伺服放大器的原理圖解，伺服放大器原理圖、參數要求及其輸出電流的計算

　　伺服放大器是用來(lái)控制伺服電機的一種控制器，其作用類(lèi)似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統的一部分，主要應用于高精度的定位系統。一般是通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進(jìn)行控制，實(shí)現高精度的傳動(dòng)系統定位，目前是傳動(dòng)技術(shù)的高端產(chǎn)品。

　　伺服放大器作用是將輸入指令信號（電壓）同系統反饋信號（電壓）進(jìn)行比較、放大和運算后，輸出一個(gè)與偏差電壓信號成比例的控制電流給伺服閥力矩馬達控制線(xiàn)圈，控制伺服閥閥芯開(kāi)度大小，并起限幅保護作用。

　　伺服放大器作用與原理

　　伺服放大器的作用是將多個(gè)輸入信號與反饋信號進(jìn)行綜合并加以放大，根據綜合信號極性的不同，輸出相應的信號控制伺服電機正轉或反轉。當輸入信號和反饋信號相平衡時(shí)，伺服電機停止轉動(dòng)，執行機構輸出軸便穩定在一定位置上。

　　伺服放大器組要由前置磁放大器、觸發(fā)器、晶閘管主回路和電源等部分組成，其組成如下圖所示。

　　為適應復雜的多參數調節的需要，伺服放大器設置由三個(gè)輸入信號通道和一個(gè)位置反饋信號通道。因此，它可以同時(shí)輸入三個(gè)輸入信號和一個(gè)位置反饋信號。在單參數的簡(jiǎn)單調節系統中，只使用其中一個(gè)輸入通道和反饋通道。

　　在伺服放大器中，前置磁放大器把三個(gè)輸入信號和一個(gè)反饋信號綜合為偏差信號，并放大為電壓信號U22-21輸出。此輸出電壓同時(shí)經(jīng)觸發(fā)器1（或2）轉換成觸發(fā)脈沖去控制晶閘管主回路1（或2）的晶閘管導通，從而將交流220V電源加到兩相伺服電機繞組上，驅動(dòng)兩相伺服電動(dòng)機轉動(dòng)。當△1》0時(shí)，U22-21》0，觸發(fā)器2和主回路2工作，兩相伺服電機正轉；當△1《0時(shí)，，觸發(fā)器1和主回路1工作，兩相伺服電機反轉；兩組觸發(fā)器和兩組晶閘管主回路的電路組成及參數完全相同，所以當輸入信號和與位置反饋電流If相平衡，前置磁放大器的輸出U22-21≈0，兩觸發(fā)器均無(wú)觸發(fā)脈沖輸出，主回路1和2中的晶閘管阻斷，兩相伺服電動(dòng)機的電源斷開(kāi)，電動(dòng)機停止轉動(dòng)。

　　由此可見(jiàn)，伺服放大器相當于一個(gè)三位式無(wú)觸點(diǎn)繼電器，并具有很大的功率放大能力。

　　伺服放大器由指令和反饋比較處理、調零電路、限流電路、前置放大、功率放大等功能模塊組成，其結構框圖如圖2所示。

　　伺服放大器的具體電路原理圖如圖3所示。

　　前置放大電路的作用是把指令和反饋輸入信號進(jìn)行比較和放大。該電路K。、Fbk分別為輸入信號和反饋信號，通過(guò)電位器j匕調節電路增益，使其適應功率放大電路的要求，使電路電壓前后級達到匹配。調零電路的作用是通過(guò)在前置放大電路疊加可調電壓，調整電路基準電壓。通過(guò)調節電位器如進(jìn)行零偏補償，克服伺服放大器系統偏置。

　　限流電路的作用是限定流過(guò)伺服閥線(xiàn)圈的最大電流，避免線(xiàn)圈過(guò)載，保護伺服閥，限制液壓系統最大流量。該電路由運放ulD、U2A，二極管D。、D：和可調電壓源構成，通過(guò)電位器R。，調節功率放大級的輸入電壓的幅度，達到限定輸出電流目的。功率放大電路的作用是將小功率電壓信號轉換放大為功率較大的電流信號，以便提供足夠的伺服閥額定電流，以驅動(dòng)負載。并且要求有良好的抗干擾能力和靜、動(dòng)態(tài)性能，該電路利用NPN和PNP型三極管的基極和發(fā)射級相互連接在一起，信號從基極輸入，發(fā)射極輸出。電路可看成由2個(gè)射極輸出器組合而成，構成推挽功率放大電路，分別在輸入信號正負半周期內工作。另外，還可在輸出電流中疊加一個(gè)由8038芯片產(chǎn)生的高頻顫振信號，以提高伺服閥分辨率和防止由于庫侖摩擦力導致的閥芯卡滯。

　　伺服放大器參數要求

　　伺服放大器作為驅動(dòng)電液伺服閥的一種電子設備，相應參數有一定要求：

　?。?）輸入電壓在±lO V內，方便計算機和可編程控制器等指令元件實(shí)現控制；

　?。?）輸出電流±10一±100 n認可調，以便適應各種型號力矩馬達伺服閥；

　?。?）伺服放大器線(xiàn)性度誤差小于3％Fs；

　?。?）具有反饋接入端，以便構成閉環(huán)控制系統；

　?。?）為適應伺服系統高頻響的特性，伺服放大器頻寬大于l 200 Hz；

　?。?）具有最大輸出電流限制和輸出短路保護功能，可限制伺服閥最大流量和防止輸出線(xiàn)路短接導致故障。

　　伺服放大器的輸出電流計算

　　伺服閥線(xiàn)圈為伺服放大器的負載，相當0．3 H電感和80 Q電阻組成的感性阻抗，為了使功率級的輸出控制電流正比于輸入電壓信號，采用了電阻如。與負載線(xiàn)圈串聯(lián)，并將其上電壓經(jīng)電阻如反饋到放大器的反相輸入端，實(shí)現閉環(huán)控制，精確調整功率級輸出電流。因為功率級反饋電壓是由電流產(chǎn)生的，故稱(chēng)為電流負反饋。引入電流負反饋以后，在額定負載范圍內，負載阻抗變化基本不影響功率級輸出電流變化，伺服放大器相當一個(gè)恒流源。

　　根據運放虛短和虛斷原理，可以推出：

　　式中K為前置放大電路增益。

　　伺服放大器輸出電流和輸入電壓成線(xiàn)性，并和負載無(wú)關(guān)，趨于恒流源