[發明專利]一種適用于感性負載的雙極型高精度恒流驅動系統及方法

有效

• 申請號: 201810941862.2
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109116903B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 方化潮;王農;雷海軍;徐鑫;劉奇;張凱;張興國
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

1.一種適用于感性負載的雙極型高精度恒流驅動系統，其特征在于包括：輸入信號控制模塊、精密誤差放大模塊、采樣反饋模塊、雙極型功率驅動模塊、感性負載頻率網絡補償模塊；

輸入信號控制模塊，接收外部的電流數字信號，進行數模轉換得到電流模擬信號，再進行電流到電壓的轉換后得到電壓模擬信號；再對電壓模擬信號進行放大，將放大后的電壓模擬信號送至精密誤差放大模塊；

精密誤差放大模塊，從采樣反饋模塊接收反饋的電壓模擬信號，將輸入信號控制模塊送來的放大后的電壓模擬信號與采樣反饋模塊送來的電壓模擬信號的差值進行放大得到誤差放大信號送至雙極型功率驅動模塊；

雙極型功率驅動模塊，對誤差放大信號進行功率放大后得到電流信號，送至外部負載；

采樣反饋模塊，將外部負載輸入的電流信號先轉換成電壓信號，再對電壓信號和采樣反饋模塊自身產生的地信號進行跟隨后進行差分放大，得到反饋的電壓模擬信號；

感性負載頻率網絡補償模塊，對精密誤差放大模塊、雙極型功率驅動模塊、采樣反饋模塊組成的環路的相位進行補償；

雙極型功率驅動模塊,包括：功率放大器、電阻R3、電阻R4、電阻R11、Cf；

電阻R3的一端連接精密誤差放大模塊，電阻R3的另一端連接功率放大器的信號正輸入端；功率放大器的輸出端連接電阻R11的一端；功率放大器的信號負輸入端通過電阻R4接地，并通過電阻Rf連接電阻R11的另一端和外部負載的正端,電容Cf兩端分別與Rf兩端相連，Rf/R4＝3，R3＝Rf//R4；

感性負載頻率網絡補償模塊，包括：電容C1、電阻Rb1、緩沖電阻R_snubber、緩沖電容C_snubber；

電容C1的一端連接精密誤差放大模塊和采樣反饋模塊，電容C1的另一端通過電阻Rb1連接雙極型功率驅動模塊的輸出端、外部負載的正端、緩沖電阻R_snubber的一端，緩沖電阻R_snubber的另一端通過緩沖電容C_snubber接地；感性負載頻率網絡補償模塊中，R_snubber優選不大于10Ω，C_snubber優選大于10nF，使輸出電流不會發生振蕩；

采樣反饋模塊，包括：電阻R2、電阻R10、電阻R7、跟隨器1、跟隨器2、電阻R5、差分放大器2、電阻R8、電阻R9、電阻R6、采樣電阻R_s、電容C3、電阻Rb3；

電阻R5的一端連接外部負載和采樣電阻R_s的一端，電阻R5的另一端連接跟隨器1的信號輸入正端，采樣電阻R_s的另一端通過電阻R6連接跟隨器2的信號輸入正端；跟隨器1的信號輸入負端連接信號輸出端和電阻R7的一端，電阻R7的另一端連接電阻R10的一端和差分放大器的輸入正端，電阻R10的另一端連接差分放大器的輸出端和電阻R2的一端；跟隨器2的信號輸入負端連接信號輸出端和電阻R8的一端，電阻R8的另一端通過電阻R9接地并連接差分放大器的輸入負端；電阻R2的另一端連接精密誤差放大模塊和感性負載頻率網絡補償模塊，電容C3接R10的一端，另一端與電阻Rb3一端相連，Rb3另一端接跟隨器1的輸出端。

2.根據權利要求1所述的一種適用于感性負載的雙極型高精度恒流驅動系統，其特征在于：感性負載頻率網絡補償模塊，對精密誤差放大模塊、雙極型功率驅動模塊、采樣反饋模塊組成的環路的相位進行補償即為雙極型功率驅動模塊輸出的電流信號的相位進行補償。

3.根據權利要求1所述的一種適用于感性負載的雙極型高精度恒流驅動系統，其特征在于：輸入信號控制模塊，包括：DA電流控制模塊、差分放大器1、電阻R_a、電阻R_b；

DA電流控制模塊的輸入為外部電流數字信號，DA電流控制模塊的輸出兩路幅值互補的電流信號分別為Ia和Ib，通過電阻R_a、電阻R_b分別轉成電壓信號，送至差分放大器的兩個信號輸入端，差分放大器的信號輸出端通過電阻R1輸出至精密誤差放大模塊。