一種±300mA范圍輸出可調(diào)節(jié)電流型驅(qū)動(dòng)電路

趙振宇，汪曉明，馮浩

（航空工業(yè)西安航空計(jì)算技術(shù)研究所，陜西西安，710065）

0 引言

直流驅(qū)動(dòng)電路是能夠?qū)ν廨敵龊愣ㄖ绷鞯碾娐?，在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，直接輸出驅(qū)動(dòng)各種直流負(fù)載設(shè)備，對(duì)其的要求不同于一般的電流源電路，直流驅(qū)動(dòng)電路首先電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可集成在電子控制器有限的空間內(nèi)，其次具有較高的精度和電流大小可調(diào)節(jié)輸出，在保證以上要求的同時(shí)，電路還應(yīng)具有一定的測(cè)試性，便于故障的檢測(cè)和設(shè)備的維修。本文針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的引氣控制閥、燃油伺服閥等執(zhí)行部件的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種大范圍輸出可調(diào)節(jié)型的電流驅(qū)動(dòng)電路。

1 電路原理

電流驅(qū)動(dòng)電路包括以下部分功能電路：（1）電壓線性放大電路；（2）電壓/電流變換；（3）電流檢測(cè)電路。

圖1為電流驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)電路原理圖，該電路經(jīng)由N2芯片將DA轉(zhuǎn)換輸出的控制電壓信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋壤{(diào)節(jié)，再經(jīng)N1芯片轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流進(jìn)行輸出。電路核心為N1芯片，原理可以參照霍蘭德電流源電路原理進(jìn)行理解，R7構(gòu)成負(fù)反饋回路，R5構(gòu)成正反饋回路，R8為采樣電阻。

2 電路理論推導(dǎo)

2.1 功能電路計(jì)算公式

圖2電壓線性放大電路中，N2芯片可選用常用的4路運(yùn)放芯片，DA芯片輸出的電壓值經(jīng)N2芯片進(jìn)行比例調(diào)節(jié)后，送給N1芯片。在本文中DA芯片選用12位精度芯片，參考電壓為5V，輸出電壓范圍為±2.5V。比例調(diào)節(jié)后輸出電壓計(jì)算公式如下：

圖1電壓/電流變換電路芯片選型時(shí)，選擇了一種電源電壓范圍寬、輸出功率大的芯片OPA547。電路中R9為芯片輸出電流極限的設(shè)置電阻，C1作為配置電容，對(duì)電路傳遞函數(shù)的計(jì)算無影響。因此在計(jì)算過程中僅考慮正負(fù)反饋通路進(jìn)行計(jì)算。

由運(yùn)放的虛短、虛斷可得以下公式：

圖1 電流驅(qū)動(dòng)電路原理圖

由以上4個(gè)計(jì)算公式，在時(shí)，可以推導(dǎo)得出 I和 VLI之間的關(guān)系，如下式所示：

將DA的輸出電壓代入上式，從而得到輸出的電流大小如下：

2.2 輸出電流極限計(jì)算公式

由于在本文中設(shè)計(jì)的是一種具備300mA輸出能力的電流型驅(qū)動(dòng)電路，因此在此處依據(jù)OPA547的datasheet，按照如下公式去配置限流電阻9R。

2.3 電流檢測(cè)電路計(jì)算公式

圖1所示電流檢測(cè)電路1中，輸出電流監(jiān)控電路計(jì)算公式為：

式中 VMIOUT為電流采樣電阻兩端電壓采集值。

圖1所示電流檢測(cè)電路2中，輸出電流監(jiān)控電路計(jì)算公式為：

式中 VMVOUT為負(fù)載電阻兩端電壓采集值，RL為負(fù)載值。

電流檢測(cè)電路判故原理為將解算后的電流值和欲輸出值進(jìn)行比較，若誤差超出規(guī)定的量程范圍，則認(rèn)為該電路輸出故障。

3 電路驗(yàn)證測(cè)試

在驗(yàn)證測(cè)試電路中，各電阻型號(hào)選擇如下：

故有 IL=?0 .12VDA_2P5V，ILIM= 3 51mA。對(duì)該功能電路外接RL= 3 0?負(fù)載，設(shè)定不同的DA值，使用萬用表對(duì)負(fù)載電阻兩端的電壓進(jìn)行記錄。

表1 數(shù)據(jù)表如下

4 結(jié)論

在本文中設(shè)計(jì)了一種精度較高的±300mA范圍可調(diào)節(jié)電流型驅(qū)動(dòng)電路，很好的滿足了發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中相應(yīng)作動(dòng)閥的控制需求。但考慮到運(yùn)算放大芯片的最高輸出電壓不能過高，因此建議此電路的應(yīng)用負(fù)載不得大于35Ω。

參考文獻(xiàn)

[1]王遠(yuǎn).模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第3版) [M ].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

[2]OPA547 datasheet[EB/OL].BURR-BROWN, Corporation,1999.

[3]LF147 datasheet[EB/OL] National Semiconductor Corporation,1999.