一种直流电磁铁节能驱动电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种直流电磁铁节能驱动电路，属于电磁铁驱动技术领域，要解决的技术问题为如何精准且节能的驱动直流电磁铁。该驱动电路包括光电耦合器U1、单稳态触发器、电压比较器、负反馈电路、逻辑门电路、以及MOS管Q1，通过电流取样电阻检测线圈的电流，采用负反馈电路，由光电耦合器U1通过PWM技术精准控制线圈的驱动电流，实现了恒流驱动。在驱动电路的响应过程中，该驱动电路为直流电磁线圈提供启动电流，该驱动电流的大小可保证衔铁闭合到位，衔铁吸合到位后，该驱动电路提供维持电流，该维持电流可保证衔铁维持闭合状态，在满足电磁铁吸力要求的情况下实现了对消耗电流的精准化管理，并实现了节能驱动。并实现了节能驱动。并实现了节能驱动。

【技术实现步骤摘要】
一种直流电磁铁节能驱动电路


[0001]本技术涉及电磁铁驱动
，具体地说是一种直流电磁铁节能驱动电路。

技术介绍

[0002]传统的直流电磁铁驱动技术，一般是由机械触点开关或者半导体开关。
[0003]直流电磁铁的工作过程为：通电后，线圈的励磁电流按指数曲线上升，对包括衔铁在内的磁路充磁，建立的磁场对衔铁施加吸引力；最终衔铁被吸引到位，磁路闭合。磁路闭合后磁阻极小，仅需极小电流即可产生足够的磁通维持衔铁的闭合。而励磁电流最终达到饱和，饱和电流为I＝U/R，式中U是电磁线圈的电源电压，R是线圈在一定温度下的直流电阻。电能大部分被R转换为热能浪费了，所以说传统的简单的开关控制的直流电磁铁能量效率是很低的，电磁铁发热严重，开关器件承载的电流大容易也损坏。
[0004]针对上述问题，传统方法为：开关电路开通后延时一定时间后，降低电源电压减小电磁线圈电流。但是，上述方法能量管理粗放且不精准，不易达到最佳的节能效果。
[0005]如何精准且节能的驱动的直流电磁铁，是需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本技术的技术任务是针对以上不足，提供一种直流电磁铁节能驱动电路，来解决如何精准且节能的驱动的直流电磁铁的问题。
[0007]本技术的一种直流电磁铁节能驱动电路，用于为直流电磁线圈提供恒流的驱动电流，所述驱动电路包括：
[0008]光电耦合器U1，所述光电耦合器U1的信号输入端用于外接开关信号，所述光电耦合器的信号输出端电连接有信号电阻R2；
[0009]单稳态触发器，所述单稳态触发器作为定时器，其信号输入端电连接于所述光电耦合器与信号电阻之间的连接端；
[0010]电压比较器，所述电压比较器的正输入端电连接有串并联的分压电阻组成分压器，所述分压器通过导流二极管D1与单稳态触发器的输出端电连接组成恒流值设定电路，所述恒流值设定电路用于生成驱动电流的参考基准；
[0011]负反馈电路，所述负反馈电路与上述电压比较器的负输入端耦合组成 PWM控制电路，所述负反馈电路用于采集直流电磁线圈L的电流信号并将增益放大后的电流信号耦合至电压比较器；
[0012]逻辑门电路，所述逻辑门电路具有两路输入端和一路输出端，所述逻辑门电路的第一输入端电连接于所述光电耦合器U1与信号电阻R2之间的连接端，所述逻辑门电路的第二输入端与所述电压比较器的输出端电连接，开关信号为低电平信号时，所述逻辑门电路输出高电平信号，所述光电耦合器 U1断流时，所述逻辑门电路输出低电平信号；
[0013]MOS管Q1，所述MOS管Q1的漏极电连接有续流二极管D2，直流电磁线圈L电连接于所
述MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q1的源极电连接有电流采样电阻R14，所述电流采样电阻R14的电流等于所述直流电磁线圈 L的励磁电流，所述采样放大电路用于将励磁电流通过电流采样电阻R14产生的电压信号反馈至电压比较器，所述MOS管Q1的栅极与所述逻辑门电路的输出端耦合。
[0014]在上述实施方式中，该驱动电路提供的驱动电流包括启动电流和维持电流，在驱动电路的响应过程中，该驱动电路为直流电磁线圈提供启动电流Ip，该驱动电流Ip的大小可保证衔铁吸合到位，衔铁吸合到位后，该驱动电路提供维持电流i，该维持电流i可保证衔铁维持闭合状态。
[0015]光电耦合器U1的信号输入端承接外部控制器的开关信号，其输出信号触发单稳态触发器，单稳态触发器产生直流电磁线圈L所需的启动脉冲的定时周期，该单稳态触发器同时为PWM控制电路的开关。恒流值设定电路产生启动电流和维持电流两种参考基准，其中启动电流的定时宽度是单稳态触发器产生的定时周期，PWM控制电路依据恒流值设定电路产生的电流参考基准产生PWM开关脉冲，驱动MOS管Q1，为直流电磁线圈L提供脉冲电压驱动；脉冲电压经过励磁线圈电感和续流二极管D2作用，产生持续的直流电流。该直流电流通过电流取样电阻R14产生电压信号反馈至PWM控制电路，与恒流值设定电路产生的电流参考基准相比较，具体的，如果励磁电流变大，电流取样电阻反馈信号也变大，其反馈给PWM控制电路后与电流基准相比较，去减小PWM脉冲的占空比，电磁线圈的励磁电压脉冲变窄，电磁线圈得到的能量变小电流变小，反之亦然，最终产生恒流效果。
[0016]作为优选，所述串并联的分压电阻包括第一分压电阻R5、第二分压电阻R7和第三分压电阻R8；
[0017]所述第一分压电阻R5和第二分压电阻R7串联于电压源和接地端，所述电压比较器的正输入端电连接于所述第一分压电阻R5和第二分压电阻R7 之间的连接端并组成分压器，所述分压器用于对电压源进行分压；
[0018]所述第三分压电阻R8的第一端电连接于所述第一分压电阻R5和第二分压电阻R7之间的连接端，所述第三分压电阻R8的第二端与所述导流二极管D1的阴极电连接，所述导流二极管D1的阳极与单稳态触发器的输出端电连接。
[0019]在上述实施方式中，分压器对电压源Vcc分压得到维持电流的参考基准 Vref2；单稳态触发器输出的正脉冲打开导流二极管D1时，得到比Vref2更高电位的启动电流的参考基准Vref1。
[0020]作为优选，所述负反馈电路包括：
[0021]负反馈放大器，所述负反馈放大器的输出端通过耦合电阻R9与所述电压比较器的负输入端电连接；
[0022]滤波器，所述滤波器为RC滤波器，包括滤波电阻R13和滤波电容C2，所述滤波电阻R13的第一端以及所述滤波电容C2的第一端均与负反馈放大器的正输入端电连接，所述滤波电容C2的第二端接地，所述滤波电阻R14 的第二端电连接于所述MOS管Q1与电流采样电阻R14之间的连极端。
[0023]上述实施方式中，耦合电阻R9提供负反馈电路到电压比较器的负输入端的耦合通道；滤波电阻R13和滤波电容C2电连接运算放大器U5的正输入端，耦合电流采样电阻R14的采样信号，滤波电阻R13同时有一定的与功率器件之间的隔离保护作用。滤波电阻R13和滤
波电容C2同时作为RC 滤波器以提高信噪比，滤波电阻R13还可以改善运算放大器的共模抑制比。
[0024]作为优选，所述负反馈放大器包括：
[0025]运算放大器U5；
[0026]反馈电阻R11，所述反馈电阻R11的第一端与所述运算放大器U5的负输入端电连接，所述反馈电阻R11的第二端接地；
[0027]反馈电阻R10，所述反馈电阻R10的第一端电连接于所述运算放大器U5与反馈电阻R11之间的连极端，所述反馈电阻R10的第二端与所述运算放大器U5的输出端电连接。
[0028]作为优选，所述逻辑门电路包括：
[0029]与非门U4，所述与非门U4的两路输入端作为所述逻辑门电路的输入端；
[0030]与非门U6，所述与非门U4的输入端与所述与非门U6的输入端电连接，所述与非门U6的输出端作为所述逻辑门电路的输出端，所述与非门U6的输出端通过耦合电阻R12与MOS管Q本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流电磁铁节能驱动电路，其特征在于用于为直流电磁线圈提供恒流的驱动电流，所述驱动电路包括：光电耦合器U1，所述光电耦合器U1的信号输入端用于外接开关信号，所述光电耦合器的信号输出端电连接有信号电阻R2；单稳态触发器，所述单稳态触发器作为定时器，其信号输入端电连接于所述光电耦合器与信号电阻R2之间的连接端；电压比较器，所述电压比较器的正输入端电连接有串并联的分压电阻组成分压器，所述分压器通过导流二极管D1与单稳态触发器的输出端电连接组成恒流值设定电路，所述恒流值设定电路用于生成驱动电流的参考基准；负反馈电路，所述负反馈电路与上述电压比较器的负输入端耦合组成PWM控制电路，所述负反馈电路用于采集直流电磁线圈L的电流信号并将电流信号耦合至电压比较器；逻辑门电路，所述逻辑门电路具有两路输入端和一路输出端，所述逻辑门电路的第一输入端电连接于所述光电耦合器U1与信号电阻R2之间的连接端，所述逻辑门电路的第二输入端与所述电压比较器的输出端电连接，开关信号为低电平信号时，所述逻辑门电路输出高电平信号，所述光电耦合器U1断流时，所述逻辑门电路输出低电平信号；MOS管Q1，所述MOS管Q1的漏极电连接有续流二极管D2，直流电磁线圈L电连接于所述MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q1的源极电连接有电流采样电阻R14，所述电流采样电阻R14的电流等于所述直流电磁线圈L的励磁电流，所述负反馈电路用于将励磁电流通过电流采样电阻R14产生的电压信号反馈至电压比较器，所述MOS管Q1的栅极与所述逻辑门电路的输出端耦合。2.根据权利要求1所述的一种直流电磁铁节能驱动电路，其特征在于所述串并联的分压电阻包括第一分压电阻R5、第二分压电阻R7和第三分压电阻R8；所述第一分压电阻R5和第二分压电阻R7串联于电压源和接地端，所述电压比较器的正输入端电连接于所述第一分压电阻R5和第二分压电阻R7之间的连接端并组成分压器，所述分压器用于对电压源进行分压；所述第三分压电阻R8的第一端电连接于所述第一分压电阻R5和第二分压电阻R7之间的连接端，所述第三分压电阻R8的第二端与所述导流二极管D1的阴极电连接，所述导流二极管D1的阳极与单稳态触发器的输出端电连接。3.根据权利要求1所述的一种直流电磁铁节能驱动电路，其特征在于所述负反馈电路包括：负反馈放大器，所述负反馈放大器的输出端通过耦合电阻R9与所述电压比较器的负输入端电连接；滤波器，所述滤波器为RC滤波器，包括滤波电阻R13和滤波电容C2，所述滤波电阻R13的...

【专利技术属性】
技术研发人员：董树刚，
申请(专利权)人：董树刚，
类型：新型
国别省市：