一種電流型線性功率放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及功率放大技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種電流型線性功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]線性功率放大器因?yàn)樾实?、體積大等缺點(diǎn)已逐漸被開關(guān)型功率放大器取代，但是由于開關(guān)型功率放大器電磁干擾比較大，在對電磁干擾敏感的場合線性功率放大器仍然無可替代。在以感應(yīng)同步器為測角元件的轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)中應(yīng)用開關(guān)型功率放大器作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器會(huì)影響系統(tǒng)精度，即便以光電碼盤作為測角元件的轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)，因?yàn)橛脩舯粶y產(chǎn)品的電磁兼容性要求有時(shí)也需要配備線性功率放大器作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。傳統(tǒng)的線性功率放大器采用多級三極管或場效應(yīng)管電路構(gòu)成，受電路結(jié)構(gòu)和器件參數(shù)所限，輸出電壓及輸出電流較小，不能滿足需要高電壓、大電流輸出的高精度轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003 ]本實(shí)用新型提出一種電流型線性功率放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)高電壓、大電流輸出。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0005]—種電流型線性功率放大器，所述的功率放大器電路為雙電源互補(bǔ)推挽結(jié)構(gòu)，包括正電源VCC、負(fù)電源VEE、PI調(diào)節(jié)器、功放保護(hù)與故障處理電路、正負(fù)橋臂隔離驅(qū)動(dòng)電路、IGBT功率輸出模塊、霍爾電流傳感器、電流負(fù)反饋電路、相位補(bǔ)償電路以及負(fù)載。
[0006]輸入信號和電流負(fù)反饋電路的輸出信號共同作為PI調(diào)節(jié)器的輸入信號，PI調(diào)節(jié)器的輸出信號作為正負(fù)橋臂隔離驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號，正負(fù)橋臂隔離驅(qū)動(dòng)電路有G+輸出端、S+輸出端、G-輸出端以及S-輸出端，分別與IGBT功率輸出模塊的正橋臂柵極輸入端、IGBT功率輸出模塊的輸出端、負(fù)橋臂柵極輸入端、IGBT功率輸出模塊的負(fù)電源端對應(yīng)連接，IGBT功率輸出模塊的輸出端連接到霍爾電流傳感器的電流輸入端，霍爾電流傳感器的電流輸出端連接到相位補(bǔ)償電路和負(fù)載，霍爾電流傳感器的輸出信號作為電流負(fù)反饋電路的輸入信號，電流負(fù)反饋電路的輸出信號還作為功放保護(hù)與故障處理電路的輸入信號，功放保護(hù)與故障處理電路的輸出送至PI調(diào)節(jié)器，IGBT功率輸出模塊的正電源端與正電源VCC連接，IGBT功率輸出模塊的負(fù)電源端與負(fù)電源VEE連接。
[0007]IGBT功率輸出模塊包含η個(gè)IGBT器件(VT^VTn)，η個(gè)電阻(R1-Rn)，其中η為大于2的偶數(shù)，η個(gè)IGBT器件和η個(gè)電阻分為奇偶兩組，奇數(shù)組包括η為奇數(shù)的IGBT器件(VT1'VU和電阻(RfRn)，奇數(shù)組整體構(gòu)成IGBT功率輸出模塊的正橋臂，偶數(shù)組包括η為偶數(shù)的IGBT器件(VT2?VTn)和電阻(R2?Rn)，偶數(shù)組整體構(gòu)成IGBT功率輸出模塊的負(fù)橋臂，奇數(shù)組所有IGBT器件的集電極都連接到一起作為正電源端，奇數(shù)組中的每個(gè)IGBT器件的發(fā)射極均連接一個(gè)奇數(shù)組中的電阻，而所有奇數(shù)組中電阻的另一端與偶數(shù)組中所有IGBT器件的集電極都連接到一起作為IGBT功率輸出模塊的輸出端，偶數(shù)組中每個(gè)IGBT器件的發(fā)射極均串接一個(gè)偶數(shù)組中的電阻，所有偶數(shù)組中電阻的另一端都連接到一起作為IGBT功率輸出模塊的負(fù)電源端，所有奇數(shù)組IGBT器件的柵極連接到一起作為正橋臂柵極輸入端，所有偶數(shù)組IGBT器件的柵極連接到一起作為負(fù)橋臂柵極輸入端。
[0008]正負(fù)橋臂隔離驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)可調(diào)三端穩(wěn)壓器電路、兩個(gè)線性光耦模擬隔離傳輸電路、以及由第一運(yùn)算放大器U2、第二運(yùn)算放大器U3、電阻(Rl?R8)構(gòu)成的信號分解處理電路，可調(diào)三端穩(wěn)壓器電路的輸出分別經(jīng)電阻Rl與第一運(yùn)算放大器U2的同相輸入端連接、經(jīng)電阻R6與第二運(yùn)算放大器U3的同相輸入端連接，第二運(yùn)算放大器U3的同相輸入端同時(shí)經(jīng)電阻R4接地，前級電路的輸出信號作為正負(fù)橋臂隔離驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號Vin，Vin分別經(jīng)電阻R2與第一運(yùn)算放大器U2的同相輸入端連接、經(jīng)電阻R7與第二運(yùn)算放大器U3的反相輸入端連接，第二運(yùn)算放大器U3的反相輸入端同時(shí)經(jīng)電阻R8接第二運(yùn)算放大器U3的輸出端，第一運(yùn)算放大器U2的反相輸入端分別經(jīng)電阻R3接地、經(jīng)電阻R5接第一運(yùn)算放大器U2的輸出端，第一運(yùn)算放大器U2和第二運(yùn)算放大器U3的輸出分別接線性光親模擬隔離傳輸電路的輸入，第一運(yùn)算放大器U2的輸出經(jīng)線性光耦模擬隔離傳輸電路后產(chǎn)生正橋臂柵極信號G+，獨(dú)立電源VPI的地(GNDI)作為輸出端S+，第二運(yùn)算放大器U3的輸出經(jīng)線性光耦模擬隔離傳輸電路后產(chǎn)生負(fù)橋臂柵極信號G-，獨(dú)立電源VP2的地(GND2)作為輸出端S-。
[0009]本發(fā)明中的相位補(bǔ)償電路為串聯(lián)接的電阻和電容，電容另一端接地，當(dāng)然電路結(jié)構(gòu)不唯一。
[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、采用線性光耦模擬隔離傳輸電路傳輸IGBT驅(qū)動(dòng)信號，霍爾電流傳感器傳輸電流反饋信號，實(shí)現(xiàn)了 IGBT功率輸出模塊與控制電路、保護(hù)電路的電氣隔離，根據(jù)負(fù)載要求調(diào)整動(dòng)力電源供電電壓時(shí)對控制電路沒有影響，電路調(diào)試簡單。
[0012]2、IGBT器件單管電流容量大、耐壓等級高，功率放大器輸出電壓電流指標(biāo)顯著提尚O
【附圖說明】
[0013]圖1本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)不意圖
[0014]圖2正負(fù)橋臂隔離驅(qū)動(dòng)電路原理圖
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]如圖1本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)示意圖所示，一種電流型線性功率放大器，電路采用雙電源互補(bǔ)推挽結(jié)構(gòu)，包括PI調(diào)節(jié)器、功放保護(hù)與故障處理電路、正負(fù)橋臂隔離驅(qū)動(dòng)電路、IGBT功率輸出模塊、霍爾電流傳感器、電流負(fù)反饋電路、相位補(bǔ)償電路及負(fù)載。
[0017]PI調(diào)節(jié)器由運(yùn)算放大器0P07搭建的比例積分電路實(shí)現(xiàn)，用于調(diào)整電流環(huán)帶寬、增益等技術(shù)指標(biāo)；電流負(fù)反饋電路由運(yùn)算放大器0P07搭建的反向比例放大電路實(shí)現(xiàn)，接收霍爾電流傳感器傳送的電流幅值信號，構(gòu)成電流閉環(huán);功放保護(hù)與故障處理電路由運(yùn)算放大器LM324、比較器LM339、CD4000系列門電路CD4050與CD4068、鎖存器CD4508以及溫度傳感器等實(shí)現(xiàn)，共包括失控、過流、過載、過溫、欠壓、過壓六種保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)上述任何一種情況時(shí)故障處理電路鎖存故障信息并切斷IGBT驅(qū)動(dòng)信號和動(dòng)力電源。
[0018]圖2所示為正負(fù)橋臂隔離驅(qū)動(dòng)電路原理圖，圖2中線性光耦模擬隔離傳輸電路為AVAGO公司生產(chǎn)的高精度線性光耦HCNR201實(shí)用參考電路，特別之處在于所用運(yùn)算放大器選用高輸出電流器件TCA0372，圖2中可調(diào)三端穩(wěn)壓器電路提供偏置電平VT，通過由第一運(yùn)算放大器U2、第二運(yùn)算放大器U3、