同样,要稳定转速就必须使V\(_{M}\)—RMI\(_{M}\)(或E0)稳定。那么图2电路是如何实现调速和稳速功能的呢?
从图2可见,D5511/12中比较放大器的反相输入端(对比较放大器的输出端而言,若对器件输出端③脚则为同相输入端)与基准电压源负端相连接,由于比较放大器的增益较高,故它的同相输入端电位近似等于反相输入端电位,即电阻R\(_{A}\)两端的分区与基准电压VR可视作基本相等。由此,根据R\(_{A}\)、RB对电机两端电压V\(_{M}\)的分压关系,可得出:VM≈V\(_{R}\)·RA+R\(_{B}\)RA≈V\(_{R}\)(1+RB;R\(_{A}\))(RT压降较小,不予计入)。所以调节电位器W,使R\(_{A}\)、RB的分压比改变,便调整了V\(_{M}\)的大小,从而实现了调速。如调W使RA增大、R\(_{B}\)减小(即动臂向下滑动),则转速变慢;反之则转速变快。
以上是电路处于平衡状态下(电机以一定转速正常运转时)的调速情况,系一种人工调速过程。如果电机负载M\(_{f}\)在工作中增大,并且电源电压VM不变,则转速便随之减慢,此时电路就将进入自动调速,即稳速状态,具体过程如下:由于转速n与反电势E\(_{0}\)成正比,故n减慢引起E0相应下降,电压V\(_{M}\)随之减小,因而流经W而进入IC③脚的电流IS也减小,R\(_{A}\)上的压降下降,④脚电位上升,比较放大器输出电位VBO升高,使驱动管T\(_{17}\)的导通程度加深,③脚电位下降,从而电压VM回升,转速n也就随之回升。因为T\(_{16}\)、T17的基极相连,同受比较放大器输出信号驱动,因此在T\(_{17}\)导通加深的同时,T16的导通也加深,致使其集电极电流I\(_{C16}\)增大。但T16、T\(_{17}\)的Io增大量是不等的,其原因在于两管的结构及发射极电阻R\(_{13}\)、R14不同。一般IC\(_{16}\)与IC17保持在\(\frac{1}{K}\)的比例关系上,即IC\(_{16}\)=IS+I\(_{M}\);K;IC17=I\(_{S}\)+IM。这里的K就是稳速IC的电流分流比参数。I\(_{C16}\)增大将引起RT压降相应增加,这就补偿了在调速过程中因V\(_{M}\)回升而引起的RA压降的变化,使I\(_{S}\)基本恒定,保证转速被调至设定值。归纳上述稳速过程如下:Mf↑→n↓→EO↓→V\(_{M}\)↓→IS↓→V\(_{RA}\)↓→V④↑→VBO↑→I\(_{C16}\)、IC17↑→V③↓→VRT↑→V\(_{M}\)↑→n↑。
反之,若在电源电压不变时负载减轻,则稳速过程与上述相反,最终也将把n调回到设定值。
如果负载不变,电源电压升高,则转速n将上升,此时电路的稳速过程如下:V\(_{CC}\)↑→VM↑→n↑↑E\(_{O}\)↑→VM↑↑(进一步增大)→I\(_{S}\)↑→VRA↑→V④↓→V\(_{BO}\)↓→IC16、I\(_{C17}\)↓→V③↑、VRT↓→V\(_{M}\)↓→n↓。
同样,当电机负载不变、电源电压下降,或负载和电源电压均升降,或其它因素等而引起转速变化时,电路也将作出与上类似的调速反应,直至转速回升或回降至设定值为止。
通过上述分析可知,稳速电路的精度在很大程度上取决于基准电压源的精度,因为从R\(_{A}\)两端取出的转速误差信号是直接与基准电压进行比较的,若基准电压不稳定,则比较放大器输出的信号中就含有非转速变化而引起的变动成分,电机转速的稳定便会受到明显影响。D5511/12中的基准电压源是一种精密电压源,具有温度系数近于零的优良特性,因而可获得较高的稳速精度。此外,在使用稳速IC时,应该正确选择RT及W的阻值,这也是保证电路稳速精度的一项措施。一般要求R\(_{T}\)<KRM。在R\(_{T}\)≈KRM的情况下,T\(_{16}\)的集电极电流变化在RT两端形成的压降与电机电流变化在其内阻R\(_{M}\)上形成的压降大小接近,这样可获得最好的补偿效果,使RM对电路控制精度的影响最小。实际电路中的R\(_{T}\)都选在(0.6~1)K·RM范围内。例如,电机的R\(_{M}\)为10Ω时,对D5511来讲,因K=50,故RT选为300~500Ω;对D5512而言,其K=25,因此,R\(_{T}\)选为150~250Ω。RT不能大于K·R\(_{M}\),否则电路容易产生振荡现象,使电机转速随之波动。由于稳速IC参数的离散性,D5511的K值可选在44~53。RT阻值太小则电路稳速效果将明显变差。取样控制电位器W的阻值通常不能大于100k;R\(_{A}\)+RB一般可取20~68kΩ。
D5511/12内电路简介
如图3所示,D5511/12的内电路包括5个部分:1.启动部分。电源刚接通时,由于电机启动需要一定时间,故此时反电势E\(_{0}\)≈0,R1相当于接在V\(_{CC}\)上,使T2导通。T\(_{2}\)导通后的电流在D2、R\(_{3}\)上形成压降,使T3、T\(_{4}\)相继导通,D3、R\(_{4}\)上建立的压降维持T4、T\(_{5}\)和T3的导通,使电路开始进入正常工作状态。同时,L\(_{4}\)的下面一个集电极电流注入T1的基极,使T\(_{1}\)导通,T2的基极电位因此迅速下降,直至T\(_{1}\)饱和、T2的be结被反偏而截止。启动后,因反电势E\(_{0}\)使③脚电位下降,故T1仅处于微导通状态,此时启动便告结束。设置启动电路主要是为了减小IC的静态功耗,以提高电源效率。2.电流源。电流源的作用是向基准电源和比较放大器提供恒定电流。它由D\(_{2}\)、R3、R\(_{5}\)、T3及D\(_{3}\)、R4、T\(_{4}\)、T5、R\(_{6}\)组成。3.基准电压源。由T9、T\(_{1}\)0、T11、T\(_{12}\)、D5和R\(_{8}\)~R10组成。这是一个温度特性优良的恒定电压源,恒压值为T\(_{11}\)的be给压降Vbe11与T\(_{12}\)集电极电流在R8上的压降V\(_{R8}\)之和,约为1.16V。4.比较放大器。由T6~T\(_{8}\)和T13~T\(_{15}\)等组成,是一个典型的运放电路。电容C是相位补偿元件,用来防止放大器自激。5.器比例驱动。由T16、R\(_{13}\)和T17、R\(_{14}\)组成。图3中的D6~D\(_{1}\)0用来对驱动管等作钳位保护,防止器件因过激励等因素而损坏。(完)(王德沅)
