本实用新型专利技术公开了一种基于高速光耦隔离的高频电磁阀控制装置，包括：输入端口、隔离电路、逻辑变换电路、开关电路和输出端口；其中隔离电路设计采用三极管控制高速光耦实现快速开关，逻辑变换电路设计采用反相器以适用常闭或常开类型电磁阀，开关电路设计采用达林顿管实现大功率的设计需求。实现大功率的设计需求。实现大功率的设计需求。
【技术实现步骤摘要】
一种基于高速光耦隔离的高频电磁阀控制装置
[0001]本技术涉及PWM信号隔离驱动高频电磁阀领域，并且更具体地，涉及一种基于高速光耦隔离的高频电磁阀控制装置。
技术介绍
[0002]随着控制技术的不断发展，普通电磁阀开关不频繁时一般采用直接驱动方式，也有采用PWM信号进行调频调压方式驱动，而PWM信号一般由数字电路产生，并通过隔离输出，光耦隔离是目前比较常见隔离方式。
[0003]然而应用高频电磁阀实现快速开关动作时往往存在如下弊端：
[0004]1、高频电磁阀在应用时存在动作电流、保持电流和释放电流差别较大的情况，而且线圈阻值较小等是高频电磁阀的固有属性，会影响开关速度，长时间通电温升很大，降低了可靠性；
[0005]2、不同类型的高频电磁阀需要进行逻辑变换，逻辑变换会存在传播时间延迟的问题，也会影响开关速度；
[0006]3、高频电磁阀开关瞬间会产生较大的冲击电流影响开关器件的寿命，降低了可靠性。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的问题，本技术提供一种基于高速光耦隔离的高频电磁阀控制装置，包括输入端口、隔离电路、逻辑变换电路、开关电路和输出端口；其中隔离电路设计采用三极管控制高速光耦实现快速开关，逻辑变换电路设计采用反相器以适用常闭或常开类型电磁阀，开关电路设计采用达林顿管实现大功率的设计需求。
[0008]优选地，所述隔离电路包括NPN型三极管Q1和高速光电耦合器U6，NPN型三极管Q1的基极电极输入端用于外部控制器输入PWM信号，NPN型三极管Q1的集电极电极与高速光电耦合器U6的第二输入端连接；高速光电耦合器U6的第一输入端通过电阻R17连接至高电平电源；高速光电耦合器U6的第一输入端和第二输入端并联超快恢复二极管D13；高速光电耦合器U6的使能引脚通过电阻R73上拉连接至高电平电源；高速光电耦合器U6的第一输出引脚通过电阻R74连接至高电平电源。
[0009]优选地，所述逻辑变换电路主要包括反相器U17，高速光电耦合器U6的第一输出引脚连接电阻R76的一端，电阻R76另一端连接反相器U17的输入端，同时通过电容C48连接至GND；反相器U17的输出端通过电容C64连接到GND；反相器U17的输出端连接电阻R22的一端。
[0010]优选地，所述开关电路主要包括达林顿管Q2，所述电阻R22的另一端分别连接NPN型达林顿管的基极电极输入端和电阻R24的一端，电阻R24的另外一端连接到GND；达林顿管的集电极电极作为输出端口控制高频电磁阀开关，同时通过电阻R18连接至高电平电源。
[0011]优选地，当输入端口输入的PWM信号为低电平时，NPN型三极管Q1的基极电极是低电平，即NPN型三极管Q1关闭，高速光电耦合器U6关闭，此时高速光电耦合器U6输出高电平
信号，经过反相器U17进行逻辑变换，输出低电平信号至达林顿管Q2的基极电极，此时达林顿管Q2为关闭状态，输出端口输出高电平。
[0012]优选地，当输入端口输入的PWM信号为高电平时，NPN型三极管Q1的基极电极是高电平，即NPN型三极管Q1打开，高速光电耦合器U6打开，此时高速光电耦合器U6输出低电平信号，经过反相器U17进行逻辑变换，输出高电平信号至达林顿管Q2的基极电极，此时达林顿管Q2为打开状态，输出端口输出低电平。
[0013]与现有技术相比，本技术达到如下有益效果：
[0014](1)本技术设计采用纳秒级的高速光耦有效增加PWM数字信号的隔离度和开关速度；高速光耦输入端设计超快恢复二极管，有效提高高速光耦的回路的可靠性；高速光耦输出端设计上拉电阻有效提高高速光耦的驱动能力；
[0015](2)本技术设计采用CMOS施密特触发器类型的反相器实现逻辑变换，该反相器对缓慢或者噪声输入有较好的承受能力；反相器输入端设计的阻容电路有效的控制反相器为单稳态模式；反相器输出端设计负载电容，有效控制逻辑变换时间在1ms以内；
[0016](3)本技术设计采用达林顿管有效增加回流路径的稳定性，提高驱动能力；设计达林顿管的基极电极和发射级电极并联电阻，既可以控制开关电压，又可以提高达林顿管的开关速度，还可以消除关断时的漏电流。
附图说明
[0017]通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本技术的示例性实施方式：
[0018]图1是本技术一示例性实施例提供的基于高速光耦隔离的高频电磁阀控制装置的整体框架结构图；
[0019]图2是本技术一示例性实施例提供的基于高速光耦隔离的高频电磁阀控制装置的硬件原理结构图；
[0020]图3是本技术一示例性实施例提供的500Hz、20％占空比的波形图；
[0021]图4是本技术一示例性实施例提供的1KHz、20％占空比的波形图。
具体实施方式
[0022]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
[0023]本实施例中，如图1所示，一种基于高速光耦隔离的高频电磁阀控制装置，包括输入端口、隔离电路、逻辑变换电路、开关电路和输出端口。
[0024]图2为一个实施方式中的电路原理图示意图，其工作原理如下：
[0025]当输入端口输入的PWM信号为低电平时，NPN型三极管Q1的基极电极是低电平，即NPN型三极管Q1关闭，高速光电耦合器U6关闭，此时高速光电耦合器U6输出高电平信号，经过反相器U17进行逻辑变换，输出低电平信号至达林顿管Q2的基极电极，此时达林顿管Q2为关闭状态，输出端口输出高电平。
[0026]当输入端口输入的PWM信号为高电平时，NPN型三极管Q1的基极电极是高电平，即NPN型三极管Q1打开，高速光电耦合器U6打开，此时高速光电耦合器U6输出低电平信号，经
过反相器U17进行逻辑变换，输出高电平信号至达林顿管Q2的基极电极，此时达林顿管Q2为打开状态，输出端口输出低电平。
[0027]进一步的，在图2中NPN型三极管Q1的开关频率高达百兆赫兹，输入端口通过电容C34连接至GND，进一步滤除数字信号中干扰，提供更稳定的PWM信号至NPN型三极管Q1的基极电极。
[0028]进一步的，设计选用的高速光电耦合器U6的传播延迟时间低至20纳秒。在图2中D13是超快恢复二极管，可以为高速光电耦合器U6输入端提供有效的过流保护，增加稳定性。高速光电耦合器U6的输出端通过电阻R74上拉至高电平电源，增强驱动能力。
[0029]进一步的，设计选用的CMOS反相器U17在3.3V电源时，最大的传播延迟时间为4.6纳秒，并且进一步提高驱动能力。在图2中电阻R76和电容C48构成RC延时电路，避免反相器U17进入亚稳态模式，同时可以避免恶劣应用环境下数字信号重复触发问题，从而导致的NPN型达林顿管Q2状态异常本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于高速光耦隔离的高频电磁阀控制装置，其特征在于，包括输入端口、隔离电路、逻辑变换电路、开关电路和输出端口；其中隔离电路设计采用三极管控制高速光耦实现快速开关，逻辑变换电路设计采用反相器以适用常闭或常开类型电磁阀，开关电路设计采用达林顿管实现大功率的设计需求。2.根据权利要求1所述的基于高速光耦隔离的高频电磁阀控制装置，其特征在于，所述隔离电路包括NPN型三极管Q1和高速光电耦合器U6，NPN型三极管Q1的基极电极输入端用于外部控制器输入PWM信号，NPN型三极管Q1的集电极与高速光电耦合器U6的第二输入端连接；高速光电耦合器U6的第一输入端通过电阻R17连接至高电平电源；高速光电耦合器U6的第一输入端和第二输入端并联超快恢复二极管D13；高速光电耦合器U6的使能引脚通过电阻R73上拉连接至高电平电源；高速光电耦合器U6的第一输出引脚通过电阻R74连接至高电平电源。3.根据权利要求2所述的基于高速光耦隔离的高频电磁阀控制装置，其特征在于，所述逻辑变换电路主要包括反相器U17，高速光电耦合器U6的第一输出引脚连接电阻R76的一端，电阻R76另一端连接反相器U17的输入端，同时通过电容C48连接至GND；反相器U17的输出端通过电容C64连接到GND；反...
【专利技术属性】
技术研发人员：张承臣，李朝朋，王兰豪，姜波，谢飞，
申请(专利权)人：沈阳隆基智能技术研究有限公司，
类型：新型
国别省市：
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