CN113472033B - 一种机器人延时启动预充电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机器人延时启动预充电路，包括依次连接的机器人电池输入端子J1、电源输入端BATTRY_INPUT、预充电阻通电开关MOS管Q1、后级负载连接端子J2，延时启动电路电源开关MOS管Q2的源极连接于机器人电池输入端子J1与预充电阻通电开关MOS管Q1的源极之间，预充电阻通电开关MOS管Q1的源极与延时启动电路电源开关MOS管Q2的源极之间连接有整机开关端子J3，延时启动电路电源开关MOS管Q2的漏极连接有延时启动电路电源U1；延时启动电路电源U1与延时电路相连；延时电路的输出端依次连接有电流放大电路、直流接触器驱动连接端子J4、直流接触器的驱动线圈。本申请的机器人延时启动预充电路，实现了保护直流接触器、降低启动电流、保护后级电路的效果。

Description

一种机器人延时启动预充电路
技术领域
本发明涉及机器人启动电路技术领域，具体是一种机器人延时启动预充电路。
背景技术
机器人一般含有各种传感器和驱动器以及执行电机，其总电源开关一般采用直流接触器。机器人电源母线上一般都采用大容量的电解电容或多个电解电容并联的结构，容量较大，若与电容直接串联的继电器闭合时，电容初始状态相当于短路，就会使继电器触点上瞬间流过的电流很大，可能烧坏继电器触点，或使继电器寿命下降。因此需采用预充电电路对电解电容进行预充电。
现有技术中的预充电路设置在电池的BMS输出端，通过电池的预充回路来对后级电路实现预充。当使用直流接触器作为总电源开关时，由于需要直流接触器闭合，从而出现电池内部的预充电路预充电都用来驱动直流接触器的线圈，导致无法给后级驱动器、电机等等电路预充，会导致电池的预充电路失效的问题出现，无法达到预充效果且无法保护直流接触器。
发明内容
本申请的目的在于提供一种机器人延时启动预充电路，实现保护直流接触器、降低启动电流、保护后级电路的效果。
为实现上述目的，本申请提供了一种机器人延时启动预充电路，包括依次连接的机器人电池输入端子J1、电源输入端BATTRY_INPUT、预充电阻通电开关MOS管Q1、后级电路充电电阻器R1、后级负载连接端子J2，延时启动电路电源开关MOS管Q2的源极连接于所述机器人电池输入端子J1与所述预充电阻通电开关MOS管Q1的源极之间，所述预充电阻通电开关MOS管Q1的源极与所述延时启动电路电源开关MOS管Q2的源极之间连接有整机开关端子J3，所述延时启动电路电源开关MOS管Q2的漏极连接有延时启动电路电源U1，当所述整机开关端子J3闭合时，所述预充电阻通电开关MOS管Q1与所述延时启动电路电源开关MOS管Q2导通；所述延时启动电路电源U1与延时电路相连；所述延时电路包括延时控制芯片U2，连接于所述延时控制芯片U2的低触发端TRG和高触发端THR之间的预充电阻R10、电容器C2，所述后级电路充电电阻器R10与所述电容器C2并联；所述延时控制芯片U2的输出端连接有电流放大电路，所述电流放大电路的输出端与直流接触器驱动连接端子J4相连，所述直流接触器驱动连接端子J4与直流接触器的驱动线圈的两端相连；所述直流接触器的一端与所述机器人电池输入端子J1的正极端相连，另一端与负载相连。
作为优选，所述延时控制芯片U2为NE555芯片。
作为优选，所述电流放大电路包括与所述延时控制芯片U2相连的PNP三级管Q3、NPN三极管Q4，所述PNP三级管Q3的发射极与所述延时控制芯片U2的复位清零端RST相连，所述PNP三级管Q3的基集通过电阻器R8与所述延时控制芯片U2的输出端OUT相连，所述PNP三级管Q3的集电极通过电阻器R9与所述NPN三极管Q4的基集相连，所述NPN三极管Q4的发射极接地，所述NPN三极管Q4的集电极与所述直流接触器驱动连接端子J4相连，当NPN三极管Q4导通时，所述直流接触器的驱动线圈通电使所述直流接触器闭合。
作为优选，所述NPN三极管Q4的集电极与所述直流接触器驱动连接端子J4的2脚相连，所述直流接触器驱动连接端子J4的1脚与所述电源输入端BATTRY_INPUT相连；所述直流接触器驱动连接端子J4的1脚和2脚之间连接有RCD保护电路，所述RCD保护电路包括依次连接的电容器C3、二极管D47，所述电容器C3的两端并联有后级电路充电电阻器R12，所述电容器C3与所述直流接触器驱动连接端子J4的1脚相连，所述二极管D47的阳极端与所述直流接触器驱动连接端子J4的2脚相连。
作为优选，所述延时启动电路电源U1为DC-DC电路。
作为优选，所述预充电阻通电开关MOS管Q1的源极与所述电源输入端BATTRY_INPUT之间连接有脉冲尖峰电压吸收电路，所述脉冲尖峰电压吸收电路包括相并联的压敏电阻R20、瞬态抑制管D48，所述压敏电阻R20的一端接地，所述瞬态抑制管D48的正极端接地。
有益效果：本申请的机器人延时启动预充电路，以直流接触器为总电源开关，预充电阻R10、电容器C2、NE555芯片为延时电路的预充电路，实现机器人总电源对后级电路的预充，从而保护直流接触器，降低启动电流，保护后级电路的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例中机器人延时启动预充电路的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：参考图1所示的一种机器人延时启动预充电路，包括依次连接的机器人电池输入端子J1、电源输入端BATTRY_INPUT、预充电阻通电开关MOS管Q1、后级电路充电电阻器R1、后级负载连接端子J2。
在本实施例中，机器人电池输入端子J1的1脚与电源输入端BATTRY_INPUT相连，2脚接地。
预充电阻通电开关MOS管Q1为P沟道MOS管，其型号为IRF5210STRLPBF，预充电阻通电开关MOS管Q1的栅极和源极之间连接有电阻值为10KΩ的电阻器R2、型号为MM1Z12V的二极管D1，电阻器R2与二极管D1并联，电阻器R2与预充电阻通电开关MOS管Q1的栅极之间连接有电阻值为30K的电阻器R5，电阻器R5的另一端与整机开关端子J3的1脚连接。
预充电阻通电开关MOS管Q1的漏极与后级负载连接端子J2的1脚之间有电阻值为50Ω的后级电路充电电阻器R1，后级电路充电电阻器R1与后级负载连接端子J2之间连接有串联的电阻值为30KΩ的后级电路充电电阻器R19、发光二极管D10，发光二极管D10的负极接地。后级电路充电电阻器R19与后级负载连接端子J2支架连接有并联设置的瞬态抑制管D49、压敏电阻R21，瞬态抑制管D49的正极端接地，瞬态抑制管D49的型号为SMCU60CA，压敏电阻R21的型号为B72207S0600K101。后级负载连接端子J2的1脚与延迟电压输入端LATER_INPUT连接，后级负载连接端子J2的2脚接地。
预充电阻通电开关MOS管Q1的源极与电源输入端BATTRY_INPUT之间连接有脉冲尖峰电压吸收电路，脉冲尖峰电压吸收电路包括相并联的压敏电阻R20、瞬态抑制管D48，压敏电阻R20的一端接地，瞬态抑制管D48的正极端接地。压敏电阻R20的的型号为B72207S0600K101，瞬态抑制管D48的型号为SMCU60CA。
延时启动电路电源开关MOS管Q2为P沟道MOS管,其型号为IRF5210STRLPBF。延时启动电路电源开关MOS管Q2的源极连接于机器人电池输入端子J1与预充电阻通电开关MOS管Q1的源极之间，延时启动电路电源开关MOS管Q2的源极与延时启动电路电源开关MOS管Q2的栅极之间连接有型号为MM1Z12V的二极管D4、电阻值为10KΩ的电阻器R3，二极管D4与电阻器R3相并联，二极管D4的正极端与电阻值为30KΩ的电阻器R4相连，电阻器R4的另一端与与整机开关端子J3的1脚连接。当整机开关端子J3闭合时，预充电阻通电开关MOS管Q1与延时启动电路电源开关MOS管Q2导通。
预充电阻通电开关MOS管Q1的源极与延时启动电路电源开关MOS管Q2的源极之间连接有整机开关端子J3，当整机开关闭合时，整机开关端子J3的1脚和2脚导通。
延时启动电路电源开关MOS管Q2的漏极连接有延时启动电路电源U1，延时启动电路电源U1为DC-DC电路,延时启动电路电源U1的型号为URB4812YMD-15WR3。延时启动电路电源U1的3脚(电压输入端)与2脚(接地端)之间并联有电容值为10F的电容器C5，电容器C5的正极与延时启动电路电源U1的3脚相连，负极与延时启动电路电源U1的2脚相连。
延时启动电路电源U1与延时电路相连，延时电路包括延时控制芯片U2、预充电阻R10、电容器C2。延时控制芯片U2为NE555芯片，延时控制芯片U2的4脚(复位清零端RST)、6脚(低触发端TRG)、2脚(高触发端THR)分别与延时启动电路电源U1的6脚(参考地端)相连。预充电阻R10、电容器C2连接于延时控制芯片U2的低触发端TRG和高触发端THR之间，后级电路充电电阻器R10与电容器C2并联。
延时控制芯片U2的输出端连接有电流放大电路，电流放大电路包括与延时控制芯片U2相连的PNP三级管Q3、NPN三极管Q4。PNP三级管Q3的发射极分别与延时控制芯片U2的4脚(复位清零端RST)、延时启动电路电源U1的4脚(电压输出端)相连，PNP三级管Q3的基集通过电阻值为5.1KΩ的电阻器R8与延时控制芯片U2的3脚(输出端OUT)相连。PNP三级管Q3的集电极通过电阻值为1KΩ的电阻器R9与NPN三极管Q4的基集相连，NPN三极管Q4的基集与电阻值为1KΩ的后级电路充电电阻器R11相连后接地。NPN三极管Q4的发射极接地。NPN三极管Q4的集电极与直流接触器驱动连接端子J4相连，NPN三极管Q4的集电极与直流接触器驱动连接端子J4的2脚相连，直流接触器驱动连接端子J4的1脚与电源输入端BATTRY_INPUT相连。直流接触器驱动连接端子J4的1脚和2脚之间连接有RCD保护电路，RCD保护电路包括依次连接的电容值为18pF的电容器C3、型号为1N4007M7的二极管D47，电容器C3的两端并联有电阻值为2Ω的后级电路充电电阻器R12，电容器C3与直流接触器驱动连接端子J4的1脚相连，二极管D47的阳极端与直流接触器驱动连接端子J4的2脚相连。直流接触器驱动连接端子J4与直流接触器的驱动线圈的两端相连，当NPN三极管Q4导通时，直流接触器的驱动线圈通电使直流接触器闭合。直流接触器的一端与机器人电池输入端子J1的正极端相连，另一端与负载相连，即直流接触器的两端分别与机器人电池输入端子J1的1脚和后级负载连接端子J2的2脚相连。
工作原理：整机开关闭合，整机开关端子J3的1脚和2脚导通，使预充电阻通电开关MOS管Q1、延时启动电路电源开关MOS管Q2导通。预充电阻通电开关MOS管Q1导通后，后级电路通过后级电路充电电阻器R1开始充电。同时，延时启动电路电源开关MOS管Q2导通后，延时启动电路电源U1开始输出5V电压，型号为NE555的延时控制芯片U2开始工作，工作时间到位后，延时控制芯片U2的3脚(输出端OUT)输出低电平，PNP三级管Q3、NPN三极管Q4导通。NPN三极管Q4导通后，直流接触器驱动连接端子J4导通，直流接触器闭合。直流接触器闭合后，后级电路充电电阻器R1、预充电阻通电开关MOS管Q1被直流接触器短路，停止预充。预充结束，后级负载通过直流接触器供电。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机器人延时启动预充电路，其特征在于，包括依次连接的机器人电池输入端子J1、电源输入端BATTRY_INPUT、预充电阻通电开关MOS管Q1、后级电路充电电阻器R1、后级负载连接端子J2，延时启动电路电源开关MOS管Q2的源极连接于所述机器人电池输入端子J1与所述预充电阻通电开关MOS管Q1的源极之间，所述预充电阻通电开关MOS管Q1的源极与所述延时启动电路电源开关MOS管Q2的源极之间连接有整机开关端子J3，所述延时启动电路电源开关MOS管Q2的漏极连接有延时启动电路电源U1，当所述整机开关端子J3闭合时，所述预充电阻通电开关MOS管Q1与所述延时启动电路电源开关MOS管Q2导通；所述延时启动电路电源U1与延时电路相连；所述延时电路包括延时控制芯片U2，连接于所述延时控制芯片U2的低触发端TRG和高触发端THR之间的预充电阻R10、电容器C2，所述后级电路充电电阻器R10与所述电容器C2并联；所述延时控制芯片U2的输出端连接有电流放大电路，所述电流放大电路的输出端与直流接触器驱动连接端子J4相连，所述直流接触器驱动连接端子J4与直流接触器的驱动线圈的两端相连；所述直流接触器的一端与所述机器人电池输入端子J1的正极端相连，另一端与负载相连。
2.根据权利要求1所述的机器人延时启动预充电路，其特征在于，所述延时控制芯片U2为NE555芯片。
3.根据权利要求2所述的机器人延时启动预充电路，其特征在于，所述电流放大电路包括与所述延时控制芯片U2相连的PNP三级管Q3、NPN三极管Q4，所述PNP三级管Q3的发射极与所述延时控制芯片U2的复位清零端RST相连，所述PNP三级管Q3的基集通过电阻器R8与所述延时控制芯片U2的输出端OUT相连，所述PNP三级管Q3的集电极通过电阻器R9与所述NPN三极管Q4的基集相连，所述NPN三极管Q4的发射极接地，所述NPN三极管Q4的集电极与所述直流接触器驱动连接端子J4相连，当NPN三极管Q4导通时，所述直流接触器的驱动线圈通电使所述直流接触器闭合。
4.根据权利要求3所述的机器人延时启动预充电路，其特征在于，所述NPN三极管Q4的集电极与所述直流接触器驱动连接端子J4的2脚相连，所述直流接触器驱动连接端子J4的1脚与所述电源输入端BATTRY_INPUT相连；所述直流接触器驱动连接端子J4的1脚和2脚之间连接有RCD保护电路，所述RCD保护电路包括依次连接的电容器C3、二极管D47，所述电容器C3的两端并联有后级电路充电电阻器R12，所述电容器C3与所述直流接触器驱动连接端子J4的1脚相连，所述二极管D47的阳极端与所述直流接触器驱动连接端子J4的2脚相连。
5.根据权利要求1所述的机器人延时启动预充电路，其特征在于，所述延时启动电路电源U1为DC-DC电路。
6.根据权利要求1所述的机器人延时启动预充电路，其特征在于，所述预充电阻通电开关MOS管Q1的源极与所述电源输入端BATTRY_INPUT之间连接有脉冲尖峰电压吸收电路，所述脉冲尖峰电压吸收电路包括相并联的压敏电阻R20、瞬态抑制管D48，所述压敏电阻R20的一端接地，所述瞬态抑制管D48的正极端接地。
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