[发明专利]用于智能阀门定位器喷嘴挡板的PWM驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及PWM驱动电路，尤其涉及一种用于智能阀门定位器喷嘴 挡板的PWM驱动电路。

背景技术

调节阀应用广泛，涉及到多个领域：石油和气体，造纸和纸浆，炼 油，食品和饮料，化工和石化，制药，电力，金属与冶炼，半导体等。 在各种阀门结构中以喷嘴挡板式I/P转换单元的气动调节阀最为常用。

I/P转换单元如图1所示，由气体放大器12，恒节流孔4，喷嘴5，挡 板6，线圈7和气源11组成。挡板6根据线圈电流的大小，靠近或者远离 喷嘴5，导致背压变化，控制气体放大器1流入调节阀8的空气流量，决 定调节阀8的位置变化。

I/P转换的功能实现主要在于喷嘴挡板结构。喷嘴挡板结构如图2所 示，图2a是结构图，图2b表示了喷嘴挡板间距与背压大小，由图可见， 线圈电流越大，挡板靠近喷嘴，δ值越大，背压越大，在δ_a和δ_b之间几乎 为线性关系。

由喷嘴挡板的特性可知通过线圈的电流出现阶跃性的突变十分不利 于背压的控制，也即阀门的定位。常用的控制单元能输出的是占空比可调 的PWM波，这种PWM波的波形会出现阶跃性的突变，不利于阀门的定 位。

发明内容

本发明提供一种结构简单的用于智能阀门定位器喷嘴挡板的PWM驱 动电路。

一种用于智能阀门定位器喷嘴挡板的PWM驱动电路，由相互串联的 一阶惯性滤波单元，抑制平滑单元，输出驱动单元组成。

所述的一阶惯性滤波单元由两个电阻与一个电容组成。其中一个电阻 与电容并联后再与另外的电阻串联。一阶惯性滤波单元的输入信号为来自 主控制器的占空比可调的PWM矩形波，一阶惯性滤波单元的输出信号作 为抑制平滑单元的输入信号。

所述的抑制平滑单元包括运算放大器、三极管和电阻，运算放大器输 出端通过一个电阻与三极管的基极连接，三极管的发射极与运算放大器的 反向输入端相连构成负反馈回路，运算放大器的正向输入端输入的是一阶 惯性滤波单元的输出信号，负向输入端通过一个电阻接地。三极管的集电 极电流为抑制平滑单元的输出。

所述的输出驱动单元包括串联的电感线圈和电阻，电阻的一端与电感 线圈的一端连接，电阻的另一端与抑制平滑单元中三极管的集电极相连 接，电感线圈的另一端与电源相连接，输出驱动单元的驱动能力主要受三 极管集电极电流的控制，输出驱动单元的电阻主要起分压的作用，保护电 感线圈。电感线圈将电能转换为磁能，实现对喷嘴挡板式I/P转换单元的 驱动。

本发明的PWM驱动电路在智能阀门定位器中，将主控制器输出的占 空比可调的PWM矩形波转换为驱动喷嘴挡板式I/P电气转换单元的气动 调节阀的平滑周期性信号，结构简单，经济实用，能对阀门挡板进行精确 控制。

附图说明

图1I/P转换单元结构图。

图2a为喷嘴挡板结构示意图；

图2b为喷嘴挡板特性示意图。

图3为本发明PWM驱动电路的电路方框图

图4为图3所示的PWM驱动电路的电路原理图。

图5为本发明PWM驱动电路各部分的输入输出波形图。

具体实施方式

如图3、4所示，一种用于智能阀门定位器喷嘴挡板的PWM驱动电 路，由一阶惯性滤波单元1、抑制平滑单元2、及输出驱动单元3组成。

一阶惯性滤波单元1由电阻R₁，电阻R₂和电容C₁组成，电阻R₂与 电容C₁并联再与电阻R₁右端串联，电阻R₁的左端输入可调占空比的PWM 矩形波，经一阶惯性滤波后由R₁右端输出。此一阶惯性滤波环节的时间 常数为R₁R₂C₁/(R₁+R₂)。

抑制平滑单元2由运算放大器U₁和三极管Q₁以及电阻R₃，R₄构成。