基于晶体三极管的双路控制驱动电路设计方案

　　摘要：结合模拟电路中的控制驱动原理，利用晶体三极管饱和导通和截止作为开关控制信号，从驱动保护、抗干扰等方面进行优化设计，设计了一种输入脉宽可调信号的两路驱动保护电路。

　　开关管驱动电路已经广泛应用于快速开关动作的三极管的各种电子电路中，可提高电路可靠性，改善电路性能。驱动控制电路。它实际是一个通过控制信号对输入信号进行功率放大的电路，满足负载额定功率使得负载正常工作，可以对一定的输入信号进行驱动控制，虽然不同负载需要不同的驱动电路，但实质基本一样。

　　结合模拟电路中的控制驱动原理，利用晶体三极管饱和导通和截止作为开关控制信号，从驱动保护、抗干扰等方面进行优化设计，设计了一种输入脉宽可调信号的两路驱动保护电路。该电路具有快速、高性能、小型化、实用性等特点，可满足一些军事、工业自动控制系统需求。

　　设计原理与总体结构

　　该驱动控制电路分为输入级电路、放大级电路、驱动电路与保护电路。其中，输入级和放大级电路由两路相同晶体管开关电路构成，驱动电路由两路集电极开路驱动输出，保护电路主要利用稳压二极管的限幅功能，电路采取双电源供电模式。

　　控制信号为高电平时，输入级开关三极管工作，但放大级开关管不工作，电路输出无驱动能力；控制信号为低电平时，输入级开关三极管不工作，但放大级开关管工作，电路输出有驱动能力。

　　电路设计

　　由电路原理框看出电路分为输入级电路、放大级电路、驱动电路与保护电路，下面对各部分进行详细介绍。

　　1 输入级电路

　　输入级，由控制信号控制两路相同信号的输入，两路信号每次只有一路有输入信号，不同时输入。输入信号为一定幅值的方波，当控制信号为高电平。输入信号为高电平时，三极管V1和V2的基极电流I b1,2=（Vcon-VBE1）/R1,集电极能提供的电流I c MA X1,2=V i n1/R3,选择合适参数的三极管，使得βIb1,2>IcMAX1,2,V1和V2都处于饱和导通状态，V1、V2的集电极为低电平；当控制信号为低电平，V1和V2处于截止状态，则两个输入信号分别通过电阻R3、R4加到放大级三极管的基极。

　　2 放大级电路

　　放大级，对两路输入信号两次放大后送给两个驱动级电路。当控制信号CON为低电平，输入信号IN1、IN2在高电平期间，三极管V3和V4的基极电流I b3,4=（Vin1-VBE3）/R3,集电极能提供的电流IcMAX3,4=（VCC-VBE5）/R9,选择参数合适的三极管，使得βIb3,4>IcMAX3,4,V3、V4处于饱和导通状态。同理，V5、V6的基极电流Ib5,6=IcMAX3,4-VBE5/R11,V5和V6集电极能提供的电流IcMAX5,6=（VCC-VEE-VBE7）/R13.其中，三极管V7是驱动输出级的管子，选择参数合适的三极管，使得βIb5 , 6>IcMAX5,6,V5、V6饱和导通。当控制信号CON为低电平，输入信号为低电平时，放大级的四个三极管都截止。

　　3 驱动及保护电路

　　当控制信号Con为电平，输入信号IN1、IN2在高电平期间，驱动级三极管V7、V8具有驱动能力，可将两个三极管的集电极外接负载至电源进行驱动控制。

　　保护电路由二极管V10、V11,电阻R17、R18,稳压管V12、V13和三极管V9构成。当V9导通时，V9导通压降VBE9=VON,稳压管的电压降为VZ,二极管导通压降为VON,电阻R18的电压降VR18约为（Von/R17） R18,此时输入端的信号幅度VX大约为：VCC+VR18+VZ+VBE9+VON,所以当输出1或2端由于接感性负载，会产生瞬时反向感应电动势而使其电压上升。当高于V x时，V9导通，实现限幅功能，保护V7、V10.

　　验证测试与分析

　　当输入信号VIN的幅度为12V时，对电路各部分进行电路模拟仿真。采用Cadence的Capture CIS仿真软件Orcad在计算机上进行模拟仿真。

　　采用模拟电路参数测试的基本方法对样片电路的驱动输出信号等进行测试。将设定的脉冲信号加到输入端IN1,在输出1端加上负载，用示波器测试输出1端的输出幅度，即输出高电平与低电平的电压差；测试输出高电平上的尖脉冲幅度，即输出高电平到输出尖峰的值的差。输出幅度与限幅电压实际测试。

　　从驱动电路仿真验证结果和电路实际测试结果看出，与输入输出时序关系一致，测试参数满足设计指标要求，达到了设计的预期目标。

　　结论

　　该电路已应用于某武器自动控制装置，性能满足要求。其减小了武器系统体积，为系统扩展功能，增加战斗能力提供了可能；使用方便，可作为通用控制电路直接用于其他类似的项目，具有较好的推广应用前景。