CN109066577A - 一种抱闸驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种抱闸驱动电路，该抱闸驱动电路包括控制单元开关单元，检测单元、故障触发单元以及切断单元。开关单元包括MOS管，MOS管的栅极与控制单元连接，MOS管的源极和漏极用于分别与抱闸装置的两抱闸导线连接以控制抱闸装置的通电或断电；检测单元与开关单元连接；故障触发单元分别与检测单元以及控制单元连接；切断单元分别与故障触发单元以及MOS管的栅极连接。通过采用MOS管来实现抱闸装置的开通或关断控制，提高了抱闸驱动电路的耐久性。通过硬件切断单元能够实现了更快、更可靠关断MOS管功能，提高了对抱闸装置电气控制的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及抱闸技术领域，尤其涉及一种抱闸驱动电路。
背景技术
随着电力电子技术的发展，伺服系统在工控领域的比重越来越大，而伺服电机停机需要的抱闸装置也越显着重要，同时对抱闸装置的可靠性也提出了更高的要求。
抱闸装置可分为高压抱闸和低压抱闸，低压抱闸通常采用24VDC电源来控制。目前低压抱闸的实现方案中，主要采用继电器实现低压抱闸装置的开通或关断。继电器本质上属于一种机械装置，它开通或关断的控制要依赖于触点的可靠性，同时寿命有限。长时间、频繁的开通或关断容易造成触点阻抗增加，可靠性降低；同时频繁的大电流更容易造成触点黏连，造成继电器失效，导致电机的抱闸装置出现故障，无法正常运行。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是如何提高抱闸驱动装置的耐久性以及可靠性。
为了解决上述问题，本发明实施例提出一种抱闸驱动电路，该抱闸驱动电路包括：
控制单元；
开关单元，所述开关单元包括MOS管，所述MOS管的栅极与所述控制单元连接，所述MOS管的源极和漏极用于分别与抱闸装置的两抱闸导线连接以控制抱闸装置的通电或断电；
检测单元，所述检测单元与所述开关单元连接；
故障触发单元，所述故障触发单元分别与所述检测单元以及所述控制单元连接；以及
切断单元，所述切断单元分别与所述故障触发单元以及所述MOS管的栅极连接；
其中，所述检测单元用于检测流经所述MOS管的电流的大小，并根据检测结果向所述故障触发单元发送电流检测信号；所述故障触发单元用于在所述电流检测信号的电压大于预设的电压阈值时分别向所述控制单元以及所述切断单元发送故障信号；所述控制单元用于在未接收到所述故障触发单元发送的故障信号时，向所述MOS管发送驱动信号以使所述MOS管导通；所述切断单元用于在接收到所述故障触发单元发送的故障信号时，向所述MOS管发送关断信号以使所述MOS管截止。
其进一步的技术方案为，所述开关单元还包括第一三极管、第二三极管以及第三三极管；所述第三三极管的基极分别与所述控制单元以及所述故障触发单元连接，所述第三三极管的集电极分别与所述第一三极管的基极以及所述第二三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极接地；所述第一三极管的发射极以及所述第二三极管的发射极均与所述MOS管的栅极连接，所述第一三极管的基极与电压源连接，所述第二三极管的集电极接地。
其进一步的技术方案为，所述开关单元还包括第一稳压管，所述第一稳压管的负极与所述第三三极管的基极连接，所述第一稳压管的正极接地。
其进一步的技术方案为，所述检测单元包括采样电阻以及电流检测芯片，所述采样电阻与所述MOS管以及所述电流检测芯片连接，所述电流检测芯片与所述故障触发单元连接。
其进一步的技术方案为，所述故障触发单元包括故障比较单元；所述故障比较单元包括第一比较器、第二比较器、第一二极管以及第二二极管，所述第一比较器的负输入端与低基准电压输入端连接，所述第一比较器的正输入端与所述检测单元连接，所述第一比较器的输出端与所述第二二极管的负极连接；所述第二比较器的负输入端与所述检测单元连接，所述第二比较器的正输入端与高基准电压输入端连接，所述第二比较器的输出端分别与所述第一二极管的负极以及所述切断单元连接；所述第一二极管的正极以及所述第二二极管的正极均与所述控制单元连接。
其进一步的技术方案为，所述故障触发单元还包括基准单元，所述基准单元包括第二稳压管、偏置电阻、第四三极管、第一分压电阻以及第二分压电阻；所述偏置电阻的一端与电压源连接，所述偏置电阻的另一端分别与所述第四三极管的基极以及所述第二稳压管的负极连接；所述第二稳压管的负极接地；所述第四三极管的集电极与电压源连接，所述第四三极管的发射极与所述第一分压电阻连接，所述高基准电压输入端与所述第四三极管的发射极连接，所述低基准电压输入端通过所述第一分压电阻与所述第四三极管的发射极连接，所述低基准电压输入端通过第二分压电阻接地。
其进一步的技术方案为，所述切断单元包括第三比较器、第五三极管、第六三极管、第三分压电阻以及第四分压电阻；所述第三比较器的正输入端通过第三分压电阻与所述高基准电压输入端连接，所述第三比较器的正输入端通过第四分压电阻接地，所述第三比较器的负输入端与所述故障比较单元连接；所述第三比较器的输出端与第五三极管的基极连接，所述第五三极管的集电极与所述第六三极管的基极连接，所述第五三极管的发射极与电压源连接；所述第六三极管的集电极与所述MOS管的栅极连接，所述第六三极管的发射极接地。
其进一步的技术方案为，所述切断单元还包括第七三极管、第八三极管以及充电电容；所述第七三极管的基极与所述故障比较单元连接，所述第七三极管的发射极与电压源连接，所述第七三极管的集电极与所述第八三极管的基极连接；所述第八三极管的集电极与电压源连接；所述充电电容的一端同时与所述第八三极管的发射极以及所述第三比较器的负输入端连接，所述充电电容的另一端接地；所述充电电容的两端并联所述放电电阻。
其进一步的技术方案为，所述抱闸驱动电路还包括第一隔离单元以及第二隔离单元，所述控制单元通过所述第一隔离单元与所述故障触发单元连接，所述控制单元通过所述第二隔离单元与所述开关单元连接。
其进一步的技术方案为，所述第一隔离单元包括第一光电耦合器，所述第二隔离单元包括第二光电耦合器；所述第一光电耦合器的输入端与所述故障触发单元连接，所述第一光电耦合器的输出端与所述控制单元连接；所述第二光电耦合器的输入端与所述控制单元连接，所述光电耦合器的输出端与所述开关单元连接。
本实施例的技术方案，通过采用MOS管来实现抱闸装置的开通或关断控制，提高了抱闸驱动电路的耐久性。通过硬件切断单元能够实现了更快、更可靠关断MOS管功能，提高了对抱闸装置电气控制的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提出的一种抱闸驱动电路的结构示意图；
图2为图1所示的抱闸驱动电路的控制单元的电路图；
图3为图1所示的抱闸驱动电路的开关单元的电路图；
图4为图1所示的抱闸驱动电路的检测单元的电路图；
图5为图1所示的抱闸驱动电路的故障触发单元的电路图；
图6为图1所示的抱闸驱动电路的切断单元的电路图；
图7为图1所示的抱闸驱动电路的第一隔离单元的电路图；以及
图8为图1所示的抱闸驱动电路的第二隔离单元的电路图。
附图标记
100抱闸驱动电路；10控制单元；20开关单元；30检测单元；40故障触发单元；50切断单元；60第一隔离单元；70第二隔离单元障；41比较单元以及42基准单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
参见图1-图8，本发明提出一种抱闸驱动电路100，由图可知，该抱闸驱动电路100包括控制单元10、开关单元20、检测单元30、故障触发单元40以及切断单元50。
开关单元20包括MOS管Q1，该MOS管Q1的栅极与控制单元10连接，该MOS管Q1的源极和漏极用于分别与抱闸装置的两抱闸导线连接以控制抱闸装置的通电或断电。检测单元30与所述开关单元20连接，故障触发单元40分别与所述检测单元30以及所述控制单元10连接，切断单元50分别与所述故障触发单元40以及所述MOS管Q1的栅极连接。
本发明实施例中，检测单元30用于检测流经MOS管Q1的电流的大小，并根据检测结果向故障触发单元40发送电流检测信号；故障触发单元40用于在电流检测信号的电压大于预设的电压阈值时分别向控制单元10以及切断单元50发送故障信号；控制单元10用于在未接收到故障触发单元40发送的故障信号时，向MOS管Q1发送驱动信号以使MOS管Q1导通；切断单元50用于在接收到故障触发单元40发送的故障信号时，向MOS管Q1发送关断信号以使MOS管Q1截止。
本实施例的技术方案，通过采用MOS管Q1实现了抱闸装置的开通或关断控制，提高了抱闸驱动电路100的耐久性。通过硬件切断单元50能够实现了更快、更可靠关断MOS管Q1功能，提高了对抱闸装置电气控制的可靠性。
参见图2，其为本发明一实施例提出的一种抱闸驱动电路100的控制单元10的电路图，在本实施例中，控制单元10包括集成电路芯片U1，以及由电阻R1以及电容C1组成的滤波电路。集成电路芯片U1包含DSP数字信号处理器，或者在其它实施例中，集成电路芯片U1包含MCU微处理器。图2中，信号mFault为故障触发单元40发送给控制单元10的故障信号。信号mDrive为控制单元10发送给MOS管Q1的驱动信号。
参见图3，其为本发明一实施例提出的一种抱闸驱动电路100的开关单元20的电路图，所述开关单元20包括MOS管Q1、第一三极管Q2、第二三极管Q3、第三三极管Q4以及第一稳压管TZ1。
所述第三三极管Q4的基极分别与所述控制单元10以及所述故障触发单元40连接，所述第三三极管Q4的集电极分别与所述第一三极管Q2的基极以及所述第二三极管Q3的基极连接，所述第三三极管Q4的发射极接地；所述第一三极管Q2的发射极以及所述第二三极管Q3的发射极均与所述MOS管Q1的栅极连接，所述第一三极管Q2的基极与电压源V3连接，所述第二三极管Q3的集电极接地。第一三极管Q2和第二三极管Q3组成推挽电路，可提高开关单元20响应速度，使得开关单元20更加灵敏。
所述第一稳压管TZ1的负极与所述第三三极管Q4的基极连接，所述第一稳压管TZ1的正极接地。第一稳压管TZ1起到对电路的过压保护作用。
参见图4，其为本发明一实施例提出的一种抱闸驱动电路100的检测单元30的电路图。请结合图3以及图4，所述检测单元30包括采样电阻R7以及电流检测芯片U4，所述采样电阻R7与所述MOS管Q1以及所述电流检测芯片U4连接，所述电流检测芯片U4与所述故障触发单元40连接。采样电阻R7将抱闸电流转化成电压形式向电流检测芯片U4输出信号ISSENS+和信号ISSENS-。电流检测芯片U4将信号ISSENS+和信号ISSENS-转化放大成电压信号，并经过电阻R13和电容C10组成的滤波器后输出ISSENS_V电压信号给故障触发单元40。需要说明的是电流检测芯片U4为电流传感型集成电路或者线性运算放大器，本发明对此不做具体限定。
参见图5，其为本发明一实施例提出的一种抱闸驱动电路100的故障触发单元40的电路图。所述故障触发单元40包括故障比较单元41以及基准单元42。
所述基准单元42包括第二稳压管TZ2、偏置电阻R18、第四三极管Q5、第一分压电阻R21以及第二分压电阻R22；所述偏置电阻R18的一端与电压源V3连接，所述偏置电阻R18的另一端分别与所述第四三极管Q5的基极以及所述第二稳压管TZ2的负极连接；所述第二稳压管TZ2的负极接地；所述第四三极管Q5的集电极与电压源连接，所述第四三极管Q5的发射极与所述第一分压电阻R21连接，所述高基准电压输入端Vref_H与所述第四三极管Q5的发射极连接，所述低基准电压输入端Vref_L通过所述第一分压电阻R21与所述第四三极管Q5的发射极连接，所述低基准电压输入端Vref_L通过第二分压电阻R22接地。通过基准单元42可产生高基准电压以及低基准电压。
所述故障比较单元41包括第一比较器U5A、第二比较器U5B、第一二极管D1以及第二二极管D2，所述第一比较器U5A的负输入端与低基准电压输入端Vref_L连接，所述第一比较器U5A的正输入端与所述检测单元30连接，所述第一比较器U5A的输出端与所述第二二极管D2的负极连接；所述第二比较器U5B的负输入端与所述检测单元30连接，所述第二比较器U5B的正输入端与高基准电压输入端Vref_H连接，所述第二比较器U5B的输出端分别与所述第一二极管D1的负极以及所述切断单元50连接；所述第一二极管D1的正极以及所述第二二极管的正极D1均与所述控制单元10连接。
参见图6，其为本发明一实施例提出的一种抱闸驱动电路100的切断单元50的电路图。
所述切断单元50包括第三比较器U6、第五三极管Q8、第六三极管Q9、第三分压电阻R30、第四分压电阻R31、第七三极管Q6、第八三极管Q7以及充电电容C16。
所述第三比较器U6的正输入端通过第三分压电阻R30与所述高基准电压输入端Vref_H连接，所述第三比较器U6的正输入端通过第四分压电阻R31接地，所述第三比较器U6的负输入端与所述故障比较单元41连接；所述第三比较器U6的输出端与第五三极管Q8的基极连接，所述第五三极管Q8的集电极与所述第六三极管Q9的基极连接，所述第五三极管Q8的发射极与电压源V3连接；所述第六三极管Q9的集电极与所述MOS管Q1的栅极连接，所述第六三极管Q9的发射极接地。
所述第七三极管Q6的基极与所述故障比较单元41连接，所述第七三极管Q6的发射极与电压源V3连接，所述第七三极管Q6的集电极与所述第八三极管Q7的基极连接；所述第八三极管Q7的集电极与电压源V3连接；所述充电电容C16的一端同时与所述第八三极管Q7的发射极以及所述第三比较器U6的负输入端连接，所述充电电容C16的另一端接地。
来自于故障触发单元40产生的mFault_SC过流故障信号，通过第七三极管Q6以及第八三极管Q7组成的电平逻辑转换电路给充电电容C16充电，当充电电容C16充电电压超过高基准电压输入端Vref_H由第三分压电阻R30和第四分压电阻R31产生的分压比较电压时，第三比较器U6产生信号翻转，通过第五三极管Q8以及第六三极管Q9产生关断MOS管Q1的信号Drive_Close。
进一步地，充电电容C16的两端并联放电电阻R28。通过充电电容C16与放电电阻R28组成的RC延迟电路，还能够实现抱闸线圈或MOS管Q1短路后的打嗝功能。
参见图1，并结合参见图7以及图8，本发明实施例提出的抱闸驱动电路100还包括第一隔离单元60以及第二隔离单元70，所述控制单元10通过所述第一隔离单元60与所述故障触发单元40连接，所述控制单元10通过所述第二隔离单元70与所述开关单元20连接。
进一步地，所述第一隔离单元60包括第一光电耦合器U2，所述第二隔离单元70包括第二光电耦合器U3；所述第一光电耦合器U1的输入端与所述故障触发单元40连接，所述第一光电耦合器U1的输出端与所述控制单元10连接；所述第二光电耦合器U2的输入端与所述控制单元10连接，所述第二光电耦合器U3的输出端与所述开关单元20连接。
通过第一隔离单元60以及第二隔离单元70能够将控制单元10与故障触发单元40以及开关单元20隔离，确保了控制单元10的安全性。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，尚且本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种抱闸驱动电路，其特征在于，包括：
控制单元；
开关单元，所述开关单元包括MOS管，所述MOS管的栅极与所述控制单元连接，所述MOS管的源极和漏极用于分别与抱闸装置的两抱闸导线连接以控制抱闸装置的通电或断电；
检测单元，所述检测单元与所述开关单元连接；
故障触发单元，所述故障触发单元分别与所述检测单元以及所述控制单元连接；以及
切断单元，所述切断单元分别与所述故障触发单元以及所述MOS管的栅极连接；
其中，所述检测单元用于检测流经所述MOS管的电流的大小，并根据检测结果向所述故障触发单元发送电流检测信号；所述故障触发单元用于在所述电流检测信号的电压大于预设的电压阈值时分别向所述控制单元以及所述切断单元发送故障信号；所述控制单元用于在未接收到所述故障触发单元发送的故障信号时，向所述MOS管发送驱动信号以使所述MOS管导通；所述切断单元用于在接收到所述故障触发单元发送的故障信号时，向所述MOS管发送关断信号以使所述MOS管截止。
2.根据权利要求1所述的抱闸驱动电路，其特征在于，所述开关单元还包括第一三极管、第二三极管以及第三三极管；所述第三三极管的基极分别与所述控制单元以及所述故障触发单元连接，所述第三三极管的集电极分别与所述第一三极管的基极以及所述第二三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极接地；所述第一三极管的发射极以及所述第二三极管的发射极均与所述MOS管的栅极连接，所述第一三极管的基极与电压源连接，所述第二三极管的集电极接地。
3.根据权利要求2所述的抱闸驱动电路，其特征在于，所述开关单元还包括第一稳压管，所述第一稳压管的负极与所述第三三极管的基极连接，所述第一稳压管的正极接地。
4.根据权利要求1所述的抱闸驱动电路，其特征在于，所述检测单元包括采样电阻以及电流检测芯片，所述采样电阻与所述MOS管以及所述电流检测芯片连接，所述电流检测芯片与所述故障触发单元连接。
5.根据权利要求1所述的抱闸驱动电路，其特征在于，所述故障触发单元包括故障比较单元；所述故障比较单元包括第一比较器、第二比较器、第一二极管以及第二二极管，所述第一比较器的负输入端与低基准电压输入端连接，所述第一比较器的正输入端与所述检测单元连接，所述第一比较器的输出端与所述第二二极管的负极连接；所述第二比较器的负输入端与所述检测单元连接，所述第二比较器的正输入端与高基准电压输入端连接，所述第二比较器的输出端分别与所述第一二极管的负极以及所述切断单元连接；所述第一二极管的正极以及所述第二二极管的正极均与所述控制单元连接。
6.根据权利要求4所述的抱闸驱动电路，其特征在于，所述故障触发单元还包括基准单元，所述基准单元包括第二稳压管、偏置电阻、第四三极管、第一分压电阻以及第二分压电阻；所述偏置电阻的一端与电压源连接，所述偏置电阻的另一端分别与所述第四三极管的基极以及所述第二稳压管的负极连接；所述第二稳压管的负极接地；所述第四三极管的集电极与电压源连接，所述第四三极管的发射极与所述第一分压电阻连接，所述高基准电压输入端与所述第四三极管的发射极连接，所述低基准电压输入端通过所述第一分压电阻与所述第四三极管的发射极连接，所述低基准电压输入端通过第二分压电阻接地。
7.根据权利要求5所述的抱闸驱动电路，其特征在于，所述切断单元包括第三比较器、第五三极管、第六三极管、第三分压电阻以及第四分压电阻；所述第三比较器的正输入端通过第三分压电阻与所述高基准电压输入端连接，所述第三比较器的正输入端通过第四分压电阻接地，所述第三比较器的负输入端与所述故障比较单元连接；所述第三比较器的输出端与第五三极管的基极连接，所述第五三极管的集电极与所述第六三极管的基极连接，所述第五三极管的发射极与电压源连接；所述第六三极管的集电极与所述MOS管的栅极连接，所述第六三极管的发射极接地。
8.根据权利要求6所述的抱闸驱动电路，其特征在于，所述切断单元还包括第七三极管、第八三极管、充电电容以及放电电阻；所述第七三极管的基极与所述故障比较单元连接，所述第七三极管的发射极与电压源连接，所述第七三极管的集电极与所述第八三极管的基极连接；所述第八三极管的集电极与电压源连接；所述充电电容的一端同时与所述第八三极管的发射极以及所述第三比较器的负输入端连接，所述充电电容的另一端接地；所述充电电容的两端并联所述放电电阻。
9.根据权利要求1所述的抱闸驱动电路，其特征在于，所述抱闸驱动电路还包括第一隔离单元以及第二隔离单元，所述控制单元通过所述第一隔离单元与所述故障触发单元连接，所述控制单元通过所述第二隔离单元与所述开关单元连接。
10.根据权利要求9所述的抱闸驱动电路，其特征在于，所述第一隔离单元包括第一光电耦合器，所述第二隔离单元包括第二光电耦合器；所述第一光电耦合器的输入端与所述故障触发单元连接，所述第一光电耦合器的输出端与所述控制单元连接；所述第二光电耦合器的输入端与所述控制单元连接，所述光电耦合器的输出端与所述开关单元连接。
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