《電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速》第48講（SG1731控制的伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)）

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講項(xiàng)目7典型調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)18典型直流調(diào)速系統(tǒng)情景3SG1731控制的伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

教學(xué)目標(biāo)1、熟悉SG1731芯片2、掌握SG1731控制的伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

教學(xué)重點(diǎn)SG1731芯片

教學(xué)難點(diǎn)SG1731控制的伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

教學(xué)方法探究式、演示、情境交融、啟發(fā)互動(dòng)式教學(xué)法教學(xué)手段多媒體教學(xué)、動(dòng)畫演示教學(xué)作業(yè)布置

作業(yè)題7-32教學(xué)過程：

項(xiàng)目7典型調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)18典型直流調(diào)速系統(tǒng)情景3SG1731控制的伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

PWM控制系統(tǒng)已發(fā)展到控制電路集成化階段。下面介紹美國Silicongeneral公司生產(chǎn)的新型SG1731型PWM集成電路構(gòu)成的PWM速度伺服系統(tǒng)。

1、SG1731芯片簡介

SG1731是直流電動(dòng)機(jī)PWM控制用單片IC，也可用于液壓PWM控制。

如圖7-16所示。3

SG1731芯片能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)象限的脈寬調(diào)制，內(nèi)置三角波發(fā)生器、誤差運(yùn)算放大器、比較器及橋式功放電路等。它把一個(gè)直流電壓與三角波疊加形成脈寬調(diào)制方波，加到橋式功放電路上輸出。其PWM比較器外部可編程，其輸出電路為帶有續(xù)流二極管的全橋圖騰柱（TotemPole，TTL推挽電路），與電平兼容的封鎖端子在低電平時(shí)輸出驅(qū)動(dòng)器呈高阻狀態(tài)。圖7-16SG1731的管腳排列和內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖4

（1）管腳接法及其功能①16、9腳接電源±Us（±3.5～15V），用于芯片的控制電路。②14、11腳接電源±Uo（±2.5～22V），用于橋式功放電路。③比較器A1、A2，雙向恒流源及外接電容C組成三角波發(fā)生器，其振蕩頻率f由C和外供正負(fù)參考電壓2u△+、2u△-（2腳和7腳）決定：（△u=2u△+－2u△－）。④A3為偏差放大器，3腳為正相輸入端，4腳為反相輸入端，5腳為輸出端。⑤A4、A5為比較器，外加電壓＋UT、－UT為正負(fù)門檻電壓。⑥15腳為關(guān)斷控制端，輸入端低電平時(shí)封鎖。⑦10腳為芯片片基，6腳外接電容后接地。5

（2）SG1731芯片的功能1）電源工作范圍極寬，控制電源為±3.5～±15V，驅(qū)動(dòng)電源為±2.5～±22V。2）支持單、雙電源：輸出極可提供100mA、32V的正、反向驅(qū)動(dòng)電流。3）三角波頻率的可調(diào)范圍：100～350kHz，三角波的峰一峰調(diào)整范圍為1～10V，振蕩定時(shí)電容的取值范圍為200pF～2.5μF。4）誤差放大器的轉(zhuǎn)換速率高，典型值為15V/μs，單位增益帶寬為1MHz。5）有死區(qū)調(diào)節(jié)功能：誤差為零時(shí)，調(diào)節(jié)UT的大小，可在輸出端得到相位相差180o的初始脈沖。6）有關(guān)斷控制保護(hù)功能：管腳(15)端低電平(TTL電平兼容)作用時(shí)，輸出級(jí)晶體管就瞬時(shí)地被強(qiáng)制到截止?fàn)顟B(tài)。這種功能可用來對(duì)系統(tǒng)提供各種保護(hù)。6

2、SG1731組成的伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

圖7-17SG1731組成的PWM伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

7SG1731的12腳、13腳可輸出±100mA的電流，圖中電流調(diào)節(jié)器由SG1731偏差放大器外接RC構(gòu)成PI調(diào)節(jié)器。系統(tǒng)原理與雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)類似。SM為直流永磁伺服電機(jī)，精度高、響應(yīng)快、調(diào)速范圍寬、力矩波動(dòng)小、線性好、過載能力強(qiáng)，是自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算裝置中廣泛應(yīng)用的一種執(zhí)行元件。直流永磁式伺服電動(dòng)機(jī)的供電電路是4個(gè)雙極晶體管（V1～V4）構(gòu)成H型電路，4個(gè)二極管為續(xù)流，H型電路由±22V電源供電。測(cè)速發(fā)電機(jī)TG與SM同軸聯(lián)接，電位器RP調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋電壓Ufn，轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)與給定信號(hào)比較后由功放將差值放大引至芯片的4腳。SM的電流通過反相調(diào)節(jié)器引至3腳。

8±15V電源電壓分別經(jīng)電阻R1、R2、R3和R4、R5、R6分別產(chǎn)生2V△+、2V△－和±UT。適當(dāng)選擇其阻值，可得所需電壓值?！?5V電源經(jīng)0.1μF的電容器接地，是為旁路從電源傳入的干擾信號(hào)。當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由于某種原因變化時(shí)，例如機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，通過測(cè)速發(fā)電機(jī)檢測(cè)出來的轉(zhuǎn)速反饋電壓Ufn下降，使偏差放大器的偏差電壓△U增加（△U=Ugn-Ufn），從而