直流伺服电动机用功率运算放大器的驱动方法
李 峻 张俊儒 (大连铁道学院116022)
in8510系列集成电路是英特西尔(in-tersil)公司生产的功率运算放大器，这些功率运算放大器是专门设计用来驱动直流伺服电动机、直线的或旋转的执行机构、电控阀门和x-y打印机电机。这种系列集成电路有三种型号，分别是in8510，in8520，in8530，它们的工作电源电压都是±35v，但连续输出的工作电流不一样，in8510为ia，in8520为2a，in8530为3a。用它们驱动直流伺服电机时，放大器的快速性非常好，因此特别适合要求精度高的位置控制，它们还能与英特西尔生产的d/a变换器配套使用，实现对电机的数字控制。放大器经得住输出端的长时间对地短路，也能承受电机堵转、起动和电机反向运转引起的过电流冲击。
1 功率运算放大器的结构和主要特点
1.1结构
in8510运算放大器是8脚t0-3封装，它的内部电路原理图如图1所示，从图中可以看出，它的输入电路是一个普及型的741差分放大器，电路的其余部分相当于线性传输型的功率放大器。这种器件在使用±30v电源时，放大器可为一个lofl的负载提供幅度达±26v的电匝。元件是属于有偏压的ab类放大器，无载时静态工作电流典型值是20ma。频率响应、输入失调电压、输入失调电流和偏置电流等参数都和741运放相同。in8510内部有741输出电压和电流提高电路，以便驱动内部的功率晶体管。
1.2主要特点
a．壳体不与任何一个管脚相连，是属于绝缘型体，散热性好，可以多个功率运放安装在同一个散热器上，这样便于功率运放并联使用。在一个控制系统中使用多个功率运算放大器，而装置用一个散热器，减小装置的体积和重量，有利于装置的小型化。
b．具有输出短路保护功能，功率运放在使用的时候，必须要保证工作在安全工作区，这样才不会损坏。但在应用过程中不可避免会出现功率运放输出端对地直接短路，在这种情况下器件若不被损坏，可以使用图2a所示电路，在in8510的5脚和6脚、7脚和6脚之间分别接一个0. 68ω的电阻，限制输出短路电流，组成安全区限制装置，这样，器件就有如图2b所示的输出电流限制特性曲线。
从特性曲线中可以看出，在输出电压为正时，脚7和脚6之间的0. 68cz电阻起作用，在输出电压为负时，脚5和脚6之间的0. 68ω电阻起限流作用，输出电流的****值不会超过1. 5a，限流值与输出电压为线性关系，对任一极性的vout，随着vout的．，减小voutt限制值下降。当驱动24～28v直流电动机时，能输出****驱动功率，在正常情况下限流电阻不影响电机的驱动电流。当输出端出现故障短路时，不会损坏功率运放，当故障排除时能自动恢复正常工作。
c．功率运放可以使用双电源±35v，也可以使用单电源+35v或- 35v，工作电源的电压可以根据驱动电机的要求低于上述 值。因此功率运算的输出电压可为正，也可为负，使用双电源可驱动电机正转和反转。
d．易于引入电流负反馈。在图2中，电机的电枢一端与地之间串联一个电阻rs，当电枢电流通过rs时，在rs两端产生一个与电枢电流成正比的电压v1，这个电压用- 30kω，的电阻引入功卒运放的反相输入端就构成电流负反馈，使电机运行时的工作电流基本上不受负载转矩的影响。
2 用in8510组成直流电动机功率dac控制
功率运放的线性特性允许与d/a变换器配合使用，构成控制精度很高的功率dac控制系统。英特西尔公司生产的二种低耗dac7520和7105可以与in8510系列功率运放联用，组成一个十分有用的电机控制组合部件，即一个数字可编程功率驱动器，这个功率dac与微处理机或计算机接口，就组成一个完整的微机控制系统。
2.1与7520构成的dac功率驱动器
in8510与7520构成的典型功率dac驱动器如图3所示，电路中7520是10位2进制相乘型数／模转换器，电路采用cmos电流开关和驱动电路，转换精度为1/2lsb，分辨率为10位，温度系数为2×10-5／℃，参考电压范围-10v≤vref≤+10v图中的7520和1n8510之间的101a放大器起缓冲和隔离作用，101a的反馈电阻在7520芯片上，约为15kω。in8510的反馈电阻为30kω，功率运放的放大倍数等于3。
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