專利名稱：全數(shù)字化電氣伺服控制系統(tǒng)功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種功率放大器，具體地說是一種全數(shù)字化電氣伺服控制系統(tǒng)功率放大器。
技術(shù)背景電氣伺服控制系統(tǒng)功率放大器在電氣伺服控制系統(tǒng)中起到將控制信號轉(zhuǎn)換為能夠有效驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作的電信號，它的性能好壞直接影響到負(fù)載工作的可靠性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
以往的電氣伺服控制系統(tǒng)采用前置驅(qū)動(dòng)模塊和H橋控制功率級作為功率放大器，其中H橋控制功率級采用的是柵極場效應(yīng)管、二極管和電阻等分立的電子元件構(gòu)成的電路，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、不宜維護(hù)，輸出的電信號可靠性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型采用了將驅(qū)動(dòng)電路和功率元件集成在一起的脈沖寬度調(diào)制型集成功率放大器模塊作為功率器件，目的是提供一種全數(shù)字化電氣伺服控制系統(tǒng)功率放大器。
本實(shí)用新型包括脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1、模塊控制電源2、濾波電容3、六反相器4、功率電源5、插座6、濾波電容7和8及續(xù)流二極管9、10、11、12。模塊控制電源2的正極與濾波電容3的一端相連，并且與脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1的控制電源輸入端相連；模塊控制電源2的負(fù)極與濾波電容3的另外一端相連，并且與脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1的公共地相連；六反相器4的一級反相輸出端與脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1的反相信號輸入端相連；六反相器4的二級反相輸出端與脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1的正相信號輸入端相連；脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1的H橋電源輸入正端與續(xù)流二極管12、10的負(fù)極相連，并通過插座6與濾波電容7、8及功率電源5的正極相連，脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1的公共地端與續(xù)流二極管11、9的負(fù)極相連，并通過插座6與濾波電容7、8及功率電源5的負(fù)極相連；脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1的H橋功率放大器B輸出端與續(xù)流二極管12的正極、續(xù)流二極管11的負(fù)極相連，并通過插座6與電機(jī)的一端接線相連，脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1的A輸出端與續(xù)流二極管10的正極、續(xù)流二極管9的負(fù)極相連，并通過插座6與電機(jī)的另一端接線相連；脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1的電流檢測引腳和限流保護(hù)及關(guān)斷H橋功率電源引腳接地。
本實(shí)用新型工作過程模塊控制電源2經(jīng)濾波電容3濾波，將干擾信號隔離，供給脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1工作電壓，工作電壓為13～17V，功率電源5經(jīng)濾波電容7、8濾波，為H橋提供16～200V工作電壓，濾波電容7、8起抑制開關(guān)期間干擾的作用。
來自伺服控制器的脈沖寬度調(diào)制型脈沖信號經(jīng)六反相器4整形電路整形，其中一級反相信號送入脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1的模擬/數(shù)字信號輸入端，二級反相信號送入脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1的參考信號輸入端，兩路信號的頻率和幅值相同、相位相差180°，脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1中的比較器將兩路信號進(jìn)行比較，輸出能有效驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作的電信號，驅(qū)動(dòng)信號由A輸出端和B輸出端輸出，輸出狀態(tài)僅受比較結(jié)果的影響；當(dāng)脈沖寬度調(diào)制型脈沖信號占空比大于50％時(shí)，模擬/數(shù)字信號輸入端電壓高于參考信號輸入端電壓，H橋功率放大器A輸出端電壓高于B輸出端電壓，電機(jī)按一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)脈沖寬度調(diào)制型脈沖信號占空比小于50％時(shí)，模擬/數(shù)字信號輸入端電壓低于參考信號輸入端電壓，H橋功率放大器A輸出端電壓低于B輸出端電壓，電機(jī)按相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間，電能由續(xù)流二極管11、10釋放；當(dāng)電機(jī)由此轉(zhuǎn)動(dòng)方向再次換向的瞬間，電能由續(xù)流二極管9、12釋放；當(dāng)脈沖寬度調(diào)制型脈沖信號占空比為50％時(shí)，電機(jī)處于“微振”狀態(tài)，控制系統(tǒng)勿需克服較大的靜摩擦力矩就能啟動(dòng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。
本實(shí)用新型采用了脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊作為功率轉(zhuǎn)換器件，模塊具有將驅(qū)動(dòng)電路和功率元件集成在一起的特點(diǎn)，電路結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于維護(hù)；輸入信號采用了雙路、反相的脈沖信號，使功率放大器可以實(shí)施全數(shù)字化控制，系統(tǒng)有較好的可靠性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。


圖1為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)圖，也是說明書摘要附圖。圖中1為脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊，2模塊控制電源，3濾波電容，4六反相器，5功率電源，6插座，7、8濾波電容，9、10、11、12續(xù)流二極管。
圖2為本實(shí)用新型電路原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型包括脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1、模塊控制電源2、濾波電容3、六反相器4、功率電源5、插座6、濾波電容7和8及續(xù)流二極管9、10、11、12。脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊1選用型號為SA04，它是美國APEX公司生產(chǎn)的脈沖寬度調(diào)制型功率放大器系列產(chǎn)品，濾波電容3采用1μF的聚丙烯專用電容，六反相器4選用型號為74HC04，濾波電容7根據(jù)負(fù)載電流的大小，按10μF/安培的比例選用電解電容，濾波電容8選用5μF的聚丙烯專用電容，續(xù)流二極管9、10、11、12選用型號為IN5408。
權(quán)利要求1.一種全數(shù)字化電氣伺服控制系統(tǒng)功率放大器，其特征在于它包括脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊(1)、模塊控制電源(2)、濾波電容(3)、六反相器(4)、功率電源(5)、插座(6)、濾波電容(7)和(8)及續(xù)流二極管(9)、(10)、(11)、(12)；模塊控制電源(2)的正極與濾波電容(3)的一端相連，并且與脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊(1)的控制電源輸入端相連；模塊控制電源(2)的負(fù)極與濾波電容(3)的另外一端相連，并且與脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊(1)的公共地相連；六反相器(4)的一級反相輸出端與脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊(1)的反相信號輸入端相連；六反相器(4)的二級反相輸出端與脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊(1)的正相信號輸入端相連；脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊(1)的H橋電源輸入正端與續(xù)流二極管(12)、(10)的負(fù)極相連，并通過插座(6)與濾波電容(7)、(8)及功率電源(5)的正極相連，脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊(1)的公共地端與續(xù)流二極管(11)、(9)的負(fù)極相連，并通過插座(6)與濾波電容(7)、(8)及功率電源(5)的負(fù)極相連；脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊(1)的H橋功率放大器B輸出端與續(xù)流二極管(12)的正極、續(xù)流二極管(11)的負(fù)極相連，并通過插座(6)與電機(jī)的一端接線相連，脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊(1)的A輸出端與續(xù)流二極管(10)的正極、續(xù)流二極管(9)的負(fù)極相連，并通過插座(6)與電機(jī)的另一端接線相連；脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊(1)的電流檢測引腳和限流保護(hù)及關(guān)斷H橋功率電源引腳接地。
專利摘要一種屬于電子學(xué)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的全數(shù)字化電氣伺服控制系統(tǒng)功率放大器，包括脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊、模塊控制電源、濾波電容、六反相器、續(xù)流二極管、插座、功率電源，由于采用了脈沖寬度調(diào)制型功率放大器模塊作為功率轉(zhuǎn)換器件，模塊具有將驅(qū)動(dòng)電路和功率元件集成在一起的特點(diǎn)，電路結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于維護(hù)；輸入信號采用了雙路、反相的脈沖信號，使功率放大器可以實(shí)施全數(shù)字化控制，系統(tǒng)具有較好的可靠性、穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
文檔編號H02M3/10GK2735647SQ20042001258
公開日2005年10月19日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者陳長青, 王偉國, 李博 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所