张国雄测控电路PPTChapter.pptx

第八章? 功率放大电路第一节 开关功率驱动电路第二节 步进电机功率放大电路第三节 直流伺服电机的PWM功率放大电路第一节 开关功率驱动电路分类：功率器件类型分类，常见的有晶体管驱动电路、场效应管驱动电路和晶闸管驱动电路等类型按照电路所驱动的负载类型分类，常见的有电阻性负载驱动电路和电感性负载驱动电路等类型按照电路所控制的负载电源类型分类，常见的有直流电源负载驱动电路和交流电源负载驱动电路等类型 晶体管直流负载功率驱动电路 如果负载所需的电流不太大，可采用图示的晶体管直流负载功率驱动电路这里负载用ZL而不用RL表示，是强调该负载可以是电阻性负载，也可以是电抗性负载当控制信号Ui为低电平时，I b较小, 晶体管V截止，负载ZL中电流IL为0；当控制信号Ui为高电平时，I b较大, 晶体管V导通（工作于饱和区），负载ZL中电流IL = (Ec－Uce) / ZL，Uce为晶体管V集电极与发射极间的饱和电压降。VD是续流二极管，对晶体管V起保护作用。当驱动感性负载时，在晶体管关断瞬间，感性负载所存储的能量可通过VD的续流作用而泄放，从而避免被反向击穿 晶体管功率驱动电路 设计要点: 合理确定Ui、R与V的电流放大系数? 值之间的数值关系，充分满足 I b ? I L / ? 可确保V导通时工作于饱和区，以降低V的导通电阻及减小功耗漏极 D V G栅极DS 源极S b)a)VMOS及TMOS场效应晶体管功率驱动电路图a是VMOS及TMOS场效应管引出电极的内部关系简图，虚线框表示其封装范围。其中二极管VDS是在制造过程中形成的。与普通场效应管不同，如果在使用中将漏极D与源极S接反，会导致性能丧失或损坏图b为典型的功率场效应晶体管直流负载功率驱动电路。当控制信号Ui小于开启电压UGS时，V截止，直流负载ZL中电流IL为0；当控制信号Ui大于开启电压UGS时，V导通，直流负载RL中电流 I L = Ec /（ZL＋RDS）。式中RDS为V漏极D与源极S间的导通电阻。电路中稳压二极管VS 对功率场效应晶体管实施保护 晶闸管交流负载功率驱动电路 交流负载的功率驱动电路，通常采用晶闸管来构成晶闸管有单向晶闸管和双向晶闸管两种类型 单向晶闸管亦称单向可控硅（SCR）　 单向晶闸管图形符号晶闸管导通条件：在阳极A与阴极K之间加正向电压，同时在门极G与阴极K之间加正向电压（触发），这样阳极A与阴极K之间即进入导通状态晶闸管一旦导通，只要阳极A与阴极K之间的电流不小于其维持电流IH，门极G与阴极K之间是否还存在正向电压，对已经导通的晶闸管完全没有影响晶闸管关断条件：主电极阳极A与阴极K之间的电流小于其维持电流IH，晶闸管即进入关断状态双向晶闸管亦称双向半导体开关元件（TRIAC） 三端双向交流开关(TRIAC=TRIode（三端）AC semiconductor switch） 双向晶闸管图形符号与单向晶闸管相比较，双向晶闸管的主要区别是：①在触发之后是双向导通的②触发电压不分极性，只要绝对值达到触发门限值即可使双向晶闸管导通 交流半波导通功率驱动电路~u图示为交流半波导通功率驱动电路。其中V2是单结晶体管，负载ZL与晶闸管V3串联后接于交流电源u上。当控制信号Ui为高电平时，晶闸管V3导通，负载ZL中有半波交流电流IL通过。当控制信号Ui为低电平时，晶闸管V3截止，负载ZL中电流IL为0。如果控制信号Ui为高电平，光电耦合器VLC中二极管无电流而不发光，使得光敏三极管V1截止，P1与P2间电位差仅取决于负载ZL、电阻R5和稳压管VS的参数而与VD回路无关。在~u的正半周，P1与P2间的电压使电容C上的电位逐渐增加到足够高，导致单结晶体管V2的射极e与第一基极b1间突然导通。e与b1的导通一方面提供正向触发脉冲使晶闸管V3导通，另一方面使电容C上的电位迅速降低为0。此后晶闸管V3的导通状态一直延续到~u的正半周基本结束。这时因~u接近零而使晶闸管V3中的电流ILIH，晶闸管V3进入截止状态。在~u的负半周，因晶闸管的A、K电极间为反向电压，不满足导通条件，晶闸管V3仍处于截止状态。直至u的下一个正半周，晶闸管V3再触发导通。如果控制信号Ui为低电平，光电耦合器VLC中发光二极管导通发光，使得光敏三极管V1导通，P1与P2间电位差显著降低，单结晶体管V2无法建立使晶闸管V3导通的触发电平，因而负载ZL中的电流IL始终为0。调整C与R2的数值，可改变晶闸管V3在~u正半周的导通角，从而达到改变负载ZL中平均电流IL大小的目的实用中应注意: 如果驱动的是感性负载，必须设置合理的关断泄流回路，一方面可保护开关器件，另外也可起到消除对外电磁干扰的作用继电器与电磁阀驱动电路继电器广泛用于生产控制和电力系统中，具有接触电阻小、流通电流大和耐压高等