【導讀】開關管驅動電路具有改善電路性能，提高電路可靠性等特點，已廣泛用于快速開關動作的三極管的各種電子電路中。本文從驅動保護、抗干擾等方面設計了一種輸入脈寬可調信號的兩路驅動保護電路。該電路具有快速精確、高性能、小型化、實用性等特點，可滿足一些軍事、工業(yè)自動控制系統(tǒng)需求。
開關管驅動電路已經(jīng)廣泛應用于快速開關動作的三極管的各種電子電路中，可提高電路可靠性，改善電路性能。驅動控制電路。它實際是一個通過控制信號對輸入信號進行功率放大的電路，滿足負載額定功率使得負載正常工作，可以對一定的輸入信號進行驅動控制，雖然不同負載需要不同的驅動電路，但實質基本一樣。
我們結合模擬電路中的控制驅動原理，利用晶體三極管飽和導通和截止作為開關控制信號，從驅動保護、抗干擾等方面進行優(yōu)化設計，設計了一種輸入脈寬可調信號的兩路驅動保護電路。該電路具有快速精確、高性能、小型化、實用性等特點，可滿足一些軍事、工業(yè)自動控制系統(tǒng)需求。
設計原理與總體結構
該驅動控制電路分為輸入級電路、放大級電路、驅動電路與保護電路。其中，輸入級和放大級電路由兩路相同晶體管開關電路構成，驅動電路由兩路集電極開路驅動輸出，保護電路主要利用穩(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1：電路原理框圖
圖2：輸入與輸出時序圖
圖3 輸入級電路
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電路設計
由電路原理框圖看出電路分為輸入級電路、放大級電路、驅動電路與保護電路，下面對各部分進行詳細介紹。
1 輸入級電路
輸入級，由控制信號控制兩路相同信號的輸入，兩路信號每次只有一路有輸入信號，不同時輸入。輸入信號為一定幅值的方波，當控制信號為高電平。輸入信號為高電平時，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都處于飽和導通狀態(tài)，V1、V2的集電極為低電平；當控制信號為低電平，V1和V2處于截止狀態(tài)，則兩個輸入信號分別通過電阻R3、R4加到放大級三極管的基極。
2 放大級電路
放大級，對兩路輸入信號兩次放大后送給兩個驅動級電路。當控制信號CON為低電平，輸入信號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是驅動輸出級的管子，選擇參數(shù)合適的三極管，使得βIb5 , 6＞IcMAX5,6，V5、V6飽和導通。當控制信號CON為低電平，輸入信號為低電平時，放大級的四個三極管都截止。
圖4：放大極電路 圖5：驅動與保護電路
3 驅動及保護電路
當控制信號Con為電平，輸入信號IN1、IN2在高電平期間，驅動級三極管V7、V8具有驅動能力，可將兩個三極管的集電極外接負載至電源進行驅動控制。
保護電路由二極管V10、V11，電阻R17、R18，穩(wěn)壓管V12、V13和三極管V9構成。當V9導通時，V9導通壓降VBE9=VON，穩(wěn)壓管的電壓降為VZ，二極管導通壓降為VON，電阻R18的電壓降VR18約為(Von/R17) R18,此時輸入端的信號幅度VX大約為：VCC+VR18+VZ+VBE9+VON，所以當輸出1或2端由于接感性負載，會產(chǎn)生瞬時反向感應電動勢而使其電壓上升。當高于V x時，V9導通，實現(xiàn)限幅功能，保護V7、V10。
驗證測試與分析
當輸入信號VIN的幅度為12V時，對電路各部分進行電路模擬仿真。采用Cadence的Capture CIS仿真軟件Orcad在計算機上進行模擬仿真，仿真結果如圖6所示。
圖6：電路仿真結果 圖7：電路實測圖
采用模擬電路參數(shù)測試的基本方法對樣片電路的驅動輸出信號等進行測試。將設定的脈沖信號加到輸入端IN1，在輸出1端加上負載，用示波器測試輸出1端的輸出幅度，即輸出高電平與低電平的電壓差；測試輸出高電平上的尖脈沖幅度，即輸出高電平到輸出尖峰的最大值的差。輸出幅度與限幅電壓實際測試圖如圖7所示。
從驅動電路仿真驗證結果和電路實際測試結果看出，與輸入輸出時序關系一致，測試參數(shù)滿足設計指標要求，達到了設計的預期目標。
結論
該電路已應用于某武器自動控制裝置，性能滿足要求。其減小了武器系統(tǒng)體積，為系統(tǒng)擴展功能，增加戰(zhàn)斗能力提供了可能；使用方便，可作為通用控制電路直接用于其他類似的項目，具有較好的推廣應用前景。
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