1、第九章邏輯控制電路第一節 二值可控元件驅動電路第二節 電源設計第一節 二值可控元件驅動電路 一、功率開關驅動電路 二、繼電器與電磁閥驅動電路 三、步進電動機驅動電路邏輯控制電路中較簡單的是二值可控元件驅動電路，也就是上述的“真”與“非”兩種基本邏輯狀態的控制電路。一、功率開關驅動電路按照電路中所采用的功率器件類型分類常見的有晶體管驅動電路、場效應管驅動電路和晶閘管驅動電路等類型。按照電路所驅動的負載類型分類常見的有電阻性負載驅動電路和電感性負載驅動電路等類型。按照電路所控制的負載電源類型分類常見的有直流電源負載驅動電路和交流電源負載驅動電路等類型。 分類：（一）晶體管直流負載功率驅動電路 負載

2、所需的電流不太大 這里負載用ZL而不用RL表示，是強調該負載可以是電阻性負載，也可以是電抗性負載。合理確定Ui、R與V的電流放大系數 值之間的數值關系，充分滿足：I b I L / 可確保V導通時工作于飽和區，以降低V的導通電阻及減小功耗。 當所需的負載電流I L較大時，由于單個晶體管的 值有限，Ib必須很大，以確保V導通時工作于飽和區。為減小對控制信號電流強度的要求，可采用達林頓器件（通常也稱復合晶體管）構成功率驅動電路。設計要點:（二）場效應晶體管直流負載功率驅動電路 用于功率驅動電路的場效應晶體管稱為功率場效應晶體管。功率場效應晶體管是電壓控制器件，具有很高的輸入阻抗，所需的驅動功率很小

3、，對驅動電路要求較低。功率場效應晶體管具有較高的開啟閾值電壓，有較高的噪聲容限和抗干擾能力。 場效應晶體管大多數為絕緣柵型場效應管，亦稱MOS場效應管。功率場效應晶體管在制造中多采用V溝槽工藝，簡稱為VMOS場效應管。其改進型則稱為TMOS場效應管。 b)a)漏極D 柵極G 源極S例題： 已知某直流電磁閥的驅動電流為6A，用2mA的標準TTL電平實施控制，試設計一合適的驅動電路。 按照圖組成電路：其中場效應晶體管V1采用IRF640，耐壓200(V)，極限工作電流15(A)；泄流二極管VD需耐壓200(V)，極限工作電流10(A)；箝位二極管VS的箝位電壓為6.8(V)，極限工作電流100(m

4、A)；電阻R1為510()，電源Ec按照直流電磁閥的要求取定。 +ECVD ZL ILR1 VV1UiVS（三）晶閘管交流負載功率驅動電路 交流負載的功率驅動電路，通常采用晶閘管來構成。晶閘管有單向晶閘管和雙向晶閘管兩種類型。 單向晶閘管圖形符號單向晶閘管亦稱單向可控硅雙向晶閘管圖形符號雙向晶閘管亦稱雙向半導體開關元件與單向晶閘管相比較，雙向晶閘管的主要區別是： 在觸發之后是雙向導通的； 觸發電壓不分極性，只要絕對值達到觸發門限值即可使雙向晶閘管導通。 交流半波導通功率驅動電路例題： 若圖8-4中的負載ZL是電阻加熱器，應在電路中做何改動以便實現不同加熱速度的給定？改動后的電路如圖所示。Ui為

5、控制加熱開始和停止的電平信號。Us則為5kHz的矩形波。通過改變Us的占空比，可控制V1的導通角，從而實現不同加熱速度的給定。EZL ILP1R5R1VDR2R3ue b2 A V14N25R6SCR1VSb1 V2C1R4Ui K4N25P2USR7實用中應注意: 如果驅動的是感性負載，必須設置合理的關斷泄流回路，一方面可保護開關器件，另外也可起到消除對外電磁干擾的作用。二、繼電器與電磁閥驅動電路繼電器廣泛用于生產控制和電力系統中，具有接觸電阻小、流通電流大和耐壓高等優點，至今仍無法用無觸點器件取代。對繼電器或接觸器的驅動，實際上是對其勵磁線圈電流通斷的控制。繼電器勵磁線圈所需的勵磁電源有直

6、流與交流兩種。 交流繼電器的控制 三、步進電動機驅動電路步進電動機簡稱步進電機，可在開環條件下十分方便地將數字系統的脈沖數轉變成與其相對應的角位移或線位移，因而是控制系統中常用的自動化執行元件。 脈沖分配電路亦稱環行分配器，用來對輸入的步進脈沖進行邏輯變換，產生給定工作方式所需的各相脈沖序列信號。功率放大電路對脈沖分配電路輸出的信號進行放大，產生使電動機旋轉所需的激磁電流。步進方向信號指定各相導通的先后次序，用以改變步進電機旋轉方向。（一）單電壓功率放大電路 步進電機每相繞組的供電都是由功率開關電路來執行的，三相步進電機應有三個功率放大電路單元。 b）Ui頻率高時 繞組電流I L的波形a）Ui

7、頻率低時1.同時增大外接電阻RC和電源電壓Ec，可使步進電機轉速高時的輸出轉矩顯著提高，但同時使功耗急劇增大。 2.功耗的增加一方面降低了效率，使電源體積龐大；另一方面引起電氣部件發熱，增大系統故障的發生率。為此，發展了雙電壓、斬波穩流等驅動電路。 注意（二）斬波穩流式功率放大電路 經D觸發器引入Up信號的主要目的是給定超聲斬波頻率，以避免單純由R6上的電壓波動來控制V1通斷引入的不規則噪聲。 上圖為一個單元的斬波穩流式功率放大電路。Ui為步進脈沖，Up為斬波脈沖。Up的頻率應是Ui最高頻率的510倍，一般設置在20kHz以上的超聲段，以避免斬波過程產生令人厭倦的噪聲。 例題： 分析右圖電源控

8、制信號是發揮作用？ 改動后的電路如圖示。增加正與門D5，Us為實現電源控制的電平信號。當Us為高電平時，D5的輸出由步進脈沖信號Ui控制；當Us為低電平時，D5的輸出為低電平，強制V1與V截止，步進電動機各繞組電流為零。 第二節 電源設計一、由集成電路與三極管構成的恒流源二、基準電壓源的電路設計一、由集成電路與三極管構成的恒流源基本關系式：UCCR4R5-+NVTIR1R3R2U1,R5R4，R3=R4例題應用F3900型電流放大器設計恒流源電路，恒流電流為5mA1.選擇UCC、VT、R1、R2UCC=15V,VT為8050型三極管，其UCEO=25V，ICM=1.5AU1=UCC/R2(R1

9、+R2)令U1=1V,則R1=14R2令通過R1、R2的電流為1mA,則：R1+R2=14R2+R2 R2=1k,R1=14kR1、R2均取E192系列電阻UCCR4R5-+NVTIR1R3R2U12.選擇R3、R4、R5R5=U1/I=200 令注入運放的電流為1A則:R3=1M ,R4=R3= 1M 二、基準電壓源的電路設計 負載電流變化對UO影響小，電源電壓變化對UO影響大。uoR4uccR1R3-+N1VSR2RPIZ由運放和穩壓管可組成基準電壓源特點：例題應用集成運放和穩壓管設計10V、10mA微調式基準電壓源。1.選擇運放、VS運放：7F741M,輸出短路電流為25mA,UCC=15VVS：2DW232，穩壓范圍66.5V2.選擇R1uoR3RPR4uccR1-+N1VSR2IZR1=(UCC-UZ)/IZ,UZ=6.25V R1=1.75k取系列值1.8 k3.選擇R2、R3、RPUO=1+R3+(RP/2)/R2UZ R3+(RP/2)=(UO/UZ)-1R2令R2