德國Rexroth力士樂伺服放大器是驅(qū)動伺服閥的直流功率放大器，是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器。力士樂伺服放大器由指令和反饋比較處理、調(diào)零電路、限流電路、前置放大、功率放大等功能模塊組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。 
力士樂伺服放大器作為驅(qū)動電液伺服閥的一種電子設(shè)備，相應(yīng)參數(shù)有一定要求： (1)輸入電壓在±lO V內(nèi)，方便計算機(jī)和可編程控制器等指令元件實(shí)現(xiàn)控制； (2)輸出電流±10一±100 n認(rèn)可調(diào)，以便適應(yīng)各種型號力矩馬達(dá)伺服閥； (3)伺服放大器線性度誤差小于3％Fs； (4)具有反饋接入端，以便構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)； (5)為適應(yīng)伺服系統(tǒng)高頻響的特性，伺服放大器頻寬大于l 200 Hz； (6)具有zui大輸出電流限制和輸出短路保護(hù)功能，可限制伺服閥zui大流量和防止輸出線路短接導(dǎo)致故障。 Rexroth伺服放大器的具體電路原理圖如圖3所示。 
前置放大電路的作用是把指令和反饋輸入信號進(jìn)行比較和放大。該電路K。、Fbk分別為輸入信號和反饋信號，通過電位器j匕調(diào)節(jié)電路增益，使其適應(yīng)功率放大電路的要求，使電路電壓前后級達(dá)到匹配。 調(diào)零電路的作用是通過在前置放大電路疊加可調(diào)電壓，調(diào)整電路基準(zhǔn)電壓。通過調(diào)節(jié)電位器如進(jìn)行零偏補(bǔ)償，克服力士樂伺服放大器系統(tǒng)偏置。 限流電路的作用是限定流過伺服閥線圈的zui大電流，避免線圈過載，保護(hù)伺服閥，限制液壓系統(tǒng)zui大流量。該電路由運(yùn)放ulD、U2A，二極管D。、D：和可調(diào)電壓源構(gòu)成，通過電位器R。，調(diào)節(jié)功率放大級的輸入電壓的幅度，達(dá)到限定輸出電流目的。功率放大電路的作用是將小功率電壓信號轉(zhuǎn)換放大為功率較大的電流信號，以便提供足夠的伺服閥額定電流，以驅(qū)動負(fù)載。并且要求有良好的抗干擾能力和靜、動態(tài)性能，該電路利用NPN和PNP型三極管的基極和發(fā)射級相互連接在一起，信號從基極輸入，發(fā)射極輸出。電路可看成由2個射極輸出器組合而成，構(gòu)成推挽功率放大電路，分別在輸入信號正負(fù)半周期內(nèi)工作。另外，還可在輸出電流中疊加一個由8038芯片產(chǎn)生的高頻顫振信號，以提高伺服閥分辨率和防止由于庫侖摩擦力導(dǎo)致的閥芯卡滯。 伺服閥線圈為伺服放大器的負(fù)載，相當(dāng)0．3 H電感和80 Q電阻組成的感性阻抗，為了使功率級的輸出控制電流正比于輸入電壓信號，采用了電阻如。與負(fù)載線圈串聯(lián)，并將其上電壓經(jīng)電阻如反饋到放大器的反相輸入端，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，精確調(diào)整功率級輸出電流。因?yàn)楣β始壏答侂妷菏怯呻娏鳟a(chǎn)生的，故稱為電流負(fù)反饋。引入電流負(fù)反饋以后，在額定負(fù)載范圍內(nèi)，負(fù)載阻抗變化基本不影響功率級輸出電流變化，伺服放大器相當(dāng)一個恒流源。 根據(jù)運(yùn)放虛短和虛斷原理，可以推出： 
式中K為前置放大電路增益。 伺服放大器輸出電流和輸入電壓成線性，并和負(fù)載無關(guān)，趨于恒流源。 德國Rexroth伺服放大器作用是將輸入指令信號(電壓)同系統(tǒng)反饋信號(電壓)進(jìn)行比較、放大和運(yùn)算后，輸出一個與偏差電壓信號成比例的控制電流給伺服閥力矩馬達(dá)控制線圈，控制伺服閥閥芯開度大小，并起限幅保護(hù)作用。 |
