电感性负载驱动电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种电感性负载驱动电路，包括电源、函数信号发生器、驱动功放电路，所述函数信号发生器和驱动功放电路串联，电源分别连接函数信号发生器和驱动功放电路，驱动功放电路连接有电容，电容连接负载。输出端采用串联补偿电容或电感可降低电源电压和功放输出电压，直流稳压。功放均采用小功率集成电，电路工作可靠性高、驱动电路设计简单、制作方便、实际制作电路成本低、体积小。
【专利说明】电感性负载驱动电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电学【技术领域】，特别设计一种用于探测和检测的各类传感器的驱动电路。
【背景技术】
[0002]在电子电路的设计和应用过程中，经常会遇到各种类型的检测线圈组件，如用于探测和检测的各类传感器，它们均属于电感性负载。这种电感性负载在电子电路中运用非常广泛。因而，合理设计它的驱动电路有积极意义，用传统的设计思想构思的电路框图如图1所示，其中在负载Z的复合量中，R为20Ω左右，L为5.4mH左右，而负载电流Itl应该大于200mA。函数信号发生器在保证信号不失真的条件下，放大级传送信号到功放电路，功放电路必须要求高电源电压，方可直接驱动负载Z。
[0003]若功放电路选用乙类互补对称电路，则电源电压不得低于±100V。如此高的电源电压，无论对电源本身，还是功放电路均带来一连串较难解决的问题。
[0004]1、高电压电源电路设计必须采用分立元件构成的稳压电路，电路复杂,且可靠性差。2、电源质量指标不易满足功放电路要求。3、功率放大级对所用元器件要求很高，只能采用分立元件电路，功放电路本身功耗较大，发热量大，容易产生非线性失真；4、输出电压较高，要求放大电路放大倍数大，易产生自激而影响电路工作的稳定性。
[0005]针对传统设计方法所存在的上述问题，着重考虑如何提高输出级负载Z的功率因数，降低电源电压，从而找出了设计高阻抗感性负载驱动电路的新方案。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种电感性负载驱动电路，以解决现有的感性负载存在的电路复杂、可靠性差的问题。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0008]一种电感性负载驱动电路，包括电源、函数信号发生器、驱动功放电路，所述函数信号发生器和驱动功放电路串联，电源分别连接函数信号发生器和驱动功放电路，驱动功放电路连接有电容，电容连接负载。
[0009]所述驱动功放电路由功放级电源和放大电路组成，功放级电源为低压型高性能的中小集成功放，放大电路为通用型集成运放组成的放大电路。
[0010]所述功放级电源为TA7241或μ PCl 185。
[0011]所述函数发生器为8038或2206集成函数发生器。
[0012]所述电容C应该满足C=1/(gjq2L) ^ 0.047 μ F，并耐工作电压，Uc >Q0U0 V 2 ^ 100V。
[0013]所述电源为15V直流电源。
[0014]所述电源还包括电源电路，电源电路为三端正稳压器电路。
[0015]所述三端正稳压器为电路ΤΑ7815。
[0016]本实用新型的有益效果是:输出端采用串联补偿电容或电感可降低电源电压和功放输出电压，直流稳压。功放均采用小功率集成电，电路工作可靠性高、驱动电路设计简单、制作方便、实际制作电路成本低、体积小。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是传统的驱动电路框图；
[0018]图2是本实用新型的电路框图；
[0019]图3是实施例的输出电压波形；
[0020]图4是实施例的负载电压波形。
【具体实施方式】
[0021]为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型。
[0022]一种电感性负载驱动电路，包括电源、函数信号发生器、驱动功放电路，函数信号发生器和驱动功放电路串联，电源分别连接函数信号发生器和驱动功放电路，驱动功放电路连接有电容，电容连接负载。
[0023]驱动功放电路由功放级电源和放大电路组成，功放级电源为低压型高性能的中小集成功放，如TA7241，μ PC1185，放大电路为通用型集成运放组成的放大电路。
[0024]函数发生器为8038或2206集成函数发生器。
[0025]电容C 应该满足 C=I/(GJci2L)?0.047 μ F，并耐工作电压，Uc > QtlUtl V 2 ^ 100V。
[0026]电源为15V直流电源。
[0027]电源还包括电源电路，电源电路为三端正稳压器电路，如ΤΑ7815。
[0028]在R，L，C串联电路中，若激励源的频率或电抗性元件参数变化时，可使电路中电容和电感的电抗互相抵触，电路的总电抗为零，电路中的总电压和总电流同相位,此时电流呈纯电阻性。R，L，C串联电路的这种工作状态称为串联谐振。
[0029]由此可知，R，L，C串联回路谐振时，阻抗呈电阻性且最小。当电流源激励时，U0最小，电感和电容上的电压大小相等，相位相反，互相补偿，其值为Utl的Q倍。根据串联电路谐振理论及特性，可应用于高阻抗感性负载电路的设计，若在实际的高阻抗感回路中串入与负载电抗性质相反的电抗性元件，并使电路谐振，提高负载功率因数，从而使电源电压和驱动电路的输出电压大幅度降低，设计出以实施性能高的电源电路和高阻抗负载驱动电路。
[0030]实施例1
[0031]以高阻抗负载参数为例，即Il彡200mA, ZL=20+j5.4X 10_3ω,ω0=2 τι f0=2 τι X 104rad/s,设计该负载的驱动电路和电源电路。
[0032]由于本例给出的负载为感性，应用串联谐振理论和特性，在负载回路中串入适当数值的补偿电容C，构成R，L，C串联回路，并使回路L=1kHz频率上产生谐振。满足负载所需的功率或电流时，功放级的输出电压仅为:
[0033]U0=10Rl=0.2 X 20=4V
[0034]功放级可选用低压型高性能的中小集成功放，如TA7241，yPC1185等。振荡电路经中间耦合至集成功放，后者选用由通用型集成运放组成的放大电路，前者选用8038或2206集成函数发生器。负载中所串的电容C应该满足C=I/(GJci2L)?0.047 μ F，并耐工作电压，Uc > Q0U0 V 2 ^ 100V。
[0035]若集成功放采用单电源供电，由上可知，电源电压应大于2UQm=2 V 2.4 ^ 11.3V,取电源电压U=15V，电源供出的电流应大于Itlt5如此低的电压和小的电流，可选用高性能的三端固定集成稳压电路，如TA7815。
[0036]以上所设计电路，经装配、调试，用示波器YB4324实测功放输出电压和负载电压波形如图 3，图 4 所示。U0m=5.64，ULm=96V, 10=Uz/ V 2 [ Z [ ^ 210mA。
[0037]从示波器实测波形(图4)可以看出，整个高抗感性大功率负载串联回路产生串联谐振。由Itl=Uz/ V 2 [ Z丨可知，高亢感性负载Z达到额定功率，可见电路设计方案可行。在相同负载参数条件下，比较两种电路的特性和指标，如表I所示。
[0038]表I两种驱动电路特性对比
[0039]
电源电电S电路器件通功放电功电功率连续工作.ij
_m._形式用性路_路形式因數结果
传统的驵分立元件一大功率分立元&
±觀较差 8* 不稳定动电路__m.__功放件___
本实用_
中小功集成功
型的驱动 ±15V 继承稳压优_100?稳走
率功放放电路___^_
[0040]从表I中可见本实用新型的驱动电路是一种理想的，实用的驱动电路。
[0041]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种电感性负载驱动电路，其特征在于:包括电源、函数信号发生器、驱动功放电路，所述函数信号发生器和驱动功放电路串联，电源分别连接函数信号发生器和驱动功放电路，驱动功放电路连接有电容，电容连接负载。
2.如权利要求1所述的电感性负载驱动电路，其特征在于:所述驱动功放电路由功放级电源和放大电路组成，功放级电源为低压型高性能的中小集成功放，放大电路为通用型集成运放组成的放大电路。
3.如权利要求2所述的电感性负载驱动电路，其特征在于:所述功放级电源为TA7241或 yPC1185。
4.如权利要求1所述的电感性负载驱动电路，其特征在于:所述函数发生器为8038或2206集成函数发生器。
5.如权利要求1所述的电感性负载驱动电路，其特征在于:所述电容C应该满足C=I/(CO02L) ^ 0.047 μ F，并耐工作电压，Uc > QciUci V 2 ^ 100V。
6.如权利要求1所述的电感性负载驱动电路，其特征在于:所述电源为15V直流电源。
7.如权利要求1所述的电感性负载驱动电路，其特征在于:所述电源还包括电源电路，电源电路为三端正稳压器电路。
8.如权利要求7所述的电感性负载驱动电路，其特征在于:所述三端正稳压器为电路ΤΑ7815。
【文档编号】H03K19/003GK204013473SQ201420443364
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】周洪成, 胡艳, 姜志鹏 申请人:金陵科技学院