MC34161在电动执行器中的应用

1 MC34161系列电压检测集成电路简介
MC34161／MC33161系列集成电路采用8脚双列直插封装，外形和引脚如图1所示，内部等效电路如图2所示。它由两个相同的检测通道组成，分别由输入比较器、模式选择电路、通道比较器、异或门及输出级电路组成，同时，该电路内部还提供了一个稳定的参考电压源。

1．1 输入比较器
两个输入比较器的门限电压相同，其数值为1．27V±2％，并且都有25mv的滞迥电压，以防止比较器输入信号穿越阀值电压时产生振荡，输入比较器采用同相输入，具有较高的输入阻抗。
1．2 模式选择电路
该器件设有模式选择电路，可通过模式选择输入端接入不同的输入电压以达到不同的功能，不同接法时的真值表如表1所示。

1．3 基准电压源
该器件提供一路输出电压为2．54V，电流为2mA的基准电压源，可供检测负电压或模式选择时使用。基准电压源具有内部保护电路，当输出电流超过2mA时，保护电路将使输出关断。
1．4 输出级电路
器件的输出级为集电极开路输出，使应用更加灵活。由于内部电路采用了正反馈自举电路，使该器件在静态电流较小的情况下，具有较低的饱合压降。器件的电气参数可参阅文献。
电动执行器是电动单元组合仪表中的执行单元，通常由伺服放大器，电动操作器及执行机构组成，其中的电路部分包括：伺服放大器电路，电动操作器电路，位置发送器电路等。在上述三种电路中有一个共同点，就是都用到具有滞迥特性的电压比较器，因此用MC34161电压检测集成电路对上述电路进行改进，在保证原电路功能的前提下，可达到简化电路设计，降低生产成本，改善电路性能的效果。

2 MC34161在伺服放大器中的应用
伺服放大器是电动执行器中的重要部件，其主要作用是将来自调节器的电流信号与位置发送器的电流信号进行综合放大，根据其差值控制交流电子开关的通断，进而控制伺服电机按要求运转。
目前普通型伺服放大器内部通常由前置级、中间级、输出级组成。其中前置级多为隔离放大器(本文以磁放大器为例)；中间级为交流开关驱动级，其实质是电压比较器；输出级为交流电子开关。驱动级的作用是对磁放的输出信号进行判断，当磁放输出电压的绝对值大于死区电压时，驱动级会使某个交流电子开关的通断发生变化，根据伺放中间级的功能和作用，用MC34161集成电路构成伺放的交流开关驱动级，由于其自身具有滞迥特性可使电路更加简单，性能更加优良。

用MC34161构成伺放的中间级，其实质就是将磁放的输出电压作为被监测的电压信号，由于MC34161内部输入电压比较器的门限电压为1．27V±0．2％，而磁放在输入信号之差大于150μA(II)或240μA(III)时，其输出电压为±1V，因此，为使MC34161能对磁放的输出电压进行有效检测，需将磁放的输出电压进行迁移，即加一个偏移电压使磁放的输出电压大于MC34161内部的门限电压，图3中给出了重新设计的伺放原理电路。图中，前置级仍然采用磁放大器，I1、I2、I3为输入信号，If为位置发送器信号。中间级采用MC34161构成驱动级，输出级采用固态继电器作为交流电子开关。
在图3电路中，将MC34161模式选择端接在大于2．8V的电源上，使通道比较器A3、A4的输出均为“0”，从而构成双路正电压过压检测电路。恒流管2DH及电阻R5用于产生迁移电压。电阻R1、R2(R1=R2)、R3、R4(R3=R4)将磁放大器的差动输出信号转换成对地的单端信号，以利于检测电路的信号处理。
由伺服放大器的原理可知，当磁放大器的输出端电压Uab=Ua-Ub=0(或小于死区电压)时，伺服放大器中的电子开关SSR1、SSR2均关断，此时电机停转；当Uab>0时，其中一个电子开关(例如SSR1)导通，电机朝着一个方向运转，而当Uab0时，另一个电子开关SSR2导通，电机将朝着另一方向运转。根据伺服放大器的原理，由图3可知，当磁放的输出电压Uab>0时，应有：

式中：Uab为MC34161内部输入电压比较器的门限电压，其值为1．27V±0．2％，Up=IhR5为迁移电压。而此时：

因此，只要合理选择电路参数，就可在Uab>0时，SSR1导通，SSR2关断，电机正转；同理，当Uab0时，SSR1关断，SSR2导通，电机反转。
由图可知，改变R5的阻值可调节伺服放大器的灵敏度即“死区”电压的大小。电路中，R1=R2=2．2kΩ，R3=R4=10kΩ，2DH选1mA左右的恒流二极管，R5用1．5kΩ的电位器代替，调节电位器使Up=1．27V左右即可。

3 D型电动操作器中的中途限位电路
电动操作器是电动单元组合仪表中的辅助单元，通常与电动执行器配合使用，安装在控制室内，完成对电动执行器的手动操作及手动／自动之间的无扰动切换，同时具有阀位指示和中途限位功能。利用MC34161集成电路对D型操作器的限位电路进行改进，可使电路更加简单可靠，安装调试更加方便，其原理电路如图4所示。图中，将MC34161的模式选择端接在基准电压输出端，使通道比较器A3的输出为“1”，A4的输出为“0”，从而构成正电压上、下限电压检测器电路。电流If为位置发送器的输出电流，Rf为电流取样电阻，通过测量取样电阻上的电压Uf可以判断电动执行器输出轴的位置，据此，可判断执行器输出轴是否需要限位。由于通过取样电阻的电流是位置发送器的输出电流，其阻值不能太大，而为了满足MC34161对检测电压的要求，需要在取样电压Vf上叠加一个偏移电压，使检测电压数值加大，图中采用恒流二极管2DH及电位器Rw1、Rw2、电阻R1、R2组成偏移电压产生电路。