專利名稱：一種磁流變阻尼器驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及 一種磁流變阻尼器驅(qū) 動器。
背景技術(shù)：
磁流變阻尼器是 一種阻尼可控器件，其工作原理是調(diào)節(jié)通過阻尼 器的的勵磁線圈的電流，從而改變磁流變液的流變特性，進而改變阻 尼系數(shù)。磁流變阻尼器具有響應(yīng)時間短、穩(wěn)定性好、能耗低、能提供 較大的阻尼力等優(yōu)點，在車輛、建筑以及航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用 前景。磁流變阻尼器的阻尼系數(shù)是由通過勵磁線圈的電流控制的，因此 設(shè)計出適合于磁流變阻尼器的電流驅(qū)動器顯得十分重要。磁流變阻尼 器是一個快速響應(yīng)的系統(tǒng)，因此與其配套的電流驅(qū)動器也應(yīng)當具有較 短的響應(yīng)時間。此外，電流驅(qū)動器的輸出電流與磁流變阻尼器的控制 器的輸出電壓之間應(yīng)當滿足良好的線性關(guān)系。以往的研究者們也設(shè)計出了針對磁流變阻尼器的電流驅(qū)動器。有 研究者以微處理器為核心來設(shè)計用于磁流變阻尼器的電流驅(qū)動器，也有研究者以DSP (Digital Singnal Processor,數(shù)字信號處理器)開發(fā) 出了可控的電流驅(qū)動器，但這些研究或開發(fā)都較為復(fù)雜，需要與計算 機配合且成本較高；還有研究者提出一種可調(diào)PWM (Pulse Width Modulation,脈寬調(diào)制)閉環(huán)控制電流放大器，但元器件較多，電路 也比較復(fù)雜，而且輸入輸出的線性度不高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實施例要解決的問題是提供一種磁流變阻尼器驅(qū)動器，以 克服現(xiàn)有技術(shù)中磁流變阻尼器驅(qū)動器的成本高、線性度低的缺陷。為達到上述目的，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案提供一種磁流變阻尼 器驅(qū)動器，所述驅(qū)動器包括電壓電流轉(zhuǎn)換單元，用于將控制電壓轉(zhuǎn) 換為控制電流；功率放大單元，用于將所述控制電流進行功率放大，
以驅(qū)動磁流變阻尼器；所述電壓電流轉(zhuǎn)換單元包括儀表放大器，其 輸入端接收所述控制電壓，輸出端連接到所述功率放大單元的輸入 端；運算放大器，其反相輸入端與輸出端連接，且輸出端與所述儀表 放大器的參考電壓端連接；轉(zhuǎn)換電阻，其一端與所述功率放大單元的 輸出端連接，另一端分別與所述運算放大器的同相輸入端和所述磁流 變阻尼器連接。
其中，所述儀表放大器的增益設(shè)置為l。
其中，所述功率放大單元包括功率放大器；第一電阻，其一端 連接到所述儀表放大器的輸出端，另一端連接到所述功率放大器的同 相輸入端；第二電阻，其一端連接到所述功率放大器的同相輸入端， 另一端接地；第三電阻，其一端連接到所述功率放大器的反相輸入端， 另一端連接到所述功率放大器的輸出端；第四電阻，其一端連接到所 述功率放大器的反相輸入端，另一端接地。
其中，所述功率放大單元的增益設(shè)置為1。
其中，所述第一電阻的值與第三電阻的值相同，第二電阻的值與 第四電阻的值相同。
其中，所述第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻的值都相同。
其中，所述儀表放大器為AD620。
其中，所述AD620的引腳1和引腳8斷路。
其中，所述運算放大器為AD705。
其中，所述功率放大器為LM3886。
上述技術(shù)方案僅是本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點 本發(fā)明實施例通過以集成電路元件實現(xiàn)的磁流變阻尼器驅(qū)動器，將控制電壓轉(zhuǎn)換為控制電流，并將所述控制電流進行功率放大，以驅(qū)動磁 流變阻尼器，所述磁流變阻尼器驅(qū)動器的成本低、精度高、線性度好、 調(diào)試簡單、響應(yīng)快。


圖i是本發(fā)明實施例的一種磁流變阻尼器驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例的 一種磁流變阻尼器驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細 描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。 本發(fā)明實施例的一種磁流變阻尼器驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖l所示，包括電壓電流轉(zhuǎn)換單元11和功率放大單元12，其中所述電壓 電流轉(zhuǎn)換單元11和功率放大單元12連接。電壓電流轉(zhuǎn)換單元11用 于將控制電壓轉(zhuǎn)換為控制電流；功率放大單元12用于將所述控制電流進行功率放大，以驅(qū)動磁流變阻尼器。電壓電流轉(zhuǎn)換單元ll包括儀表放大器111、運算放大器112和轉(zhuǎn) 換電阻113，其中儀表放大器111的輸入端接收控制電壓，輸出端連 接到功率放大單元12的輸入端；運算放大器112的反相輸入端與輸 出端連接，且輸出端與儀表放大器111的參考電壓端連接；轉(zhuǎn)換電阻 113的一端與功率放大單元12的輸出端連接，另一端分別與運算放 大器112的同相輸入端和磁流變阻尼器連接。本發(fā)明實施例的一種磁流變阻尼器驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包 括電壓電流轉(zhuǎn)換單元和功率放大單元兩部分。電壓電流轉(zhuǎn)換單元包括儀表放大器21、運算放大器22和轉(zhuǎn)換電 阻R^。儀表放大器21的輸入端接收控制電壓Vx，其中儀表放大器 21的輸入端正極與控制電壓Vx的正極Vin+連接；儀表放大器21的輸入端負極與控制電壓Vx的負極Vjn-連接。儀表放大器21的輸出端連接到功率放大單元的輸入端。儀表放大器21可以根據(jù)調(diào)節(jié)電阻RG的大小調(diào)節(jié)電壓增益。運算放大器22的反相輸入端與輸出端連接， 且輸出端與儀表放大器21的參考電壓端連接。轉(zhuǎn)換電阻Rref的一端與功率放大單元的輸出端連接，另一端分別與運算放大器22的同相輸入端和磁流變阻尼器連接。儀表放大器21可以釆用型號為AD620的儀表放大器，AD620 是一款價格低廉的低功耗、高精度儀表放大器，只需要一個外部電阻 便能設(shè)置1 - 1000的電壓放大倍數(shù)。AD620具有加大的供電電壓范 圍(±2.3V~ 士18V)，最大只需要1.3mA的供電電流。AD620具有 很好的直流和交流特性，非線性度最大為0.004%、失調(diào)電壓最大為 50uV、輸入失調(diào)漂移最大為0.6uV/℃,高達120kHZ的帶寬、僅為15 us的調(diào)節(jié)時間，這些性能指標使得AD620廣泛應(yīng)用于高精密的數(shù) 據(jù)釆集系統(tǒng)。AD620的電壓增益計算公式為G = 1 + 49.4/RG,其中G為增益，RG為連接在引腳1和引腳8之間的外部電阻。本實施例中將AD620的 增益設(shè)置為1，即AD620的引腳1和引腳8之間斷開，因此引腳1 和引腳8之間的等效電阻為無窮大，對應(yīng)的AD620的增益0=1。運算放大器22可以采用型號為AD705的運算放大器，其反相輸 入端與輸出端相連，構(gòu)成電壓跟隨器，即AD705的輸出電壓與同相 輸入端的電壓相等；AD705的輸出端接到AD620的參考電壓端，從 而將^。-反饋到AD620，有Vref = Vo-轉(zhuǎn)換電阻將電壓轉(zhuǎn)換為電流之后提供給磁流變阻尼器。功率放大單元包括功率放大器23,電阻R1、 R2、 R3、 R4和R5， 電容C0和C1。電阻R1的一端連接到儀表放大器21的輸出端，另 一端連接到功率放大器23的同相輸入端；電阻R2的 一端連接到功率 放大器23的同相輸入端，另一端接地；電阻R3的一端連接到功率放 大器23的反相輸入端，另一端連接到功率放大器23的輸出端；電阻放大器23的反相輸入端，另一端接地；電阻 R5的一端連接到功率放大器23的負電源輸入端，另一端連接到功率 放大器23的靜音控制端；電容C0的一端連接到功率放大器23的同 相輸入端，另一端連接到功率放大器23的反相輸入端；電容C1的正 極接地，負極連接到功率放大器23的靜音控制端；功率放大器23的 輸出端連接到轉(zhuǎn)換電阻^^的一端。功率放大器23可以釆用型號為LM3886的功率放大器，LM3886 是一款高性能的音頻放大器，當負載為4Q時連續(xù)輸出功率可達 68W，含噪聲的總諧波失真(THD+N)不到0.1%。 LM3886最大的 特點就是強大的自身保護功能，具有輸出短路、欠壓、過壓、過高溫 等保護功能。LM3886具有良好的信噪比(>92dB)，并具有非常好的 線性度，互調(diào)失真僅為0.004%。功率放大單元的輸入為儀表放大器21的輸出端所輸出的電壓《， 輸出為^、電阻R2為功率放大器23的同相輸入端輸入電阻，與電 阻Rl構(gòu)成分壓電路；電容C0用于降低功率放大器23在高頻段的增 益，防止輸出晶體管的的準飽和震蕩，該電容還能夠抑制來自外部的 電磁開關(guān)噪聲；電阻R4為功率放大器23的反相輸入端輸入電阻， 與電阻R3構(gòu)成負反饋，提供閉環(huán)增益；電阻R5為靜音電阻，允許 從功率放大器23的引腳流過0.5mA電流，關(guān)閉靜音功能；電容Cl為靜音電容，可以設(shè)定較大的開關(guān)靜音功能的時間常數(shù)。功率放大單元能夠提供足夠大的輸出功率，以產(chǎn)生足夠強的電流來驅(qū)動磁流變阻尼器。輸入輸出的關(guān)系為r 二 (i 3 + / 4)i 2 r,本實施例中，功率放大單元的增益設(shè)置為1,即F。+ = F:。在設(shè) 置時，可以令R1-R3， 1R2 = R4;進一步可以令Rl = R2 = R3 = R4。從圖2中可以看出，^=巳-—^為來自控制器的控制電壓，于是 得到本實施例的磁流變阻尼器驅(qū)動器提供給磁流變阻尼器的電流為8<formula>formula see original document page 9</formula>
本發(fā)明的驅(qū)動器不僅適用于磁流變阻尼器，而且可用于其他電磁 線圈電路以及電流控制的電路。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以 做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種磁流變阻尼器驅(qū)動器，其特征在于，所述驅(qū)動器包括電壓電流轉(zhuǎn)換單元，用于將控制電壓轉(zhuǎn)換為控制電流；功率放大單元，用于將所述控制電流進行功率放大，以驅(qū)動磁流變阻尼器；所述電壓電流轉(zhuǎn)換單元包括儀表放大器，其輸入端接收所述控制電壓，輸出端連接到所述功率放大單元的輸入端；運算放大器，其反相輸入端與輸出端連接，且輸出端與所述儀表放大器的參考電壓端連接；轉(zhuǎn)換電阻，其一端與所述功率放大單元的輸出端連接，另一端分別與所述運算放大器的同相輸入端和所述磁流變阻尼器連接。
2、 如權(quán)利要求l所述磁流變阻尼器驅(qū)動器，其特征在于，所述 儀表放大器的增益設(shè)置為1。
3、 如權(quán)利要求1所述磁流變阻尼器驅(qū)動器，其特征在于，所述 功率放大單元包括功率放大器；第一電阻，其一端連接到所述儀表放大器的輸出端，另一端連接 到所述功率放大器的同相輸入端；第二電阻，其一端連接到所述功率放大器的同相輸入端，另一端 接地；第三電阻，其一端連接到所述功率放大器的反相輸入端，另一端 連接到所述功率放大器的輸出端；第四電阻，其一端連接到所述功率放大器的反相輸入端，另一端 接地。
4、 如權(quán)利要求3所述磁流變阻尼器驅(qū)動器，其特征在于，所述 功率放大單元的增益設(shè)置為i。
5、 如權(quán)利要求4所述磁流變阻尼器驅(qū)動器，其特征在于，所述 第一電阻的值與第三電阻的值相同，第二電阻的值與第四電阻的值相 同。
6、 如權(quán)利要求5所述磁流變阻尼器驅(qū)動器，其特征在于，所述第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻的值都相同。
7、 如權(quán)利要求1所述磁流變阻尼器驅(qū)動器，其特征在于，所述 儀表放大器為AD620。
8、 如權(quán)利要求7所述磁流變阻尼器驅(qū)動器，其特征在于，所述 AD620的引腳1和引腳8斷路。
9、 如權(quán)利要求1所述磁流變阻尼器驅(qū)動器，其特征在于，所述 運算放大器為AD705。
10、 如權(quán)利要求3所述磁流變阻尼器驅(qū)動器，其特征在于，所述 功率放大器為LM3886。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁流變阻尼器驅(qū)動器，包括將控制電壓轉(zhuǎn)換為控制電流的電壓電流轉(zhuǎn)換單元；將控制電流進行功率放大，以驅(qū)動磁流變阻尼器的功率放大單元；電壓電流轉(zhuǎn)換單元包括儀表放大器，其輸入端接收控制電壓，輸出端連接到功率放大單元的輸入端；運算放大器，其反相輸入端與輸出端連接，且輸出端與儀表放大器的參考電壓端連接；轉(zhuǎn)換電阻，其一端與功率放大單元的輸出端連接，另一端分別與運算放大器的同相輸入端和磁流變阻尼器連接。本發(fā)明通過以集成電路元件實現(xiàn)的磁流變阻尼器驅(qū)動器，將控制電壓轉(zhuǎn)換為控制電流，并將控制電流進行功率放大，以驅(qū)動磁流變阻尼器，所述磁流變阻尼器驅(qū)動器的成本低、精度高、線性度好、調(diào)試簡單、響應(yīng)快。
文檔編號F16F9/53GK101328948SQ200810117078
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日
發(fā)明者延 沈, 峻 王 申請人:清華大學