全数字式电液伺服阀驱动控制电路设计

发布时间：2021-09-30 05:51

　　传统的电液伺服阀驱动控制由包含AD和DA芯片的复杂模拟电路实现,为了满足器件自主可控的趋势,降低产品成本,使电路小型化,本文提出了一种新型的全数字式电液伺服阀驱动控制电路,采用了FPGA技术、RS422数字通信技术、数字式功率驱动技术等。该电路内无高精度AD和DA转换芯片,且能够实现复杂的控制算法,通过试验对设计的驱动控制电路进行验证,伺服系统静态特性指标和动态特性指标均满足要求,且电路成本降低了30%以上,体积减少了20%以上。 

【文章来源】：电子设计工程. 2020,28(11)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

系统总体设计框图

驱动电路将FPGA控制电路输出的PWM信号转换成功率输出电流[14]，并通过调节PWM占空比实现伺服阀双向运行：当占空比大于50%时，伺服阀反向向运行；当占空比小于50%时，伺服阀正向运行；在占空比等于50%时，伺服阀两端的平均电压为零，伺服阀处于停止状态。驱动控制电路共有4个工作回路，每个回路分为三部分：PWM转换电路、信号选通电路、功率放大电路，如图2所示，下面介绍其中每个回路的电路设计。PWM转换电路：FPGA控制电路输出的PWM信号为TTL电平，通过PWM转换电路将TTL电平转换为峰峰值为24 V的电压信号。本方案利用高速运算放大器实现此功能，输入PWM信号与门限电压进行比较，PWM信号为高时，运放正饱和输出，PWM信号为低时，运放负饱和输出，如图3所示。

信号选通电路：为防止驱动控制电路上电后驱动信号误动作，以及避免后级功率放大电路中双三极管直通，通过高速模拟开关构建开关电路，如图3所示，在PWM信号正常工作前，通过信号选通电路关断该通路，在PWM信号正常工作后，通过信号选通电路打开该通路，并在PWM信号上升沿和下降沿处设置5μs时间的死区。功率放大电路：用于将电压信号转化为驱动伺服阀的电流，采用分流负反馈的方式，如图4所示，主要通过运算放大器和双三极管实现，其中运算放大器用于构建反馈放大电路，伺服阀和双三极管串联至反馈电路，双三极管的作用是增加电流驱动能力。当输入信号为+12 V时，给伺服阀送出反向电流；当输入信号为-12 V时，给伺服阀送出正向电流；当输入信号悬空时，无电流送出。


本文编号：3415257