1、第九章邏輯控制電路第一節(jié) 二值可控元件驅(qū)動(dòng)電路第二節(jié) 電源設(shè)計(jì)第一節(jié) 二值可控元件驅(qū)動(dòng)電路 一、功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路 二、繼電器與電磁閥驅(qū)動(dòng)電路 三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路邏輯控制電路中較簡(jiǎn)單的是二值可控元件驅(qū)動(dòng)電路，也就是上述的“真”與“非”兩種基本邏輯狀態(tài)的控制電路。一、功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路按照電路中所采用的功率器件類型分類常見(jiàn)的有晶體管驅(qū)動(dòng)電路、場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路和晶閘管驅(qū)動(dòng)電路等類型。按照電路所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載類型分類常見(jiàn)的有電阻性負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路和電感性負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路等類型。按照電路所控制的負(fù)載電源類型分類常見(jiàn)的有直流電源負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路和交流電源負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路等類型。 分類：（一）晶體管直流負(fù)載功率驅(qū)動(dòng)電路 負(fù)載

2、所需的電流不太大 這里負(fù)載用ZL而不用RL表示，是強(qiáng)調(diào)該負(fù)載可以是電阻性負(fù)載，也可以是電抗性負(fù)載。合理確定Ui、R與V的電流放大系數(shù) 值之間的數(shù)值關(guān)系，充分滿足：I b I L / 可確保V導(dǎo)通時(shí)工作于飽和區(qū)，以降低V的導(dǎo)通電阻及減小功耗。 當(dāng)所需的負(fù)載電流I L較大時(shí)，由于單個(gè)晶體管的 值有限，Ib必須很大，以確保V導(dǎo)通時(shí)工作于飽和區(qū)。為減小對(duì)控制信號(hào)電流強(qiáng)度的要求，可采用達(dá)林頓器件（通常也稱復(fù)合晶體管）構(gòu)成功率驅(qū)動(dòng)電路。設(shè)計(jì)要點(diǎn):（二）場(chǎng)效應(yīng)晶體管直流負(fù)載功率驅(qū)動(dòng)電路 用于功率驅(qū)動(dòng)電路的場(chǎng)效應(yīng)晶體管稱為功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管是電壓控制器件，具有很高的輸入阻抗，所需的驅(qū)動(dòng)功率很小

3、，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路要求較低。功率場(chǎng)效應(yīng)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(chǎng)效應(yīng)晶體管大多數(shù)為絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，亦稱MOS場(chǎng)效應(yīng)管。功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管在制造中多采用V溝槽工藝，簡(jiǎn)稱為VMOS場(chǎng)效應(yīng)管。其改進(jìn)型則稱為TMOS場(chǎng)效應(yīng)管。 b)a)漏極D 柵極G 源極S例題： 已知某直流電磁閥的驅(qū)動(dòng)電流為6A，用2mA的標(biāo)準(zhǔn)TTL電平實(shí)施控制，試設(shè)計(jì)一合適的驅(qū)動(dòng)電路。 按照?qǐng)D組成電路：其中場(chǎng)效應(yīng)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(fù)載功率驅(qū)動(dòng)電路 交流負(fù)載的功率驅(qū)動(dòng)電路，通常采用晶閘管來(lái)構(gòu)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(hào)單向晶閘管亦稱單向可控硅雙向晶閘管圖形符號(hào)雙向晶閘管亦稱雙向半導(dǎo)體開關(guān)元件與單向晶閘管相比較，雙向晶閘管的主要區(qū)別是： 在觸發(fā)之后是雙向?qū)ǖ模?觸發(fā)電壓不分極性，只要絕對(duì)值達(dá)到觸發(fā)門限值即可使雙向晶閘管導(dǎo)通。 交流半波導(dǎo)通功率驅(qū)動(dòng)電路例題： 若圖8-4中的負(fù)載ZL是電阻加熱器，應(yīng)在電路中做何改動(dòng)以便實(shí)現(xiàn)不同加熱速度的給定？改動(dòng)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(hào)。Us則為5kHz的矩形波。通過(guò)改變Us的占空比，可控制V1的導(dǎo)通角，從而實(shí)現(xiàn)不同加熱速度的給定。EZL ILP1R5R1VDR2R3ue b2 A V14N25R6SCR1VSb1 V2C1R4Ui K4N25P2USR7實(shí)用中應(yīng)注意: 如果驅(qū)動(dòng)的是感性負(fù)載，必須設(shè)置合理的關(guān)斷泄流回路，一方面可保護(hù)開關(guān)器件，另外也可起到消除對(duì)外電磁干擾的作用。二、繼電器與電磁閥驅(qū)動(dòng)電路繼電器廣泛用于生產(chǎn)控制和電力系統(tǒng)中，具有接觸電阻小、流通電流大和耐壓高等優(yōu)點(diǎn)，至今仍無(wú)法用無(wú)觸點(diǎn)器件取代。對(duì)繼電器或接觸器的驅(qū)動(dòng)，實(shí)際上是對(duì)其勵(lì)磁線圈電流通斷的控制。繼電器勵(lì)磁線圈所需的勵(lì)磁電源有直

6、流與交流兩種。 交流繼電器的控制 三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱步進(jìn)電機(jī)，可在開環(huán)條件下十分方便地將數(shù)字系統(tǒng)的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)變成與其相對(duì)應(yīng)的角位移或線位移，因而是控制系統(tǒng)中常用的自動(dòng)化執(zhí)行元件。 脈沖分配電路亦稱環(huán)行分配器，用來(lái)對(duì)輸入的步進(jìn)脈沖進(jìn)行邏輯變換，產(chǎn)生給定工作方式所需的各相脈沖序列信號(hào)。功率放大電路對(duì)脈沖分配電路輸出的信號(hào)進(jìn)行放大，產(chǎn)生使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)所需的激磁電流。步進(jìn)方向信號(hào)指定各相導(dǎo)通的先后次序，用以改變步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。（一）單電壓功率放大電路 步進(jìn)電機(jī)每相繞組的供電都是由功率開關(guān)電路來(lái)執(zhí)行的，三相步進(jìn)電機(jī)應(yīng)有三個(gè)功率放大電路單元。 b）Ui頻率高時(shí) 繞組電流I L的波形a）Ui

7、頻率低時(shí)1.同時(shí)增大外接電阻RC和電源電壓Ec，可使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩顯著提高，但同時(shí)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(fā)熱，增大系統(tǒng)故障的發(fā)生率。為此，發(fā)展了雙電壓、斬波穩(wěn)流等驅(qū)動(dòng)電路。 注意（二）斬波穩(wěn)流式功率放大電路 經(jīng)D觸發(fā)器引入U(xiǎn)p信號(hào)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(dòng)來(lái)控制V1通斷引入的不規(guī)則噪聲。 上圖為一個(gè)單元的斬波穩(wěn)流式功率放大電路。Ui為步進(jìn)脈沖，Up為斬波脈沖。Up的頻率應(yīng)是Ui最高頻率的510倍，一般設(shè)置在20kHz以上的超聲段，以避免斬波過(guò)程產(chǎn)生令人厭倦的噪聲。 例題： 分析右圖電源控

8、制信號(hào)是發(fā)揮作用？ 改動(dòng)后的電路如圖示。增加正與門D5，Us為實(shí)現(xiàn)電源控制的電平信號(hào)。當(dāng)Us為高電平時(shí)，D5的輸出由步進(jìn)脈沖信號(hào)Ui控制；當(dāng)Us為低電平時(shí)，D5的輸出為低電平，強(qiáng)制V1與V截止，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各繞組電流為零。 第二節(jié) 電源設(shè)計(jì)一、由集成電路與三極管構(gòu)成的恒流源二、基準(zhǔn)電壓源的電路設(shè)計(jì)一、由集成電路與三極管構(gòu)成的恒流源基本關(guān)系式：UCCR4R5-+NVTIR1R3R2U1,R5R4，R3=R4例題應(yīng)用F3900型電流放大器設(shè)計(jì)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(guò)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(yùn)放的電流為1A則:R3=1M ,R4=R3= 1M 二、基準(zhǔn)電壓源的電路設(shè)計(jì) 負(fù)載電流變化對(duì)UO影響小，電源電壓變化對(duì)UO影響大。uoR4uccR1R3-+N1VSR2RPIZ由運(yùn)放和穩(wěn)壓管可組成基準(zhǔn)電壓源特點(diǎn)：例題應(yīng)用集成運(yùn)放和穩(wěn)壓管設(shè)計(jì)10V、10mA微調(diào)式基準(zhǔn)電壓源。1.選擇運(yùn)放、VS運(yùn)放：7F741M,輸出短路電流為25mA,UCC=15VVS：2DW232，穩(wěn)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