CN215452894U - 一种单自由度pwm功率放大器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单自由度PWM功率放大器电路，包括开关驱动电路模块和功率主电路模块；所述开关驱动电路模块用于驱动功率场效应管，输入端与外部电流驱动信号连接，输出端与功率主电路模块相连；所述功率主电路模块用于完成数字控制器的控制信号到电磁能量的转换，输入端与开关驱动电路模块相连，输出端与外部负载连接，本实用新型属于磁悬浮功率放大器技术领域，具体是指一种单自由度PWM功率放大器电路，结构简单、可靠性强、成本低。

Description

一种单自由度PWM功率放大器电路

技术领域

本实用新型属于磁悬浮功率放大器技术领域，具体是指一种单自由度PWM功率放大器电路。

背景技术

磁悬浮轴承系统中，位移传感器用于检测轴承位移量，数字控制器对位移偏差做出及时反映发出信号，功率放大器和磁悬浮线圈做出对应电流和力的响应，实现磁悬浮轴承对位置的精确跟踪，因此功率放大器的性能优劣直接影响磁悬浮轴承系统对位置跟踪的快速性、准确性、稳定性要求。

实用新型内容

为了解决上述难题，本实用新型提供了一种单自由度PWM功率放大器电路，结构简单、可靠性强、成本低。

为了实现上述功能，本实用新型采取的技术方案如下：一种单自由度PWM功率放大器电路，包括开关驱动电路模块和功率主电路模块；

其中：所述开关驱动电路模块用于驱动功率场效应管，输入端与外部电流驱动信号连接，输出端与功率主电路模块相连；

所述功率主电路模块用于完成数字控制器的控制信号到电磁能量的转换，其输入端与开关驱动电路模块相连，输出端与外部负载连接；

所述开关驱动电路模块包括电阻R1、光耦合器U1和电容C1；

所述功率主电路模块包括电阻R2、二极管D1、电阻R4、齐纳二极管D3、齐纳二极管D4、功率场效应管Q1、电阻R6、电容C2、二极管D8、电阻R8、电容C4、电阻R3、二极管D2、电阻R5、齐纳二极管D5、齐纳二极管D6、二极管D7、电阻R7、电容C3、功率场效应管Q2、电阻R9和电容C5；

由外部电流驱动信号接光耦合器U1的引脚3，光耦合器U1的引脚2与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与+5v电源连接，光耦合器U1的引脚8与电容C1的一端、电源连接，电容C1的另一端接地，光耦合器U1的引脚7与电阻R2的一端、二极管D1的一端连接，电阻R2的另一端、二极管D1的另一端与电阻R4的一端、齐纳二极管D3的一端、功率场效应管Q1的栅极连接，齐纳二极管D3的另一端与齐纳二极管D4的一端连接，齐纳二极管D4的另一端与电阻R4的另一端、功率场效应管Q1的漏极、电容C2的一端、外部负载、二极管D7的一端、电阻R7的一端连接，功率场效应管Q1的源极与电源、电阻R6的一端、电阻R8的一端、二极管D8的一端连接，电阻R6的另一端与电容C2的另一端连接，电阻R8的另一端与电容C4的一端连接，二极管D8的另一端与电容C4的另一端、外部负载、功率场效应管Q2的源极、电阻R9的一端连接，光耦合器U1的引脚5与电阻R3的一端、二极管D2的一端连接，电阻R3的另一端、二极管D2的另一端与电阻R5的一端、齐纳二极管D5的一端、功率场效应管Q2的栅极连接，齐纳二极管D5的另一端与齐纳二极管D6的一端连接，齐纳二极管D6的另一端与电阻R5的另一端、二极管D7的另一端、电容C3的一端、功率场效应管Q2的漏极、电容C5的一端、地连接，电容C3的另一端与电阻R7的另一端连接，电阻R9的另一端与电容C5的另一端连接；

其中，功率放大器选择了半桥式结构，功率场效应管运用TLP250实现浮动隔离驱动，两路隔离电源供电方式，功率场效应管和二极管并联一个RC串联缓冲电路，可有效降低功率场效应管关断时的损耗；

功率场效应管和二极管并联一个RC串联缓冲电路，可有效降低功率场效应管关断时的损耗；

齐纳二极管D3、齐纳二极管D4、齐纳二极管D5、齐纳二极管D6起到限制源漏电压作用；

电阻R4、齐纳二极管D3、齐纳二极管D4、电阻R5、齐纳二极管D5、齐纳二极管D6组成功率MOSFET的保护电路；

电阻R2、电阻R3是功率MOSFET的栅极驱动电阻，驱动电阻用于控制功率MOSFET开关过程中，光耦合器U1对功率场效应管极间电容的充放电速度。

优选地，所述光耦合器U1型号为TLP250，功率场效应管型号为IRFP460，功率续流二极管型号为MUR860。

本实用新型采取上述结构取得有益效果如下：本实用新型提供的单自由度PWM功率放大器电路，能在外部电流驱动信号激励下，通过TLP250作为浮动隔离驱动，驱动电阻可以控制功率MOSFET开关过程中TLP250对功率场效应管极间电容的充放电速度，完成数字控制器的控制信号到电磁能量的转换，电路的结构简单、使用元件少、成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型提供的单自由度PWM功率放大器电路的原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以下结合附图，对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的单自由度PWM功率放大器电路，包括开关驱动电路模块和功率主电路模块；其中：开关驱动电路模块用于驱动功率场效应管，输入端与外部电流驱动信号连接，输出端与功率主电路模块相连；功率主电路模块用于完成数字控制器的控制信号到电磁能量的转换，其输入端与开关驱动电路模块相连，输出端与外部负载连接；开关驱动电路模块包括电阻R1、光耦合器U1和电容C1；功率主电路模块包括电阻R2、二极管D1、电阻R4、齐纳二极管D3、齐纳二极管D4、功率场效应管Q1、电阻R6、电容C2、二极管D8、电阻R8、电容C4、电阻R3、二极管D2、电阻R5、齐纳二极管D5、齐纳二极管D6、二极管D7、电阻R7、电容C3、功率场效应管Q2、电阻R9和电容C5；由外部电流驱动信号接光耦合器U1的引脚3，光耦合器U1的引脚2与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与+5v电源连接，光耦合器U1的引脚8与电容C1的一端、电源连接，电容C1的另一端接地，光耦合器U1的引脚7与电阻R2的一端、二极管D1的一端连接，电阻R2的另一端、二极管D1的另一端与电阻R4的一端、齐纳二极管D3的一端、功率场效应管Q1的栅极连接，齐纳二极管D3的另一端与齐纳二极管D4的一端连接，齐纳二极管D4的另一端与电阻R4的另一端、功率场效应管Q1的漏极、电容C2的一端、外部负载、二极管D7的一端、电阻R7的一端连接，功率场效应管Q1的源极与电源、电阻R6的一端、电阻R8的一端、二极管D8的一端连接，电阻R6的另一端与电容C2的另一端连接，电阻R8的另一端与电容C4的一端连接，二极管D8的另一端与电容C4的另一端、外部负载、功率场效应管Q2的源极、电阻R9的一端连接，光耦合器U1的引脚5与电阻R3的一端、二极管D2的一端连接，电阻R3的另一端、二极管D2的另一端与电阻R5的一端、齐纳二极管D5的一端、功率场效应管Q2的栅极连接，齐纳二极管D5的另一端与齐纳二极管D6的一端连接，齐纳二极管D6的另一端与电阻R5的另一端、二极管D7的另一端、电容C3的一端、功率场效应管Q2的漏极、电容C5的一端、地连接，电容C3的另一端与电阻R7的另一端连接，电阻R9的另一端与电容C5的另一端连接。

光耦合器U1型号为TLP250，功率场效应管型号为IRFP460，功率续流二极管型号为MUR860。

其中，功率放大器选择了半桥式结构，功率场效应管运用TLP250实现浮动隔离驱动，两路隔离电源供电方式，功率场效应管和二极管并联一个RC串联缓冲电路，可有效降低功率场效应管关断时的损耗；功率场效应管和二极管并联一个RC串联缓冲电路，可有效降低功率场效应管关断时的损耗；齐纳二极管D3、齐纳二极管D4、齐纳二极管D5、齐纳二极管D6起到限制源漏电压作用；电阻R4、齐纳二极管D3、齐纳二极管D4、电阻R5、齐纳二极管D5、齐纳二极管D6组成功率MOSFET的保护电路；电阻R2、电阻R3是功率MOSFET的栅极驱动电阻，驱动电阻用于控制功率MOSFET开关过程中，光耦合器U1对功率场效应管极间电容的充放电速度。

以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种单自由度PWM功率放大器电路，其特征在于：包括开关驱动电路模块和功率主电路模块；所述开关驱动电路模块用于驱动功率场效应管，输入端与外部电流驱动信号连接，输出端与功率主电路模块相连；所述功率主电路模块用于完成数字控制器的控制信号到电磁能量的转换，输入端与开关驱动电路模块相连，输出端与外部负载连接；

所述开关驱动电路模块包括电阻R1、光耦合器U1和电容C1；

所述功率主电路模块包括电阻R2、二极管D1、电阻R4、齐纳二极管D3、齐纳二极管D4、功率场效应管Q1、电阻R6、电容C2、二极管D8、电阻R8、电容C4、电阻R3、二极管D2、电阻R5、齐纳二极管D5、齐纳二极管D6、二极管D7、电阻R7、电容C3、功率场效应管Q2、电阻R9和电容C5；

光耦合器U1的引脚3与外部电流驱动信号连接，光耦合器U1的引脚2与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与+5v电源连接，光耦合器U1的引脚8与电容C1的一端、电源连接，电容C1的另一端接地，光耦合器U1的引脚7与电阻R2的一端、二极管D1的一端连接，电阻R2的另一端、二极管D1的另一端与电阻R4的一端、齐纳二极管D3的一端、功率场效应管Q1的栅极连接，齐纳二极管D3的另一端与齐纳二极管D4的一端连接，齐纳二极管D4的另一端与电阻R4的另一端、功率场效应管Q1的漏极、电容C2的一端、外部负载、二极管D7的一端、电阻R7的一端连接，功率场效应管Q1的源极与电源、电阻R6的一端、电阻R8的一端、二极管D8的一端连接，电阻R6的另一端与电容C2的另一端连接，电阻R8的另一端与电容C4的一端连接，二极管D8的另一端与电容C4的另一端、外部负载、功率场效应管Q2的源极、电阻R9的一端连接，光耦合器U1的引脚5与电阻R3的一端、二极管D2的一端连接，电阻R3的另一端、二极管D2的另一端与电阻R5的一端、齐纳二极管D5的一端、功率场效应管Q2的栅极连接，齐纳二极管D5的另一端与齐纳二极管D6的一端连接，齐纳二极管D6的另一端与电阻R5的另一端、二极管D7的另一端、电容C3的一端、功率场效应管Q2的漏极、电容C5的一端、地连接，电容C3的另一端与电阻R7的另一端连接，电阻R9的另一端与电容C5的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种单自由度PWM功率放大器电路，其特征在于：所述光耦合器U1型号为TLP250。

3.根据权利要求1所述的一种单自由度PWM功率放大器电路，其特征在于：所述功率场效应管型号为IRFP460。

4.根据权利要求1所述的一种单自由度PWM功率放大器电路，其特征在于：所述二极管型号为MUR860。

Images