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2012(6) 基于BTL电路构成的PID线性直流电机控制器 基于BTL电路构成的PID线性直流电机控制器 余文涛 王仁波 （ 东华理工大学机械与电子工程学院 江西南昌 330013 ） 摘要 本文采用了将BTL电路和PID控制结合在一起的方法设计了一种新的电路。这种设计 方法的优点是：不需要输出电容，不需要双电源供电，供电电压低，输出功率增大4倍，可实现 PID模糊控制等；缺点是：使用单电源而导致整个电路效率偏低，发热量较大。主控芯片采用美 国国半公司生产的lm1875，采用单电源供电和输入端双端偏置。对控制器的实验结果表明，它完 全符合设计原理和设计要求，可以满足100W以内直流电动机的线性控制。此控制器适用于那些 要求控制器成本低、占用体积小、控制功能强、电动机功率在100W以内且不考虑电能利用效率 的直流电动机控制领域。 关键词 BTL电路 PID控制 lm1875  单电源 1 引言 如图 ，展示了此款电路工作的基本原理。 BTL[2] （Bridge-Tied-Load）电路可使负 输入信号经过 PID 控制器后进入放大器  的同 载两端电压提高为单端输出的 2 倍，因此输出 相输入端然后进行信号放大，放大器  的输出 功率提高为原来的 4 倍。PID[] （Proportional- 端又连接着放大器 2 的反相输入端，所以放大 Integral-Derivative）控制技术作为一种成熟可 器 2 的输出与放大器  是反相的。这样，就构 靠的工业自动化控制技术，从上世纪 30 年代一 成了一个有 PID 控制方式的 BTL 电路。 直沿用至今。比例、积分、微分这三种电路形 2.2 设计的完整电路原理图 式可以使用集成运放和合适的电阻电容组合得 从图 2 我们可以看出，整个电路分成三 到。同时直流电动机线性控制器一直朝着开发 个部分。第一部分是由三极管构成的 +5V 和 成本低、体积小巧、功能完善、线性度好、响 +0V 的精密参考电压电路，可以作为差动 [] 应速度快的方向发展。本文讲述了如何使 BTL 电压输入给控制器，后面将有一个具体例子讲 电路和 PID 控制功能组合在一起，并设计开发 解它的使用。第二部分是由 lm875[3] 构成的第 出响应控制电路。最后用实验证明了控制器符 一级放大电路，这一级放大电路里包含：电压 合设计原理和要求。 放大倍数的调整、输出调零、负反馈调节 [] 、 2 整体电路布局和功能分析  PID 控制方式选择和参数整定 [4] 。因此，第一 级放大电路是整个电路的核心和重点。第三部 2.1 电路框图 分是由 lm875 构成的反相器，即对前一级电 路信号进行反相输出，那么负载两端将获得 2 倍电压，因此第三部分的放大电路和第二部分 的放大电路共同构成了一个 BTL 电路形式。 3 各部分电路分析 3.1 参考电压电路