第八章

逻辑(与数字)控制电路 两种基本逻辑状态“真”和“非”的控制 复合逻辑组态的控制

功用： 控制执行元件的逻辑状态。

应用：

灯光的“亮”和“暗”; 电动机的“转”和“停”; 阀门的“开”和“关”

较简单的逻辑控制电路是二值可控元件驱动电路1

第一节 二值可控元件驱动电路 功率开关驱动电路 继电器与电磁阀驱动电路 步进电动机驱动电路 一、 功率开关驱动电路 功能： 分类：功率器件：晶体管驱动电路、场效应管驱动电路和晶闸管驱动电路 驱动负载：电阻型负载驱动电路和电感型负载驱动电路 对二值控制信号进行功率放大 控制执行元件的工作状态

负载电源：直流电源负载驱动电路和交流电源负载驱动电路2

1、晶体管直流负载功率驱动电路 原理: Ui 控制Ube,进而控制负载回路的导通与截止+Ec VD ZL IL

合理确定Ui 、R与晶体管V的电 流放大系数β值之间的数值关系， 充分满足: Ib>IL/β, 确保V导通时工作于饱和区，以 降低V的导通电阻及减小功耗。

Ui Ib

R V

应用特性(负载所需的电流不太大 ) 单个晶体管提供驱动电流小于500mA 复合晶体管提供驱动电流0.5~15A

2 、场效应管直流负载功率驱动电路用于功率驱动电路的场效应晶体管称为功率场效应晶体管。

特点： 电压控制器件； 输入阻抗高； 驱动功率小； 开关速度快； 含有寄生二极管的漏、源级不能反接； 较高开启阈值电压，抗干扰能力强。+EcID

VD

ZL

IL

VGS

Ui

R VS4

V

VMOS场效应 晶体管电极

3、 晶闸管交流负载功率驱动电路交流负载的功率驱动电路，通常采用晶闸管来构成。 单向晶闸管阳极 A

双向晶闸管电极 MT2

门极 G 阴极 K电极 MT1

门极 G

导通条件 阳极与阴极间加正向电压 门极与阴极间加正向触发电压UGK 一旦导通，只要I > I H,无须UGK

导通条件 门极G与电极MT2间加正/负触发电 压UGK 双向导通

关断条件

I<IH5

关断条件

I<IH

交流半波导通功率驱动电路ZL E P1 VDVLC

IL

R5

R1

R2VSV1

b2

R3V2

A G

V3 K

~u

eC P2

b1 R4

Ui 4N25

U i高电平，在u的正半周，V3导通

单结晶体管(双基极晶体管)

外部结构：3个电极 内部结构：一个PN结

符号及等效电路

触发晶闸管

电容器两端的电压与R4两端电压波形8

实用中应注意: 如果驱动的是感性负载，必须设置合理 的关断泄流回路，一方面可保护开关器件， 另外也可起到消除对外电磁干扰的作用。

交流全波导通功率驱动电路

U i低电平，VT2导通10

二、继电器与电磁阀驱动电路

继电器和电磁阀都是电感性负载，是典型二值可控元件。 对

输入隔离、处理；对输出驱动功能的自动控制器件。 工作原理：在输入一定的物理量(例如电流、电压、转速、时间、 温度等)的作用下，自动接通或者断开触点，完成电路 通、断功能。

继电器的分类：按继电器的工作原理或结构特征分类：电磁继电器、温度继电器、 固态继电器等按继电器的外形尺寸分类：微型继电器、超小型微型继电器、小 型微型继电器 按继电器的负载分类：微功率继电器、弱功率继电器、中功率继 电器和大功率继电器

按反应的物理量分类：电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、 阻抗继电器、频率继电器、气体(瓦斯)继 电器12

电磁继电器

由触点、线圈与磁路系统(包括铁心，衔铁， 铁軛，非磁性垫片)及反作用弹簧等组成。 当线圈通入一定数值的电流或施加一定电压时， 根据电磁铁的作用原理，可使装在铁軛上的可 动衔铁吸合，因而带动附属机构使活动触点与 一固定触点接通，与另一固定触点断开。 利用触点的这种闭合或打开，就可以对电路进 行通断控制。

电磁继电器的工作原理

电流继电器和电压继电器

电流继电器或电压继电器是按作用于线 圈的激励性质来区分的。 如果继电器是按照通入线圈的电流的大 小而动作的，就是电流继电器。电流继 电器与负载是串连的。 如果继电器是按照施加到线圈上的电压 大小来动作的，就是电压继电器。电压 继电器施与负载电路并联工作的。15

中间继电器和时间继电器中间继电器是电磁式继电器的一种，本质上仍属于电 压继电器，但它具有触点多、触点电流大和动作灵敏 等特点，所以常用于某一电器与被控电路之间，以扩 大电器的控制触点数量和容量。时间继电器是在电路中对动作时间起控制作用的继电 器。它得到输入信号后，需经过一定的时间，其执行 机构才会动作并输出信号，对其它电路进行控制。

固态继电器(SSR)

由微电子电路、分立电子器件、电力电子功 率器组成的无触点开关。 是一种新型电子继电器，其输入控制电流小， 用TTL 、HTL 、CMOS等集成电路或加简单 的辅助电路就可以直接驱动。 适于做微机测控系统中输出通道的控制元件； 其输出利用可控硅或晶体管驱动，无触点。 与普通的电磁式继电器相比，有无机械噪声、 无抖动、开关速度快、体积小、重量轻、寿 命长、工作可靠等特点。17

固态继电器

+ 负载 “1” 断开 “0” 接通

数字控制信号

交流继电器的控制3-相 /50Hz /380V A1 B1 C1 +5V KD1-1 VD KD1 KA1 Ui R V KA1-1

A219

B2

C2

步进电机驱动电路

脉冲分配电路亦称

环形分配器，用来对输入的步进脉冲进行逻辑 变换，产生给定工作方式所需的各相脉冲序列信号。 功率放大电路对脉冲分配电路输出的信号进行放大，产生使电动 机旋转所需的励磁电流。 步进方向信号指定各相导通的先后次序，改变电动机旋转方向。 电源控制信号用来必要时使各相电流为零，达到降低功耗等目的。A+ B+ C+ A B C 电动机

步进脉冲 步进方向 电源控制

脉 冲 分 配 电 路

功 率 放 大 电 路

单电压功率放大电路Ui

+ Ec L RL RC R VS V IL VDVGS ID

IL

a) Ui IL

Ui

b)