專利名稱：高精度pwm驅(qū)動電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于機械設備中的PWM控制系統(tǒng)，具體涉及一種高精度PWM 驅(qū)動電路，主要用于自動控制領域的電液伺服控制和電液比例控制系統(tǒng)。
背景技術：
PWM(脈沖寬度調(diào)制)是英文“Pulse Width Modulation"的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制。 它是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用于 測量，通信，功率控制與變換等許多領域。目前，在電液伺服控制和電液比例控制系統(tǒng)中，電磁比例閥可以根據(jù)輸入電流的 大小連續(xù)地、成比例地對液壓系統(tǒng)的流量、壓力、方向?qū)崿F(xiàn)遠距離控制、計算機控制，而對此 控制可借助PWM來實現(xiàn)通過改變PWM的占空比調(diào)節(jié)電流的大小，達到對比例閥的控制。具 體的來說，將初始PWM信號加到PWM驅(qū)動芯片的輸入管腳上，驅(qū)動輸出芯片的輸出管腳輸出 控制用大電流PWM信號，流入控制器外的電磁比例閥，用于控制實際的被控對象。在伺服控制系統(tǒng)中，通常利用反饋電路來修正系統(tǒng)輸出的偏差值，使輸出量和期 望值保持一致，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)。在目前的PWM驅(qū)動電路中，是借用PWM驅(qū)動芯片中本 身的電流反饋端ISl實現(xiàn)這一功能，當PWM輸出高電平時，對其進行反饋。然而，實際使用 中發(fā)現(xiàn)，僅利用芯片自帶的內(nèi)部反饋功能(即單反饋)，無法達到精確控制，反饋電流與輸 出電流比率Ks會隨著溫度不同而產(chǎn)生偏差，尤其是當PWM驅(qū)動電路運用在工程機械設備的 液控系統(tǒng)中去時，由于工程機械設備工作環(huán)境的惡劣，對Ks的影響就更大，從而使整個控 制系統(tǒng)的操控精度下降，被控對象(比例液壓閥)輸出誤差大，無法實現(xiàn)精確閉環(huán)控制。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種高精度PWM驅(qū)動電路，通過對電路的改進，提高控制 精度，減小輸出誤差，達到精確閉環(huán)控制。為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種高精度PWM驅(qū)動電路，包括 主芯片及其外圍采樣電路、放大電路，所述采樣電路一端接于所述主芯片的反饋輸出端上， 另一端與所述放大電路的第一輸入端連接，包括一并接于所述主芯片的控制信號輸出端上 的續(xù)流回路，該續(xù)流回路由一采樣電阻RF與一續(xù)流二極管Zl串聯(lián)構成，所述放大電路的第 二輸入端并接于所述續(xù)流回路的采樣電阻RF上。上述技術方案中，在主芯片的控制信號輸出端上并接一所述續(xù)流回路，由續(xù)流二 極管Zl與采樣電阻RF串聯(lián)構成，續(xù)流二極管Zl為保護TVS管，防止過壓損壞被控設備，采 樣電阻RF在續(xù)流時產(chǎn)生的電流If構成反饋電流，與主芯片本身自帶的反饋電流組成一個 連續(xù)的電流周期，經(jīng)過采樣電路及采樣電阻RF將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，送到放大器放 大，而后輸出經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)接器，經(jīng)程序處理后得出被控對象上的實時電流值，實現(xiàn)精確的閉環(huán) 控制。上述技術方案中，包括RC濾波電路，所述RC濾波電路并接于所述續(xù)流回路的兩端。上述技術方案中，所述放大電路的輸出端與一二階低通濾波器連接，該二階低通 濾波器由一電壓跟隨電路及一組RC電路組成，RC電路濾去采樣電壓高次諧波(主要為PWM 頻率)，經(jīng)電壓跟隨電路，以達到與模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC部分的隔離作用。本實用新型工作原理由采樣電路采樣主芯片輸出高電平時的電流值，續(xù)流回路 中的采樣電阻RF采樣主芯片為低電平續(xù)流時的電流值，這樣得到一個PWM主芯片周期的連 續(xù)電壓波形，它與被控對象上的電流具有線性的對應關系，再經(jīng)過放大電路的放大及二階 低通濾波器的濾波跟隨，輸入ADC部分，經(jīng)過程序處理后得出被控對象上的實時電流值，實 現(xiàn)了精確的閉環(huán)控制。所謂閉環(huán)控制，輸出端回饋到輸入端并參與對輸出端再控制，當受控 客體受干擾的影響(如溫度)，其實現(xiàn)狀態(tài)與期望狀態(tài)出現(xiàn)偏差時，控制主體將根據(jù)這種偏 差發(fā)出新的指令，以糾正偏差，抵消干擾的作用。故而，利用精確的閉環(huán)控制，將誤差值縮到 最小，對液壓閥等控制對象實現(xiàn)精確控制。由于上述技術方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有的優(yōu)點是由于本實用 新型在主芯片控制信號輸出端設置了續(xù)流回路，由續(xù)流二極管Zl與采樣電阻RF構成，續(xù)流 二極管Zl為保護TVS管，防止過壓損壞被控設備；采樣電阻RF為驅(qū)動電路提供了一在主芯 片低電平時輸出的反饋電流，與主芯片自帶的反饋端在高電平時輸出的反饋電流組成一完 整周期的反饋電流，實現(xiàn)對被控對象一個PWM周期內(nèi)的完整電流值檢測，從而保證了閉環(huán) 控制的準確性，整個電路的抗干擾能力得到了提高。

圖1是本實用新型實施例一的電路示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例一參見圖1所示，一種高精度PWM驅(qū)動電路，包括主芯片及其外圍采樣電 路、放大電路、續(xù)流回路，所述采樣電路一端接于所述主芯片的反饋輸出端上，另一端與所 述放大電路的第一輸入端連接，續(xù)流回路由一采樣電阻RF與一續(xù)流二極管Zl串聯(lián)構成，所 述續(xù)流回路并接于所述主芯片的控制信號輸出端上，一 RC濾波電路并接于所述續(xù)流回路 的兩端，所述放大電路的第二輸入端并接于所述續(xù)流回路的采樣電阻RF上，所述放大電路 的輸出端與一二階低通濾波器連接，該二階低通濾波器由一電壓跟隨電路及一組RC電路 組成，電壓跟隨電路的輸出接入ADC部分。在本實施例中，如圖1所示，主芯片Ul采用芯片BTS740S2，具有兩路0 5A電流 驅(qū)動能力，還具有短路過壓保護功能。續(xù)流二極管Zl為保護TVS管，防止過壓損壞被控設 備，同時Zl與采樣電阻RF構成被控對象的續(xù)流回路，Ul的IN3、IN7腳為PWM的輸入端， IS1、IS2腳為PWM電流反饋端，為一雙控冗余系統(tǒng)，兩路輸入PWM1、PWM2、兩路輸出PWM_F_1、 PWM_F_2以及兩路反饋IS1、IS2，以ISl —路反饋電路為例作以下說明反饋電流采樣和放大電路主要由采樣電阻RF、RS及運放U2-A(LM2902DR)組成。 由電阻RS采樣Ul輸出為高電平時的電流值，由電阻RF采樣Ul為低電平續(xù)流時的電流值， 這樣在兩采樣電阻上得到電壓Vs與Vf組成一個PWM周期的連續(xù)電壓波形，它與被控對象
4上的電流具有線性的對應關系。Ul的電流反饋腳ISl與輸出的電流比率Ks為5000(溫度 不同會有一定的偏差)，電阻RS與RF的阻值選取要保證采樣電壓波形在PWM周期內(nèi)連續(xù)， 這里分別選取510歐姆與0. 1歐姆。電阻R11、R21、R24、R25確定運放的放大倍數(shù)為20。二階濾波器和跟隨電路由運放U2-C(LM2902DR)與RC構成。C1、C2、R2、R3構成二 階RC低通濾波器，其截止頻率約為5HZ，濾去采樣電壓高次諧波(主要為PWM頻率)，且運 放U2-C與電阻R15、R16組成電壓跟隨器，以達到與ADC部分的隔離作用。跟隨器的輸出接 入ADC進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過程序處理后得出被控對象上的實時電流值，實現(xiàn)了精確的閉環(huán) 控制。本實施例電路具有輸出的電流最大可達5A，過壓、短路保護，可直接驅(qū)動電磁比例 閥，PWM主芯片在50 2. 55kHz頻段內(nèi)電流為IA時，精度可達0. 5%。
權利要求一種高精度PWM驅(qū)動電路，包括主芯片及其外圍采樣電路、放大電路，所述采樣電路一端接于所述主芯片的反饋輸出端上，另一端與所述放大電路的第一輸入端連接，其特征在于還包括一并接于所述主芯片的控制信號輸出端上的續(xù)流回路，該續(xù)流回路由一采樣電阻RF與一續(xù)流二極管Z 1串聯(lián)構成，所述放大電路的第二輸入端并接于所述續(xù)流回路的采樣電阻RF上。
2.根據(jù)權利要求1所述的高精度PWM驅(qū)動電路，其特征在于還包括RC濾波電路，所 述RC濾波電路并接于所述續(xù)流回路的兩端。
3.根據(jù)權利要求1所述的高精度PWM驅(qū)動電路，其特征在于所述放大電路的輸出端 與一二階低通濾波器連接，該二階低通濾波器由一電壓跟隨電路及一組RC電路組成。
專利摘要本實用新型公開了一種高精度PWM驅(qū)動電路，包括主芯片及其外圍采樣電路、放大電路，所述采樣電路一端接于所述主芯片的反饋輸出端上，另一端與所述放大電路的第一輸入端連接，其特征在于還包括一并接于所述主芯片的控制信號輸出端上的續(xù)流回路，該續(xù)流回路由一采樣電阻RF與一續(xù)流二極管Z1串聯(lián)構成，所述放大電路的第二輸入端并接于所述續(xù)流回路的采樣電阻RF上。本實用新型在主芯片控制信號輸出端設置續(xù)流回路，利用采樣電阻RF上產(chǎn)生的續(xù)流電流If與芯片反饋電流組成一個完整的反饋周期，實現(xiàn)電路的精確閉環(huán)控制，提高電路的抗干擾能力。
文檔編號G05B11/28GK201638034SQ20102011480
公開日2010年11月17日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權日2010年2月5日
發(fā)明者余濤, 劉曉明, 袁愛進, 黃孝雄 申請人:三一重機有限公司