工业机器人交流伺服驱动控制系统硬件设计

来源：万方数据

2014/4/2 10:10:20

工业机器人交流伺服驱动控制系统的硬件进行设计说明。简单说明了选择TMS320F2812芯片的原因，并完成了工业机器人伺服驱动系统的硬件设计中位置检测电路、低速外部输入信号转化电路、智能功率模块及隔离驱动电路的设计，为工业机器人伺服驱动系统的设计奠定了硬件基础。

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本文关键字：工业机器人 TMS320F2812芯片

1.3 低速外部输入信号转化电路设计

由于外部的输入信号例如参数设置按钮等输入信号需要将其采集到DSP中，但只有3.3V的TTL电平才能被DSP TMS320F2812所识别，所以需要一个信号转化电路，该电路中采用了双向光耦，很好的起到了隔离保护的作用，一旦由于电压过大等意外，只需要更换光耦即可，防止DSP的接口也被烧坏。该电路采用的双向光电耦合器的型号为东芝公司生产的TLP280-4/SOP-16，其中SOP-16为其封装形式，该双向光耦公共端既可以接24V，也可以接0V，使用非常方便，通过该电路将可以将低速信号转化为3.3V的TTL信号，完成信号的转化，其中电路中的电容起滤波作用。

经过转化后的TTL信号与输出之间还需要一个隔离电路，该电路主要起的隔离保护的作用，该电路采用单向的光电耦合器，其型号为东芝公司生产的TLP181/SOP-4，其中SOP-4为其封装形式，具体电路如图3所示。

图3 光耦隔离电路

1.4 智能功率模块及隔离驱动电路设计

智能功率模块简称IPM模块，是一种将直流电转换为交流电的逆变器，是本系统的关键元件[3]，本系统采用 MITSUBISHI SEMICONDUCTOR 公司生产的第四代IPM模块，型号为PS21767，该模块的最大输出电压为600V，最大输出电流为20A，输出范围广，该模块还具有短路保护及欠压保护功能，当检测到欠压或短路时，该模块停止工作的同时，还通过FO引脚发出故障信号给DSP，DSP立即停止发送PWM信号，实现自我保护。

IPM模块采用POWEREX公司生产的PS21767模块，其周边接口电路主要包括供电电路、故障信号输出电路等。IPM的输入信号电压为15V，而PWM信号输出电压为5V，为了把不同的电压信号隔离开，抑制干扰，本系统使TMS320F2812的

PWM信号先经过光电耦合器，再输入IPM模块，选取光电耦合器型号为ACPL-P480，该款芯片具有传播延迟短、共模抑制 (CMR) 能力高等优点，适合应用于IPM接口隔离。

IPM模块具有过压、过流、欠压等保护功能，当这些情况发生时，IPM模块输出故障信号，然后输入到DSP，为了将IPM信号与DSP隔离，防止干扰，需要故障信号隔离电路，具体电路如图4所示。

图4 故障信号光耦隔离电路

2 结论

本章首先简单介绍了选择DSP TMS320F2812芯片的原因，完成了DSP的选型，其次详细的说明了工业机器人伺服驱动系统的硬件设计，包括位置检测电路设计、低速外部输入信号转化电路设计、信号电平转化电路设计、变送器电路设计、DSP及外围接口电路设计、电压转换电路设计、智能功率模块及隔离驱动电路设计、电源系统电路设计、通讯接口电路设计、主回路整流电路设计、电流检测电路设计。

责编：李玉琴