CN101770844B - 电磁线圈驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种电磁线圈驱动电路，其中主要包括一个比较器电路及负反馈电路，比较器电路输出信号至负反馈电路，当比较器电路输出信号前，负反馈电路的工作电压直接输出于电磁阀；当比较器输出信号至负反馈电路时，负反馈电路通过其内部的分压电路降低输出至电磁阀的输出电压。相较于现有技术，本发明电磁线圈驱动电路具有如下功效：结构简单，且无需芯片控制或程序驱动，其成本较低，并且简单结构易于维护；且节约了能耗，提高了工作效率。
Description
【技术领域】
本发明有关一种电磁线圈驱动电路，尤指一种用于电磁阀及电磁继电器的电磁线圈驱动电路。
【背景技术】
现有技术中通过外加电压实现电磁阀或继电器的工作，其工作方式为在电磁阀或继电器的线圈两端加上电压以产生磁力控制电磁阀的运动，电磁线圈的的工作电压需控制在一定水平，若电磁线圈工作电压值较高，容易产生较多热量，升高电磁阀或继电器的工作环境温度，进而影响电磁阀及其周围部件的稳定性及使用寿命，因此人们采用多种方法以便降低电磁阀的工作电流，进而减少电磁阀工作时产生的热量。
前述降低电流及减少工作热量的方法包括：在电磁阀控制元件中加入处理器单元，通过处理器单元控制电磁阀控制元件的工作电压；或编辑专门的控制软件代码控制电磁阀的工作状态；或增加专用单独控制开关以便控制电磁阀。前述方法中需要增加专用的元器件，即增大了设计难度及制造成本。
因此，有必要提供一种结构简单且制造成本低的电磁线圈驱动电路。
【发明内容】
本发明的主要目的是提供在于提供一种结构简单且制造成本低的电磁线圈驱动电路。
为达上述目的，本发明提供一种电磁线圈驱动电路，其中主要包括一个比较器电路及负反馈电路，比较器电路具有一个第一运放(U1A)，其具有正、反相输入端(3、2)，正、负电源端及信号输出端(1)，第一运放(U1A)的正相输入端(3)输入电压，反相输入端(2)延迟输入电压，输出信号端(1)连接至负反馈电路；负反馈电路具有第二运放(U1B)及场效应管(M1)，场效应管(M1)具有G极、S极、D极，第二运放(U1B)亦具有正、反相输入端(5、6)，正、负电源端及信号输出端(7)，第二运放(U1B)的反相输入端(6)与前述第一运放(U1A)的输出信号端(1)相连，所述场效应管(M1)的G极连接第二运放(U1B)的信号输出端(7)，S极与工作电压相连，D极串联至一个第三电阻(R3)及第二运放(U1B)的正相输入端(5)，D极还连接至电磁阀，比较器电路输出信号至负反馈电路，当比较器电路输出信号前，负反馈电路的工作电压直接输出于电磁阀；当比较器输出信号至负反馈电路时，负反馈电路通过其内部的分压电路降低输出至电磁阀的输出电压。
相较于现有技术，本发明电磁线圈驱动电路具有如下功效：结构简单，且无需芯片控制或程序驱动，其成本较低，并且简单结构易于维护；且节约了能耗，提高了工作效率。
【附图说明】
图1是本发明电磁线圈驱动电路的电路图。
图2是本发明电磁线圈驱动电路脉冲信号图。
【具体实施方式】
请参考图1及图2所示，本发明电磁线圈驱动电路主要包括用于前级比较的比较电路部分以及一个中间保持输出电压平衡的负反馈电路部分。
电磁阀具有一个额定电压及一个维持电压，但是额定电压易产生较多热量，因此本电路可先输出一个额定电压供电磁阀启动，待电磁阀启动后，再转入维持电压，以较低电压维持电磁阀工作，实现低功耗的效果。
所述比较电路包括一个第一运放U1A，其具有正相输入端3、负相输入端2、正电源端、负电源端及信号输出端1，其中正相输入端3通过电阻R8与电磁线圈驱动电路的输入电压Vinput相接，正相输入端3与电阻R8之间连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地，电阻R8与电阻R9之间的电压为V1+，即第一运放U1A的正相输入端3的电压为V1+。运放的负相输入端2通过电阻R13与前述输入电压Vinput相连，负相输入端2与电阻R13之间连接有电容C4的一端，电容C4的另一端接地，电阻R13及电容C4之间的电压为V1-，即第一运放U1A的反相输入端的电压为V1-。第一运放U1A的信号输出端1先后连接电阻R7、R6，然后接地。输入电压Vinput还连接有电阻R5，电阻R5与前述电阻R8、电阻R13都是以并联方式连接至输入电压Vinput，电阻R5的另一端连接于电阻R6与电阻R7之间，其接点为处的电压为V2-。电阻R6及电阻R7之间还与电容C6的一端相连，电容C6的另一端接地，即电容C6与电阻R6并联。
所述负反馈电路主要包括一个第二运放U1B及一个场效应管M1，所述第二运放U1B具有正相输入端5、负相输入端6、正电源端、负电源端及信号输出端7，场效应管M1具有G极、S极、D极。第二运放U1B正电源端具有一个工作电压，第二运放U1B的反相输入端6连接至前述电阻R6电阻R7之间，即反相输入端6处的电压为V2-，正相输入端5连接至电阻R3，进一步连接至整个电磁阀驱动电路的输出端VOUT，即连接至电磁阀；电阻R2的一端连接至电阻R3及正相输入端5之间，电阻R2的另一端接地，电阻R2及电阻R3之间的电压为V2+，即第二运放正相输入端5的电压为V2+。第二运放U1B的输出端通过电阻R89连接至场效应管M1的G极，场效应管M1的S极与工作电压相接，场效应管的D极与整个电磁阀驱动电路的输出端VOUT相连，即与电磁阀相连。
第一运放U1A、第二运放U1B及一个场效应管M1的工作电压相等，为VW1。电阻R3、R6、R7、R9相等，电阻R2、R5、R8阻值相等且约为电阻R6、R7、R3的一半。
当输入电压Vinput为0时，电路中无信号输入，亦无输出。
当输入电压Vinput为预设值时，Vinput电压分别通过下述路线分配：
1.通过电阻R8、R9串联接地，则正相输入端3的电压V1+为电阻R9上的电压负载，其因为电阻R9＞R8，所以电压V1+数值大于0.5*Vinput，且小于输入电压Vinput，所述电压V1+为参考电压；
2.通过电阻R13、电容C4接地，因为电容C4在加压初期有充电的过程，其充电延迟时间为T1，则电阻R13及电容C4之间的电压V1-为0；
3.通过电阻R5、电容C6接地，原理同上，电压V2-为0。
所以第一运放U1A的正相输入端电压V1+大于V1-，则第一运放U1A的输出端的电压VOUT为工作电压VW1，工作电压VW1通过电阻R6及电阻R7接地，因为电阻R6、R7的阻值相等，则电阻R6及电阻R7之间的电压V2-为0.5*VW1。因为输入电压Vinput输入瞬间，第二运放U1B的信号输出端7尚未输出信号，此时VGS的电压差为-VW1，因为电阻R91较小，且所选择的场效应管M1在VGS为-VW1时，其等效电阻也较小，所以此时电磁阀的工作电压为较高的VW1，即为额定电压，该信号为高信号。
当电容C4、C6充电完成后，即充电时间T1后，输入电压Vinput不再加在电容上，则Vinput电压分别通过下述路线分配：
1.第一运放U1A的正相输入端3的电压V1+不变，为大于0.5*Vinput，且小于Vinput；
2.第一运放U1A的反相输入端2的电压V1-等于电阻R13上的电压，即等于Vinput，所以正相输入端3的电压V1+小于反相输入端2的电压V1-，即VOUT为0；
3.电阻R6、R7并联，其并联阻值为R6、R7的一半，即约等于电阻R5，输入电压Vinput通过电阻R5传至电阻前述并联电阻，则电压V2-约为0.5*Vinput；
4.第二运放U1B的正相输入端5的电压V2+等于电阻R2上的电压，即等于VOUT/3；
因为VOUT/3＞0.5*Vinput，即V2+＞V2-，所以第二运放U1B的信号输出端7有电压输出，此时VGS的电压差变小，根据场效应管M1的工作特性，场效应管M1的负载变大，即VOUT变小，进而第二运放U1B的正相输入端5的电压V2+变小，以此形成一个负反馈电路，实现V2+与V2-的电压相等，此时第二运放U1B的信号输出端7产生一个补偿电压，此时电路稳定，则VGS的电压差稳定并小于VW1，即VOUT小于VW1，称作低电压，且VOUT在充电延迟时间T1之后形成，又称为延迟后电压，这时电磁阀处于稳定工作状态，且电压值较低，不易引起电磁阀的发热，降低了功耗。
此驱动回动分前后两个阶段给放大回路提供参考电压，使放大回路结合MOS管控制电磁阀自动实现启动、保持和关闭三种电压状态。这样电磁线圈即可实现高压启动，低压保持工作和关闭。解决了电磁阀启动问题，发热问题，并降低了能耗。
相对于现有技术中采用芯片处理电信号以获得较低的工作电压，本发明的结构简单，且无需程序驱动，其成本较低，并且简单结构易于维护。在其他实施例中，亦可变化电容C4、C6的大小或R13、R5的电阻实现T1阶段的时间长短。
Claims (9)
1.一种电磁线圈驱动电路，其特征在于：主要包括一个比较器电路及负反馈电路，所述比较器电路具有一个第一运放(U1A)，其具有正、反相输入端(3、2)，正、负电源端及信号输出端(1)，第一运放(U1A)的正相输入端(3)输入电压，反相输入端(2)延迟输入电压，输出信号端(1)连接至负反馈电路；负反馈电路具有第二运放(U1B)及场效应管(M1)，场效应管(M1)具有G极、S极、D极，第二运放(U1B)亦具有正、反相输入端(5、6)，正、负电源端及信号输出端(7)，第二运放(U1B)的反相输入端(6)与前述第一运放(U1A)的输出信号端(1)相连，所述场效应管(M1)的G极连接第二运放(U1B)的信号输出端(7)，S极与工作电压相连，D极串联至一个第三电阻(R3)及第二运放(U1B)的正相输入端(5)，D极还连接至电磁阀，比较器电路输出信号至负反馈电路，当比较器电路输出信号前，负反馈电路的工作电压直接输出于电磁阀；当比较器输出信号至负反馈电路时，负反馈电路通过其内部的分压电路降低输出至电磁阀的输出电压。
2.如权利要求1所述的电磁线圈驱动电路，其特征在于：电磁线圈驱动电路的电源输入(Vinput)同时连接至一个第一电容(C4)及第一运放(U1A)的反相输入端(2)，所述第一电容(C4)接地。
3.如权利要求2所述的电磁线圈驱动电路，其特征在于：第三电阻(R3)及第二运放(U1B)的正相输入端(5)之间连接一个第二电阻(R2)的一端，第二电阻(R2)的另一端接地。
4.如权利要求3所述的电磁线圈驱动电路，其特征在于：电磁线圈驱动电路的电源输入(Vinput)串连至一个第五电阻(R5)及第二电容(C6)，并通过第二电容(C6)接地。
5.如权利要求4述的电磁线圈驱动电路，其特征在于：第一运放(U1A)的信号输出端(1)串连一个第七电阻(R7)及第六电阻(R6)，并通过第六电阻(R6)接地；第二电容(C6)与第六电阻(R6)并联。
6.如权利要求5述的电磁线圈驱动电路，其特征在于：所述第五电阻(R5)的一端连接电源输入(Vinput)，另一端连接至负反馈电路中第二运放(U1B)的反相输入端(6)。
7.如权利要求6所述的电磁线圈驱动电路，其特征在于：场效应管(M1)的工作电压通过一个第一电阻(R91)传导至场效应管(M1)的S极；第一运放(U1A)、第二运放(U1B)及场效应管(M1)的工作电压相等。
8.如权利要求7所述的电磁线圈驱动电路，其特征在于：该第一运放(U1A)的正相输入端(3)通过一个第八电阻(R8)与电源输入(Vinput)相接，正相输入端(3)与第八电阻(R8)之间连接一个第九电阻(R9)的一端，第九电阻(R9)的另一端接地，第三电阻(R3)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第九电阻(R9)相等，第二电阻(R2)、第五电阻(R5)、第八电阻(R8)阻值相等。
9.如权利要求8所述的电磁线圈驱动电路，其特征在于：第二电阻(R2)、第五电阻(R5)、第八电阻(R8)阻值为第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第三电阻(R3)的一半。
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