CN109546622B - 线性驱动器的开关电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及线性驱动器的开关电路，包括：连接在第一电源输出端以及线性驱动器M正极输入端的第一开关电路、连接在第二电源输出端以及线性驱动器M负极输出端的第二开关电路。第一开关电路包括第一通断元件、第二通断元件，当第一通断元件导通，第二通断元件断开时，第一开关电路输出电流驱动线性驱动器M正转；当线性驱动器M堵转时，第一通断元件断开，第二通断元件导通，线性驱动器M停转；第二开关电路与第一开关电路为对称电路。通过本发明实现以下效果：通过区别线性驱动器运行过程中的电流和堵转时电流的差异，直接采用电路限制电流的方式实现限位功能。

Description

线性驱动器的开关电路
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及线性驱动器的开关电路。
背景技术
线性驱动器所构成的直线往复机构普遍应用于智能电器，自动控制装置，生活用品，医疗器械等相关领域。现有的线性驱动器常规限位方式有两种，机械开关直接关掉电路实现限位和机械开关的动作给电信号给控制单元实现限位。
机械开关直接关掉电路实现限位方式如图1所示，机械开关直接关掉电路实现限位的方式包括二极管D5、D6、连接在二极管D5两端的下限位开关S1以及连接在二极管D6两端的上限位开关S2。当线性驱动器M的引脚1连接电源正极，引脚2连接电源负极输入时，上下限位都导通，电流走向外引脚1-M-S2-S1-引脚2，线性驱动器M上升到上限位时，机械结构顶到上限位把上限位开关S2断开，线路断开，电机停转。此时，变换引脚1和引脚2的电源极性，即引脚1接负极，引脚2接正极时，电流走向为引脚2-S1-D6-M-引脚1，此时，线性驱动器M下降，机械结构把上限位开关S2释放，电流走向又变为引脚2-S1-S2-M-引脚1。走到下限位时，机械结构将下限位开关S1断开，电路断开，线性驱动器M停止，如此循环。
机械开关的动作给电信号给控制单元实现限位的方式如图2所示，其原理为：引脚1和2接电源，引脚3、4、5连接到控制器上。当开关S4动作或不动作时，引脚4和5的电压差是不同的，控制器通过该电压差区别如果检测到S4断开，则切断引脚1和引脚2的电源。同理，开关S3动作时，引脚3和4的电压差也是不同的，当控制器通过该电压差如果检测到检测开关S3断开，则切断引脚1和引脚2的电源，从而实现上下限位的作用。
上述两种限位方案均采用机械传动顶到限位开关触发限位，这两种限位方案存在以下问题：1、机械限位由于推杆的反复抵触导致磨损，从而导致限位开关不起作用；2、小尺寸的线性驱动器设计受到了机械开关尺寸的限制，机械开关尺寸较大不易安装，且造成整体体积较大；3、行程开关和机械结构需要配合安装，安装配合及更换都不方便；4、不同行程的线性驱动器要配不同尺寸的行程限位线路板。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出线性驱动器的开关电路，该开关电路取消了机械行程开关，通过区别线性驱动器运行过程中的电流和堵转时电流的差异，直接采用电路限制电流的方式实现限位功能。
线性驱动器的开关电路，包括：连接在第一电源输出端以及线性驱动器M正极输入端的第一开关电路、连接在第二电源输出端以及线性驱动器M负极输出端的第二开关电路，
所述第一开关电路包括第一通断元件、第二通断元件，当第一通断元件导通，第二通断元件断开时，第一开关电路输出电流驱动线性驱动器M正转；当线性驱动器M堵转时，第一通断元件断开，第二通断元件导通，第一开关电路输出小电流，线性驱动器M停转；
所述第二开关电路包括第三通断元件、第四通断元件，当第三通断元件导通，第四通断元件断开时，第二开关电路输出电流驱动线性驱动器M反转；当线性驱动器M堵转时，第三通断元件断开，第四通断元件导通，第二开关电路输出小电流，线性驱动器M停转。
优选的，所述第一开关电路还包括二极管D1、电阻R1、R2、R3以及电容C1，所述二极管D1的负极连接第一电源输出端，正极连接线性驱动器M正极输入端，所述电阻R1的一端连接第一电源输出端，另一端连接电容C1的一端、电阻R3的一端以及第二通断元件的控制端，所述电容C1的另一端、电阻R3的另一端分别连接第二通断元件的输出端，所述电阻R2的一端连接第一电源输出端以及第一通断元件的输入端，另一端连接第二通断元件的输入端以及第一通断元件的控制端，所述第一通断元件的输出端连接线性驱动器M正极输入端。
优选的，所述第一开关电路还包括二极管D2，所述二极管D2的正极连接第一电源输出端，负极连接第一通断元件的输入端。
优选的，所述第一通断元件采用三极管Q1，所述第二通断元件采用三极管Q2，所述三极管Q1的基极为控制端连接电阻R2的一端，三极管Q1的集电极为输入端连接电阻R2的另一端，三极管Q1的发射极为输出端连接线性驱动器M正极输入端；所述三极管Q2的基极为控制端连接电阻R3的一端，三极管Q2的发射极为输出端连接电阻R3的另一端，三极管Q2的集电极为输入端连接三极管Q1的基极。
优选的，所述第二开关电路还包括二极管D3、电阻R4、R5、R6以及电容C2，所述二极管D3的负极连接第二电源输出端，正极连接线性驱动器M负极输入端，所述电阻R4的一端连接第二电源输出端，另一端连接电容C2的一端、电阻R6的一端以及第四通断元件的控制端，所述电容C2的另一端、电阻R6的另一端分别连接第四通断元件的输出端，所述电阻R5的一端连接第二电源输出端以及第三通断元件的输入端，另一端连接第四通断元件的输入端以及第三通断元件的控制端，所述第三通断元件的输出端连接线性驱动器M负极输入端。
优选的，所述第一开关电路还包括二极管D4，所述二极管D4的正极连接第二电源输出端，负极连接第三通断元件的输入端。
优选的，所述第三通断元件采用三极管Q3，所述第四通断元件采用三极管Q4，所述三极管Q3的基极为控制端连接电阻R5的一端，三极管Q3的集电极为输入端连接电阻R5的另一端，三极管Q3的发射极为输出端连接线性驱动器M负极输入端；所述三极管Q4的基极为控制端连接电阻R6的一端，三极管Q4的发射极为输出端连接电阻R6的另一端，三极管Q4的集电极为输入端连接三极管Q3的基极。
通过使用本发明，可以实现以下效果：通过区别线性驱动器运行过程中的电流和堵转时电流的差异，直接采用电路限制电流的方式实现限位功能，避免了机械限位由于推杆的反复抵触导致磨损，从而导致限位开关不起作用，同时减小了整体体积。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明背景技术中机械开关直接关掉电路实现限位方式的电路原理图；
图2是本发明背景技术中机械开关的动作给电信号给控制单元实现限位方式的电路原理图；
图3是本发明实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明的主要思想是通过区别线性驱动器运行过程中的电流和堵转时电流的差异，直接采用电路限制电流的方式实现限位功能。
如图3所示，本发明实施例一种线性驱动器的开关电路，包括：连接在第一电源输出端以及线性驱动器M正极输入端的第一开关电路、连接在第二电源输出端以及线性驱动器M负极输出端的第二开关电路，
所述第一开关电路包括第一通断元件、第二通断元件，当第一通断元件导通，第二通断元件断开时，第一开关电路输出电流驱动线性驱动器M正转；当线性驱动器M堵转时，第一通断元件断开，第二通断元件导通，第一开关电路输出小电流，线性驱动器M停转；
所述第二开关电路包括第三通断元件、第四通断元件，当第三通断元件导通，第四通断元件断开时，第二开关电路输出电流驱动线性驱动器M反转；当线性驱动器M堵转时，第三通断元件断开，第四通断元件导通，第二开关电路输出小电流，线性驱动器M停转。
具体的，第一开关电路还包括二极管D1、D2、电阻R1、R2、R3以及电容C1。所述二极管D1的负极连接第一电源输出端，正极连接线性驱动器M正极输入端，所述二极管D2的正极连接第一电源输出端，负极连接第一通断元件的输入端，所述电阻R1的一端连接二极管D2的负极，另一端连接电容C1的一端、电阻R3的一端以及第二通断元件的控制端，所述电容C1的另一端、电阻R3的另一端分别连接第二通断元件的输出端，所述电阻R2的一端连接二极管D2的负极以及第一通断元件的输入端，另一端连接第二通断元件的输入端以及第一通断元件的控制端，所述第一通断元件的输出端连接线性驱动器M正极输入端。
在本实施例中，第一通断元件采用三极管Q1，第二通断元件采用三极管Q2。第一通断元件、第二通断元件也可以采用其他的开关管元件，本实施例并不对其进行限制。所述三极管Q1的基极为控制端连接电阻R2的一端，三极管Q1的集电极为输入端连接电阻R2的另一端，三极管Q1的发射极为输出端连接线性驱动器M正极输入端；所述三极管Q2的基极为控制端连接电阻R3的一端，三极管Q2的发射极为输出端连接电阻R3的另一端，三极管Q2的集电极为输入端连接三极管Q1的基极。
具体的，第二开关电路还包括二极管D3、D4、电阻R4、R5、R6以及电容C2。所述二极管D3的负极连接第二电源输出端，正极连接线性驱动器M负极输入端，所述二极管D4的正极连接第二电源输出端，负极连接第三通断元件的输入端，所述电阻R4的一端连接二极管D4的负极，另一端连接电容C2的一端、电阻R6的一端以及第四通断元件的控制端，所述电容C2的另一端、电阻R6的另一端分别连接第四通断元件的输出端，所述电阻R5的一端连接二极管D4的负极以及第三通断元件的输入端，另一端连接第四通断元件的输入端以及第三通断元件的控制端，所述第三通断元件的输出端连接线性驱动器M负极输入端。
其中，第三通断元件采用三极管Q3，第四通断元件采用三极管Q4。第三通断元件、第四通断元件也可以采用其他的开关管元件，本实施例并不对其进行限制。所述三极管Q3的基极为控制端连接电阻R5的一端，三极管Q3的集电极为输入端连接电阻R5的另一端，三极管Q3的发射极为输出端连接线性驱动器M负极输入端；所述三极管Q4的基极为控制端连接电阻R6的一端，三极管Q4的发射极为输出端连接电阻R6的另一端，三极管Q4的集电极为输入端连接三极管Q3的基极。
本实施例的工作过程为：当第一电源输出端输出正向电流，第二电源输出端输出反向电流时，由于电容C1充电的作用，三极管Q1先于三极管Q2导通，线性驱动器M正向转动。线性驱动器M两端形成反向电动势，此时三极管Q2的基极和发射极压差不足以导通三极管Q2。此时的大部分电流依次经过二极管D2、三极管Q1、线性驱动器M、二极管D3。当线性驱动器M连接的推杆到位后，线性驱动器M堵转，此时线性驱动器M两端的反电势变小，三极管Q2的基极和发射极压差上升导致三极管Q2导通，此时三极管Q1的基极和发射极压差变小，导致三极管Q1断开。此时的大部分电流依次经过二极管D2、电阻R2、三极管Q2、线性驱动器M、二极管D3。由于电阻R2的分压，此时输出经过线性驱动器M的电流较小，线性驱动器M两端的电压较小，不足以驱动线性驱动器M工作，驱动线性驱动器M停转，从而实现推杆的限位。
其中，二极管D1、D3用于防止电流直接流入线性驱动器M；二极管D2、D4用于电流的整流；电容C1、C2用于充电，起到延迟三极管Q2基极和发射极压差以及三极管Q4基极和发射极压差的上升；电阻R2、R5起到限流的作用，因此电阻R5的阻值较大；电阻R1、R3、R4、R6起到分压的作用。
由于第一开关电路和第二开关电路为对称电路，所以当第一电源输出端输出反向电流，第二电源输出端输出正向电流时，该工作过程与上述工作过程相同，在本实施例中不再说明。
本开关电路取消了机械行程开关，通过区别线性驱动器运行过程中的电流和堵转时电流的差异，直接采用电路限制电流的方式实现限位功能，从线性驱动器堵转到第一开关电路或第二开关电路反应时间在ms级别，所以不会对机械结构造成影响。本开关电路不需要检测电路或者控制单元，电路结构相对简单，节约成本。
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.线性驱动器的开关电路，其特征在于，包括：连接在第一电源输出端以及线性驱动器M正极输入端的第一开关电路、连接在第二电源输出端以及线性驱动器M负极输出端的第二开关电路，
所述第一开关电路包括第一通断元件、第二通断元件，当第一通断元件导通，第二通断元件断开时，第一开关电路输出电流驱动线性驱动器M正转；当线性驱动器M堵转时，第一通断元件断开，第二通断元件导通，第一开关电路输出小电流，线性驱动器M停转；
所述第二开关电路包括第三通断元件、第四通断元件，当第三通断元件导通，第四通断元件断开时，第二开关电路输出电流驱动线性驱动器M反转；当线性驱动器M堵转时，第三通断元件断开，第四通断元件导通，第二开关电路输出小电流，线性驱动器M停转；
所述第一开关电路还包括二极管D1、电阻R1、R2、R3以及电容C1，所述二极管D1的负极连接第一电源输出端，正极连接线性驱动器M正极输入端，所述电阻R1的一端连接第一电源输出端，另一端连接电容C1的一端、电阻R3的一端以及第二通断元件的控制端，所述电容C1的另一端、电阻R3的另一端分别连接第二通断元件的输出端，所述电阻R2的一端连接第一电源输出端以及第一通断元件的输入端，另一端连接第二通断元件的输入端以及第一通断元件的控制端，所述第一通断元件的输出端连接线性驱动器M正极输入端；
所述第一开关电路还包括二极管D2，所述二极管D2的正极连接第一电源输出端，负极连接第一通断元件的输入端；
所述第二开关电路还包括二极管D3、电阻R4、R5、R6以及电容C2，所述二极管D3的负极连接第二电源输出端，正极连接线性驱动器M负极输入端，所述电阻R4的一端连接第二电源输出端，另一端连接电容C2的一端、电阻R6的一端以及第四通断元件的控制端，所述电容C2的另一端、电阻R6的另一端分别连接第四通断元件的输出端，所述电阻R5的一端连接第二电源输出端以及第三通断元件的输入端，另一端连接第四通断元件的输入端以及第三通断元件的控制端，所述第三通断元件的输出端连接线性驱动器M负极输入端；
所述第二开关电路还包括二极管D4，所述二极管D4的正极连接第二电源输出端，负极连接第三通断元件的输入端；
当第一电源输出端输出正向电流，第二电源输出端输出反向电流时，电容C1充电，第一通断元件先于第二通断元件导通，线性驱动器M正向转动，线性驱动器M两端形成反向电动势，电流依次经过二极管D2、第一通断元件、线性驱动器M、二极管D3，当线性驱动器M连接的推杆到位后，线性驱动器M堵转，第二通断元件导通，第一通断元件断开，电流依次经过二极管D2、电阻R2、第二通断元件、线性驱动器M、二极管D3，电阻R2分压，驱动线性驱动器M停转，实现推杆的限位；
第一开关电路和第二开关电路为对称电路。
2.根据权利要求1所述的线性驱动器的开关电路，其特征在于，所述第一通断元件采用三极管Q1，所述第二通断元件采用三极管Q2，所述三极管Q1的集电极为输入端连接电阻R2的一端，三极管Q1的基极为控制端连接电阻R2的另一端，三极管Q1的发射极为输出端连接线性驱动器M正极输入端；所述三极管Q2的基极为控制端连接电阻R3的一端，三极管Q2的发射极为输出端连接电阻R3的另一端，三极管Q2的集电极为输入端连接三极管Q1的基极。
3.根据权利要求1所述的线性驱动器的开关电路，其特征在于，所述第三通断元件采用三极管Q3，所述第四通断元件采用三极管Q4，所述三极管Q3的集电极为输入端连接电阻R5的一端，三极管Q3的基极为控制端连接电阻R5的另一端，三极管Q3的发射极为输出端连接线性驱动器M负极输入端；所述三极管Q4的基极为控制端连接电阻R6的一端，三极管Q4的发射极为输出端连接电阻R6的另一端，三极管Q4的集电极为输入端连接三极管Q3的基极。
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