试题求助，设计驱动电路驱动电感，生成需要的电流波形

只看该作者 · 2017-4-16 22:46

本帖最后由 Jack315 于 2017-4-16 22:57 编辑

首先要有一个脉冲发生器，生成题目所描述的波形。

这可以由一个（等腰）三角波发生器外加一个施密特触发器构成。

然后用一个恒流源电路，将脉冲电压转换成所需的电流波形驱动电感负载。

只看该作者 · 2017-4-16 22:55

本帖最后由 Jack315 于 2017-4-16 23:12 编辑

具体仿真时，可以考虑先将电流缩小。
比如把原来的 A 级电流换成 mA 级电流。就怕仿真库里元器件不容易找。

负载两端的电压和电流波形，看起来大致如下图所示：

3万 · 2017-4-16 23:03

各位，各位。
产生21楼蓝色波形，用个三角波发生器，算好周期和斜率，输出加限幅造个平顶就是了。有什么“伤脑筋”的？
要是这样的波形也觉得“伤脑筋”，要么模拟电路没学通，要么脑筋不够用。

1万 · 2017-4-17 01:24

maychang 发表于 2017-4-16 22:16
第一条曲线(黑色)是你原来的电流曲线。
第二条曲线(蓝色)是电阻两端的电压曲线。
第三条曲线(红色)是电 ...

电阻产生的电压谁提供，如果电感把储能放电出来，肯定不是平台的，是下降的。并且，电流恒定，没法产生电动势。

1万 · 2017-4-17 01:26

maychang 发表于 2017-4-16 22:16
第一条曲线(黑色)是你原来的电流曲线。
第二条曲线(蓝色)是电阻两端的电压曲线。
第三条曲线(红色)是电 ...

因果倒置啊。产生电感电流，怎样加激力电压的问题。

1万 · 2017-4-17 01:27

maychang 发表于 2017-4-16 22:16
第一条曲线(黑色)是你原来的电流曲线。
第二条曲线(蓝色)是电阻两端的电压曲线。
第三条曲线(红色)是电 ...

第三条的电压是零时，能维持电感电流不变吗？

1万 · 2017-4-17 06:31

无论电流驱动或是图解方案，都非常符合原理。有一点是少不了的：背后肯定都要有一个±kⅤ级电源。

3万 · 2017-4-17 08:11

zyj9490 发表于 2017-4-17 01:24
电阻产生的电压谁提供，如果电感把储能放电出来，肯定不是平台的，是下降的。并且，电流恒定，没法产生电 ...

首先明确：实际电感等效于理想电感和电阻串联。
其次，24楼Jack315所绘曲线完全正确(纵轴比例横轴比例是否准确不知道，是定性正确)。

“电阻产生的电压谁提供”
电阻两端电压，当然要由电源，即联接到电感电阻串联组合两端的功率信号发生器提供。电感两端电压，也由此功率信号发生器提供。

3万 · 2017-4-17 08:16

zyj9490 发表于 2017-4-17 01:24
电阻产生的电压谁提供，如果电感把储能放电出来，肯定不是平台的，是下降的。并且，电流恒定，没法产生电 ...

“如果电感把储能放电出来，肯定不是平台的，是下降的”
电感储能释放出来，电感中电流当然不能不变。储能是否，电感中电流绝对值减少。电流为零时电感中储能为零。电流恒定不变时电感两端当然电压为零(但此时电阻两端电压不为零，总电压当然也不为零)。

1万 · 2017-4-17 08:22

maychang 发表于 2017-4-17 08:16
“如果电感把储能放电出来，肯定不是平台的，是下降的”
电感储能释放出来，电感中电流当然不能不变。储 ...

功率信号发生器的输出信号怎么加到实际的电感上去，驱动信号怎么样，才能达到LZ说的目标的波形呢？能否画出驱动信号时序图及电感电流图吗？从你意思，应是开环的加电压信号的。

3万 · 2017-4-17 08:29

本帖最后由 maychang 于 2017-4-17 10:10 编辑

图中虚线框内是题设中的实际(非理想)电感，由一支1Ω理想电阻和一支1mH理想电感串联组成。
要想在电感中通过题设中波形的电流，图中电源两端电压就必须是Jack315所绘电压波形。至于这个电源是否理想电压源，是否具有反馈，都没有关系，只要电源两端电压波形是这样的波形。
既然如此，当然最简单的办法是让图中电源为理想电压源。它可以是个放大器，输入(与要求输出的波形成比例)小信号，输出符合题设的电压波形。

3万 · 2017-4-17 08:29

本帖最后由 maychang 于 2017-4-17 10:25 编辑

上面那帖中的电路，jyz9490曾有个疑问：“如果电感把储能放电出来，肯定不是平台的，是下降的”
电感释放储能，电感中电流(绝对值)减少。此时电感中能量只能向电源释放，或者说电源接收电感释放的能量。

借用Jack315的图说明一下。
图中两条细黑色竖线之间箭头所指部分，就是电感储能向电源释放的过程。
注意在这段时间内，电压(红色)与电流(蓝色)符号相反，这就表明能量是从负载(电感)向电源流动。其余时间内，电压(红色)与电流(蓝色)符号相同，这就表明能量是从电源流向负载。
箭头所指这段时间，恰恰是电感中电流(绝对值)减少的时间。
希望这段文字和这幅图可以解决jyz9490的疑问。

3万 · 2017-4-17 08:29

本帖最后由 maychang 于 2017-4-17 10:31 编辑

“第三条的电压是零时，能维持电感电流不变吗？”
24楼第三条(红色)曲线数值为零时，第二条(蓝色)曲线数值并不是零，而是100V(100A*1Ω)。这100V电压维持电阻中电流为100A。至于电感，其中电流不变化，也就没有电动势，或者反过来说，理想电感两端电压为零，其中电流不变(当然储能也不变)。

3万 · 2017-4-17 08:34

zyj9490 发表于 2017-4-17 08:22
功率信号发生器的输出信号怎么加到实际的电感上去，驱动信号怎么样，才能达到LZ说的目标的波形呢？能否画 ...

“能否画出驱动信号时序图及电感电流图吗？”
24楼Jack315已经画出来了。我没有计算数值，所以只能说24楼曲线定性正确。

想借用24楼Jack315图修改一下表示能量流动，不知道怎么回事，我无法画出彩色，只能画出黑色。

1万 · 2017-4-17 08:38

maychang 发表于 2017-4-17 08:34
“能否画出驱动信号时序图及电感电流图吗？”
24楼Jack315已经画出来了。我没有计算数值，所以只能说24楼 ...

很认同24楼的图，不过他是以电流源的形式加到电感上的。非电压方式。大致的原理简图我也画了。你画的图只能表示经过目标电流后每个器件表现出来的伏安特性罢了。

只看该作者 · 2017-4-17 09:16

本帖最后由 Jack315 于 2017-4-17 09:18 编辑

负载两端的电压、电流波形用 Excel 画的。
时间单位：us，电压单位：V，电流单位：A

电感驱动.rar (13.51 KB)

供有需要的朋友下载。

只看该作者 · 2017-4-17 09:20

zyj9490 发表于 2017-4-16 21:35
线性放大恒流控制

谢谢了，我去试试看，学习了。

只看该作者 · 2017-4-17 09:22

king5555 发表于 2017-4-16 21:31
首先驱动信号的电压波形按照楼主位图形，驱动管用MOSFET的源极或者三极管的射极串联一电阻接地，由此电阻端 ...

谢谢了，我去仿真试试看。

3万 · 2017-4-17 09:52

Lgz2006兄在2楼所担心的问题和在29楼所说是一回事。Lgz2006所说是实际器件，非理想器件。
Jack315已经计算出数值。这个信号源需要能够输出峰值电压正负均为1100V，电流正负峰值均为100A。这样的MOSFET，现在世界上还没有。IGBT也许能够达到，但100A的IGBT能不能达到这个速度(从电压波形看，是完全陡直的，带宽无穷大)，甚至接近这个速度，恐怕也没有。