基于超级电容续航的磁粉制动器驱动与欠压保护电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于超级电容续航的磁粉制动器驱动与欠压保护电路。包括恒流恒压充电电路、欠压保护与输出控制电路，具体的控制芯片IC1的输入端VIN端与电路供电电压端Uin端连接，IC1的输出端VOUT端与抑流电感L1的一端连接，L1的另一端与超级电容SC1的正极、三极管VT1的射极e端、上分压电阻R7的一端连接，VT1的集电极c端与电感续流二极管VD1的阴极、滤波电感L2的一端连接，L2的另一端与负载续流二极管VD2的阴极、磁粉制动器BK1的一端连接，BK1的另一端与MOS管VT2的漏极d端连接，R7的另一端与比较器IC2的负输入端‑IN端、跟随器IC3的正输入端+IN端连接。本发明专利技术电路功能强、成本低、可靠性高、通用性好、易产品化。

【技术实现步骤摘要】
基于超级电容续航的磁粉制动器驱动与欠压保护电路
本专利技术属于工业测控领域，涉及一种电路，特别涉及一种基于超级电容续航的磁粉制动器驱动与欠压保护电路，适用于在断电时需进行保护性续航运行的各类电磁执行机构的控制应用场合。
技术介绍
在许多以磁粉制动器为各类卷绕物放卷张力控制执行机构的卷绕物高速生产过程中，一旦发生断电或生产中的紧急刹车制动时，卷绕物原料的放卷轴因失去制动作用，在高速的惯性作用下，使得方卷轴上的原料被继续高速放出而堆积报废并导致生产机组无法正常重起动运行，造成极大损失，且目前尚无很好的解决方案。本专利技术拟用超级电容作为储能元件进行断电时的续航运行，但超级电容涉及充放电电流与欠压保护等控制问题，目前，常用的方案及其不足之处在于：(1)方案1：以电感作为上电时充电冲击电流抑制元件的LC充电方案，该方案可防止上电时的电流冲击性突变，但无法控制超级电容的稳态充电电流。(2)方案1：基于开关稳压控制模块的恒压充电控制方案，例如采用L4970A开关稳压控制模块，但只能对最大电流进行限流保护，而无法实现动态恒流、稳态恒压的平稳、快速充电控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种基于超级电容续航的磁粉制动器驱动与欠压保护电路。该电路集电压/电流双闭环控制、LC缓冲与滤波、滞环比较式负载供电控制等功能于一体，实现度超级电容的动态恒流充电、稳态时的稳压控制，当供电电源断电时由超级电容对卷绕物放卷执行机构-磁粉制动器驱动控制电路进行续航供电，防止断电时因高速生产的惯性造成原料大量报废甚至使生产机组瘫痪，并在超级电容欠压时自动切断负载实现欠压保护以提高超级电容的寿命。本专利技术包括恒流恒压充电电路、欠压保护与输出控制电路。恒流恒压充电电路包括控制芯片IC1、超级电容SC1、抑流电感L1、电容电压指示灯LED1、延时电阻R1、调频电阻R2、调压电阻R3、上限流电阻R4、下限流电阻R5、左灯电阻R6、输入电容C1、延时电容C2，控制芯片IC1的输入端VIN端与电路供电电压端Uin端、延时电阻R1的一端、输入电容C1的一端连接，控制芯片IC1的运行控制端RUN端与延时电阻R1的另一端、延时电容C2的一端连接，控制芯片IC1的电阻端RT端与调频电阻R2的一端连接，控制芯片IC1的调整端ADJ端与调压电阻R3的一端连接，输入电容C1的另一端、延时电容C2的另一端、调频电阻R2的另一端、调压电阻R3的另一端均接地，控制芯片IC1的输出端VOUT端与抑流电感L1的一端连接，控制芯片IC1的参考端Vref端与电路参考端Vref端、上限流电阻R4的一端连接，控制芯片IC1的限流端CTL-I端与上限流电阻R4的另一端、下限流电阻R5的一端连接，下限流电阻R5的另一端接地，控制芯片IC1的地端GND端接地，抑流电感L1的另一端与电容电压指示灯LED1的阳极、超级电容SC1的正极端+端、上分压电阻R7的一端、比较器IC2的正电源端+V端、上拉电阻R11的一端、三极管VT1的射极e端连接，电容电压指示灯LED1的阴极与左灯电阻R6的一端连接，左灯电阻R6的另一端接地，超级电容SC1的负极端-端接地。欠压保护与输出控制电路包括比较器IC2、跟随器IC3、三极管VT1、MOS管VT2、磁粉制动器BK1、电感续流二极管VD1、负载续流二极管VD2、滤波电感L2、负载电压指示灯LED2、上分压电阻R7、下分压电阻R8、正端电阻R9、滞环电阻R10、上拉电阻R11、基极电阻R12、右灯电阻R13、检测电容C3、输出电容C4、滤波电容C5，上分压电阻R7的另一端与比较器IC2的负输入端-IN端、下分压电阻R8的一端、检测电容C3的一端、跟随器IC3的正输入端+IN端连接，下分压电阻R8的另一端接地，检测电容C3的另一端接地，跟随器IC3的负输入端-IN端与IC3的输出端OUT端、电容监测电压端Ucs端连接，跟随器IC3的正电源端+V端与电路供电电压端Uin端连接，跟随器IC3的地端GND端接地，比较器IC2的正输入端+IN端与正端电阻R9的一端、滞环电阻R10的一端连接，正端电阻R9的另一端与与电路参考端Vref端连接，滞环电阻R10的另一端与IC2的输出端OUT端、IC2的输出使能电压端Uoc端、上拉电阻R11的另一端、基极电阻R12的一端连接，IC2的地端GND端接地，基极电阻R12的另一端与三极管VT1的基极b端连接，三极管VT1的集电极c端与电感续流二极管VD1的阴极、滤波电感L2的一端、负载电压指示灯LED2的阳极连接，负载电压指示灯LED2的阴极与右灯电阻R13的一端连接，电感续流二极管VD1的阳极接地，右灯电阻R13的另一端接地，滤波电感L2的另一端与输出电容C4的正极端+端、滤波电容C5的一端、负载续流二极管VD2的阴极、磁粉制动器BK1的一端连接，输出电容C4的负极端-端接地，滤波电容C5的另一端接地，MOS管VT2的源极s端接地，MOS管VT2的漏极d端与负载续流二极管VD2的阳极、磁粉制动器BK1的另一端连接，MOS管VT2的栅极g端与MOS管驱动电压端Ugs端连接。本专利技术的有益效果如下：本专利技术利用恒压恒流的双闭环开关电源控制器件、电压比较器、跟随器、功率三极管、功率场效应管等常规器件，实现对超级电容的恒流恒压快速充电与欠压保护电路，且当供电电源断电时由超级电容对卷绕物放卷执行机构-磁粉制动器驱动控制电路进行续航供电，防止断电时因高速生产的惯性造成原料大量报废甚至使生产机组瘫痪，并在超级电容欠压时自动切断负载实现欠压保护以提高超级电容的寿命。该方法功能强、成本低、可靠性高、通用性好、易产品化。附图说明图1为本专利技术的电路图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，基于超级电容续航的磁粉制动器驱动与欠压保护电路，包括恒流恒压充电电路、欠压保护与输出控制电路。恒流恒压充电电路包括控制芯片IC1、超级电容SC1、抑流电感L1、电容电压指示灯LED1、延时电阻R1、调频电阻R2、调压电阻R3、上限流电阻R4、下限流电阻R5、左灯电阻R6、输入电容C1、延时电容C2，控制芯片IC1的输入端VIN端与电路供电电压端Uin端、延时电阻R1的一端、输入电容C1的一端连接，IC1的运行控制端RUN端与延时电阻R1的另一端、延时电容C2的一端连接，IC1的电阻端RT端与调频电阻R2的一端连接，IC1的调整端ADJ端与调压电阻R3的一端连接，输入电容C1的另一端、延时电容C2的另一端、调频电阻R2的另一端、调压电阻R3的另一端均接地，IC1的输出端VOUT端与抑流电感L1的一端连接，IC1的参考端Vref端与电路参考端Vref端、上限流电阻R4的一端连接，IC1的限流端CTL-I端与上限流电阻R4的另一端、下限流电阻R5的一端连接，下限流电阻R5的另一端接地，IC1的地端GND端接地，抑流电感L1的另一端与电容电压指示灯LED1的阳极、超级电容SC1的正极端+端、上分压电阻R7的一端、比较器IC2的正电源端+V端、上拉电阻R11的一端、三极管VT1的射极e端连接，电容电压指示灯LED1的阴极与左灯电阻R6的一端连接，左灯电阻R6的另一端接地，超级电容SC1的负极端-端接地。欠压保护与输出控制电路包括比较器IC本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于超级电容续航的磁粉制动器驱动与欠压保护电路，包括恒流恒压充电电路、欠压保护与输出控制电路，其特征在于：恒流恒压充电电路包括控制芯片IC1、超级电容SC1、抑流电感L1、电容电压指示灯LED1、延时电阻R1、调频电阻R2、调压电阻R3、上限流电阻R4、下限流电阻R5、左灯电阻R6、输入电容C1、延时电容C2，控制芯片IC1的输入端VIN端与电路供电电压端Uin端、延时电阻R1的一端、输入电容C1的一端连接，IC1的运行控制端RUN端与延时电阻R1的另一端、延时电容C2的一端连接，IC1的电阻端RT端与调频电阻R2的一端连接，IC1的调整端ADJ端与调压电阻R3的一端连接，输入电容C1的另一端、延时电容C2的另一端、调频电阻R2的另一端、调压电阻R3的另一端均接地，IC1的输出端VOUT端与抑流电感L1的一端连接，IC1的参考端Vref端与电路参考端Vref端、上限流电阻R4的一端连接，IC1的限流端CTL‑I端与上限流电阻R4的另一端、下限流电阻R5的一端连接，下限流电阻R5的另一端接地，IC1的地端GND端接地，抑流电感L1的另一端与电容电压指示灯LED1的阳极、超级电容SC1的正极端+端、上分压电阻R7的一端、比较器IC2的正电源端+V端、上拉电阻R11的一端、三极管VT1的射极e端连接，电容电压指示灯LED1的阴极与左灯电阻R6的一端连接，左灯电阻R6的另一端接地，超级电容SC1的负极端‑端接地；欠压保护与输出控制电路包括比较器IC2、跟随器IC3、三极管VT1、MOS管VT2、磁粉制动器BK1、电感续流二极管VD1、负载续流二极管VD2、滤波电感L2、负载电压指示灯LED2、上分压电阻R7、下分压电阻R8、正端电阻R9、滞环电阻R10、上拉电阻R11、基极电阻R12、右灯电阻R13、检测电容C3、输出电容C4、滤波电容C5，上分压电阻R7的另一端与比较器IC2的负输入端‑IN端、下分压电阻R8的一端、检测电容C3的一端、跟随器IC3的正输入端+IN端连接，下分压电阻R8的另一端接地，检测电容C3的另一端接地，IC3的负输入端‑IN端与IC3的输出端OUT端、电容监测电压端Ucs端连接，IC3的正电源端+V端与电路供电电压端Uin端连接，IC3的地端GND端接地，比较器IC2的正输入端+IN端与正端电阻R9的一端、滞环电阻R10的一端连接，正端电阻R9的另一端与与电路参考端Vref端连接，滞环电阻R10的另一端与IC2的输出端OUT端、输出使能电压端Uoc端、上拉电阻R11的另一端、基极电阻R12的一端连接，IC2的地端GND端接地，基极电阻R12的另一端与三极管VT1的基极b端连接，三极管VT1的集电极c端与电感续流二极管VD1的阴极、滤波电感L2的一端、负载电压指示灯LED2的阳极连接，负载电压指示灯LED2的阴极与右灯电阻R13的一端连接，电感续流二极管VD1的阳极接地，右灯电阻R13的另一端接地，滤波电感L2的另一端与输出电容C4的正极端+端、滤波电容C5的一端、负载续流二极管VD2的阴极、磁粉制动器BK1的一端连接，输出电容C4的负极端‑端接地，滤波电容C5的另一端接地，MOS管VT2的源极s端接地，MOS管VT2的漏极d端与负载续流二极管VD2的阳极、磁粉制动器BK1的另一端连接，MOS管VT2的栅极g端与MOS管驱动电压端Ugs端连接。...

【技术特征摘要】
1.基于超级电容续航的磁粉制动器驱动与欠压保护电路，包括恒流恒压充电电路、欠压保护与输出控制电路，其特征在于：恒流恒压充电电路包括控制芯片IC1、超级电容SC1、抑流电感L1、电容电压指示灯LED1、延时电阻R1、调频电阻R2、调压电阻R3、上限流电阻R4、下限流电阻R5、左灯电阻R6、输入电容C1、延时电容C2，控制芯片IC1的输入端VIN端与电路供电电压端Uin端、延时电阻R1的一端、输入电容C1的一端连接，IC1的运行控制端RUN端与延时电阻R1的另一端、延时电容C2的一端连接，IC1的电阻端RT端与调频电阻R2的一端连接，IC1的调整端ADJ端与调压电阻R3的一端连接，输入电容C1的另一端、延时电容C2的另一端、调频电阻R2的另一端、调压电阻R3的另一端均接地，IC1的输出端VOUT端与抑流电感L1的一端连接，IC1的参考端Vref端与电路参考端Vref端、上限流电阻R4的一端连接，IC1的限流端CTL-I端与上限流电阻R4的另一端、下限流电阻R5的一端连接，下限流电阻R5的另一端接地，IC1的地端GND端接地，抑流电感L1的另一端与电容电压指示灯LED1的阳极、超级电容SC1的正极端+端、上分压电阻R7的一端、比较器IC2的正电源端+V端、上拉电阻R11的一端、三极管VT1的射极e端连接，电容电压指示灯LED1的阴极与左灯电阻R6的一端连接，左灯电阻R6的另一端接地，超级电容SC1的负极端-端接地；欠压保护与输出控制电路包括比较器IC2、跟随器IC3、三极管VT1、MOS管VT2、磁粉制动器BK1、电感续流二极管VD1、负载续流二极管VD2、滤波电感L2、负载电压指示灯LED2、上分压电阻R7、下分压电阻R8、正端电阻R9、滞环电阻R10、上拉电阻R11、基极电阻R12、右灯电阻R13、检测电容C3、输出电容C4、滤波电容C5，上分压电阻R7的另一端与比较器IC2的负输入端-IN端、下分压电阻R8的一端、检测电容C3的一端、跟随器IC3的正输入端+IN端连接，下分压电阻R8的另一端接地，检测电容C3的另一端接地，IC3的负输入端-IN端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥松，陈德传，杨波，朱钜録，张凯楠，赵恒源，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33