CN103231700A - 高速列车防滑阀电源控制电路 - Google Patents

高速列车防滑阀电源控制电路 Download PDF

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Abstract

高速列车防滑阀电源控制电路,主要包括隔离光耦、MOSFET、达林顿管、两个充放电电容、电源控制继电器以及必要的电阻等,此电路巧妙的运用MOSFET和达林顿管的配合分别完成电容的充放电,从而实现输入PWM信号时,继电器保持得电状态。本发明通过PWM信号控制金氧半场效晶体管(MOSFET)及达林顿管的通断来实现各个阶段电容的充放电,维持对驱动输出继电器的控制。当PWM控制信号故障时,能够迅速切断继电器,达到在防滑阀及其驱动电路或防滑阀电源控制电路故障的情况下,可靠的切断防滑电源,保证制动系统正常工作,提高制动系统及高速列车的安全性及可靠性。

Description

高速列车防滑阀电源控制电路
技术领域
本发明涉及高速列车防滑阀电源控制电路,属于高速列车制动技术领域。
背景技术
随着我国铁路高速列车运输规模越来越大、运输速度越来越高,对运输车辆的安全性提出了更高的要求,其中制动系统的安全、可靠性显得尤为重要。防滑阀又是制动系统的核心部件,对制动系统的影响较大,若防滑阀或其驱动电路故障,可能会导致制动系统失效造成重大安全事故、造成重大经济损失,因此从安全的角度考虑,设计可靠、有效的防滑阀电源控制,避免因防滑阀、其驱动电路或防滑阀电源控制电路故障导致制动系统失效,提高制动系统及高速列车的安全性及可靠性迫在眉睫。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服现有技术的上述不足,提供一种高速列车防滑阀电源控制电路,实现了通过PWM信号对防滑阀电源实施控制,可以在防滑阀、其驱动电路或防滑阀电源控制电路发生故障时,有效的切除其防滑阀电源,保证制动系统制动力正常施加,从而保证系统安全可靠运行。
为了解决以上技术问题,本发明提供的高速列车防滑阀电源控制电路,组成包括:接入防滑阀电源回路的继电器,其特征在于包括:隔离光耦、金氧半场效晶体管(MOSFET)、三极管、第一电容、第一电容的充电电路、第一电容的放电电路、以及与继电器线圈并联的第二电容,所述继电器线圈串联接入第一电容的放电电路,所述第一电容的充电电路组成包括三极管,所述三极管的集电极接列车电源,三极管的发射极接第一电容的第一端,三极管的基极分别接列车电源、金氧半场效晶体管的漏极,第一电容的第二端接地;所述第一电容的放电电路包括金氧半场效晶体管,所述金氧半场效晶体管的漏极接第一电容的第一端,金氧半场效晶体管的源极经继电器线圈接第一电容的第二端,同时金氧半场效晶体管的源极接地,金氧半场效晶体管的栅极经隔离光耦的受光器接地,所述隔离光耦的受光器并联有分压电阻,所述金氧半场效晶体管、三极管的通断受控于所述隔离光耦的通断,所述隔离光耦的通断受控于PWM控制信号。
本发明进一步的改进在于:
1、所述隔离光耦的发光器输入端接5V电压,输出端接PWM控制信号线;隔离光耦的受光器输入端接列车电源,离光耦的受光器输出端接地。
2、第一电容的充电回路、第一电容的放电回路上串有用于引导电流流向的二极管。
3、所述三极管为达林顿管。
4、所述隔离光耦的发光器输入端与5V电压之间、所述隔离光耦的受光器输入端与列车电源之间、达林顿管的基极与列车电源之间、达林顿管的集电极与列车电源之间分别串有电阻。
5、所述第一电容的放电回路内串有限流电阻。
6、还设有继电器线圈的放电回路,所述继电器线圈的放电回路包括与继电器线圈串联的限流电阻和引流二极管。当继电器关断时,通过限流电阻及引流二极管进行能量的释放,避免此电路产生震荡。
7、当PWM控制信号为低电平时,隔离光耦导通,金氧半场效晶体管的栅极处于低电平状态,金氧半场效晶体管截止,三极管的基极处于高电平状态,此时三极管导通,列车电源通过第一电容的充电回路对第一电容充电;当PWM控制信号为高电平时,隔离光耦截止,金氧半场效晶体管的栅极处于高电平状态,金氧半场效晶体管导通,三极管的基极处于低电平状态,此时三极管截止,第一电容通过放电回路放电,使电流流过继电器线圈,继电器吸合,同时对第二电容充电;当PWM控制信号再次为低电平时,继续对第一电容充电,第二电容开始放电,使电流流过继电器线圈,继电器保持吸合状态。
可见,本发明通过PWM信号控制金氧半场效晶体管(MOSFET)及三极管(达林顿管)的通断来实现各个阶段电容的充放电,维持对驱动输出继电器的控制。当PWM控制信号故障时,能够迅速切断继电器,达到在防滑阀及其驱动电路或防滑阀电源控制电路故障的情况下,可靠的切断防滑电源,保证制动系统正常工作,提高制动系统及高速列车的安全性及可靠性。
本发明的有益效果是:本发明是在基本电子器件的基础上,通过巧妙地设计采用PWM信号来控制多电容的充放电,从而实现对防滑阀电源的控制。此发明电路采用PWM信号控制防滑阀电源,在防滑阀、其驱动电路或防滑阀电源控制电路故障时,能够有效的切断防滑阀电源,保证制动系统正常工作,提高制动系统及高速列车的安全性及可靠性。
综合上述本发明对高速列车制动系统中防滑阀电源的控制具有良好的效果,能够在防滑阀、防滑阀驱动电路以及上述的防滑阀电源控制电路故障的情况下可靠地切断防滑电源,使此故障导向安全侧,保证高速列车的制动力正常施加,从而保证列车安全、可靠地运行。因此此发明中涉及的防滑阀电源控制方法及实现电路具有良好的控制性能及广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明高速列车防滑阀电源控制电路的原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
如图1所示,本发明实施例高速列车防滑阀电源控制电路,组成包括:接入防滑阀电源回路的继电器RY1、隔离光耦PC1、金氧半场效晶体管(MOSFET)Q1、达林顿管TR1、第一电容C1、第一电容C1的充电电路、第一电容C1的放电电路、以及与继电器线圈L并联的第二电容,继电器线圈L串联接入第一电容C1的放电电路,第一电容C1的充电电路组成包括达林顿管TR1,达林顿管TR1的集电极C接列车电源,达林顿管TR1的发射极E接第一电容C1的第一端,达林顿管TR1的基极B分别接列车电源、金氧半场效晶体管Q1的漏极D,第一电容C1的第二端接地;第一电容C1的放电电路包括金氧半场效晶体管Q1,金氧半场效晶体管Q1的漏极D接第一电容C1的第一端,金氧半场效晶体管Q1的源极S经继电器线圈L接第一电容C1的第二端,同时金氧半场效晶体管Q1的源极S接地,金氧半场效晶体管Q1的栅极G经隔离光耦PC1的受光器接地,隔离光耦PC1的受光器并联有分压电阻R5,金氧半场效晶体管Q1、达林顿管TR1的通断受控于隔离光耦PC1的通断,隔离光耦PC1的通断受控于PWM控制信号。
本实施例中,PWM控制信号的高电平电压为5V,故隔离光耦PC1的发光器输入端接5V电压,输出端接PWM控制信号线;隔离光耦PC1的受光器输入端接列车电源,离光耦的受光器输出端接地。当PWM控制信号为低电平时,隔离光耦PC1的发光器两端出现电压差,电流流过发光器,从而使隔离光耦PC1导通;当PWM控制信号为高电平时,隔离光耦PC1的发光器两端电压相等,无电流流过发光器,从而使隔离光耦PC1截止。
如图1所示,隔离光耦PC1的发光器输入端与5V电压之间、隔离光耦PC1的受光器输入端与列车电源之间、达林顿管TR1的基极B与列车电源之间、达林顿管TR1的集电极C与列车电源之间分别串有电阻R1、R2、R3、R4。为了限流,第一电容C1的放电回路内串有限流电阻R7,本例中限流电阻R7设置在继电器线圈L与第一电容C1的第二端。
为了引导电流流向,本实施中,第一电容C1的充电回路、第一电容C1的放电回路上串有多个二极管,从图中可看出,第一电容C1的充电回路上设置的二极管为D3、D5,第一电容C1的放电回路上设置的二极管为D1、D2。
本电路工作过程如下:当PWM控制信号为低电平时,隔离光耦PC1导通,金氧半场效晶体管Q1的栅极G处于低电平状态,金氧半场效晶体管Q1截止,达林顿管TR1的基极B处于高电平状态,此时达林顿管TR1导通,列车电源通过第一电容C1的充电回路对第一电容C1充电;当PWM控制信号为高电平时,隔离光耦PC1截止,金氧半场效晶体管Q1的栅极G处于高电平状态,金氧半场效晶体管Q1导通,达林顿管TR1的基极B处于低电平状态,此时达林顿管TR1截止,第一电容C1通过放电回路放电,使电流流过继电器线圈L,继电器RY1吸合,同时对第二电容充电;当PWM控制信号再次为低电平时,继续对第一电容C1充电,第二电容开始放电,使电流流过继电器线圈L,继电器RY1保持吸合状态。
在一定频率控制下,上述过程重复进行,在整个过程中第一电容C1、第二电容C2不断地进行充放电,根据电容充电回路及放电回路计算电容的充放电时间常数,确定控制用PWM信号的频率,从而保证在电容充放电的过程中继电器RY1始终处于得电状态,电源输出触点闭合,保证高速列车处于滑行状态下,防滑阀电源能够可靠地输出实现防滑控制。若是PWM控制信号处于非PWM信号时,而无论是高电平或低电平继电器都无法得电,可以有效的控制防滑阀的电源,从而保证不会因为防滑阀或驱动电路故障导致制动系统处于非安全状态。
此外,如图1所示,本实施例高速列车防滑阀电源控制电路还设有继电器线圈L的放电回路,继电器线圈L的放电回路包括与继电器线圈L串联的限流电阻R7和引流二极管D4。当继电器关断时,通过限流电阻R7及引流二极管D4进行能量的释放,避免此电路产生震荡。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.高速列车防滑阀电源控制电路,组成包括:接入防滑阀电源回路的继电器,其特征在于包括:隔离光耦、金氧半场效晶体管、三极管、第一电容、第一电容的充电电路、第一电容的放电电路、以及与继电器线圈并联的第二电容,所述继电器线圈串联接入第一电容的放电电路,所述第一电容的充电电路组成包括三极管,所述三极管的集电极接列车电源,三极管的发射极接第一电容的第一端,三极管的基极分别接列车电源、金氧半场效晶体管的漏极,第一电容的第二端接地;所述第一电容的放电电路包括金氧半场效晶体管,所述金氧半场效晶体管的漏极接第一电容的第一端,金氧半场效晶体管的源极经继电器线圈接第一电容的第二端,同时金氧半场效晶体管的源极接地,金氧半场效晶体管的栅极经隔离光耦的受光器接地,所述隔离光耦的受光器并联有分压电阻,所述金氧半场效晶体管、三极管的通断受控于所述隔离光耦的通断,所述隔离光耦的通断受控于PWM控制信号。
2.根据权利要求1所述的高速列车防滑阀电源控制电路,其特征在于:所述隔离光耦的发光器输入端接5V电压,输出端接PWM控制信号线;隔离光耦的受光器输入端接列车电源,离光耦的受光器输出端接地。
3.根据权利要求2所述的高速列车防滑阀电源控制电路,其特征在于:第一电容的充电回路、第一电容的放电回路上串有用于引导电流流向的二极管。
4.根据权利要求3所述的高速列车防滑阀电源控制电路,其特征在于:所述三极管为达林顿管。
5.根据权利要求4所述的高速列车防滑阀电源控制电路,其特征在于:所述隔离光耦的发光器输入端与5V电压之间、所述隔离光耦的受光器输入端与列车电源之间、达林顿管的基极与列车电源之间、达林顿管的集电极与列车电源之间分别串有电阻。
6.根据权利要求5所述的高速列车防滑阀电源控制电路,其特征在于:所述第一电容的放电回路内串有限流电阻。
7.根据权利要求1所述的高速列车防滑阀电源控制电路,其特征在于:还设有继电器线圈的放电回路,所述继电器线圈的放电回路包括与继电器线圈串联的限流电阻和引流二极管。
8.根据权利要求1所述的高速列车防滑阀电源控制电路,其特征在于:当PWM控制信号为低电平时,隔离光耦导通,金氧半场效晶体管的栅极处于低电平状态,金氧半场效晶体管截止,三极管的基极处于高电平状态,此时三极管导通,列车电源通过第一电容的充电回路对第一电容充电;当PWM控制信号为高电平时,隔离光耦截止,金氧半场效晶体管的栅极处于高电平状态,金氧半场效晶体管导通,三极管的基极处于低电平状态,此时三极管截止,第一电容通过放电回路放电,使电流流过继电器线圈,继电器吸合,同时对第二电容充电;当PWM控制信号再次为低电平时,继续对第一电容充电,第二电容开始放电,使电流流过继电器线圈,继电器保持吸合状态。
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