精密微電機三相驅動電源
陳本竹（船舶總公司長平機械廠）
l引言
電氣設備的可靠度r(t)越來越成為設計者所關注的一項重要技術指標，其簡化設計也就成為設備可靠性設計中的重要一環。簡化設計是多方面的，其中除應去掉可有可無的電路或元器件和采用盡可能簡單的電路形式之外，還應盡可能地選用集成電路取代分立元件電路，選用高穩定性電路，增設保護電路，減少損壞性故障。集成功率運算放大器融運算放大器、功率放大器和過熱過流保護等環節于一體，當反相輸入端引入深度電壓負反饋后，電路的性能指標幾乎完全取決于外接電阻和電容等無源元件的參數。因此，集成功率運算放大器有極高的穩定可靠性，而外型尺寸卻僅如一個同等功率的普通晶體管一樣大。采用集成功率運放制作的微電機驅動電源，很容易實現機內各環節的集成化和系列化，滿足其應用不斷擴大的各種規格微電機的需要。
2工作原理
精密微電機三相驅動電源的電路結構框圖如圖1所示。直流32v輸給穩壓環節，分別輸出24v和12v的穩定直流電壓。12v作為振蕩、分頻環節和環形分配環節的供電電源；24v則作為三相開關功率放大環節的供電電源，以輸出穩定的三相方波電壓。
驅動電源隙功放環節采用集成功率運放之外，其它3個環節的全部有源器件也都采用集成電路，因此整個電路顯得極為簡單。圖2所示電路為穩壓環節的電原理圖。兩個3 端穩壓器n1和n2分別采用集成化的7824和7812。7824額定輸出電流為1. 5a; 7812可選0. 5a的器件，因為它的實際工作電流很小，不過幾十毫安。振蕩、分頻和環形分配環節的電原理圖示于圖3。為了盡可能地縮小印刷電路板的面積和整體電源的體積，采用了高集成化的內部已置入振蕩器的計數器cc4060集成電路作為振蕩和分頻環節n3，n3有14級2進制計數電路，****分頻數為214=16384。這給選用超小型石英晶體諧振器創造了條件。當 n3的10腳和1 1腳均接上諧振頻率為2. 4576mhz的石英諧振器時，其內部有準確的高頻方波信號輸到各級計數器上。當輸出信號由n3的第10個2分頻級q10端（也即第15腳）引出時，分頻系數就是210=-1024。2457600hz/1024=2400hz。
由cmos集成電路構成的環形分配器n4，采用專為電機控制驅動電路而設計的 ch250b。它可以將（即第7腳）輸入的方波電壓信號，六分頻后由q1、q2和q3端子即第11、12和13腳輸出準確的三相正方波電壓信號。由于僅將它用于固定相序輸出，有些端子可以商接并入手、負迫源線上，從而成為外圍元件最少的一種應用形式。r端子（即第10腳）接在電容器c4和電阻r2之間，實現開機復位，保證n4處于有脈沖輸入，即有400hz的三相輸出這樣一種工作狀態。
由環形分配器n輸出的方波電壓幅值接近nz3端穩壓器的額定輸出電壓12v，電流僅為ima，必須施行電壓及電流放大才行。三相開關功放環節的 電原理圖如圖4所示。集成功率運放n5、n6和n7均接成反相開關放大器的形式，放大倍數為-10。3個正相輸入端接在一起，固定在24v/3 -8v的電位上，調整r3與r4電阻的比值，即可調整該點電位。當反相輸入端輸入幅值接近l2v的方波電壓(大于8v)時，輸出端即有反相幅值接近24v的方波電壓輸出，輸出電流將取決于負載大小和集成功率運放的負載能力。當n5—n7運放選用美國國家半導體公司出品的lm1875功率運放時，輸出電流可達1a。lm1875給出的****電流值為3a，可靠性設計原則規定應降額為1/3使用。
在3個運放的輸出端，以及電源正、負端之間，都并接了反接的二極管，它為電動機的滯后電流提供通道，減小尖峰電壓，同時也提高了電源效率。
3波形分析
精密三相驅動電源的各部位電壓波形示于圖5。其中砜為振蕩、分頻環節n3的輸出電壓，頻率為2400hz。ua、ub和uc則分別為環形分配環節n4的三相輸出電壓信號波形，它們的電壓幅值接近12v。都是對電源負端（零電位）而言的。ua、ub和uc三相方波電壓系對ua、ub和uc的開關放大，放大后的幅值取決于功率運放n5～n7的供電電壓，而相位與ua、ub和uc分別相差180度。n5、n6和n7輸出的線電壓o-ab、ubc和uca系ua 、ub和uc的矢 |
