现代测控电子技术-驱动与控制电路.pdf

第六章 驱动与控制电路 控制电路,包括开关量控制电路与模拟 量控制电路两大部分。 开关量控制也称为逻辑控制,主要完成 逻辑状态地控制,通过控制信号电平 "高" 与"低"实现被控制对象 "开"与"关"。 模拟量控制也称为连续信号控制,通常 是将交流信号连续变换成直流信号,或者将 直流信号连续变换成交流信号来达到控制 地目地。 5.1执行器驱动电路 主要包括开关元件驱动电路,继电器及 电磁阀驱动电路与步进电机驱动电路三部 分。 5.1.1开关元件驱动电路 开关元件一般都是由各种功率器件组 成地,包括晶体管,场效应管,晶闸管以及一 些新型地电力电子器件,如电力晶体管 （GTR ）,可关断晶闸管（GTO ）及电力场 效应管（MOSFET ）等。 1. 晶体管直流负载功率驱动电路 电路如图5.1.1所示。 图5.1.1 晶体管功率驱动电路 当控制信号Vc为低电平时,Ib较小, 晶体管T截止,负载ZL 中电流IL为0; 当控制信号Vc为高电平时,Ib较大, 晶体管T导通(工作于饱与 ),负载ZL 中 电流IL= (Ep-Vce)/ZL,Vce为晶体管T集电 极与发射极间地饱与电压降。 图中D是续流二极管,当驱动感性负 载时,在晶体管关断瞬间,感性负载所有存 储地能量可通过D地续流作用而泄放,从 而避免晶体管T被反向击穿。 电路地设计要点是合理确定Vc,R与T地 电流放大系数β值之间地数值关系,充分满 足Ib>IL/β,可确保T导通时工作于饱与区, 以降低T地导通电阻及减小功耗。 电路适用于负载所需地电流不太 大地情况,可满足负载电流IL<500mA电器地 需要。 所需地负载电流IL较大时,为减小 对控制信号电流强度地要求,可采用达林顿 器件 (通常也称复合晶体管)构成功率驱动 电路。 2.场效应晶体管直流负载功率驱动电路 功率场效应晶体管是电压控制器件,具 有很高地输入阻 ,所需地驱动功率很小,对 驱动电路要求较低,具有较高地开启阈值电 压,有较高地噪声容限与抗干扰能力。 功率场效应晶体管在制造中多采用V 沟槽工艺,简称为VMOS场效应晶体管。其 改进型则称为TMOS场效应晶体管。 图5.1.2(a)是VMOS及TMOS场效应晶体 管引出电极地内部关系简图,二极管D是在制 造过程中形成地。图8.1.2 (b)为功率场效应 晶体管直流负载功率驱动电路。 当控制信号Vc小于开启电压Vgs时,T截 止;当控制信号Vc大于开启电压Vgs时,T导通 ,直流负载ZL 中电流IL=Ep ／(ZL+Rds),Rds 为T漏极d与源极s间地导通电阻。 电路中稳压二极管D2用来对输入控制电 压箝位,对功率场效应晶体管实施保护。 (b) 图5.1.2 场效应管功率驱动电路 (a) VMOS场效应管电极 (b) 场效应管驱动电路 3. 晶闸管交流负载功率驱动电路 交流负载地功率驱动电路,通常采用晶 闸管来构成。晶闸管有单向晶闸管与双向 晶闸管两种类型。图5.1.3是它们地图形符 号。 单向晶闸管亦称单向可控硅(SCR)。其 中阳极A与阴极K是主电极, 门极G是控制电 极。 导通条件是: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) 。 (a) (b) 图5.1.3 晶闸管图形符号 (a)单向晶闸管 (b)双向晶闸管 晶闸管一旦导通,只要阳极A与阴极K之间地 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,对已经导通地晶闸管完全没有 影响。 关断条件是:主电极阳极A与阴极K之间地电 流小于其维持电流IH, 晶闸管即进入关断状态。 双向晶闸管见图5.1.3(b) 。电极MTl与电极 MT2是主电极, 门极G是控制电极,触发电压应施 加