一種±300mA范圍輸出可調節電流型驅動電路

趙振宇，汪曉明，馮浩

（航空工業西安航空計算技術研究所，陜西西安，710065）

0 引言

直流驅動電路是能夠對外輸出恒定直流的電路，在發動機控制系統中，直接輸出驅動各種直流負載設備，對其的要求不同于一般的電流源電路，直流驅動電路首先電路結構簡單，可集成在電子控制器有限的空間內，其次具有較高的精度和電流大小可調節輸出，在保證以上要求的同時，電路還應具有一定的測試性，便于故障的檢測和設備的維修。本文針對發動機控制系統中的引氣控制閥、燃油伺服閥等執行部件的特點，設計了一種大范圍輸出可調節型的電流驅動電路。

1 電路原理

電流驅動電路包括以下部分功能電路：（1）電壓線性放大電路；（2）電壓/電流變換；（3）電流檢測電路。

圖1為電流驅動電路的詳細設計電路原理圖，該電路經由N2芯片將DA轉換輸出的控制電壓信號進行適當的比例調節，再經N1芯片轉換為相應的電流進行輸出。電路核心為N1芯片，原理可以參照霍蘭德電流源電路原理進行理解，R7構成負反饋回路，R5構成正反饋回路，R8為采樣電阻。

2 電路理論推導

2.1 功能電路計算公式

圖2電壓線性放大電路中，N2芯片可選用常用的4路運放芯片，DA芯片輸出的電壓值經N2芯片進行比例調節后，送給N1芯片。在本文中DA芯片選用12位精度芯片，參考電壓為5V，輸出電壓范圍為±2.5V。比例調節后輸出電壓計算公式如下：

圖1電壓/電流變換電路芯片選型時，選擇了一種電源電壓范圍寬、輸出功率大的芯片OPA547。電路中R9為芯片輸出電流極限的設置電阻，C1作為配置電容，對電路傳遞函數的計算無影響。因此在計算過程中僅考慮正負反饋通路進行計算。

由運放的虛短、虛斷可得以下公式：

圖1 電流驅動電路原理圖

由以上4個計算公式，在時，可以推導得出 I和 VLI之間的關系，如下式所示：

將DA的輸出電壓代入上式，從而得到輸出的電流大小如下：

2.2 輸出電流極限計算公式

由于在本文中設計的是一種具備300mA輸出能力的電流型驅動電路，因此在此處依據OPA547的datasheet，按照如下公式去配置限流電阻9R。

2.3 電流檢測電路計算公式

圖1所示電流檢測電路1中，輸出電流監控電路計算公式為：

式中 VMIOUT為電流采樣電阻兩端電壓采集值。

圖1所示電流檢測電路2中，輸出電流監控電路計算公式為：

式中 VMVOUT為負載電阻兩端電壓采集值，RL為負載值。

電流檢測電路判故原理為將解算后的電流值和欲輸出值進行比較，若誤差超出規定的量程范圍，則認為該電路輸出故障。

3 電路驗證測試

在驗證測試電路中，各電阻型號選擇如下：

故有 IL=?0 .12VDA_2P5V，ILIM= 3 51mA。對該功能電路外接RL= 3 0?負載，設定不同的DA值，使用萬用表對負載電阻兩端的電壓進行記錄。

表1 數據表如下

4 結論

在本文中設計了一種精度較高的±300mA范圍可調節電流型驅動電路，很好的滿足了發動機控制系統中相應作動閥的控制需求。但考慮到運算放大芯片的最高輸出電壓不能過高，因此建議此電路的應用負載不得大于35Ω。

參考文獻

[1]王遠.模擬電子技術基礎(第3版) [M ].北京:機械工業出版社,2008.

[2]OPA547 datasheet[EB/OL].BURR-BROWN, Corporation,1999.

[3]LF147 datasheet[EB/OL] National Semiconductor Corporation,1999.