力士樂伺服驅(qū)動(dòng)器的測試方法有哪些

伺服驅(qū)動(dòng)器的測試方法
伺服產(chǎn)品技術(shù)攻關(guān)大多數(shù)還停留在可靠性層面，只有可靠的產(chǎn)品才能被市場認(rèn)可，才能真正帶給它的用戶以價(jià)值。伺服可靠性不足集中體現(xiàn)在電源不穩(wěn)定、器件降額不夠，這些不可靠因素主要表現(xiàn)在關(guān)鍵器件的電應(yīng)力和熱應(yīng)力的可靠性，其次還有電磁擾動(dòng)對(duì)電路功性能的影響，本文以一個(gè)案例的方式討論電源和器件應(yīng)力。

伺服系統(tǒng)最基本的性能是力矩、轉(zhuǎn)速、位置的精確性以及響應(yīng)速度。但凡討論伺服性能，我們必須站在系統(tǒng)層面來討論，把電機(jī)性能包括在其中。本文在探討性能測試方面，給出了力矩響應(yīng)、速度響應(yīng)、定位精度和重復(fù)定位精度的測試方法。

電源與器件可靠性測試方法
1、輔助電源短路保護(hù)測試

輔助電源不僅給控制芯片、驅(qū)動(dòng)芯片、接口電路、風(fēng)機(jī)供電，而且伺服驅(qū)動(dòng)器給外部提供24V電源。所以開關(guān)電源短路保護(hù)功能尤為重要，我們分別取電源電壓（DC200V）、正常電源電壓（DC311V）、最高電源電壓（DC400V）三個(gè)點(diǎn)，測試輔助電源的保護(hù)功能。

測試時(shí)，輔助電源輸入通過調(diào)節(jié)直流調(diào)壓器給定，將母線電源電壓分別調(diào)節(jié)到DC200V、DC311V、DC400V，然后依此分別將輸出短路，本文以5V，24V兩路輸出的一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品為例討論。測試方法就是將其中一路短路，測量另外一路輸出。

l 5V短路，量測24V輸出，

伺服驅(qū)動(dòng)器的工作模式與伺服驅(qū)動(dòng)器的測試方法

l 24V短路，量測5V輸出，

伺服驅(qū)動(dòng)器的工作模式與伺服驅(qū)動(dòng)器的測試方法

試驗(yàn)結(jié)果表明，在5V，24V短路時(shí)，芯片都進(jìn)入打嗝狀態(tài)，即滿足輸出短路保護(hù)試驗(yàn)要求。

2、輔助電源Topswitch電壓應(yīng)力試驗(yàn)

Topswitch器件VDS電壓指集成PWM控制器內(nèi)部IGBT漏極和源極之間的的電壓，VDS超標(biāo)是其損壞的主要原因之一，VDS直接影響伺服驅(qū)動(dòng)器的可靠性和壽命，測試方法是通過調(diào)壓器調(diào)節(jié)輔助電源輸入電壓，測量VDS電壓。輸入電壓越高，VDS電壓越高，即在母線規(guī)格最大值（DC400V）時(shí)，VDS電壓最高，測量這個(gè)最大值是否超標(biāo)，可判斷Topswitch電壓應(yīng)力是否合格。

還有一種情況，輔助電源輸出短路時(shí)，VDS會(huì)特別高，需要判斷短路時(shí)Topsweitch電壓應(yīng)力是否合格。

伺服驅(qū)動(dòng)器的工作模式與伺服驅(qū)動(dòng)器的測試方法

當(dāng)將5V短路時(shí)，在DC400V的輸入下VDS電壓為650V 小于700，滿足規(guī)格要求。

5V短路，VDS輸出波形

伺服驅(qū)動(dòng)器的工作模式與伺服驅(qū)動(dòng)器的測試方法

3、輔助電源啟動(dòng)測試

輔助源啟動(dòng)時(shí)間對(duì)伺服產(chǎn)品可靠性來說很重要，特別是對(duì)功率器件與功率器件驅(qū)動(dòng)上電時(shí)序的影響很重要，在功率器件必須保證在其驅(qū)動(dòng)器件上電好以后才能上電，只有這樣才能保證在上電或斷電過程中功率器件不會(huì)有誤動(dòng)作，避免直臂導(dǎo)通等嚴(yán)重的短路故障。

在本例中，輸入交流220VAC時(shí)，測試得到5V輸出啟動(dòng)延時(shí)為180ms，小于IPM上電啟動(dòng)時(shí)間，可以保證IPM驅(qū)動(dòng)芯片先工作，IPM內(nèi)部IGBT后工作，可以防止上電短路等故障。延時(shí)波形：

l 正弦信號(hào)為50Hz輸入波形

l 直線型信號(hào)為輔助源5V輸出信號(hào)

伺服驅(qū)動(dòng)器的工作模式與伺服驅(qū)動(dòng)器的測試方法

4、輔助電源紋波及噪聲測試

（1）輸出電壓測試：分別在不同母線，滿載情況下，測試各路電壓值：（單位：V）

伺服驅(qū)動(dòng)器的工作模式與伺服驅(qū)動(dòng)器的測試方法

測試結(jié)果：合格。

（2）輸出電壓紋波測試：分別在不同母線電壓情況下測試滿載電壓情況下紋波（單位：mV）

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測試結(jié)果：合格。

5、母線整流電路測試

（1）整流延遲和整流電路啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊都是很關(guān)鍵的問題，本設(shè)計(jì)整流電路啟動(dòng)波形如圖2-4所示，啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間為125ms，滿足要求。

伺服驅(qū)動(dòng)器的工作模式與伺服驅(qū)動(dòng)器的測試方法

（2）可以反映儲(chǔ)能電容充電時(shí)間，從安全等角度來講，放電時(shí)間也是很關(guān)鍵的。本設(shè)計(jì)電容放電波形，電容放電時(shí)間為7s，滿足要求。

伺服驅(qū)動(dòng)器的工作模式與伺服驅(qū)動(dòng)器的測試方法

6、IPM開通關(guān)斷延時(shí)測試

IPM內(nèi)部IGBT的開通與關(guān)斷波形直接影響到IPM工作的可靠性，如果開通和關(guān)斷時(shí)間太長，必然有兩種情況發(fā)生，一是上下開關(guān)管直臂導(dǎo)通造成短路故障，二是IGBT的開通和關(guān)斷損耗導(dǎo)致IPM發(fā)熱嚴(yán)重，長期工作不僅會(huì)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器以外的產(chǎn)品造成影響，而且直接影響IPM壽命。
上面信號(hào)為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，IGBT開通信號(hào)延時(shí)500ns，滿足要求。

伺服驅(qū)動(dòng)器的工作模式與伺服驅(qū)動(dòng)器的測試方法

上面信號(hào)為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，IGBT關(guān)斷信號(hào)延時(shí)500ns，滿足要求。

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7、熱應(yīng)力測試

作為一個(gè)產(chǎn)品，使用者最關(guān)心的是產(chǎn)品的可靠性，可靠性不僅僅包括了產(chǎn)品各個(gè)器件的電應(yīng)力，也包括了熱應(yīng)力，研究每個(gè)發(fā)熱元件的溫升顯得尤為重要。

測試條件：

l 整個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器放在恒溫箱環(huán)境中。

l 環(huán)境溫度為22.5℃。

l 滿載滿轉(zhuǎn)速條件下測試。

溫升就是被測元件溫度與環(huán)境溫度的差值，本產(chǎn)品定義最高的工作環(huán)境溫度為45℃，本實(shí)驗(yàn)是在環(huán)境溫度22.5℃下測試。由熱學(xué)基本知識(shí)可以知道，在環(huán)境溫度為45℃時(shí)的元件溫度就是45℃加常溫下的溫升。測試證明，本設(shè)計(jì)中整機(jī)下半部分模塊發(fā)熱不會(huì)對(duì)上半部分空間器件發(fā)熱產(chǎn)生影響，開關(guān)電源部分的器件發(fā)熱量空載與滿載差別不大。各個(gè)關(guān)鍵元件溫度與最大溫升最高溫升26.8度，*設(shè)計(jì)要求。（單位為攝氏度）