CN103440957B - 永磁线圈驱动电路的工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种永磁线圈驱动电路的工作方法，包括：分别有第一、第二低端开关管和第一，第二高端开关管构成的H电桥，其中第一低端开关管和第二高端开关管为第一组控制线圈得电的对管，第二低端开关管和第一高端开关管为第二组控制所述线圈得电的对管，各高端开关管与相应的高端驱动电路相连，各低端开关管与相应的低端驱动电路相连；分别控制所述第一、第二组对管的结构相同的第一、第二组对管控制电路；所述第一、第二组对管控制电路都包括：比较器、控制电路、比较电平电路。本发明采用两个比较器就能控制两组对管电路进行轮流导通，所以其控制端口也只要两个永磁合与永磁分，节约了端口资源。

Description

永磁线圈驱动电路的工作方法

本申请是分案申请，原申请的申请号：201210250424.4，发明创造名称：一种永磁线圈驱动电路的工作方法，申请日：2012-7-18。

技术领域

本发明涉及一种永磁线圈驱动电路的工作方法。

背景技术

现有的电磁线圈的驱动方式是采用单片机电路来控制三极管构成的H电桥电路来实现的，单片机分别通过四个端口来控制构成H电桥的两高端开关管和低端开关管轮流导通，该方式占用了较多的端口资源，若编程出现差错，出现了同时输出使所述两对开关管导通的电平的话，则H电桥就会烧毁；所以如何提供两个输入端就能控制该两对高端、低端开关管轮流导通，并且在两个输入端同时出现使所述开关管导通的电平时，能随机导通任一组对管，以避免H电桥烧坏的驱动电路是本领域的技术难题。

发明内容

本发明首要解决的技术问题是提供一种适于单输入控制H电桥的一组对管导通的永磁线圈驱动电路的工作方法。

本发明其次要解决的技术问题是永磁合和永磁分的输入端同时出现所述开关管导通的电平时，避免H电桥烧坏的永磁线圈驱动电路。

为解决上述技术问题，本发明提供

本发明还提供了一种永磁线圈驱动电路的工作方法，包括：

①由处理器输出的永磁合和永磁分控制信号分别接入至第一比较器01和第二比较器的同相端；

②若所述的永磁合控制信号为高电平，且永磁分控制信号为低电平，则所述第一比较器的同相端电压高于反相端电压，该第一比较器输出高电平以控制第一低端开关管Q1的第一低端驱动电路，使该第一低端开关管Q1导通；

所述第一比较器输出的高电平还接入至第二控制电路，该第二控制电路控制第二高端开关管Q4的第二高端驱动电路使第二高端开关管Q4导通，并提高第二比较电平电路的输出电压；

设于所述第一低端开关管Q1和第二高端开关管Q4之间的永磁线圈L1得电；

第二比较电平电路的输出电压输入至第二比较器的反相端；所述第二比较器的同相端电压低于其反相端的输入电压，则所述第二比较器输出低电平；该第二比较器输出的低电平控制第二低端驱动电路使第二低端开关管Q2截止；

所述第二比较器输出的低电平还接入至第一控制电路，所述第一控制电路控制第一高端开关管驱动电路使第一高端开关管Q3截止；

③若所述的永磁分控制信号为高电平，且永磁合控制信号为低电平，则所述第二比较器的同相端电压高于反相端电压，该第二比较器输出高电平以控制第二低端开关管Q2的第二低端驱动电路，使该第二低端开关管Q2导通；

所述第二比较器输出的高电平还接入至第一控制电路，该第一控制电路控制第一高端开关管Q3的第一高端驱动电路使第一高端开关管Q3导通，并提高第一比较电平电路的输出电压；

设于所述第二低端开关管Q2和第一高端开关管Q3之间的永磁线圈L1得电；

第一比较电平电路的输出电压输入至第一比较器的反相端；所述第一比较器的同相端电压低于其反相端的输入电压，则所述第一比较器输出低电平；该第一比较器输出的低电平控制第一低端驱动电路使第一低端开关管Q1截止；

所述第一比较器输出的低电平还接入至第二控制电路，所述第二控制电路控制第二高端开关管驱动电路使第二高端开关管Q4截止；

进一步，为了当第一控制电路输入端为高电平时，以提高第一比较电平电路的输出电压，使第一组对管控制电路不会因为误输入高电平（永磁合为高电平）而造成H电桥的所有开关管导通；所述第一控制电路包括：第一、第二光电耦合器DA1、DA2，所述第一光电耦合器DA1的阴极与第二光电耦合器DA2的阳极连接，并该连接线上形成第一结点J1、第一光电耦合器DA1的阳极分别与第二光电耦合器DA2的阴极连接并该连接线上形成第二结点J2；所述第一结点J1作为该第一控制电路的输出端，所述第二结点J2作为该第一控制电路的输入端；所述第一光电耦合器DA1的发射极与所述第二光电耦合器DA2的集电极相连，所述第二光电耦合器DA2的发射极作为左悬浮接地端，所述第一光电耦合器DA1的集电极与驱动电源相连；所述第二光电耦合器DA2的集电极还与第一高端开关管驱动电路的输入端相连；所述第一高端开关管驱动电路的接地端与所述左悬浮接地端相连；

所述第一控制电路的控制步骤包括：

当第一控制电路的控制输入端输入高电平时，所述第二光电耦合器DA2截止，所述第一光电耦合器DA1导通，则设于所述第一光电耦合器DA1集电极的驱动电源接入至所述第二光电耦合器DA2的集电极，并通过第十四二极管VD14、第十五电阻R15输入至第一高端开关管Q3，即该第一高端开关管导通；

同时当输入所述第一控制电路的控制输入端的高电平还接入至所述第一比较电平电路的输入端，提高第一二极管VD1阳极电位，进而提高所述第一比较电平电路的输出电压大于所述第一比较器的同相端的输入电压；

当第一控制电路的控制输入端输入低电平时，所述第二光电耦合器DA2导通，所述第一光电耦合器DA1截止，所述第二光电耦合器DA2的集电极和发射极对所述悬浮接地端短接，即该第一高端开关管Q3截止；

所述第二控制电路与第一控制电路的结构和工作原理相同。

进一步，所述永磁线圈驱动电路，包括：分别有第一低端开关管Q1和第二低端开关管Q2和第一高端开关管Q3和第二高端开关管Q4构成的H电桥，其中第一低端开关管Q1和第二高端开关管Q4为第一组控制线圈L1得电的对管，第二低端开关管Q2和第一高端开关管Q3为第二组控制所述线圈L1得电的对管，各高端开关管与相应的高端驱动电路相连，各低端开关管与相应的低端驱动电路相连；

还包括：分别控制所述第一、第二组对管的结构相同的第一、第二组对管控制电路；所述第一、第二组对管控制电路都包括：比较器、控制电路、比较电平电路；所述比较器的同相端与外部控制信号相连，其反相端与所述比较电平电路的输出端相连，该比较器的输出端分别与所述控制电路的输入端、所述低端驱动电路输入端相连； 所述控制电路的输出端与所述比较电平电路控制输入端相连；所述比较电平电路的输出端与另一组的比较器的反相端相连；所述比较器适于在输出高电平时，控制所述的一低端驱动电路使相应的一低端开关管导通；所述控制电路适于在所述比较器输出高电平时，控制所述的一高端驱动电路使相应的一高端开关管导通，并提高所述比较电平电路的输出电压大于所述另一组的比较器的同相端的输入电压；或所述比较器输出低电平时，控制所述的一高端驱动电路使相应的一高端开关管截止；所述比较电平电路，适于提供比较电压。

进一步，为了使比较电路控制相应的高端驱动电路，使所述高端开关管导通或截止；所述控制电路包括：第一光电耦合器DA1、第二光电耦合器DA2，所述第一光电耦合器DA1的阴极、阳极分别与第二光电耦合器DA2的阳极、阴极对应连接，并形成第一结点J1、第二结点J2；所述第一结点J1作为所述控制电路的输出端，所述第二结点J2作为该控制电路的输入端；所述第一光电耦合器DA1的发射极与所述第二光电耦合器DA2的集电极相连，所述第二光电耦合器DA2的发射极作为相应的悬浮接地端，所述第一光电耦合器DA1的集电极与驱动电源相连；所述第二光电耦合器DA2的集电极还与所述高端开关管驱动电路的输入端相连；所述高端开关管驱动电路的接地端与所述悬浮接地端相连。

进一步，为了驱动高端开关管导通或者截止，所述高端开关管的高端驱动电路包括：第十四二极管VD14，第十五电阻R15、第十六电阻R16，第三PNP型三极管V3，第十三稳压管VD13；所述第十四二极管VD14的阳极与第三PNP型三极管V3的基极和第十六电阻R16的一端相连，构成所述高端开关管驱动电路的输入端；所述第十六电阻R16的另一端、第三PNP型三极管V3的集电极和第十三稳压管VD13的阳极与所述悬浮接地端相连；所述第十四二极管VD14的阴极与第三PNP型三极管V3的发射极和第十五电阻R15的一端相连；所述第十五电阻R15的另一端与第十三稳压管VD13的阴极相连，作为所述高端驱动电路的输出端，并与一相应的高端开关管的基极相连，该高端开关管的发射极与所述高端开关管驱动电路的接地端相连。

进一步，为了当所述控制电路输入端为高电平时，以提高所述比较电平电路的输出电压，使另一组对管控制电路不会因为误输入高电平而造成H电桥的所有开关管导通；所述比较电平电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4，第一二极管VD1、第二二极管VD2、第六电容C6；所述第一电阻R1的一端与一电源相连，另一端分别与所述第二电阻R2、第三电阻R3的一端和第六电容C6的一端相连，所述第六电容C6的另一端接地；所述第二电阻R2的另一端分别与所述第一二极管VD1的阳极、第四电阻R4的一端和所述第一结点J1相连；所述第三电阻R3的另一端分别与所述第一二极管VD1的阳极、第二二极管VD2的阴极和比较器的反相端相连；所述第四电阻R4的另一端和所述第二二极管VD2的阳极接地。

进一步，为了驱动低端开关管导通或者截止， 所述低端管驱动电路包括：第六电阻R6、第七电阻R7，第三二极管VD3，第一NPN型三极管V1，第四稳压管VD4；所述第六电阻R6的一端与所述比较器的输出端相连，另一端与所述第三二极管VD3的阳极和第一NPN型三极管V1的基极相连，所述第一NPN型三极管V1的发射极与第三二极管VD3的阴极和所述第七电阻R7的一端相连，所述述第七电阻R7的另一端与第四稳压管VD4的阴极和相应低端开关管的基极相连；所述第四稳压管VD4的阳极和第一NPN型三极管V1的集电极接地。

进一步，为了防止输入信号抖动，所述比较器的同相端与一输入电阻和接地电容相连。

该电路中，所述第一、第二组对管控制电路的输入电平范围，即第一、第二比较器的输入电平范围，高电平5v、低电平0v。

所述比较电平电路中的电源为大于5V的电压源，一般取5-20V，取13V最佳，也可以根据选用的比较器的类型适当的调整比较电平电路的电源值。

比较器的电源根据相应的比较器类型，一般可取5-20V，取13V最佳。

本发明具有以下优点：（1）两个比较器就能控制两组对管电路进行轮流导通，所以其控制端口也只要两个永磁合与永磁分，节约了端口资源；（2）比较器、控制电路、比较电平电路配合工作，能提高比较电平电路的输出电压，防止另一比较器同相输入端误输入高电平时，即两比较器的同相端同时输入高电平时，两组对管都发生导通的情况，避免H电桥烧毁；（3）在同相端连接一接地电容，具有防抖动的功能；（4）高端开关管驱动电路各第三、第四PNP三极管的基极和发射极相连的第十二、第十四二极管能有效防止驱动电路过载。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的永磁线圈驱动电路的结构示意图；

图2为本发明永磁线圈驱动电路的H电桥的结构示意图；

图3为本发明的永磁线圈驱动电路的电路图；

图4为本发明的永磁线圈驱动电路的第一控制电路及第一高端驱动电路图；

图5为本发明的永磁线圈驱动电路的第一比较电路、第二比较电平电路及第一低端驱动电路图；

图6为本发明的永磁线圈驱动电路的第二控制电路及第二高端驱动电路图；

图7为本发明的永磁线圈驱动电路的第二比较电路、第一比较电平电路及第二低端驱动电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

实施例1

见图1、2，一种永磁线圈驱动电路，包括：分别有第一低端开关管Q1和第二低端开关管Q2和第一高端开关管Q3和第二高端开关管Q4构成的H电桥，其中第一低端开关管Q1和第二高端开关管Q4为第一组控制线圈L1得电的对管，第二低端开关管Q2和第一高端开关管Q3为第二组控制所述线圈L1得电的对管，各高端开关管与相应的高端驱动电路相连，各低端开关管与相应的低端驱动电路相连；

还包括：分别控制所述第一、第二组对管的结构相同的第一、第二组对管控制电路；所述第一对管控制电路1、第二组对管控制电路2都包括：比较器、控制电路、比较电平电路；

所述比较器的同相端与外部控制信号相连，其反相端与所述比较电平电路的输出端相连，该比较器的输出端分别与所述控制电路的输入端、所述低端驱动电路输入端相连；

所述控制电路的输出端与所述比较电平电路控制输入端相连；

所述比较电平电路的输出端与另一组的比较器的反相端相连；

所述比较器适于在输出高电平时，控制所述的一低端驱动电路使相应的一低端开关管导通；

所述控制电路适于在所述比较器输出高电平时，控制所述的一高端驱动电路使相应的一高端开关管导通，并提高所述比较电平电路的输出电压大于所述另一组的比较器的同相端的输入电压；或所述比较器输出低电平时，控制所述的一高端驱动电路使相应的一高端开关管截止；

所述比较电平电路，适于提供比较电压。

其中，见图4，所述控制电路包括：第一光电耦合器DA1、第二光电耦合器DA2，所述第一光电耦合器DA1的阴极、阳极分别与第二光电耦合器DA2的阳极、阴极对应连接，并形成第一结点J1、第二结点J2；所述第一结点J1作为所述控制电路的输出端，所述第二结点J2作为该控制电路的输入端；所述第一光电耦合器DA1的发射极与所述第二光电耦合器DA2的集电极相连，所述第二光电耦合器DA2的发射极作为相应的悬浮接地端，所述第一光电耦合器DA1的集电极与驱动电源相连；所述第二光电耦合器DA2的集电极还与所述高端开关管驱动电路的输入端相连；所述高端开关管驱动电路的接地端与所述悬浮接地端相连。

所述控制电路还包括：第十五二极管VD15、第二电容C2；所述第十五二极管VD15的阴极和第二电容C2的一端与所述驱动电源相连；所述第十五二极管VD15的阳极和第二电容C2的另一端与所述悬浮接地端相连。

见图4，所述高端开关管的高端驱动电路包括：第十四二极管VD14，第十五电阻R15、第十六电阻R16，第三PNP型三极管V3，第十三稳压管VD13；所述第十四二极管VD14的阳极与第三PNP型三极管V3的基极和第十六电阻R16的一端相连，构成所述高端开关管驱动电路的输入端；所述第十六电阻R16的另一端、第三PNP型三极管V3的集电极和第十三稳压管VD13的阳极与所述悬浮接地端相连；所述第十四二极管VD14的阴极与第三PNP型三极管V3的发射极和第十五电阻R15的一端相连；所述第十五电阻R15的另一端与第十三稳压管VD13的阴极相连，作为所述高端驱动电路的输出端，并与一相应的高端开关管的基极相连，该高端开关管的发射极与所述高端开关管驱动电路的接地端相连。

见图5，所述比较电平电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4，第一二极管VD1、第二二极管VD2、第六电容C6；所述第一电阻R1的一端与一电源相连，另一端分别与所述第二电阻R2、第三电阻R3的一端和第六电容C6的一端相连，所述第六电容C6的另一端接地；所述第二电阻R2的另一端分别与所述第一二极管VD1的阳极、第四电阻R4的一端和所述第一结点J1相连；所述第三电阻R3的另一端分别与所述第一二极管VD1的阳极、第二二极管VD2的阴极和比较器的反相端相连；所述第四电阻R4的另一端和所述第二二极管VD2的阳极接地。

所述低端管驱动电路包括：第六电阻R6、第七电阻R7，第三二极管VD3，第一NPN型三极管V1，第四稳压管VD4；所述第六电阻R6的一端与所述比较器的输出端相连，另一端与所述第三二极管VD3的阳极、第一NPN型三极管V1的基极相连，所述第一NPN型三极管V1的发射极与第三二极管VD3的阴极和所述第七电阻R7的一端相连，所述述第七电阻R7的另一端与第四稳压管VD4的阴极和相应低端开关管的基极相连；所述第四稳压管VD4的阳极和第一NPN型三极管V1的集电极接地。

所述比较器的同相端与一输入电阻和接地电容相连。

见图3-7，特别是图6、7示出了第二控制电路及第二高端驱动电路图和第二比较电路、第一比较电平电路及第二低端驱动电路图；其结构与第一控制电路，第一高端驱动电路，第二比较电平电路及第一低端驱动电路相同。

见图1，所述第一对管控制电路1、第二组对管控制电路2都包括：比较器、控制电路、比较电平电路；现将各组对管控制电路分组，即所述第一对管控制电路1，包括：第一比较器101、第二控制电路103、第二比较电平电路105；所述第二对管控制电路2，包括：第二比较器201、第一控制电路203、第一比较电平电路205。

该实施方式中各组所述比较器、控制电路、比较电平电路的结构是相同的，故电路不再重复表示；现示出该实施方式各电路的元器件型号和电路阻值如下：

R1=R3=R4=R8=R9=R11=10KΩ

R2=R5=R6=R10=R12=R13=2.2kΩ

R7=R15=R18=R14=39Ω

R16=R17=47 kΩ

比较电平电路的电源取13V，比较器的电源取13V。

比较器可以采用处于开环状态的运算放大器；处于开环状态的运算放大器具有非线性特点，即同相端电压比反相端电压高，输出高电平（等于运放工作电压的最大值，本发明电源正端接13V，所以输出高电平为13V），同相端电压比反相端电压低，输出低电平（等于运放工作电压的最小值，本发明电源一端接地，所以低电平输出为0V）。

本发明的一种永磁线圈驱动电路适用于由NPN、PNP型开关管，或者各种MOS管构成的H电桥电路。

实施例2

见图3，图3示出了该开关管驱动电路的具体电路实施方式和原理；为了简便起见，相同或相似的元器件采用相同或相似的标号；在该实施方式中，比较器采用双比较器集成电路，所以第一比较器的标号改为U1B、第二比较器的标号改为U1A。

在实施例1的基础上开关管可以采用MOS管来代替，H电桥的驱动原理如下：

本电路充分考虑H电桥的驱动可靠性，电路设计时完全避免上下桥臂的直通，具体真值表如下表1：

表1 H电桥的驱动真值表

该电路的工作原理如下：该电路主要有两个比较器、四个光耦及少量几个无源器件组成，本实施方式中所述的开关管为MOS管。

其中第四稳压管VD4, 第五稳压管VD5, 第十二稳压管VD12, 第十三稳压管VD13分别为第一低端开关管Q1、第二低端开关管Q2、第一高端开关管Q3、第二高端开关管Q4的栅极过压保护稳压管，对于感性负载，当高端开关管断开时，电流会流经续流二极管。由于电感和寄生电容之间的谐振，第一低端开关管Q1、第二低端开关管Q2、第一高端开关管Q3、第二高端开关管Q4的栅极上的电压可能上升到过压状态。该过压保护稳压管取13V齐纳二极管对栅极上的电压进行箝位，从而避免过压状况；第七电阻R7、第十七电阻R17、第十四电阻R14、第十五电阻R15为栅极驱动电阻，根据所需的开关时间tSW.选择。开关时间是指将 Cgd 、 Cgs 和开关管充电到要求的电荷Qgd 和 Qgs所需的时间；第一PNP三极管V1, 第二PNP三极管V2, 第三PNP三极管V3, 第四PNP三极管V4为各开关管快速关断三极管，保证开关管快速（在微妙级的时间内）从饱和区进入截止区。第三二极管VD3, 第六二极管VD6, 第十一二极管VD11, 第十四二极管VD14为第一低端开关管Q1、第二低端开关管Q2、第一高端开关管Q3、第二高端开关管Q4的开通通道，保证各开关管的可靠导通。以上所有器件组成开光管的最基本的驱动电路。

永磁分永磁合为处理器发出的 TTL电平信号，该电平信号送入比较器后直接驱动开关管，由于高端和低端的驱动电源是不同的。低端的驱动电压以地为参考，因此该驱动由直流电源直接供，比较器的输出直接驱动第一低端开关管Q1和第二低端开关管Q2。然而，高端是悬空的，因此需要使用自举驱动电路，其工作原理如下所述。观察图3或图4，所示H桥电路的左侧，自举驱动电路利用第二电容C2、第十五二极管VD15实现。自举电容的过压保护由第十五二极管VD15完成,如上所述，对于感性负载，当高端开关管断开时，电流会流经续流二极管。由于电感和寄生电容之间的谐振，电容上的电压可能上升到过压状态。13 V齐纳二极管第十五二极管VD15对电容上的电压进行箝位，从而避免过压状况。

所述第一比较电平电路中的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二比较电平电路中的第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11分别构成第一比较器U1B和第二比较器B1A的反相端电平分配器，与第一比较器U1B和第二比较器U1A、第一光电耦合器DA1, 第二光电耦合器DA2, 第三光电耦合器DA3, 第四光电耦合器DA4联合组成逻辑控制，以实现表中的驱动逻辑。

常态时，通常情况下永磁分、永磁合没有信号输入，即都为0V（TTL低电平），由于第一比较器U1B和第二比较器B1A的的反相端电平为电阻网络，任何情况下都比各比较器的正相端高，根据比较器的特性，两比较器的输出端脚输出永远为0V,第一PNP三极管V1,第二PNP三极管V2导通，第一低端开关管Q1,第二低端开关管Q2被关断，与第二比较器U1A的输出端相连的第二光电耦合器DA2的阴极和第一光电耦合器DA1的阳极也被拉到0V，第二光电耦合器DA2通过第二电阻R2,第一电阻R1与13V电源形成回路导通，第三PNP三极管V3导通，第一高端开关管Q3关断，第一比较器U1B的反相端通过第三电阻R3取得第二光电耦合器DA2导通回路的分压电压3V作为永磁合的比较电平，第一二极管VD1,第二二极管VD2为第一比较器U1B的反相端的反相保护电路，第六电容C6,第七电容C7为去抖电路，防止瞬间干扰，增加电路的稳定性。此时第一光电耦合器DA1由于没有导通回路而关闭(其阳极和阴极皆为低电平)。同理，与第一比较器U1B的输出端相连的第四光电耦合器DA4的阴极和第三光电耦合器DA3的阳极也被拉到0V，第四光电耦合器DA4通过第十电阻R10,第八电阻R8与13V电源形成回路导通，第四PNP三极管V4导通，第二高端开关管Q4关断，第二比较器U1A的反相端通过第八电阻R8取得第四光电耦合器DA4导通回路的分压电压3V作为永磁分的比较电平，第七二极管VD7, 第八二极管VD8为第二比较器U1A的反相端的反相保护电路，第四电容C4, 第五电容C5为去抖电路，防止瞬间干扰，增加电路的稳定性。此时第三光电耦合器DA3由于没有导通回路而关闭(其阳极和阴极皆为低电平)。

控制永磁机构分时，当永磁分有信号输入为5V（TTL高电平），永磁合没有信号输入为0V（TTL低电平），此时第二比较器U1A的同相端电平为5V高于该比较器U1A的反相端3V，该比较器U1A的1脚输出13V高电平，通过第十三电阻R13,第六二极管VD6, 第十四电阻R14,使得第二低端开关管Q2导通，第二比较器U1A的输出端相连的第二光电耦合器DA2的阴极和被拉到13V第一光电耦合器DA1的阳极也被拉到13V，第一光电耦合器DA1通过第四电阻R4与电源地形成回路导通，驱动电源通过第一光电耦合器DA1的集电极，第一光电耦合器DA1的发射极第十四二极管VD14,第十五电阻R15，使得第一高端开关管Q3导通，第一比较器U1B的反相端通过第三电阻R3取得第一光电耦合器DA1导通回路的分压电压12V作为永磁合的比较电平，强行抬高比较电平永磁合（TTL电平0—5V）被强制屏蔽，确保第一比较器U1B的输出端输出为0V,此时第二光电耦合器DA2由于没有导通回路而关闭(其阳极和阴极皆为高电平)。第一比较器U1B的输出端相连的第四光电耦合器DA4的阴极和第三光电耦合器DA3的阳极也被拉到0V，第四光电耦合器DA4通过第十电阻R10,第八电阻R8与13V电源形成回路导通，第四PNP三极管V4导通，使得第二高端开关管Q4关断，第二比较器U1A的反相端通过第八电阻R8取得第四光电耦合器DA4导通回路的分压电压3V作为永磁分的比较电平。因此第一高端开关管Q3和第二低端开关管Q2导通，驱动永磁机构进行分闸操作。该过程经过一个脉冲完成后，回归到常态，即通常情况下永磁分、永磁合没有信号输入，即都为0V（TTL低电平），从而使得第一PNP三极管V1,第二PNP三极管V2,第三PNP三极管V3,第四PNP三极管V4导通，第一低端开关管Q1、第二低端开关管Q2、第一高端开关管Q3、第二高端开关管Q4因此关断。

控制永磁机构合时，当永磁合有脉冲信号输入为5V（TTL高电平），永磁分没有信号输入为0V（TTL低电平），此时第一比较器U1B的同相端电平为5V高于该比较器U1B的反相端3V，第一比较器U1B的输出端输出13V高电平，通过第六电阻R6,第三PNP二极管VD3, 第七电阻R7,使得第一低端开关管Q1导通，与第一比较器U1B的输出端相连的第四光电耦合器DA4的阴极和第三光电耦合器DA3的阳极也被拉到13V，第三光电耦合器DA3通过第十一电阻R11与电源地形成回路导通，驱动电源通过第三光电耦合器DA3的集电极，第三光电耦合器DA3的发射极第十一二极管VD11,第十八电阻R18，使得第二高端开关管Q4导通，第二比较器U1A的反相端通过第九电阻R9取得第三光电耦合器DA3导通回路的分压电压12V作为永磁合的比较电平，强行抬高比较电平，永磁分（TTL电平0—5V）被强制屏蔽，确保第二比较器U1A的输出端输出为0V,此时第四光电耦合器DA4由于没有导通回路而关闭(其阳极和阴极皆为高电平)。第二较器U1A的输出端相连的第二光电耦合器DA2的阴极和第一光电耦合器DA1的阳极也被拉到0V，第二光电耦合器DA2通过第二电阻R2,第一电阻R1与13V电源形成回路导通，第三PNP三极管V3导通，使得第一高端开关管Q3关断，第一比较器U1B的反相端通过第三电阻R3取得第二光电耦合器DA2导通回路的分压电压3V作为永磁分的比较电平。因此第一低端开关管Q1和第二高端开关管Q4导通，驱动永磁机构进行合闸操作。该过程进过一个脉冲完成后，回归到常态，即通常情况下永磁分、永磁合没有信号输入，即都为0V（TTL低电平），从而使得第一PNP三极管V1,第二PNP三极管V2,第三PNP三极管V3,第四PNP三极管V4导通，第一低端开关管Q1、第二低端开关管Q2、第一高端开关管Q3、第二高端开关管Q4因此关断。

非法状态，即当永磁合、永磁分都有脉冲信号输入为5V（TTL高电平），为非法状态，微处理器不会发出这样的信号，即使异常时永磁合、永磁分都有TTL的5V高电平输入，将随机导通各组第一低端开关管Q1, 第二高端开关管Q4或第二低端开关管Q2, 第一高端开关管Q3，防止第一低端开关管Q1, 第一高端开关管Q3或第二低端开关管Q2, 第二高端开关管Q4直通而烧坏开关管。

实施例3

见图1-5,在实施例1的基础上，一种永磁线圈驱动电路的工作方法，包括：

①由处理器输出的永磁合和永磁分控制信号分别接入至第一比较器101、第二比较器201的同相端；其中永磁合和永磁分控制信号的高电平5V、低电平为0V；第一比较器101和第二比较器201的电源电压为5-20V，一般取13V；比较电平电路的电源也取13V。

②若所述的永磁合控制信号为高电平，且永磁分控制信号为低电平，则所述第一比较器101的同相端电压高于反相端电压，该第一比较器101输出高电平以控制第一低端开关管Q1的第一低端驱动电路102，使该第一低端开关管Q1导通；

所述第一比较器101输出的高电平还接入至第二控制电路103，该第二控制电路103控制第二高端开关管Q4的第二高端驱动电路104使第二高端开关管Q4导通，并提高第二比较电平电路105的输出电压；

设于所述第一低端开关管Q1和第二高端开关管Q4之间的永磁线圈L1得电；

第二比较电平电路105的输出电压输入至第二比较器201的反相端；所述第二比较器201的同相端电压低于其反相端的输入电压，则所述第二比较器201输出低电平；该第二比较器201输出的低电平控制第二低端驱动电路202使第二低端开关管Q2截止；

所述第二比较器201输出的低电平还接入至第一控制电路203，所述第一控制电路203控制第一高端开关管驱动电路204使第一高端开关管Q3截止；

③若所述的永磁分控制信号为高电平，且永磁合控制信号为低电平，则所述第二比较器201的同相端电压高于反相端电压，该第二比较器201输出高电平以控制第二低端开关管Q2的第二低端驱动电路202，使该第二低端开关管Q2导通；

所述第二比较器201输出的高电平还接入至第一控制电路203，该第一控制电路203控制第一高端开关管Q3的第一高端驱动电路204使第一高端开关管Q3导通，并提高第一比较电平电路205的输出电压；

设于所述第二低端开关管Q2和第一高端开关管Q3之间的永磁线圈L1得电；

第一比较电平电路205的输出电压输入至第一比较器101的反相端；所述第一比较器101的同相端电压低于其反相端的输入电压，则所述第一比较器101输出低电平；该第一比较器101输出的低电平控制第一低端驱动电路102使第一低端开关管Q1截止；

所述第一比较器101输出的低电平还接入至第二控制电路103，所述第二控制电路103控制第二高端开关管驱动电路104使第二高端开关管Q4截止；

进一步，所述第一控制电路203包括：第一光电耦合器DA1、第二光电耦合器DA2，所述第一光电耦合器DA1的阴极与第二光电耦合器DA2的阳极连接，并该连接线上形成第一结点J1、第一光电耦合器DA1的阳极分别与第二光电耦合器DA2的阴极连接并该连接线上形成第二结点J2；所述第一结点J1作为该第一控制电路203的输出端，所述第二结点J2作为该第一控制电路203的输入端；所述第一光电耦合器DA1的发射极与所述第二光电耦合器DA2的集电极相连，所述第二光电耦合器DA2的发射极作为一悬浮接地端，所述第一光电耦合器DA1的集电极与驱动电源相连；所述第二光电耦合器DA2的集电极还与所述高端开关管驱动电路的输入端相连；所述高端开关管驱动电路的接地端与所述悬浮接地端相连；

所述第一控制电路203还包括：第十五二极管VD15、第二电容C2；所述第十五二极管VD15的阴极和第二电容C2的一端与所述驱动电源相连；所述第十五二极管VD15的阳极和第二电容C2的另一端与所述悬浮接地端相连；

所述第一控制电路203的控制步骤包括：

当第一控制电路203的控制输入端输入高电平时，所述第二光电耦合器DA2截止，所述第一光电耦合器DA1导通，则设于所述第一光电耦合器DA1集电极的驱动电源接入至所述第二光电耦合器DA2的集电极，并通过第十四二极管VD14、第十五电阻R15输入至第一高端开关管Q3，即该第一高端开关管导通；

同时当输入所述第一控制电路203的控制输入端的高电平还接入至所述第一比较电平电路205的输入端，提高第一二极管VD1阳极电位，进而提高所述第一比较电平电路205的输出电压大于所述第一比较器101的同相端的输入电压；

当第一控制电路203的控制输入端输入低电平时，所述第二光电耦合器DA2导通，所述第一光电耦合器DA1截止，所述第二光电耦合器DA2的集电极和发射极对所述悬浮接地端短接，即该第一高端开关管Q3截止；

所述第二控制电路103与第一控制电路203的结构和工作原理相同。

见图1、2，所述永磁线圈驱动电路，包括：分别有第一低端开关管Q1和第二低端开关管Q2和第一高端开关管Q3和第二高端开关管Q4构成的H电桥，其中第一低端开关管Q1和第二高端开关管Q4为第一组控制线圈L1得电的对管，第二低端开关管Q2和第一高端开关管Q3为第二组控制所述线圈L1得电的对管，各高端开关管与相应的高端驱动电路相连，各低端开关管与相应的低端驱动电路相连；还包括：分别控制所述第一、第二组对管的结构相同的第一、第二组对管控制电路；所述第一对管控制电路1、第二组对管控制电路2都包括：比较器、控制电路、比较电平电路；所述比较器的同相端与外部控制信号相连，其反相端与所述比较电平电路的输出端相连，该比较器的输出端分别与所述控制电路的输入端、所述低端驱动电路输入端相连； 所述控制电路的输出端与所述比较电平电路控制输入端相连；所述比较电平电路的输出端与另一组的比较器的反相端相连；所述比较器适于在输出高电平时，控制所述的一低端驱动电路使相应的一低端开关管导通；所述控制电路适于在所述比较器输出高电平时，控制所述的一高端驱动电路使相应的一高端开关管导通，并提高所述比较电平电路的输出电压大于所述另一组的比较器的同相端的输入电压；或所述比较器输出低电平时，控制所述的一高端驱动电路使相应的一高端开关管截止；所述比较电平电路，适于提供比较电压。

其中，见图4，所述控制电路包括：第一光电耦合器DA1、第二光电耦合器DA1DA2，所述第一光电耦合器DA1的阴极、阳极分别与第二光电耦合器DA2的阳极、阴极对应连接，并形成第一结点J1、第二结点J2；所述第一结点J1作为所述控制电路的输出端，所述第二结点J2作为该控制电路的输入端；所述第一光电耦合器DA1的发射极与所述第二光电耦合器DA2的集电极相连，所述第二光电耦合器DA2的发射极作为相应的悬浮接地端，所述第一光电耦合器DA1的集电极与驱动电源相连；所述第二光电耦合器DA2的集电极还与所述高端开关管驱动电路的输入端相连；所述高端开关管驱动电路的接地端与所述悬浮接地端相连。

所述控制电路还包括：第十五二极管VD15、第二电容C2；所述第十五二极管VD15的阴极和第二电容C2的一端与所述驱动电源相连；所述第十五二极管VD15的阳极和第二电容C2的另一端与所述悬浮接地端相连。

见图4，所述高端开关管的高端驱动电路包括：第十四二极管VD14，第十五电阻R15、第十六电阻R16，第三PNP型三极管V3，第十三稳压管VD13；所述第十四二极管VD14的阳极与第三PNP型三极管V3的基极和第十六电阻R16的一端相连，构成所述高端开关管驱动电路的输入端；所述第十六电阻R16的另一端、第三PNP型三极管V3的集电极和第十三稳压管VD13的阳极与所述悬浮接地端相连；所述第十四二极管VD14的阴极与第三PNP型三极管V3的发射极和第十五电阻R15的一端相连；所述第十五电阻R15的另一端与第十三稳压管VD13的阴极相连，作为所述高端驱动电路的输出端，并与一相应的高端开关管的基极相连，该高端开关管的发射极与所述高端开关管驱动电路的接地端相连。

见图5，所述比较电平电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4，第一二极管VD1、第二二极管VD2、第六电容C6；所述第一电阻R1的一端与一电源相连，另一端分别与所述第二电阻R2、第三电阻R3的一端和第六电容C6的一端相连，所述第六电容C6的另一端接地；所述第二电阻R2的另一端分别与所述第一二极管VD1的阳极、第四电阻R4的一端和所述第一结点J1相连；所述第三电阻R3的另一端分别与所述第一二极管VD1的阳极、第二二极管VD2的阴极和比较器的反相端相连；所述第四电阻R4的另一端和所述第二二极管VD2的阳极接地。

所述低端管驱动电路包括：第六电阻R6、第七电阻R7，第三二极管VD3，第一NPN型三极管V1，第四稳压管VD4；所述第六电阻R6的一端与所述比较器的输出端相连，另一端与所述第三二极管VD3的阳极和第一NPN型三极管V1的基极相连，所述第一NPN型三极管V1的发射极与第三二极管VD3的阴极和所述第七电阻R7的一端相连，所述述第七电阻R7的另一端与第四稳压管VD4的阴极和相应低端开关管的基极相连；所述第四稳压管VD4的阳极和第一NPN型三极管V1的集电极接地。

所述比较器的同相端与一输入电阻、接地电容相连。

见图3-7，特别是图6、7示出了第二控制电路及第二高端驱动电路图和第二比较电路、第一比较电平电路及第二低端驱动电路图；其结构与第一控制电路，第一高端驱动电路，第二比较电平电路及第一低端驱动电路相同。

见图1，所述第一对管控制电路1、第二组对管控制电路2都包括：比较器、控制电路、比较电平电路；现将各组对管控制电路分组，即所述第一对管控制电路1，包括：第一比较器101、第二控制电路103、第二比较电平电路105；所述第二对管控制电路2，包括：第二比较器201、第一控制电路203、第一比较电平电路205。

该实施方式中各组所述比较器、控制电路、比较电平电路的结构是相同的，故电路不再重复表示；现示出该实施方式各电路的元器件型号和电路阻值如下：

R1=R3=R4=R8=R9=R11=10KΩ

R2=R5=R6=R10=R12=R13=2.2kΩ

R7=R15=R18=R14=39Ω

R16=R17=47 kΩ

比较电平电路的电源取13V，比较器的电源取13V。

比较器可以采用处于开环状态的运算放大器；处于开环状态的运算放大器具有非线性特点，即同相端电压比反相端电压高，输出高电平（等于运放工作电压的最大值，本发明电源正端接13V，所以输出高电平为13V），同相端电压比反相端电压低，输出低电平（等于运放工作电压的最小值，本发明电源一端接地，所以低电平输出为0V）。

本发明的一种永磁线圈驱动电路适用于由NPN、PNP型开关管，或者各种MOS管构成的H电桥电路。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种永磁线圈驱动电路的工作方法，包括：

①由处理器输出的永磁合和永磁分控制信号分别接入至第一、第二比较器的同相端；

②若所述的永磁合控制信号为高电平，且永磁分控制信号为低电平，则所述第一比较器的同相端电压高于反相端电压，该第一比较器输出高电平以控制第一低端开关管的第一低端驱动电路，使该第一低端开关管导通；

所述第一比较器输出的高电平还接入至第二控制电路，该第二控制电路控制第二高端开关管的第二高端驱动电路使第二高端开关管导通，并提高第二比较电平电路的输出电压；

设于所述第一低端开关管和第二高端开关管之间的永磁线圈得电；

第二比较电平电路的输出电压输入至第二比较器的反相端；所述第二比较器的同相端电压低于其反相端的输入电压，则所述第二比较器输出低电平；该第二比较器输出的低电平控制第二低端驱动电路使第二低端开关管截止；

所述第二比较器输出的低电平还接入至第一控制电路，所述第一控制电路控制第一高端开关管驱动电路使第一高端开关管截止。