本发明属于供配电，具体涉及一种基于buck变换器的缓启动电路。
背景技术：
1、在伺服系统中，为了抑制因直流母线电容充电所产生的浪涌电流，均采用缓启动电路，而通常的电路结构是采用电阻并联继电器的形式，虽然串联于主回路的电阻可实现限流功能，但其有以下几点问题：一，由于电阻本体需要承担所有的脉冲能量，而能量的时间宽度较短，峰值较大，电阻本体在短时间内很难将热量传导出去，因此，在高压大功率应用场合，电阻的体积和功率都选的裕量较大；二，浪涌电流大小由电阻阻值及输入电压决定，若希望得到较小的浪涌电流，只能增大电阻阻值，进而导致缓启时间延长；三，缓上电时序为：在直流母线电容充满电后闭合继电器，继电器闭合后驱动器才能带载工作，若出现带载启动工况，电阻极有可能会因过功率而炸裂；四，继电器触点动作会导致电磁干扰。
2、例如专利cn115425833，名称为一种电源缓启动电路，通过利用mosfet开启过程中的弥勒效应(即栅源电压出现弥勒平台，vgs电压维持不变，vds逐渐下降)，延长mosfet的开启时间，进而输出电容两端的电压随着弥勒效应缓慢升高至电源电压。虽然此法可实现电容电压缓慢上升，但mosfet的弥勒平台所对应的vgs电压需要多次试验才能获得，且其大小由mosfet的特性及杂散电感决定，很难进行量化，因此，此专利公开的内容不具备普适性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于伺服系统的缓上电电路，把buck变换器串联于主功率回路之间，浪涌电流的大小由电感电流的峰值决定，通过控制mosfet的占空比来实现电容上电压的增加。
2、一种用于伺服系统的缓上电电路，包括：控制电源模块、buck变换器模块、pwm发生器模块、状态显示模块以及图腾柱驱动模块。
3、在直流电源dc上电后，控制电源模块的输出为pwm发生器模块、状态显示模块及图腾柱模块供电；pwm发生器模块在控制电满足要求的条件下输出占空比逐渐增加的pwm方波，pwm方波经图腾柱驱动模块增大驱动能力后控制buck变换器模块调压；随着占空比从零逐渐增加至一，伺服驱动器的输入电压从零逐渐增加至直流电源电压。
4、优选的，控制电源模块包括电阻r5、稳压二极管zd1及电容c5，电阻r5的一端连接直流电源dc的正极，电阻r5的另外一端连接稳压二极管zd1的阴极，稳压二极管zd1的阳极接地，电容c5与稳压二极管zd1并联，稳压二极管zd1的阴极作为控制电源模块的输出端。
5、优选的，pwm发生器模块包括电阻r4、电容c4、电阻r3、电容c2、稳压管zd2、充电电阻r1、充电二极管d1、放电电阻r2、放电二极管d2、充放电电容c1及555定时器；控制电源模块的输出可分为两路，一路连接至电阻r4的一端，另外一路连接至电阻r3的一端，电阻r4的阻值大于电阻r3的阻值。电阻r4的另一端分别连接至电容c4的一端和555定时器的vcc引脚，电容c4的另一端连接至地，电容c4的容量远大于电容c2的容量；电阻r3的另一端连接至稳压二极管zd2的阴极，稳压二极管zd2的阳极连接至地，稳压二极管zd2的击穿电压小于的电压，电容c2与稳压二极管zd2并联；二极管zd2的阴极连接至充电电阻r1的一端，充电电阻r1的另外一端连接充电二极管d1的阳极，充电二极管d1的阴极经充放电电容c1接地；充电电阻r1的另外一端同时连接至放电电阻r2的一端，放电电阻r2的另外一端连接放电二极管d2的阴极，放电二极管d2的阴极连接同时至555定时器的th引脚和tr’引脚，放电二极管d2的阳极经充放电电容c1接地。555定时器的vo引脚输出pwm方波，555定时器的gnd引脚与直流电源dc的地连接在一起。
6、优选的，状态显示模块包括限流电阻r6和发光二极管d4，限流电阻r6的一端连接至555定时器的vcc引脚，限流电阻r6的另一端连接至发光二极管d4的阴极，发光二极管的阳极接地。
7、优选的，图腾柱驱动模块包括npn型三极管q2和pnp型三极管q3，三极管q2和三极管q3的基极连接在一起，由pwm发生器输出方波控制；三极管q2的集电极连接至555定时器的vcc引脚，三极管q2的发射极与三极管q3的发射极连接在一起作为图腾柱驱动模块的输出端，三极管q3的集电极接地。
8、优选的，buck变换器模块包括mosfet开关管q1、续流二极管d3、电感l1及负载电容c3。mosfet开关管的源极接地，mosfet开关管的漏极接电感l1的一端，mosfet的栅极连接图腾柱驱动模块的输出端；电感l1的另外一端连接负载电容c3的一端，负载电容的另外一端连接续流二极管d3的阴极，续流二极管d3的阴极连接直流电源dc的正极，续流二极管的阳极连接mosfet的漏极，伺服驱动器与负载电容c3并联。
9、本发明的有益效果如下：
10、(1)相比于现有的技术采用的是主回路串联电阻抑制浪涌电流，本发明采用高频电感抑制浪涌电流不仅可以节省空间(电感的体积随工作频率的增加而减少，且电感的短时过流能力较强)，而且有效提高能源利用率(电阻通过耗能的方式来抑制浪涌电流，电感通过磁特性的本质来抑制浪涌电流，且最终能量传递至负载电容)。此外，在完成缓上电后，由于电感串联于主回路之间，有利于降低差模干扰，提高系统的电磁兼容性。
11、(2)本发明通过采用调节占空比逐渐增加的方法，来实现负载电容两端的电压逐渐增加的目的。相比于现有的技术采用的是延迟mosfet的开启时间来调节输出电压，调节占空比不仅不受制于开关管的特性及杂散电感的影响，而且负载电容两端的电压与输入直流电源电压呈线性关系(即vo/vi＝d)，因此，具有普适性。
12、(3)本发明通过调节占空比来控制电感电流的大小，随着占空比逐渐增大，流过电感的平均电流也随之增大，意味着负载电容上的电压也逐渐增大，相比于现有的技术采用的电阻限流或开关管限流的措施，本发明通过占空比斩波的方式将输入电流的峰值和时间划分为多个小脉冲，不仅有效降低输入电流的峰值，而且进一步减少了缓上电过程所需的时间。
13、(4)本发明通过输入直流电源取电来获得控制用电，解决了因高压输入直流电源无法直接供控制用电，还需要单独进行高压转低压的dc/dc电源变换器，既节约了电路成本，而且由于本控制电源模块的电路结构简单，可移植性强，也可用于其他直流母线取电的自给供电电路。
14、(5)本发明通过状态显示模块来观察缓上电完成状态，在pwm发生器模块的供电端达到最大阈值后，发光二极管亮，说明缓上电过程已完成，若在直流电源上电后，发光二极管未亮，说明缓上电过程有故障发生，此时伺服驱动器不能够正常工作，此电路不仅简单实用，而且直观性较强。
15、(6)本发明将buck变换器中的mosfet开关管的源极接地，mosfet开关管的漏极接电感，实现了mosfet开关管的源极与控制地连接在一起，不仅减少了传统buck变换器中mosfet浮地驱动的隔离电路，而且可以提高mosfet驱动电路的抗干扰能力，增加了系统的可靠性。
1.一种用于伺服系统的缓上电电路，包括：控制电源模块、buck变换器模块、pwm发生器模块、状态显示模块以及图腾柱驱动模块，其中，控制电源模块在直流电源dc上电后为其他模块供电，pwm发生器模块在控制电满足要求的条件下输出占空比逐渐增加的pwm方波，pwm方波经图腾柱驱动模块增大驱动能力后控制buck变换器模块调压，随着占空比从零逐渐增加至一，伺服驱动器的输入电压从零逐渐增加至直流电源电压。
2.根据权利要求1所述的一种用于伺服系统的缓上电电路，所述控制电源模块包括电阻r5、稳压二极管zd1及电容c5，电阻r5的一端连接直流电源dc的正极，电阻r5的另外一端连接稳压二极管zd1的阴极，稳压二极管zd1的阳极接地，电容c5与稳压二极管zd1并联，稳压二极管zd1的阴极作为控制电源模块的输出端。
3.根据权利要求1所述的一种用于伺服系统的缓上电电路，所述pwm发生器模块包括电阻r4、电容c4、电阻r3、电容c2、稳压管zd2、充电电阻r1、充电二极管d1、放电电阻r2、放电二极管d2、充放电电容c1及555定时器。
4.根据权利要求3所述的一种用于伺服系统的缓上电电路，所述控制电源模块的输出可分为两路，一路连接至电阻r4的一端，另外一路连接至电阻r3的一端，电阻r4的阻值大于电阻r3的阻值。
5.根据权利要求3-4所述的一种用于伺服系统的缓上电电路，所述状态显示模块包括限流电阻r6和发光二极管d4，限流电阻r6的一端连接至555定时器的vcc引脚，限流电阻r6的另一端连接至发光二极管d4的阴极，发光二极管的阳极接地。
6.根据权利要求5所述的一种用于伺服系统的缓上电电路，在pwm发生器模块的供电端达到最大阈值后，发光二极管d4亮，说明缓上电过程已完成；若在直流电源上电后，发光二极管d4未亮，说明缓上电过程有故障发生，此时伺服驱动器不能正常工作。
7.根据权利要求3-6所述的一种用于伺服系统的缓上电电路，所述图腾柱驱动模块包括npn型三极管q2和pnp型三极管q3，三极管q2和三极管q3的基极连接在一起，由pwm发生器输出方波控制；三极管q2的集电极连接至555定时器的vcc引脚，三极管q2的发射极与三极管q3的发射极连接在一起作为图腾柱驱动模块的输出端，三极管q3的集电极接地。
8.根据权利要求1-7所述的一种用于伺服系统的缓上电电路，所述buck变换器模块包括mosfet开关管q1、续流二极管d3、电感l1及负载电容c3。
9.根据权利要求8所述的一种用于伺服系统的缓上电电路，所述mosfet开关管q1的源极接地，漏极接电感l1。
10.根据权利要求9所述的一种用于伺服系统的缓上电电路，所述mosfet的栅极连接图腾柱驱动模块的输出端；电感l1的另外一端连接负载电容c3的一端，负载电容c3的另外一端连接续流二极管d3的阴极，续流二极管d3的阴极连接直流电源dc的正极，续流二极管的阳极连接mosfet的漏极，伺服驱动器与负载电容c3并联。
