一种±300mA范围输出可调节电流型驱动电路

赵振宇，汪晓明，冯浩

（航空工业西安航空计算技术研究所，陕西西安，710065）

0 引言

直流驱动电路是能够对外输出恒定直流的电路，在发动机控制系统中，直接输出驱动各种直流负载设备，对其的要求不同于一般的电流源电路，直流驱动电路首先电路结构简单，可集成在电子控制器有限的空间内，其次具有较高的精度和电流大小可调节输出，在保证以上要求的同时，电路还应具有一定的测试性，便于故障的检测和设备的维修。本文针对发动机控制系统中的引气控制阀、燃油伺服阀等执行部件的特点，设计了一种大范围输出可调节型的电流驱动电路。

1 电路原理

电流驱动电路包括以下部分功能电路：（1）电压线性放大电路；（2）电压/电流变换；（3）电流检测电路。

图1为电流驱动电路的详细设计电路原理图，该电路经由N2芯片将DA转换输出的控制电压信号进行适当的比例调节，再经N1芯片转换为相应的电流进行输出。电路核心为N1芯片，原理可以参照霍兰德电流源电路原理进行理解，R7构成负反馈回路，R5构成正反馈回路，R8为采样电阻。

2 电路理论推导

2.1 功能电路计算公式

图2电压线性放大电路中，N2芯片可选用常用的4路运放芯片，DA芯片输出的电压值经N2芯片进行比例调节后，送给N1芯片。在本文中DA芯片选用12位精度芯片，参考电压为5V，输出电压范围为±2.5V。比例调节后输出电压计算公式如下：

图1电压/电流变换电路芯片选型时，选择了一种电源电压范围宽、输出功率大的芯片OPA547。电路中R9为芯片输出电流极限的设置电阻，C1作为配置电容，对电路传递函数的计算无影响。因此在计算过程中仅考虑正负反馈通路进行计算。

由运放的虚短、虚断可得以下公式：

图1 电流驱动电路原理图

由以上4个计算公式，在时，可以推导得出 I和 VLI之间的关系，如下式所示：

将DA的输出电压代入上式，从而得到输出的电流大小如下：

2.2 输出电流极限计算公式

由于在本文中设计的是一种具备300mA输出能力的电流型驱动电路，因此在此处依据OPA547的datasheet，按照如下公式去配置限流电阻9R。

2.3 电流检测电路计算公式

图1所示电流检测电路1中，输出电流监控电路计算公式为：

式中 VMIOUT为电流采样电阻两端电压采集值。

图1所示电流检测电路2中，输出电流监控电路计算公式为：

式中 VMVOUT为负载电阻两端电压采集值，RL为负载值。

电流检测电路判故原理为将解算后的电流值和欲输出值进行比较，若误差超出规定的量程范围，则认为该电路输出故障。

3 电路验证测试

在验证测试电路中，各电阻型号选择如下：

故有 IL=−0 .12VDA_2P5V，ILIM= 3 51mA。对该功能电路外接RL= 3 0Ω负载，设定不同的DA值，使用万用表对负载电阻两端的电压进行记录。

表1 数据表如下

4 结论

在本文中设计了一种精度较高的±300mA范围可调节电流型驱动电路，很好的满足了发动机控制系统中相应作动阀的控制需求。但考虑到运算放大芯片的最高输出电压不能过高，因此建议此电路的应用负载不得大于35Ω。

参考文献

[1]王远.模拟电子技术基础(第3版) [M ].北京:机械工业出版社,2008.

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

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