技術(shù)分享：基于晶體三極管的雙路控制驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)原理與總體結(jié)構(gòu)

該驅(qū)動(dòng)控制電路分為輸入級(jí)電路、放大級(jí)電路、驅(qū)動(dòng)電路與保護(hù)電路。其中，輸入級(jí)和放大級(jí)電路由兩路相同晶體管開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)電路由兩路集電極開(kāi)路驅(qū)動(dòng)輸出，保護(hù)電路主要利用穩(wěn)壓二極管的限幅功能，電路采取雙電源供電模式。其電路原理框圖如圖1所示。

圖3 輸入級(jí)電路

控制信號(hào)為高電平時(shí)，輸入級(jí)開(kāi)關(guān)三極管工作，但放大級(jí)開(kāi)關(guān)管不工作，電路輸出無(wú)驅(qū)動(dòng)能力;控制信號(hào)為低電平時(shí)，輸入級(jí)開(kāi)關(guān)三極管不工作，但放大級(jí)開(kāi)關(guān)管工作，電路輸出有驅(qū)動(dòng)能力。電路工作輸入與輸出時(shí)序圖如圖2所示。電路設(shè)計(jì)

由電路原理框圖看出電路分為輸入級(jí)電路、放大級(jí)電路、驅(qū)動(dòng)電路與保護(hù)電路，下面對(duì)各部分進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 輸入級(jí)電路

輸入級(jí)，由控制信號(hào)控制兩路相同信號(hào)的輸入，兩路信號(hào)每次只有一路有輸入信號(hào)，不同時(shí)輸入。輸入信號(hào)為一定幅值的方波，當(dāng)控制信號(hào)為高電平。輸入信號(hào)為高電平時(shí)，三極管V1和V2的基極電流I b1,2=(Vcon-VBE1)/R1，集電極能提供的最大電流I c MA X1,2=V i n1/R3，選擇合適參數(shù)的三極管，使得βIb1,2>IcMAX1,2，V1和V2都處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，V1、V2的集電極為低電平;當(dāng)控制信號(hào)為低電平，V1和V2處于截止?fàn)顟B(tài)，則兩個(gè)輸入信號(hào)分別通過(guò)電阻R3、R4加到放大級(jí)三極管的基極。

2 放大級(jí)電路

放大級(jí)，對(duì)兩路輸入信號(hào)兩次放大后送給兩個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)電路。當(dāng)控制信號(hào)CON為低電平，輸入信號(hào)IN1、IN2在高電平期間，三極管V3和V4的基極電流I b3,4=(Vin1-VBE3)/R3，集電極能提供的最大電流IcMAX3,4=(VCC-VBE5)/R9，選擇參數(shù)合適的三極管，使得βIb3,4>IcMAX3,4，V3、V4處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。同理，V5、V6的基極電流Ib5,6=IcMAX3,4-VBE5/R11，V5和V6集電極能提供的最大電流IcMAX5,6=(VCC-VEE-VBE7)/R13。其中，三極管V7是驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)的管子，選擇參數(shù)合適的三極管，使得βIb5 , 6>IcMAX5,6，V5、V6飽和導(dǎo)通。當(dāng)控制信號(hào)CON為低電平，輸入信號(hào)為低電平時(shí)，放大級(jí)的四個(gè)三極管都截止。

圖4：放大極電路 圖5：驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路3 驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路

當(dāng)控制信號(hào)Con為電平，輸入信號(hào)IN1、IN2在高電平期間，驅(qū)動(dòng)級(jí)三極管V7、V8具有驅(qū)動(dòng)能力，可將兩個(gè)三極管的集電極外接負(fù)載至電源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。

保護(hù)電路由二極管V10、V11，電阻R17、R18，穩(wěn)壓管V12、V13和三極管V9構(gòu)成。當(dāng)V9導(dǎo)通時(shí)，V9導(dǎo)通壓降VBE9=VON，穩(wěn)壓管的電壓降為VZ，二極管導(dǎo)通壓降為VON，電阻R18的電壓降VR18約為(Von/R17) R18,此時(shí)輸入端的信號(hào)幅度VX大約為：VCC+VR18+VZ+VBE9+VON，所以當(dāng)輸出1或2端由于接感性負(fù)載，會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)反向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而使其電壓上升。當(dāng)高于V x時(shí)，V9導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)限幅功能，保護(hù)V7、V10。

驗(yàn)證測(cè)試與分析

當(dāng)輸入信號(hào)VIN的幅度為12V時(shí)，對(duì)電路各部分進(jìn)行電路模擬仿真。采用Cadence的Capture CIS仿真軟件Orcad在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬仿真，仿真結(jié)果如圖6所示。

晶體三極管的雙路控制驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)" style="border: none; vert