一步的，上述伺服驅動器中，所述通訊單元的通訊方式為RS232、RS485、RS422、CAN、Ethernet、USB的其中一種或多種。

進一步的，上述伺服驅動器中，所述驅動電路的開關器件為MOS管、IGBT中的任意一種。

進一步的，上述伺服驅動器中，所述驅動電路的開關器件開關頻率為10K～30KHz。

進一步的，上述伺服驅動器中，所述微處理器包括單片機，所述單片機為DSP、ARM、PLC中的任意一種。

進一步的，上述伺服驅動器中，所述輸入單元和輸出單元的輸入信號為使能信號、正反轉信號、緊急剎車信號、光電編碼器信號、Hall傳感器信號、旋轉變壓器信號、數字控制信號、PWM方波信號的其中一種或多種。

進一步的，上述伺服驅動器中，所述輸入單元和輸出單元的輸出信號為故障報警信號、到位信號、光電編碼器信號、Hall傳感器信號、旋轉變壓器信號的輸出信號、數字控制信號、PWM方波信號的其中一種或多種。

進一步的，上述伺服驅動器中，所述驅動電路包括功率管逆變電路和驅動IC，所述功率管逆變電路和驅動IC電連接，所述微處理器產生的PWM信號輸入給驅動IC，所述驅動IC將PWM信號進行電平轉換并輸出給功率管逆變電路，所述電源轉換產生直流電源輸入給驅動電路，所述功率管逆變電路輸出給配備有位置、轉速檢測的伺服電機。

進一步的，上述伺服驅動器中，所述功率管逆變電路主路中至少包含一個電容器。

本實用新型中，所述微處理器與驅動電路電連接，所述驅動電路用于驅動伺服電機，所述電源轉換分別與微處理器和驅動電路電連接，所述高頻開關電源轉換分別與大功率輸出a和大功率輸出b電連接，所述微處理器分別與大功率輸出a和大功率輸出b電連接，所述電源轉換的輸入是外部提供的直流電源，分別輸出給微處理器、驅動電路，所述微處理器的輸入為電源轉換，輸出給驅動電路，所述高頻開關電源轉換將外部提供的直流電源分別輸入給大功率輸出a和大功率輸出b，所述微處理器通過產生PWM占空比可調的脈沖信號分別輸入給大功率輸出a和大功率輸出b，所述大功率輸出a和大功率輸出b分別輸出給外部大功率部件，實現了伺服驅動器直接驅動外部的功率可調的大功率部件，不必再另外配備電源，節約成本，增加便利性。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的大功率輸出單元示意圖。

標號說明：

1-高頻開關電源轉換，2-大功率輸出a，3-大功率輸出b，4-微處理器，5-驅動電路，25-輸出單元，26-輸入單元，27-電源轉換，28-通訊單元，29-檢測單元，51-功率管逆變電路，52-驅動IC；

6-過流保護單元，7-電感，8-蓄能電容器，9-高頻濾波電容，10-限流電阻，11-濾波電容，12-分壓電阻，13-開關器件，14-分壓電阻，15-另一分壓電阻，16-大功率開關器件，17-高頻電容，18-電阻，19-二極管，20-大功率輸出負載，21-電磁干擾濾波單元，22-開關控制單元，23-開關尖峰吸收電路，24-大功率輸出接口。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述，本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1所示，本實用新型提供一種伺服驅動器，包括高頻開關電源轉換1、大功率輸出a 2、大功率輸出b 3、微處理器4、驅動電路5、電源轉換27，其中，

驅動電路5用于驅動伺服電機；

微處理器4用于控制伺服電機運轉、控制大功率輸出a 2、大功率輸出b 3和各種輸入輸出單元；

電源轉換27用于微處理器4提供直流電源，電源轉換27為DC/DC轉換電路、AC/DC轉換電路任意一種，DC/DC轉換電路為開關頻率電路，其開關頻率為不低于10KHz；

大功率輸出a 2和大功率輸出b 3用于通過PWM占空比可調的脈沖信號進行驅動外部大功率部件；

高頻開關電源轉換1用于為外部大功率部件供電和驅動器內部各部分供電，高頻開關電源轉換1與外部大功率部件電連接處需要串接保險絲，起到避免外部大功率部件短路而損壞內部電路；

微處理器4與驅動電路5電連接，驅動電路5用于驅動伺服電機，電源轉換27分別與微處理器4和驅動電路5電連接，高頻開關電源轉換1分別與大功率輸出a 2和大功率輸出b 3電連接，微處理器4分別與大功率輸出a 2和大功率輸出b 3電連接；

電源轉換27的輸入是外部提供的直流電源，分別輸出給微處理器4、驅動電路5，電源轉換27的輸出電壓是該伺服驅動器內部所需的電壓，如3.3V、5V、12V、24V、48V，微處理器4的輸入為電源轉換17，輸出給驅動電路5，高頻開關電源轉換1將外部提供的直流電源分別輸入給大功率輸出a 2和大功率輸出b 3，為大功率輸出a 2和大功率輸出b 3提供所需的大功率直流電源，微處理器4通過產生PWM占空比可調的脈沖信號分別輸入給大功率輸出a 2和大功率輸出b 3，大功率輸出a 2和大功率輸出b 3分別輸出給外部大功率部件，大功率輸出a 2和大功率輸出b 3是通過微處理器4改變0％～100％的PWM占空比，PWM占空比值與驅動外部大功率部件的輸出功率成正比例關系，從而實現直接驅動外部大功率部件，帶來便利性，大功率輸出a 2和大功率輸出b 3可以驅動外部的電磁鐵、電磁閥、大功率警報器、大功率燈等大功率部件，該輸出單元內部至少包括三極管或MOS管開關器件任意一種，高頻開關電源轉換1是高頻開關電源電路，最高頻率可達2.5MHz，效率最高可達95％，具有發熱量小，不需要額外增加散熱塊、體積小、簡單等特點；大功率輸出a 2和大功率輸出b 3可直接驅動外部的功率可調的大功率部件，不必再另外配備電源，節約成本，增加便利性。

優選的，還包括：輸出單元25、輸入單元26、通訊單元28、檢測單元29；

輸入單元26用于對輸入信號進行處理；

輸出單元25用于對輸出信號進行處理；

通訊單元28用于同外部進行相互通訊；

檢測單元29用于對伺服電機的電流、位置、轉速進行檢測；

微處理器4分別與輸入單元26、輸出單元25、通訊單元28和檢測單元29電連接，電源轉換27分別與輸入單元26、輸出單元25、通訊單元28和檢測單元29電連接，伺服電機與檢測單元29電連接；

電源轉換27的輸入是外部提供的直流電源，電源轉換27分別輸出給輸入單元26、輸出單元25、通訊單元28和檢測單元29，輸入單元26的輸入為外部的輸入信號和電源轉換27，輸入單元26輸出給微處理器4，輸出單元25的輸入為微處理器4和電源轉換27，輸出單元25的輸出為外部的輸出信號，檢測單元29的輸入為配備有位置、轉速檢測的伺服電機和電源轉換27，檢測單元29的輸出為微處理器4，通訊單元28的輸入為微處理器4和電源轉換27，通訊單元28的輸出為微處理器4，通訊單元28是為了實現該伺服驅動器內部的微處理器4同外部設備進行實時通訊，把電機的位置、扭矩、轉速信號，驅動器的過流、過壓、過溫等故障信號，以及驅動器的電壓和電流信號實時傳送給外部設備，同時外部設備通過通訊單元28把控制電機運轉的使能信號、正反轉信號、緊急剎車信號傳送給本實施例中的伺服驅動器，由于輸入單元26、輸出單元25、通訊單元28和檢測單元29之間的配合，提高了傳輸信號的準確性。

優選的，高頻開關電源轉換1的輸出電壓為0～60V直流電，保證安全性，從而降低帶來的安全隱患。

優選的，高頻開關電源轉換1的開關頻率為不低于10KHz，開關頻率越高，高頻開關電源的體積越小，帶來一定便攜性。

優選的，通訊單元28的通訊方式為RS232、RS485、RS422、CAN、Ethernet、USB的其中一種或多種，具有通過以上多種通訊方式同外部設備進行實時通訊的功能。

優選的，驅動電路5的開關器件為MOS管、IGBT中的任意一種，MOS管、IGBT都是理想的開關器件，IGBT驅動功率小而飽和壓降低，MOS管更小更省電。

優選的，驅動電路5的開關器件開關頻率為10K～30KHz，開關頻率選擇在范圍內，電壓波型好，如果頻率過高會使得開關器件發熱，產生一定安全隱患。

優選的，微處理器4包括單片機，單片機為DSP、ARM、PLC中的任意一種，單片機DSP、ARM、PLC具有可編程微處理器4的功能。

優選的，輸入單元26和輸出單元25的輸入信號為使能信號、正反轉信號、緊急剎車信號、光電編碼器信號、Hall傳感器信號、旋轉變壓器信號、數字控制信號、PWM方波信號的其中一種或多種，從而輸入單元26和輸出單元25在驅動器內部各部件中的輸入信號具有較強的靈敏度功能，降低一定的安全隱患。

優選的，輸入單元26和輸出單元25的輸出信號為故障報警信號、到位信號、光電編碼器信號、Hall傳感器信號、旋轉變壓器信號的輸出信號、數字控制信號、PWM方波信號的其中一種或多種，從而輸入單元26和輸出單元25在驅動器內部各部件中的輸出信號具有較強的靈敏度功能，提高信息輸出準確度，增強安全性。

優選的，驅動電路5包括功率管逆變電路51和驅動IC 52，功率管逆變電路51和驅動IC 52電連接，微處理器4產生的PWM信號輸入給驅動IC 52，驅動IC 52將PWM信號進行電平轉換并輸出給功率管逆變電路51，功率管逆變電路51輸出給配備有位置、轉速檢測的伺服電機，功率管逆變電路51和驅動IC 52起到驅動伺服電機運轉的功能。

優選的，功率管逆變電路51主路中至少包含一個電容器，具有電能存儲的功能。

如圖2所示為大功率輸出單元的電路示意圖，大功率輸出單元為大功率輸出a 2、大功率輸出b 3中的任意一個，大功率輸出單元包括過流保護單元6、電磁干擾濾波單元21、開關控制單元22、開關尖峰吸收電路23、大功率輸出接口24；

過流保護單元6至少包含一保險絲，其一端與供電電源VCC電連接，另一端與電磁干擾濾波單元21電連接，是為了防止電流過大，而對大功率輸出接口24、開關控制單元22、電磁干擾濾波單元21以及供電電源VCC起到保護作用，電磁干擾濾波單元21包括一電感7、一蓄能電容器8和一高頻濾波電容9，電感7的一端與過流保護單元6電連接，另一端與蓄能電容器8電連接，蓄能電容器8起到蓄能作用，防止供電電源VCC隨著開關控制單元22驅動大功率輸出接口24產生的波動而波動，高頻濾波電容9起高頻濾波作用，把VCC通過所述電感7后的主路上的高頻干擾進行濾波處理；

開關控制單元22包括限流電阻10、濾波電容11、分壓電阻12、開關器件13、分壓電阻14、分壓電阻15和大功率開關器件16，限流電阻10與開關器件13的基極電連接，起到對開關器件13進行限流作用，濾波電容11起到干擾信號的濾波作用，同時調節開通開關器件13的延時時間，分壓電阻12起到對開關器件13的基極電壓進行分壓作用，開關器件13包括NPN型三極管，起到初級開關作用，分壓電阻14的一端與開關器件13的集電極電連接，另一端與大功率開關器件16的柵極電連接，另一分壓電阻15的一端與大功率開關器件16的源極電連接，另一端與大功率開關器件16的柵極電連接，把VCC通過所述電感7后的主路電壓進行分壓為合適電壓，以便來驅動大功率開關器件16，大功率開關器件16至少包含一P型MOS管或IGBT，當開關器件13開通時，在分壓電阻14和分壓電阻15的作用下，大功率開關器件16被開通，把VCC通過所述電感7后的電源加載到大功率輸出接口24上，大功率開關器件16的輸出功率大小與輸入信號Vin的占空比成正比；

開關尖峰吸收電路23包括高頻電容17和電阻18，高頻電容17和電阻18組成開關尖峰吸收電路，吸收大功率開關器件16在高頻開關情況下產生的脈沖尖峰；

大功率輸出接口24包括二極管19和大功率輸出負載20，其中二極管19為快速恢復二極管，大功率輸出負載20為電磁鐵、電磁閥、電阻、警報器、電機或大功率燈，大功率輸出負載20是實際的伺服電機驅動系統中的重要組成部件，起到緊急剎車、向外報警等功能，還可以實現功率可調。

綜上所述，本實用新型中，微處理器4與驅動電路5電連接，驅動電路5用于驅動伺服電機，電源轉換27分別與微處理器4和驅動電路5電連接，高頻開關電源轉換1分別與大功率輸出a 2和大功率輸出b 3電連接，微處理器4分別與大功率輸出a 2和大功率輸出b 3電連接，電源轉換27的輸入是外部提供的直流電源，分別輸出給微處理器4、驅動電路5，微處理器4的輸入為電源轉換17，輸出給驅動電路5，高頻開關電源轉換1將外部提供的直流電源分別輸入給大功率輸出a 2和大功率輸出b 3，為大功率輸出a 2和大功率輸出b 3提供所需的大功率直流電源，微處理器4通過產生PWM占空比可調的脈沖信號分別輸入給大功率輸出a 2和大功率輸出b 3，大功率輸出a 2和大功率輸出b 3分別輸出給外部大功率部件，實現了伺服驅動器直接驅動外部的功率可調的大功率部件，不必再另外配備電源，節約成本，增加便利性。

顯然，本領域的技術人員可以對本申請進行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和范圍。這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬于本申請權利要求及其等同技術的范圍之內，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內。

對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化涵括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。此外，顯然“包括”一詞不排除其他單元或步驟，單數不排除復數。裝置權利要求中陳述的多個單元或裝置也可以由一個單元或裝置通過軟件或者硬件來實現。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。