伺服放大器是電動執(zhí)行器的配套裝置，是組成自動控制系統(tǒng)不可缺少的核心部件之一，它與電動執(zhí)行機構配合，接受來自調(diào)節(jié)器、工控機、DCS、計算機等儀表系統(tǒng)的控制信號，操縱電動執(zhí)行機構完成調(diào)節(jié)任務，廣泛用于電站、化工、石油、冶金、輕工等行業(yè)。不同生產(chǎn)廠家、不同銘牌及系列代號的產(chǎn)品，其內(nèi)部結構和工作原理大同小異，并且其接線端子定義完全相同(即不同品牌之間也可以相互代用)。因此本文僅以DFC系列之1100型伺服放大器為例，簡要介紹其原理及常見故障的分析與處理，供同行參考。

一、工作原理

伺服放大器由輸入通道、磁放大器電路、比較放大電路、功率輸出電路、狀態(tài)顯示以及電源電路等部分組成。其詳細工作原理見圖1所示。

該型伺服放大器的信號輸入通道共有四路，分別對應圖1中的接線端子①～⑧(與磁放大器輸入部分對應)，其中①～②為一組；③～④、⑤～⑥、⑦-⑧各為一組，前三路接控制輸入信號，最后一路接反饋信號。實際使用中，多采用兩路信號輸入，即一路為控制信號Ic．由調(diào)節(jié)器、工控機、DCS或其他控制器提供，從端子①、②輸入，另一路為位置反饋信號If，由現(xiàn)場電動執(zhí)行機構的位置發(fā)送器提供，從端子⑦、⑧輸入。

磁放大器電路：該部分主要由DK1～DK2、R1-R10、R20～R22、V2～V5等元件構成，其作用是接受各種輸入信號，并把這些信號綜合，將其偏差信號放大供給后級電路使用。磁放大器(即圖中的DK1、DK2)共由四個結構完全相同的坡莫合金環(huán)構或。以DK1為例，由兩個磁環(huán)構成，每個磁環(huán)上繞有一組交流激勵繞組(即A-X與B-Y)，把兩個磁環(huán)粘在一起，繞上四組輸入繞組(即①-②、③-④、⑤-⑥、⑦-⑧)、反饋繞組(即⑩-⑨)和偏移繞組(即12-11)，構成單臂磁放大器。

由圖可見，每個單臂磁放大器上所繞線圈多達8組。兩個單臂放大器組成推挽式磁放大器。交流激勵繞組所加的激勵電壓是由變壓器T1次級提供的雙18V交流電壓，激勵繞組的另一端分別接有二極管V2-V3及V4～V5。電阻R8和R9的直流電壓之差，即為磁放大器的輸出。信號輸入繞組分別接有R1～R4，以便把各繞組的內(nèi)阻都統(tǒng)調(diào)到150Ω，以利于阻抗平衡。偏移繞組由+12V經(jīng)R22、W1、R2l(或R20)供給直流信號，使其產(chǎn)生恒定直流磁場。調(diào)整W1可以改變偏移電流大小，也就是調(diào)整磁放大器的零點，改變R22可以調(diào)整磁放大器的工作點。R11、R6是磁放大器輸出的反饋電阻。從磁放大器的輸出端取出部分電壓，接到反饋繞組構成磁放大器的負反饋。磁放大器是利用直流電流來改變導磁體的導磁棒，使交流繞組的電感量發(fā)生變化，從而控制交流繞組中電流值。改變R11、R6可以調(diào)整磁放大器的輸出為零。而當控制繞組中有輸入信號時，由于此直流電流在兩個單臂繞組中的流動方向相反，使其中一組磁環(huán)的導磁率及電感量減小，激勵繞組電流增大；但是另一激動繞組電流減小。因此在電阻R8和R9的壓降不相等，磁放大器有電壓輸出，實現(xiàn)了用磁放大器的輸出電壓反映輸入電流的變化。磁放大器共3個控制繞組(即輸入、反饋和偏移繞組)，它們的輸入信號通過磁環(huán)中產(chǎn)生的磁通來疊加，可以相互隔離。磁放大器的放大倍數(shù)主要取決于磁環(huán)的導磁系數(shù)和控制繞組的匝數(shù)。當輸入信號的代數(shù)和為±150μA時，推挽式磁放大器的輸出電壓約為±1V。

比較放大電路主要由雙電壓比較器LM393及其外圍元件構成。LM393內(nèi)部由兩個偏移電壓指標低達2．0μ的獨立精密電壓比較器構成。該IC采用單電源設計，適用電壓范圍廣。且可直接與TTL及CMOS邏輯電路接口。只要同相輸入端的電壓比反向輸入端的電壓高，其輸出端就會輸出高電平；反之則輸出低電平。需要注意的是在實際使用電路中要在其輸出端(即①、⑦腳)加上上拉電阻，也就是將一個大約幾百歐到幾千歐的電阻從輸出端接到電源正端，如圖1中的R12及R15。

該部分的工作過程如下：+12V電壓經(jīng)R27、W2、R28分壓后從W2的中心抽頭取出約0．678V的電壓加至IC2的反相輸入端②、⑥腳，作為基準電壓。當輸入信號Ic-If>0(且超過死區(qū))時，此時IC2之⑤腳同相輸入端電壓由0增大至超過⑥腳的0．678V，則V⑤>V⑥，⑦腳輸出端由靜態(tài)的0．258V躍變?yōu)?．7V，通過R16加至正相驅(qū)動管V9的基極；當Ic－If0(且超過死區(qū))時，IC2之③腳同相輸入端電壓由0增大至超過②腳的0．678V，則V③>V②，①腳輸出端由靜態(tài)的0．258V同樣躍變?yōu)?．7V，通過R13加至反相驅(qū)動管V8的基極；而當Ic-if=0(或不超過死區(qū))時，比較器無輸出動作。C5-C8的作用是對前級輸入信號進行濾波。IC2(LM393)的管腳功能定義及在路實測數(shù)據(jù)參見附表所示，可供檢修時參考。

功率輸出電路主要由驅(qū)動三極管V8和V9、固態(tài)繼電器GT1和GT2、過壓保護器件RV1與RV2以及電感線圈L1與L2組成。伺服放大器的輸出通道有兩路，可分別控制伺服電動機正、反轉(zhuǎn)。當Ic-If>O(且超過死區(qū))時，伺服放大器有正向輸出，此時V9的基極為高電平，V9飽和導通，固態(tài)繼電器GT2導通，則AC220V通過L2、GT2、接線端子12(11與12短接)加至負載(伺服電機)上，使電機正轉(zhuǎn)；反之當Ic-If0(且超過死區(qū))時，伺服放大器有反向輸出，此時V8的基極為高電平，飽和導通，固態(tài)繼電器GT1導通，A(220V通過L1、GT1、接線端子⑨(⑨與⑩短接)加至負載(伺服電機)上，電機反轉(zhuǎn)。浪涌保護器件RV的作用有兩個：一是防止由固態(tài)繼電器輸出的交流電壓過高而損壞負載；二是防止當固態(tài)繼電器截止時負載（電機）產(chǎn)生的反電動勢損壞固態(tài)繼電器。電感線圈L1與L2作用是抑制伺服電機分相電容的放電速度，以保護固態(tài)繼電器。

狀態(tài)顯示電路主要由V10、V6、V7構成，其中V10（紅色發(fā)光管）用以指示電源部分是否正常；V6（綠色發(fā)光管）是反程指示，當V8導通且GT1正常時，V6發(fā)光，反之則熄滅；V7則是正程指示，即當V9導通且GT2正常時，V7發(fā)光，反之則熄滅。

電源電路部分比較簡單，不再贅述。伺服放大器的尾部端子接線定義參見圖2所示，該圖中1～20與圖1中的1～20一一對應。

二、伺服放大器的模擬調(diào)校

伺服放大器在接入系統(tǒng)使用前，一般應進行模擬調(diào)試，調(diào)試接線方法見圖3所示。其步驟如下：

1．調(diào)零(即調(diào)平衡)

分別調(diào)整Ic和If，使兩輸入信號相等(推薦在輸入信號量程的20％一50％點調(diào)平衡)；用數(shù)字萬用表監(jiān)測CT1、CT2測點上的電壓(即前置級的輸出電壓)，調(diào)整調(diào)零電位器W1，使該電壓值為數(shù)毫伏即可。

2．調(diào)死區(qū)

保持調(diào)零時的If不變，改變Ic，使Ic增加(或減少)0．15—0．2mA。

調(diào)整調(diào)死區(qū)電位器W2．至L1或L2剛好亮(若Ic是增加的，則L1亮，若Ic是減少的，則L2亮)；改變Ic，L1、L2應交替亮(但不應有同時亮現(xiàn)象)。

經(jīng)以上模擬調(diào)試，如無異常情況，可將伺服放大器接入系統(tǒng)使用。

三、伺服放大器檢修一般程序

筆者根據(jù)實際檢修經(jīng)驗畫出伺服放大器的一般檢修程序流程圖，見圖4所示，供參考。