CN110572891B - 电磁加热系统及其驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热系统及其驱动电路，其中，驱动电路包括：至少一个逻辑运算单元，逻辑运算单元包括与门和或门，逻辑运算单元用以对第一控制信号和第二控制信号进行逻辑运算以输出驱动信号；至少一个第一开关单元，第一开关单元的控制端分别与逻辑运算单元的输出端对应连接，第一开关单元的第一端分别与多个负载的一端分别相连，第一开关单元的第二端接地，多个负载的另一端通过第二开关单元与第一预设电源相连，第一开关单元在驱动信号的控制下闭合/断开，以驱动负载。由此，该电路通过逻辑运算单元进行逻辑运算并输出驱动信号以解决多路负载低功耗驱动问题，不仅电路结构简单，且可以节省能耗、降低成本。

Description

电磁加热系统及其驱动电路

技术领域

本发明涉及电器技术领域，特别涉及一种电磁加热系统的驱动电路和一种电磁加热系统。

背景技术

目前，电磁加热系统中的线圈类负载，例如电磁铁，通常在工作中发热比较严重。为此，相关技术中，电磁铁在启动时先采用全电压驱动让其吸合，启动后再串联一个分压电阻来降压以维持吸合。

由于在在维持阶段需要大功率分压电阻进行降压，增加成本的同时分压电阻也会白白消耗电能。并且，多路电磁铁同时驱动时，驱动电路的结构更是复杂。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电磁加热系统的驱动电路，该电路通过逻辑运算单元进行逻辑运算并输出驱动信号以解决多路负载低功耗驱动问题，不仅电路结构简单，且可以节省能耗、降低成本。

本发明的第二个目的在于提出一种电磁加热系统。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电磁加热系统的驱动电路，包括：至少一个逻辑运算单元，所述逻辑运算单元包括与门和或门，所述与门的第一输入端与所述第一控制信号端相连，所述与门的第二输入端与所述第二控制信号端相连，所述或门的第一输入端与所述第一控制信号端相连，所述或门的第二输入端与所述与门的输出端相连，所述或门的输出端作为所述逻辑运算单元的输出端，所述逻辑运算单元用以对所述第一控制信号和所述第二控制信号进行逻辑运算以输出驱动信号；至少一个第一开关单元，所述第一开关单元的控制端分别与所述逻辑运算单元的输出端对应连接，所述第一开关单元的第一端分别与多个负载的一端分别相连，所述第一开关单元的第二端接地，所述多个负载的另一端通过第二开关单元与第一预设电源相连，其中，所述第一开关单元在所述驱动信号的控制下闭合/断开，以驱动所述负载。

根据本发明实施例的电磁加热系统的驱动电路，通过逻辑运算单元对第一控制信号和第二控制信号进行逻辑运算以输出驱动信号，第一开关单元在驱动信号的控制下闭合/断开，以驱动负载。由此，该电路通过逻辑运算单元进行逻辑运算并输出驱动信号以解决多路负载低功耗驱动问题，不仅电路结构简单，且可以节省能耗、降低成本。

另外，根据本发明上述实施例提出的电磁加热系统的驱动电路还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述第一控制信号包括：低电平、高电平和高阻态。

根据本发明的一个实施例，所述第二控制信号包括：PWM（Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制）信号。

根据本发明的一个实施例，上述的电磁加热系统的驱动电路还包括：故障检测单元，所述故障检测单元分别与所述多个负载的另一端相连，所述故障检测单元用以检测所述驱动电路是否存在故障。

根据本发明的一个实施例，所述逻辑运算单元包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一控制信号端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一开关单元的控制端相连；第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述第一电阻的一端相连，所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的另一端相连，且所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的另一端之间具有第一节点；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第二控制信号端相连，所述第二电阻的另一端与所述第一节点相连。

根据本发明的一个实施例，所述第一开关单元包括第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述第一节点相连，所述第一开关管的第一端与所述负载的一端相连，所述第一开关管的第二端接地。

根据本发明的一个实施例，所述第二开关单元包括：第三电阻，所述第三电阻的一端与信号使能端相连；第二开关管，所述第二开关管的控制端与所述第三电阻的另一端相连，所述第二开关管的第二端接地；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二开关管的第一端相连；第五电阻，所述第五电阻的一端分别与所述第二开关管的第一端和所述第四电阻的一端相连；第三开关管，所述第三开关管的控制端与所述第五电阻的另一端相连；第二二极管，所述第二二极管的阴极分别与所述第三开关管的第二端、所述第四电阻的另一端相连后与所述第一预设电源相连，所述第二二极管的阴极与所述第三开关管的第一端相连后与所述负载的另一端相连。

根据本发明的一个实施例，所述故障检测单元包括：第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第一预设电源相连；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端相连；第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第七电阻的另一端相连，且所述第八电阻的一端与所述第七电阻的另一端之间具有第二节点；第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述第二节点相连，所述第三二极管的阴极与所述第二预设电源相连；第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第二节点相连；第一电容，所述第一电容的一端与所述第九电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端与所述第八电阻的另一端相连后接地。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电磁加热系统，包括本发明实施例第一方面实施例所述的电磁加热系统的驱动电路。

本发明实施例的电磁加热系统，通过上述的电磁加热系统的逻辑运算单元进行逻辑运算并输出驱动信号以解决多路负载低功耗驱动问题，不仅电路结构简单，且可以节省能耗、降低成本。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的驱动电路的方框示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的电磁加热系统的驱动电路的方框示意图；以及

图3是根据本发明一个具体示例的电磁加热系统的驱动电路的电路拓扑图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例的电磁加热系统的驱动电路和电磁加热系统。

图1是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的驱动电路的方框示意图。如图1所示，该驱动电路包括：至少一个逻辑运算单元1、至少一个第一开关单元。

其中，逻辑运算单元1包括与门11和或门12，与门11的第一输入端与第一控制信号端IO相连，与门11的第二输入端与第二控制信号端相连，或门12的第一输入端与第一控制信号端IO相连，或门12的第二输入端与与门11的输出端相连，或门12的输出端作为逻辑运算单元的输出端，逻辑运算单元1用以对第一控制信号和第二控制信号进行逻辑运算以输出驱动信号。每个第一开关单元的控制端分别与逻辑运算单元1的输出端对应连接，第一开关单元的第一端分别与多个负载RL的一端分别相连，第一开关单元的第二端接地，多个负载RL的另一端通过第二开关单元KL与第一预设电源VCC1相连，其中，第一开关单元K在驱动信号的控制下闭合/断开，以驱动负载RL。

进一步地，在本发明的实施例中，第一控制信号可以包括：低电平、高电平和高阻态。第二控制信号可以包括：PWM信号。

具体地，如图1所示，第一控制信号端IO包括IO1、IO2⋯IOn，第一开关单元包括K1、K2⋯Kn，负载RL包括RL1、RL2⋯RLn，K1、K2⋯Kn用以分别控制RL1、RL2⋯RLn的通断。负载RL可以为电磁加热系统中的线圈类负载，例如电磁铁，也可为电阻性负载。第二开关单元KL用于控制第一预设电源VCC1的通断。当IO1输出低电平时，对应的或门12始终输出低电平，不受PWM信号控制。当IO1输出高电平时，对应的或门12始终输出高电平，不受PWM信号控制。当IO1输出高阻态时，对应的或门12始终输出PWM信号。IO2端口同理。

因此，当RL1需要工作时，先控制KL闭合，第二控制信号端输出40%占空比的PWM信号，IO1输出高电平，K1的驱动信号为高电平，待K1负载稳定吸合后，再控制IO1输出高阻态，K1的驱动信号为PWM信号，使负载RL1进入低功耗运行。此时若RL2需要工作时，将IO2输出高电平，RL2的驱动信号为高电平，待K2稳定吸合后，IO2输出高阻态，K2的驱动信号为PWM，使负载RL1和RL2同时进入低功耗驱动。以此类推，可以接任意多的负载。若无需负载工作，控制对应的IO口输出低电平信号即可。由此，该电路通过逻辑运算单元进行逻辑运算并输出驱动信号以解决多路负载低功耗驱动问题，不仅电路结构简单，且可以节省能耗、降低成本，占用的资源也较少，只需占用一路PWM信号即可实现。

进一步地，根据本发明的一个实施例，如图2所示，上述的电磁加热系统的驱动电路还可以包括：故障检测单元2。故障检测单元2分别与多个负载RL的另一端相连，故障检测单元2用以检测驱动电路是否存在故障。

具体地，当第一控制信号确定时，对应的负载RL的电压也就确定，因此，可以通过获取负载RL上的电压判断驱动电路是否存在故障。

下面结合具体地示例描述电磁加热系统的驱动电路的具体电路拓扑。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，逻辑运算单元1可以包括：第一电阻R1、第一二极管D1、第二电阻R2。其中，第一电阻R1的一端与第一控制信号端IO相连，第一电阻R1的另一端与第一开关单元K的控制端相连。第一二极管D1的阴极与第一电阻R1的一端相连，第一二极管D1的阳极与第一电阻R1的另一端相连，且第一二极管D1的阳极与第一电阻R1的另一端之间具有第一节点A。第二电阻R2的一端与第二控制信号端相连，第二电阻R2的另一端与第一节点A相连。

第一开关单元K包括第一开关管Q1，第一开关管Q1的控制端与第一节点A相连，第一开关管Q1的第一端与负载RL的一端相连，第一开关管Q1的第二端接地。第一开关管Q1可以为三极管，也可为场效应管，不做具体限定。

第二开关单元KL包括：第三电阻R3、第二开关管Q2、第四电阻R4、第五电阻R5、第三开关管Q3、第二二极管D2。其中，第三电阻R3的一端与信号使能端EN相连；第二开关管Q2的控制端与第三电阻R3的另一端相连，第二开关管Q2的第二端接地；第四电阻R4的一端与第二开关管Q2的第一端相连；第五电阻R5的一端分别与第二开关管Q2的第一端和第四电阻R4的一端相连；第三开关管Q3的控制端与第五电阻R5的另一端相连；第二二极管D2的阴极分别与第三开关管Q3的第二端、第四电阻R4的另一端相连后与第一预设电源VCC1相连，第二二极管D2的阴极与第三开关管Q3的第一端相连后与负载RL的另一端相连。

具体地，Q2、Q3为电子开关，控制第一预设电源VCC1的通断，Q1分别控制对应的负载RL的通断，其中，在负载RL的两端还并联有第四二极管D4具体连接方式如图3所示，D2、D4作用是为感性负载产生的反压提供放电回路。第一二极管D1可以为肖特基二极管，其压降低于Q1的开通电压。

当RL1需要工作时，EN输出高电平，Q2、Q3导通，第二控制信号端口输出40%占空比20Khz的PWM信号，然后IO1输出高电平预设时间（例如0.3秒），对应的Q1导通，RL1通电；再将IO1置为高阻态，PWM信号输入至Q1控制端，以实现低功耗驱动，节省电能。此时若要RL2工作，则IO2输出高电平预设时间，再将IO2置为高阻态，即RL1和RL2都实现低功耗驱动。若要关断RL1或RL2，则IO1或IO2输出低电平即可。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，故障检测单元2可以包括：第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三二极管D3、第九电阻R9、第一电容C1。其中，第六电阻R6的一端与第一预设电源VCC1相连；第七电阻R7的一端与第六电阻R6的另一端相连；第八电阻R8的一端与第七电阻R7的另一端相连，且第八电阻R8的一端与第七电阻R7的另一端之间具有第二节点B；第三二极管D3的阳极与第二节点B相连，第三二极管D3的阴极与第二预设电源VCC2相连。第二预设电源VCC2可以为+5V。

具体地，假如R6为51kΩ，R7为33kΩ，R8可以为10kΩ。当所有负载RL不工作时，EN、IO1、IO2端口均输出低电平，此时FB1端电压由R6、R7和R8分压，设VCC1为18V，FB1电压约为1.9V，考虑到各种干扰和误差，此时如果FB1的电压不在1.5~2.2V之间，则认为电磁加热系统存在故障。

当EN为高电平，IO1、IO2输出低电平，R6将被短路，此时FB1端电压由R7和R8分压，FB1电压约为4.1V，考虑到各种干扰和误差，此时如果FB1的电压不在3.5~4.8V之间，则认为电磁加热系统存在故障。

EN、IO1均输出低电平，IO2输出高电平，此时由于负载RL（电磁铁）的内阻非常小，只有几十欧，FB1端电压被负载RL内阻分压，使FB1电压约为0V，考虑到各种干扰和误差，此时如果FB1的电压不在0~0.7V之间，则认为电磁加热系统存在故障。

因此，根据EN、IO1、IO2输出的信号，通过获取FB1端的电压即可判断出电磁加热系统是否存在故障。

根据本发明实施例的电磁加热系统的驱动电路，通过逻辑运算单元对第一控制信号和第二控制信号进行逻辑运算以输出驱动信号，第一开关单元在驱动信号的控制下闭合/断开，以驱动负载。由此，该电路通过逻辑运算单元进行逻辑运算并输出驱动信号以解决多路负载低功耗驱动问题，不仅电路结构简单，且可以节省能耗、降低成本。

此外，本发明的实施例还提出一种电磁加热系统，包括上述的电磁加热系统的驱动电路。

本发明实施例的电磁加热系统，通过上述的电磁加热系统的逻辑运算单元进行逻辑运算并输出驱动信号以解决多路负载低功耗驱动问题，不仅电路结构简单，且可以节省能耗、降低成本。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种电磁加热系统的驱动电路，其特征在于，包括：

至少一个逻辑运算单元，所述逻辑运算单元包括与门和或门，所述与门的第一输入端与第一控制信号端相连，所述与门的第二输入端与第二控制信号端相连，所述或门的第一输入端与所述第一控制信号端相连，所述或门的第二输入端与所述与门的输出端相连，所述或门的输出端作为所述逻辑运算单元的输出端，所述逻辑运算单元用以对所述第一控制信号和所述第二控制信号进行逻辑运算以输出驱动信号；

至少一个第一开关单元，每个所述第一开关单元的控制端分别与所述逻辑运算单元的输出端对应连接，所述第一开关单元的第一端分别与多个负载的一端分别相连，所述第一开关单元的第二端接地，所述多个负载的另一端通过第二开关单元与第一预设电源相连，其中，所述第一开关单元在所述驱动信号的控制下闭合/断开，以驱动所述负载。

2.如权利要求1所述的电磁加热系统的驱动电路，其特征在于，所述第一控制信号包括：低电平、高电平和高阻态。

3.如权利要求1所述的电磁加热系统的驱动电路，其特征在于，所述第二控制信号包括：PWM信号。

4.如权利要求1所述的电磁加热系统的驱动电路，其特征在于，还包括：故障检测单元，所述故障检测单元分别与所述多个负载的另一端相连，所述故障检测单元用以检测驱动电路是否存在故障。

5.如权利要求4所述的电磁加热系统的驱动电路，其特征在于，所述逻辑运算单元包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一控制信号端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一开关单元的控制端相连；

第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述第一电阻的一端相连，所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的另一端相连，且所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的另一端之间具有第一节点；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第二控制信号端相连，所述第二电阻的另一端与所述第一节点相连。

6.如权利要求5所述的电磁加热系统的驱动电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述第一节点相连，所述第一开关管的第一端与所述负载的一端相连，所述第一开关管的第二端接地。

7.如权利要求6所述的电磁加热系统的驱动电路，其特征在于，所述第二开关单元包括：

第三电阻，所述第三电阻的一端与信号使能端相连；

第二开关管，所述第二开关管的控制端与所述第三电阻的另一端相连，所述第二开关管的第二端接地；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二开关管的第一端相连；

第五电阻，所述第五电阻的一端分别与所述第二开关管的第一端和所述第四电阻的一端相连；

第三开关管，所述第三开关管的控制端与所述第五电阻的另一端相连；

第二二极管，所述第二二极管的阴极分别与所述第三开关管的第二端、所述第四电阻的另一端相连后与所述第一预设电源相连，所述第二二极管的阴极与所述第三开关管的第一端相连后与所述负载的另一端相连。

8.如权利要求7所述的电磁加热系统的驱动电路，其特征在于，所述故障检测单元包括：

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第一预设电源相连；

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端相连；

第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第七电阻的另一端相连，且所述第八电阻的一端与所述第七电阻的另一端之间具有第二节点；

第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述第二节点相连，所述第三二极管的阴极与第二预设电源相连；

第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第二节点相连；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第九电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端与所述第八电阻的另一端相连后接地。

9.一种电磁加热系统，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的电磁加热系统的驱动电路。

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