CN111897245A - 一种控制驱动电路和电子系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制驱动电路，包括电平时间调节电路、脉冲信号产生电路、阀门控制电路和输出保护电路；电平时间调节电路连接所述脉冲信号产生电路，用于调节所述脉冲信号产生电路所输出的脉冲信号的周期；所述脉冲信号产生电路连接所述阀门控制电路，用于输出脉冲信号至所述阀门控制电路；所述阀门控制电路连接所述输出保护电路，用于根据所述脉冲信号控制阀门开启；所述输出保护电路，用于抑制所述阀门关闭瞬间所产生的尖峰电压。本发明中的控制驱动电路，结构简单、可应用于非磁保持阀门控制电路中，适用于不同开启时间的非磁保持的自锁阀控制的应用，可满足阀门长时间开启阀门功耗低，寿命长的要求。本发明还涉及一种电子系统。

Description

一种控制驱动电路和电子系统

技术领域

本发明涉及电子元器件技术领域，尤其涉及一种控制驱动电路和电子系统。

背景技术

电子阀门是一种常见的组件，用于控制电子阀门的开启或关闭，当前通常采用继电器等常规控制电路设计非磁保持电磁阀控制电路，但是这种方式所设计的电子阀门所需控制的电压高、电流大和功率大，同时电子阀门也会发热，从而大大降低电子阀门的使用寿命，很难满足电子阀门长时间开启且保持长寿命的实际应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种控制驱动电路和电子系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种控制驱动电路，包括电平时间调节电路、脉冲信号产生电路、阀门控制电路和输出保护电路；

所述电平时间调节电路连接所述脉冲信号产生电路，用于调节所述脉冲信号产生电路所输出的脉冲信号的周期；

所述脉冲信号产生电路连接所述阀门控制电路，用于输出脉冲信号至所述阀门控制电路；

所述阀门控制电路连接所述输出保护电路，用于根据所述脉冲信号控制阀门开启；

所述输出保护电路，用于抑制所述阀门关闭瞬间所产生的尖峰电压。

本发明的有益效果是：通过脉冲信号产生电路输出脉冲信号，电平时间调节电路调节输出的脉冲信号的周期，进而调节阀门开启时间，阀门控制电路控制阀门开启，输出保护电路抑制阀门关闭瞬间所产生的尖峰电压。本发明提供的控制驱动电路结构简单，适用于不同开启时间的非磁保持的自锁阀控制的应用，可满足阀门长时间开启阀门功耗低，寿命长的要求。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述脉冲信号产生电路包括第一电容、第一电阻、第一二极管、555定时器、第二电阻、第二电容和第一三极管；

所述第一电容的第一端连接脉冲信号源，所述第一电容的第二端连接所述第一电阻的第一端；

所述第一电阻的第二端连接所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阴极连接所述第一三极管的基级；

所述555定时器的触发点引脚TRIG连接所述第一三极管的集电极端和所述第二电阻的第一端；所述555定时器的正电源电压端引脚VCC连接直流电源和所述第二电阻的第二端连接；

所述555定时器的电源回线引脚GND连接地电极端；

所述555定时器的控制引脚CONT连接所述第二电容的第一端；

所述555定时器的触发点引脚THRES连接至所述555定时器的放电引脚DISCH；

所述555定时器的复位引脚RESET连接所述直流电源；

所述第二电容的第二端连接地电极端。

进一步地，所述电平时间调节电路包括第七电阻、第三电容和第四电容，；

所述第七电阻的第一端连接所述直流电源和所述555定时器的正电源电压端引脚VCC，所述第七电阻的第二端连接所述555定时器的触发点引脚THRES；

所述555定时器的触发点引脚THRES连接所述第三电容的第一端，所述第三电容的第二端连接所述第四电容的第二端后，连接至地电极端。

采用上述进一步方案的有益效果是：电平时间调节电路通过调节第七电阻的电阻值控制555定时器输出脉冲信号的周期从而控制达林顿管的开关时间，实现了控制阀门的开启时间。

进一步地，所述阀门控制电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二三极管、第三达林顿管和第四达林顿；

所述第三电阻的第一端连接至所述脉冲信号源，所述第三电阻的第二端连接至第四达林顿管的基极；

第四电阻的第一端连接所述555定时器的输出引脚OUT，所述第四电阻的第二端连接至第二三极管基极；

所述第五电阻的第一端连接输出正极，所述第五电阻的第二端连接所述第六电阻的第二端后，连接所述第二三极管的集电极；

所述第六电阻的第一端连接所述第三达林顿管的基极；

所述第二三极管的发射极连接所述第四达林顿管的发射极，连接地电极端，所述第二三极管的基极连接所述第四电阻的第二端；

所述第三达林顿管的集电极连接所述第五电阻的第一端；

所述第四达林顿管的基极连接所述第三电阻的第二端，所述第四达林顿管的发射极连接地电极端。

采用上述进一步方案的有益效果是：阀门控制电路通过第三达林顿管和第四达林顿管，实现了当阀门开启时，控制其中一个达林顿管打开，另一个达林顿管可控制阀门开启的电压，而当阀门处于开启后的维持阶段时，第三达林顿管和第四达林顿管均开启，使得阀门开启状态保持，实现了当需要阀门维持长时间开启状态时，降低了阀门所需的功耗。

进一步地，所述输出保护电路包括第二二极管、第三二极管和第一稳压管；

所述第二二极管的阴极连接所述第三达林顿管的发射极，所述第二二极管的阳极连接第二电源电压的正极；

所述第三二极管的阳极连接所述第一稳压管的阳极，所述第三二极管的阴极连接所述第三达林顿管的集电极后，连接至所述输出正极；

所述第一稳压管的阴极连接所述第四达林顿管的集电极后，连接输出负端。

采用上述进一步方案的有益效果是：输出保护电路通过第二二极管、第三二级管及第一稳压管，可以防止当阀门关闭瞬间时产生反向尖峰电流击穿反相三极管，此外，第一稳压管也可将电压稳定后，再通过反向二极管保护阀门控制电路。维护了控制驱动电路的稳定，延长了控制驱动电路的寿命。

进一步地，所述第三达林顿管是PNP型三极管，所述第四达林顿管是NPN型三极管。

进一步地，所述第三电容的电容值和所述第四电容的电容值相等。

此外，本发明还提供一种电子系统，包括如上述技术方案中任一项所述的控制驱动电路。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅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为本发明实施例提供的一种控制驱动电路的结构图；

图2为本发明另一实施例提供的一种控制驱动电路的结构图。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图1本发明实施例提供的一种控制驱动电路的结构图所示，一种控制驱动电路包括电平时间调节电路、脉冲信号产生电路、阀门控制电路和输出保护电路。

电平时间调节电路连接脉冲信号产生电路，用于调节脉冲信号产生电路所输出的脉冲信号的周期；

脉冲信号产生电路连接阀门控制电路，用于输出脉冲信号至阀门控制电路；

阀门控制电路连接输出保护电路，用于根据脉冲信号控制阀门开启。

输出保护电路，用于抑制阀门关闭瞬间所产生的尖峰电压。

基于上述实施例提供的一种控制驱动电路，通过脉冲信号产生电路输出脉冲信号，电平时间调节电路调节输出的脉冲信号的周期，进而调节阀门开启时间，阀门控制电路控制阀门开启，输出保护电路抑制阀门关闭瞬间所产生的尖峰电压。本实施例提供的控制驱动电路结构简单，适用于不同开启时间的非磁保持的自锁阀控制的应用，可满足阀门长时间开启阀门功耗低，寿命长的要求。

基于上述实施例，进一步地，脉冲信号产生电路包括第一电容、第一电阻、第一二极管、555定时器、第二电阻、第二电容和第一三极管。

第一电容的第一端连接脉冲信号源，第一电容的第二端连接第一电阻的第一端。

第一电阻的第二端连接所述第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接第一三极管的基级。

555定时器的触发点引脚TRIG连接第一三极管的集电极端和第二电阻的第一端，555定时器的正电源电压端引脚VCC连接直流电源和第二电阻的第二端。

555定时器的电源回线引脚GND连接地电极端；

555定时器的控制引脚CONT连接第二电容的第一端；

555定时器的触发点引脚THRES连接555定时器的放电引脚DISCH；

555定时器的复位引脚RESET连接直流电源；

第二电容的第二端连接地电极端。

进一步地，电平时间调节电路包括第七电阻、第三电容和第四电容。

第七电阻的第一端连接直流电源和555定时器的正电源电压端引脚VCC，第七电阻的第二端连接555定时器的触发点引脚THRES。

555定时器的触发点引脚THRES连接第三电容的第一端，第三电容的第二端连接第四电容的第二端后，连接至地电极端。

进一步地，阀门控制电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二三极管、第三达林顿管和第四达林顿。

第三电阻的第一端连接至脉冲信号源，第三电阻的第二端连接至第四达林顿管的基极。

第四电阻的第一端连接555定时器的输出引脚OUT，第四电阻的第二端连接至第二三极管基极。

第五电阻的第一端连接输出正极，第五电阻的第二端连接第六电阻的第二端后，连接第二三极管的集电极；

第六电阻的第一端连接第三达林顿管的基极；

第二三极管的发射极连接第四达林顿管的发射极，连接地电极端，第二三极管的基极连接第四电阻的第二端；

第三达林顿管的集电极连接第五电阻的第一端；

第四达林顿管的基极连接第三电阻的第二端，第四达林顿管的发射极连接地电极端。

进一步地，输出保护电路包括第二二极管、第三二极管和第一稳压管。

第二二极管的阴极连接第三达林顿管的发射极和阀门控制正极，第二二极管的阳极连接第二电源电压的正极。

第三二极管的阳极连接第一稳压管的阳极，第三二极管的阴极连接第三达林顿管的集电极后，连接至输出正极；

第一稳压管的阴极连接第四达林顿管的集电极后，连接输出负端。

进一步地，第三电容的电容值和第四电容的电容值相等。

进一步地，第三达林顿管是PNP型三极管，第四达林顿管是NPN型三极管。

应理解，第三达林顿管是PNP型三极管，第四达林顿管是NPN型三极管，采用的是一对互补的达林顿管，控制电路输出的交越失真，提高了电路效率。

电平时间调节电路中的电平时间可通过公式t＝1.1×R7×C计算得到，电平时间在0.5ms～25ms之间，C是第三电容或第四电容的电容值，第三电容或第四电容的电容值相等，R7是第七电阻的电阻值。

此外，本发明实施例中的电容和电阻都是无极性器件，本实施例中对各个器件不限制型号，只限制各个器件的规格。

其中，第一电容的规格是330pF-680pF/25V，第二电容的规格是0.1-10uF/25V，第三电容和第四电容的规格是0.047-0.47uF/25V；

第一电阻、第三电阻和第四电阻的规格是200Ω-560Ω，第二电阻、第五电阻和第六电阻的规格是3.3KΩ-10Ω，第七电阻的规格是100KΩ-3MKΩ；

第一二级管、第二二级管和第三二级管的规格是：If≥0.5A，VB≥55V；

第一稳压管的规格是Vz：30-50V；

第一三极管和第二三极管的规格是：NMOS fT≥50MHZ，Pc≥700mW，VCEO≥60V；

第三达林顿管的规格是PMOS Ic≥5A，Pc≥30W，VCEO≥150V；

第四达林顿管的规格是NMOS Ic≥5A，Pc≥30W，VCEO≥150V。

图2示出了本发明实施例提供的一种控制驱动电路的具体结构图，该控制驱动电路具体包括电平时间调节电路、脉冲信号产生电路、阀门控制电路和输出保护电路。

脉冲信号产生电路包括第一电容C1、第一电阻R1、第一二极管D1、555定时器U1、第二电阻R2、第二电容C2和第一三极管D1。

其中，第一电容C1的第一端连接脉冲信号源，第二端连接第一电阻R1的第一端，经过第一电阻的第二端连接第一二极管的阴极，并通过第一二极管的阳极连接至地电极，构成了脉冲信号产生电路的充电电路部分。

555定时器U1的正电源电压端引脚VCC直接连接10V直流供电，同时与第二电阻R2第一端连接，通过第二电阻R2连接U1的触发点引脚TRIG，555定时器U1的电源回线引脚GND直接连接地电极，555定时器U1的触发点引脚TRIG连接第二电阻R2的第二端，同时连接第一三极管Q1的集电极，555定时器U1的复位引脚RESET直接连接至直流电源供电，555定时器U1控制引脚CONT连接第二电容C2的第一端，通过第二电容C2的第二端直接连接至地电极，555定时器U1的重置锁定引脚THRES连接至555定时器U1的放电引脚DISCH，同时连接第七电阻R7的第二端、第三电容C3第一端和第四电容C4的第一端，通过第三电容C3的第二端和第四电容C4的第二端连接至地电极，构成了555定时器的单稳态电路部分。

电平时间调节电路包括第七电阻R7、第三电容C3和第四电容C4。

其中，第七电阻R7的第一端连接供电源，第二端连接555定时器U1的正电源电压端引脚VCC、第三电容C3的第一端及第四电容C4的第一端。

第三电容C3的第一端连接第七电阻R7的第二端，同时也连接第四电容C4的第一端，第三电容C3的第二端连接第四电容C4的第二端并连接地电极。

电平时间调节电路通过调节第七电阻的电阻值控制555定时器输出脉冲信号的周期。

阀门控制电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二三极管Q2、第三达林顿管Q3和第四达林顿Q4。

第三电阻R3的第一端连接脉冲输入源，第二端连接第四达林顿管Q4的基极。

第四电阻R4的第一端连接555定时器的输出引脚OUT，第二端连接第二三极管Q2基极。

第五电阻R5的第一端连接阀门驱动电平的供电正极，第二端连接第六电阻R6的第二端，同时也连接第二三极管Q2的集电极。

第六电阻R6的第一端连接第三达林顿管Q3的基极，第二端与第五电阻R5的第一端和第二三极管的集电极连接。

第二三极管Q2的基极连接第四电阻R4的第二端，集电极连接第五电阻R5第二端和第六电阻R6的第二端，发射极连接第四达林顿管Q4的发射极后，连接至地电极。

第三达林顿管Q3的基极连接至第六电阻R6的第一端，集电极连接至第五电阻R5的第一端后，连接至阀门驱动电平，发射极连接第二二极管D2的阳极和第三二极管D3的阳极，同时连接至输出控制阀门正极。

第四达林顿管Q4的基极连接至第三电阻R3的第二端。

阀门控制电路采用第三达林顿管和第四达林顿管这样一对互补的达林顿管，实现了当阀门开启时，控制其中一个达林顿管打开，另一个达林顿管可控制阀门开启的电压，而当阀门处于开启后的维持阶段时，第三达林顿管和第四达林顿管均开启，使得阀门开启状态保持，满足了阀门维持长时间开启状态时，降低了阀门所需的功耗。

输出保护电路包括第二二极管D2、第三二极管D3和第一稳压管VD1。其中，第二二极管D2的阳极连接至维持阀门开状态的供电正极，阴极连接至阀门控制正极。

第三二极管D3的阳极连接至第一稳压管VD1的阳极，第三二极管D3的阴极连接第三达林顿管Q3的发射极、第二二极管D2的阴极，同时连接至阀门控制正极；

第一稳压管VD1的阴极连接至阀门驱动输出负端。

输出保护电路在输出端设置的第二二极管、第三二级管及第一稳压管，可以防止当阀门关闭瞬间时产生反向尖峰电流击穿反相三极管，此外，第一稳压管也可将电压稳定后，再通过反向二极管保护阀门控制电路。

此外，本发明还提供一种电子系统，包括如上述技术方案中任一项所述的控制驱动电路。

以上，仅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 (8)

1.一种控制驱动电路，其特征在于，包括电平时间调节电路、脉冲信号产生电路、阀门控制电路和输出保护电路；

所述电平时间调节电路连接所述脉冲信号产生电路，用于调节所述脉冲信号产生电路所输出的脉冲信号的周期；

所述脉冲信号产生电路连接所述阀门控制电路，用于输出脉冲信号至所述阀门控制电路；

所述阀门控制电路连接所述输出保护电路，用于根据所述脉冲信号控制阀门开启；

所述输出保护电路，用于抑制所述阀门关闭瞬间所产生的尖峰电压。

2.根据权利要求1所述的控制驱动电路，其特征在于，所述脉冲信号产生电路包括第一电容、第一电阻、第一二极管、555定时器、第二电阻、第二电容和第一三极管；

所述第一电容的第一端连接脉冲信号源，所述第一电容的第二端连接所述第一电阻的第一端；

所述第一电阻的第二端连接所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阴极连接所述第一三极管的基级；

所述555定时器的触发点引脚TRIG连接所述第一三极管的集电极端和所述第二电阻的第一端；所述555定时器的正电源电压端引脚VCC连接直流电源和所述第二电阻的第二端；

所述555定时器的电源回线引脚GND连接地电极端；

所述555定时器的控制引脚CONT连接所述第二电容的第一端；

所述555定时器的触发点引脚THRES连接所述555定时器的放电引脚DISCH；

所述555定时器的复位引脚RESET连接所述直流电源；

所述第二电容的第二端连接地电极端。

3.根据权利要求2所述的控制驱动电路，其特征在于，所述电平时间调节电路包括第七电阻、第三电容和第四电容；

所述第七电阻的第一端连接所述直流电源和所述555定时器的正电源电压端引脚VCC，所述第七电阻的第二端连接所述555定时器的触发点引脚THRES；

所述555定时器的触发点引脚THRES连接所述第三电容的第一端，所述第三电容的第二端连接所述第四电容的第二端后，连接至地电极端。

4.根据权利要求3所述的控制驱动电路，其特征在于，所述阀门控制电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二三极管、第三达林顿管和第四达林顿；

所述第三电阻的第一端连接至所述脉冲信号源，所述第三电阻的第二端连接至第四达林顿管的基极；

第四电阻的第一端连接所述555定时器的输出引脚OUT，所述第四电阻的第二端连接至第二三极管基极；

所述第五电阻的第一端连接输出正极，所述第五电阻的第二端连接所述第六电阻的第二端后，连接所述第二三极管的集电极；

所述第六电阻的第一端连接所述第三达林顿管的基极；

所述第二三极管的发射极连接所述第四达林顿管的发射极，连接地电极端，所述第二三极管的基极连接所述第四电阻的第二端；

所述第三达林顿管的集电极连接所述第五电阻的第一端；

所述第四达林顿管的基极连接所述第三电阻的第二端，所述第四达林顿管的发射极连接地电极端。

5.根据权利要求4所述的控制驱动电路，其特征在于，所述输出保护电路包括第二二极管、第三二极管和第一稳压管；

所述第二二极管的阴极连接所述第三达林顿管的发射极，所述第二二极管的阳极连接第二电源电压的正极；

所述第三二极管的阳极连接所述第一稳压管的阳极，所述第三二极管的阴极连接所述第三达林顿管的集电极后，连接至所述输出正极；

所述第一稳压管的阴极连接所述第四达林顿管的集电极后，连接输出负端。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的控制驱动电路，其特征在于，所述第三电容的电容值和所述第四电容的电容值相等。

7.根据权利要求4或5所述的控制驱动电路，其特征在于，所述第三达林顿管是PNP型三极管，所述第四达林顿管是NPN型三极管。

8.一种电子系统，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的控制驱动电路。

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