低功率螺线管驱动电路制造技术

本发明专利技术提供了用于控制螺线管的系统和方法，其确保在驱动电路使能和螺线管触发之间的精确定时，同时提供双能量等级驱动设计，以降低功率消耗。本发明专利技术使用单个的使能信号并且向螺线管供给两个不同的能量等级，较高的“设置”等级和较低的“保持”等级。这两个等级基于使能信号产生，并且保证当触发螺线管时存在较高的“设置”等级，从而使不希望有的定时不稳定最小化。具体而言，提供一种响应于输入信号驱动螺线管的系统，包括：功率开关，具有第一触点和第二触点；和电路，用于选择施加到所述第一触点的电压。

【技术实现步骤摘要】
低功率螺线管驱动电路本申请是申请号为200510066785.3、申请日为2005年4月30日、标题为“低功率螺线管驱动电路”的中国专利申请的分案申请。
技术介绍
螺线管广泛地用于将电能转化成机械运动，并且，由于其效用，被用于广泛的应用，从时间要求高的阀到汽车的动力锁到简单的门铃。简要地，螺线管包括电线，通常循环地缠绕形成线圈。在线圈中放置磁传导的杆。当电流通过线圈时，形成磁场，其导致杆相对于线圈运动。在许多实施例中，使用偏置部件，诸如弹簧，来在电流停止流动通过线圈时，使该杆返回到其不活动状态。螺线管的一个简单的例子是传统的门铃。当使用者驱动门铃时，该动作将绕成线圈的线连接到电源，从而在绕成线圈的线内形成磁场。此场导致磁传导的活塞运动并且通常打击金属调音板，其形成通常听到的第一声“叮”声。在门铃已经被释放后，诸如弹簧的偏置部件使活塞返回到其不活动位置。在一些门铃中，活塞打击第二金属调音板，形成第二声“咚”声。这些相同的原理适用于更复杂的应用，诸如阀。在该实施例中，活塞的运动通常使得在通常状态下被活塞阻塞的开口露出，从而打开阀。由于应用的多样性，驱动这些螺线管有多种不同的方法。在一些情况中，成本是最重要的因素，而在另一些中，功率消耗或速度可以是最重要的因素。市场上可以买到螺线管驱动电路的许多不同的实施例。事实上，一些厂商制造集成电路，其可以以单独的芯片执行此功能。为了节约功率，一些实施例调节驱动通过绕成线圈的线的电流的量。用于做这个的一个常见的技术为，使用被称为“斩波”的技术来改变供给到螺线管的电压，以确保电流保持恒定。电压通常以锯齿状的模式改变，以将电流限制到预定的值。在其它实施例中，使用双能量等级驱动系统。螺线管的众所周知的特性为，触发螺线管并且导致杆的运动所需要的能量大于将杆保持在此活动状态所需要的能量。因此，一些电路使用两个不同等级的电流或电压来驱动螺线管；需要第一，或较高的等级来“设置”螺线管和需要第二，或较低的等级来“保持”螺线管。然而，在当前的实施例中，这些功率节约机制导致螺线管的定时不确定或不稳定。例如，一些应用要求在螺线管被触发的时间和能量供给到线圈的时间之间的关系精确。通过使用在特定的使能信号有效时供给电压的简单的电路，可以获得此可预知性，但是这种方法功率效率不高。通过“斩波”电压来控制电流的电路降低总的功率消耗，但是，由于供给到螺线管的斩波的电压的变化，对于到螺线管的功率使能和该螺线管触发之间的时间是不可预知。类似地，实现两个不同的电压或电流等级的电路同样经受定时变化。通常，这些电路使用使能信号来指示应该供给“设置”电压。使用传统的定时延迟机制，等级随后转换到较低的“保持”电压。然而，因为在电路正在使能时较高的等级正在供给，可能发生紊乱情况，其中，电路使能和较高的电压的应用的顺序是不确定的。在一些情况中，较高的电压将在电路使能时存在，导致快的开启时间。在另一些情况中，较高的电压将不会在电路使能时存在，而是将在从那以后一段时间之后存在，导致较慢的开启时间。在一些应用中，在螺线管在关位置中时，电容器充电。当需要触发螺线管时，电容器的电荷增加到可利用的源电压，通过形成高峰值电流，以确保螺线管快速切换。对于此方法，只有当触发之间的间歇相对于电容器充电速率较长时，螺线管的定时才可以预知。在许多应用中，由这些功率节约机制导致的定时的微小差异不会影响使用螺线管的系统的运转。然而，存在应用，诸如在集成电路生产中控制对时间要求高的阀，其中在电路使能和螺线管触发之间有可以预知的时间间隔是必要的。在这些应用中，由于不能接受功率节约技术导致的定时不稳定，电路通常不使用任何功率节约技术。因此，本专利技术的一个目的为提供用于控制螺线管的系统和方法，其使得电路使能和螺线管触发之间的不稳定最小，同时实现双能量等级驱动设计，以降低功率消耗。
技术实现思路
通过本专利技术，克服了现有技术的问题，提供了用于控制螺线管的系统和方法，其确保精确的定时，同时提供双能量等级驱动设计，以降低功率消耗。本专利技术使用单个的使能信号并且向螺线管供给两个不同的能量等级，较高的“设置”等级和较低的“保持”等级。这两个等级基于使能信号产生，并且保证当触发螺线管时存在较高的“设置”等级，从而使定时不稳定最小化。根据一个方面，提供一种响应于输入信号驱动螺线管的系统，包括：功率开关，具有输入和输出，使得所述输入和输出之间的电流传递由所述输入信号的有效允许并且由输入信号的无效不允许，所述输出与所述螺线管相连，使得所述输入信号的有效允许电流流过所述螺线管；和电路，用于选择施加到所述输入的电压，所述电路允许在所述输入信号的所述有效之前选择第一电压，并且在所述有效后的一个延迟之后，允许选择比所述第一电压低的第二电压，其中所述选择的电压与所述输入相连。根据另一个方面，提供一种响应于输入信号驱动螺线管的系统，包括：功率开关，具有输入和输出，使得所述输入和输出之间的电流传递由所述输入信号的有效允许并且由输入信号的无效不允许，所述输出与所述螺线管相连，使得所述输入信号的有效允许电流流过所述螺线管；和电路，用于选择施加到所述输入的电流，所述电路允许在所述输入信号的所述有效之前选择第一电流，并且在所述有效后的一个延迟之后，允许选择比所述第一电流低的第二电流，其中所述选择的电流路径与所述输入相连。附图说明图1为示出了本专利技术的一个实施例的示意图；图2为示出了本专利技术的电气运转的时序图；及图3为示出了本专利技术的制药流体分配系统的示意图。具体实施方式图1为本专利技术的优选的实施例的示意图。可以在不偏离本专利技术的精神的情况下改变此电路。该电路的优选的实施例具有功率输入11、信号输入12和输出信号13。功率输入，11，为电路10中的几个部件和螺线管20供给电压。可以使用任何适合的电源(没有示出)来为电路10供给需要的功率输入。供给的电压的量也不是特别限定的，并且可以包括24、12和5伏特，并且优选为12伏特。该电路具有单个的用于使能螺线管20的输入信号12。在此实施例中，电路10使得，当使能信号12为逻辑高时，电压可以通过输出信号13传递到螺线管20。替换的，本领域的普通技术人员可以理解，该电路可以设计为使得当使能信号12为逻辑低时螺线管20被驱动。电路10具有单个的输出信号13，其与螺线管20相连。在此输出信号13存在电压允许螺线管20关闭，而在输出信号13没有电压导致螺线管20打开。在此实施例中，功率输入11供给电压到电压调整器U1。此调整器U1产生第二较低的电压101，螺线管20使用该电压以保持在关闭位置。电容器C1与电压调整器的输出相连，以帮助改进输出电压的稳定性。虽然优选的电压调整器U1为5V开关调整器，其具有高效率以最小化功率损失和发热，其它实施例也在本专利技术的范围内。例如，虽然发热性可能高得多，第二较低的电压101可以使用线性调整器产生。替换地，电路10可以具有在设计中在别处形成的第二功率输入，其供给较低的电压，不需要在该电路内产生该电压。在电压调整器U1的输出和功率开关Q2的输入之间串联了二极管D2，二极管D2的阳极与电压调整器U1相连，二极管D2的阴极与功率开关Q2相连。二极管D2的阴极还与功率开关Q1的输出相连，标示为104。功率开关Q1和Q2代表优选的实施例，尽管其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种响应于输入信号驱动螺线管的系统，包括：　功率开关，具有第一触点和第二触点，使得所述第一触点和第二触点之间的电流传递由所述输入信号的状态确定，所述第二触点与所述螺线管相连，使得所述输入信号的有效允许电流流过所述螺线管；和　电路 ，用于选择施加到所述第一触点的电压，所述电路允许在所述输入信号的所述有效之前选择第一电压以设置所述螺线管，并且在所述有效后的一个延迟之后，允许选择比所述第一电压低的第二电压，其中所述选择的电压与所述第一触点相连。

【技术特征摘要】
US 2004-5-4 10/8385971.一种响应于输入信号驱动螺线管的系统，包括：功率开关，具有输入和输出，使得所述输入和输出之间的电流传递由所述输入信号的有效允许并且由输入信号的无效不允许，所述输出与所述螺线管相连，使得所述输入信号的有效允许电流流过所述螺线管；和电路，用于选择施加到所述输入的电压，所述电路允许在所述输入信号的所述有效之前选择第一电压，并且在所述有效后的一个延迟之后，允许选择比所述第一电压低的第二电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：M约恩斯，
申请(专利权)人：米利波尔有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]