柏桂珍（哈尔滨工业大学）

     由晶体管组成的线性功率放大器有很多优点，但它有一个****的缺点就是效率底，特别是在电动机低转速、大转矩运行时，需要的是低电压，大电流，效率低这个缺点表现得更为明显。而采用分立元件组成的脉宽调制型(pwm)功率放大器使用的元件较多，调试比较麻烦。笔者采用集成电路组成pwm功率放大器，加40v电压可长期输出3a电流。该电路的特点是结构简单、调试方便、具有电流负反馈线路和可靠的限流保护措施。该电路在一些高精度位置伺服系统中作为驱动力矩电动机的功率放大器，性能良好，运行可靠。pwm电路的静态特性.

    常见的pwm功放包括双极性输出和单极性输出两种，其中双极性输出的pwm功放电路的输出雒。是宽度可调的正、负矩形波电压信号，如图1所示。把矩形波电压信号展开成傅里叶级数可得：

式中u_o-输出电压的平均值

    γ——矩形波的占空比，且有

f为放大器的开关频率，t为开关周期，且有

    由式(l)知pwm放大器的输出电压可以看成是一个直流电压分量uo与一系列高频率的交流电压分量之和，如果功放的负载是直流电动机，由于开关频率f远高于电动机的频带和共振区，因此可认为所有高频交流电压完全被电机所衰减，对电机转速起作用的只是直流分量，即输出的矩形波电压的平均值uo，uo就可看成是pwm功放的输出电压。

    pwm功放的输出电压uo与输入电压ui的关系是：

 

     k为pwm功率放大器的放大系数。由式(4)知pwm功放的输出电压uo的大小和正负完全取决于输入电压信号ui的大小和正负。

    与纯直流电压相比，直流电动机运行在高频矩形波电压下，电机电枢回路的功率损耗要大一些，所增加的这一部分功率损耗称为电机的附加损耗。可以证明附加损耗与开关频率厂平方成反比。开关频率越高，交变电压对电机和整个伺服系统的影响也越小。当开关频率超出声频时，又可降低工作环境的噪声。可见，希望提高开关频率，但是由于直流电动机的脉宽调制功放电路半导体元器件本身频率特性的限制，使开关频率不能选的太高，同时功放电路本身的开关损耗也与开关频率，成正比，过大的损耗将使有关电子元件过热。一般是综合考虑这些互相矛盾的因素，选择适当的开关频率。常见的pwm功放的开频率为几千赫至十几千赫。

   图2是电路原理图。图中a11、a12、a13和a14为四远放tl084，a2为单运放0907，a3、a4是反相器，t1、t2是三极管3dk4，作为功放的推动级，左1/2和右1/2是stk465集成电路块。输入信号ui由a11的反相输入端引入，输出电压u o由输出级的m-m端引出。

   整个功放电路包括：

   放大器采用stk465双通道音频功率放大集成电路作为输出级。这种集成电路本来是供收音机、电视机等做音频功放用的专用集成电路，通过几年的实际使用觉得用它来组成功放驱动直流电动机也很适用。二级管d₆—d₉是续流二级管，当输出电压uo由正变负或由负变正时，它们为电机中的电流提供了续流回路，同时把输出端的电位钳在40v或0v，避免电机电流发生突变时电机绕组电感引起的高压自感电势击穿集成放大器。二极管d₆～d₉的****平均整流电流应大于功放电路的额定输出电流3a。r27和r34是0. 5ω的线绕电阻，其上的电压与功放的输出电流成正比，供电流负反馈用。f₁、f₂是保险丝，h₁、h₂是发光二极管，其它的有关电阻电容是stk465电路所要求的。

    b．三角波发生器

    由运算放大器al3和a14组成三角波发生器。其中al4组成基