CN114576415A - 控制电路及电磁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电磁控制技术领域，具体地涉及一种电磁装置的控制电路及电磁装置。本发明提供的电磁装置的控制电路，包括驱动电路、延时电路和分压电阻，电磁装置的一端连接驱动电路，另一端分别连接延时电路和分压电阻，延时电路包括：开关电路，连接于电磁装置和接地端之间，与分压电阻并联；电容，电容的一端连接至驱动电路和电磁装置之间，另一端连接开关电路，控制开关电路的通断。电磁装置的控制电路通过设置延时电路及分压电阻，在电磁装置启动后，降低电磁装置中的电流，从而实现电磁装置的高电流启动，低电流运行，有效防止电磁装置长时间工作时内部线圈的发热，避免电磁装置内部因发热产生故障，延长电磁装置的使用寿命。

Description

控制电路及电磁装置
技术领域
本发明涉及电磁控制技术领域，具体地涉及一种电磁装置的控制电路及电磁装置。
背景技术
电磁装置指的是利用载流铁心线圈产生的电磁吸力来执行某种动作的机械装置，比如电磁阀、电磁锁等。电磁装置在初期启动时，由于电磁装置的固定铁芯和动铁芯距离远，工作气隙较大，磁阻比较高，需要较大的电流才能启动，而启动以后，电磁装置的固定铁芯和动铁芯距离近，吸力大，工作气隙变小，磁阻也变小，保持固定铁芯和动铁芯距离的保持电流比启动电流低很多。
现有技术中，电磁装置的控制电路以一个较大的电流启动电磁装置，并且以该启动电流维持电磁装置继续工作。这种方式带来的问题是，电磁装置工作时的保持电流与开启时的启动电流一样大，但电磁装置工作时所需要的保持电流比电磁装置的启动电流低很多，而且电磁装置在大电流状态下长时间工作，会导致电磁装置内部线圈的发热严重，影响电磁装置使用寿命。
为解决上述问题，现有技术中还有一种电磁装置的控制电路。在启动初期，发出一种控制信号，电磁装置的控制电路以一个较大的电流启动电磁装置，在电磁装置启动并开始稳定工作以后，发出另一种控制信号，降低电磁装置中流过的电流值。上述方法使得电磁装置能够以一个较高的启动电流进行启动，并在启动后以一个较低的保持电流继续工作，较低的保持电流可以有效防止电磁装置内部线圈的发热，避免内部因发热产生故障。但是，这种电磁装置的控制电路需要两种不同的控制信号来进行控制，占用了一定的控制资源。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种电磁装置的控制电路及电磁装置，能够通过一种控制信号与延时电路以及分压电阻相配合，使得电磁装置启动后，流经电磁装置的电流能够自动降低。
本发明的技术方案中，提供的电磁装置的控制电路，包括驱动电路、延时电路和分压电阻，电磁装置的第一端连接驱动电路，第二端分别连接延时电路和分压电阻，延时电路包括：
开关电路，连接于电磁装置和接地端之间，与分压电阻并联；
电容，电容的两端分别连接电磁装置的第一端和开关电路，控制开关电路的通断。
根据本发明的技术方案，驱动电路接收到控制信号开始导通，同时延时电路导通，电磁装置直接与接地端连接，电磁装置的线圈通过较大的启动电流，实现电磁装置的高电流启动。电磁装置启动一段时间后，延时电路中的电容充满电，使开关电路关断，电磁装置通过分压电阻与接地端连接，回路阻值加大，在电源输入端的输入电压不变的情况下，回路中的电流降低，即电磁装置中通过的电流降低，使得电磁装置在启动后，能够以一个较低的保持电流进行工作。上述电磁装置的控制电路只需要一个控制信号(即启动信号)与延时电路相配合，就能够实现电磁装置的高电流启动，低电流运行，有效防止电磁装置长时间工作时内部线圈的发热，避免电磁装置内部因发热产生故障，延长电磁装置的使用寿命。
在本发明的技术方案中，电磁装置的控制电路中开关电路包括第一三极管和第二三极管，第一三极管的基极连接电容，第一三极管的发射极连接接地端，第一三极管的集电极连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极连接电磁装置，第二三极管的集电极连接接地端。
根据本发明的技术方案，上述开关电路由两个三极管组成，电容的充放电状态能够控制第一三极管和第二三极管的导通和关断，进而控制分压电阻是否被连入电磁装置的导通回路，改变电磁装置中流过的电流大小。两个三极管组成的开关电路结构简单、便于控制、可靠性强，是一种稳定可靠且成本低廉的开关电路。
优选地，在本发明的技术方案中，延时电路还包括
第一限流电阻，连接于电容和第一三极管的基极之间；
第二限流电阻，连接于第一三极管的集电极和第二三极管的基极之间。
第一限流电阻和第二限流电阻分别设置于第一三极管的基极和第二三极管的基极，从而对流入第一三极管的基极和第二三极管的基极的电流进行调节，避免流入第一三极管的基极和第二三极管的基极的电流过大，导致三极管损坏。
在本发明的技术方案中，电磁装置的控制电路中的延时电路还包括第一二极管，第一二极管的正极连接电磁装置的第一端，第一二极管的负极连接电容的正极。通过第一二极管自身的单向导通性防止电容放电时，电流从电容的正极逆流向电磁装置的第一端。
进一步地，在本发明的技术方案中，电磁装置的控制电路中的延时电路还包括
第一分压电阻，连接于电磁装置的第一端和第一二极管的正极之间；
第二分压电阻，连接于第一二极管的正极和接地端之间。
根据本发明的技术方案，通过调节第一分压电阻和第二分压电阻的阻值及二者之间的阻值比例，能够调节施加在第一二极管的正极即电容正极的电压值，以控制电容的充电电流以及充电效率。
优选地，在本发明的技术方案中，延时电路还包括充电电阻，连接于电容的负极和接地端之间。通过调节充电电阻的阻值，能够调节电容的时间常数，进而调节电容的充电时间，即调节电磁装置中的电流维持较高的启动电流的时间。
在本发明的技术方案中，延时电路还包括
放电电阻，连接于电容的正极和接地端之间；
第二二极管，第二二极管的正极连接接地端，第二二极管的负极连接电容的负极。
根据本发明的技术方案，电源输入端无输入时，电容开始通过放电电阻和第二二极管连接的回路进行放电，以保证在电磁装置下一次启动时，电容处于可充电状态。
优选地，在本发明的技术方案中，驱动电路包括第三三极管和第四三极管，第三三极管的基极连接控制信号端，第三三极管的发射极连接接地端，第三三极管的集电极连接第四三极管的基极，第四三极管的发射极连接电源输入端，第四三极管的集电极连接电磁装置。
根据本发明的技术方案，上述驱动电路由两个三极管组成，控制信号能够控制第三三极管和第四三极管的导通和关断，进而控制电源输入端和电磁装置的连接和断开，即控制电磁装置的启动和关闭。两个三极管组成的驱动电路结构简单、便于控制、可靠性强，是一种稳定可靠且成本低廉的开关电路。
进一步地，在本发明的技术方案中，驱动电路还包括
第三限流电阻，连接于控制信号端和第三三极管的基极之间；
第四限流电阻，连接于第三三极管的集电极和第四三极管的基极之间。
同样地，第三限流电阻和第四限流电阻分别设置于第三三极管的基极和第四三极管的基极，从而对流入第三三极管的基极和第四三极管的基极的电流进行调节，避免流入第三三极管的基极和第四三极管的基极的电流过大，导致三极管的发射结损坏。
在本发明的技术方案中，还提供了一种电磁装置，其中包括上述的电磁装置的控制电路。
附图说明
图1是本发明的实施方式中提供的一种电磁装置的控制电路的示意图；
图2是本发明的实施方式中提供的一种优选的电磁装置的控制电路的示意图。
附图标记：1-驱动电路，2-延时电路，21-开关电路，3-电磁装置，31-第一端，32-第二端，C-电容，D1-第一二极管，D2-第二二极管，GND-接地端，Q1-第一三极管，Q2-第二三极管，Q3-第三三极管，Q4-第四三极管，R0-分压电阻，R01-第一分压电阻。R02-第二分压电阻，R1-第一限流电阻，R2-第二限流电阻，R3-第三限流电阻，R4-第四限流电阻，Rin-充电电阻，Rout-放电电阻，VDD-电源输入端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明的保护范围。
图1是一种电磁装置的控制电路的示意图。
如图1所示，在本发明的实施方式中，提供了一种电磁装置的控制电路，包括驱动电路1、延时电路2和分压电阻R0。电磁装置3的第一端31连接驱动电路1，第二端32分别连接延时电路2和分压电阻R0，电流从电源输入端VDD流入，经过驱动电路1流向电磁装置3，再经过延时电路2或分压电阻R0流向接地端GND。首先，驱动电路1接收到控制信号开始导通，由此电源输入端VDD的启动电流流向电磁装置3；同时，延时电路2导通，分压电阻R0被短路，电磁装置3直接与接地端GND连接，此时电源输入端VDD与接地端GND之间只有一个负载即电磁装置3，电源输入端VDD的电压全部施加在电磁装置3上，电磁装置3的线圈通过较大的启动电流，使得其中的磁芯相互吸合，实现电磁装置3的启动。电磁装置3启动一段时间后，延时电路2关断，分压电阻R0开始导通，电磁装置3通过分压电阻R0与接地端GND连接，此时电源输入端VDD与接地端GND之间增加了一个负载即分压电阻R0，两者之间的阻值加大，在电源输入端VDD输入电压不变的情况下，回路中的电流降低，即电磁装置3中通过的电流降低，使得电磁装置3在启动后，能够以一个较低的保持电流进行工作。上述电磁装置3的控制电路只需要一个控制信号(即启动信号)与延时电路2相配合，就能够实现电磁装置3的高电流启动，低电流运行，有效防止电磁装置3长时间工作时内部线圈的发热，避免电磁装置3内部因发热产生故障，延长电磁装置3的使用寿命。
其中，延时电路2包括：开关电路21，连接于电磁装置3和接地端GND之间，与分压电阻R0并联；电容C，电容C的两端分别连接电磁装置3的第一端31和开关电路21，控制开关电路21的通断。驱动电路1接收到控制信号，电源输入端VDD的输入电流从电容C的正极输入，电容C开始充电，电容C的负极连接开关电路21，开关电路21接收到电容C充电时的高电平信号开始导通，将电磁装置3直接连接到接地端GND，实现电磁装置3的高电流启动。电磁装置3启动一段时间，即电容C充满电后，电容C从充电状态进入稳态，其两端相当于断路，低电平信号输入到开关电路21，开关电路21关断，与开关电路21并联的分压电阻R0开始导通，电磁装置3与分压电阻R0串联，对电磁装置3进行分压，流过电磁装置3的电流降低，实现电磁装置3的低电流运行。
上述延时电路2通过电容C和开关电路21，调节电磁装置3中流过的电流大小，并且利用了电容C的充放电原理直接实现上述调节，无需另外施加调节电磁装置3中电流的控制信号，控制过程自动化简单化。
其中，电容C可以是CBB电容、瓷片电容、云母电容、电解电容、等。电容C的具体容量参数等均可根据电磁装置3及其控制电路的电路参数进行调整，在此不作限制。
图2是一种优选的电磁装置的控制电路的示意图。
优选地，如图2所示，在本发明的实施方式中，上述电磁装置3的控制电路中的开关电路21包括第一三极管Q1和第二三极管Q2，第一三极管Q1的基极连接电容C，第一三极管Q1的发射极连接接地端GND，第一三极管Q1的集电极连接第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的发射极连接电磁装置3，第二三极管Q2的集电极连接接地端GND。
延时电路2中的电容C开始充电时，第一三极管Q1的基极检测到高电平信号，第一三极管Q1的集电极和发射极开始导通，使得第二三极管Q2的基极检测到低电平信号，第二三极管Q2的集电极和发射极也随之导通，连接电磁装置3与接地端GND，电源输入端VDD-电磁装置3-第二三极管Q2的发射极-第二三极管Q2的集电极-接地端GND形成导通回路，电磁装置3启动。
电磁装置3启动一段时间后，延时电路2中的电容C充电完成，电容C进入稳态，连接于电容C负极的第一三极管Q1的基极变为低电平信号输入，第一三极管Q1截止，使得第二三极管Q2的基极则变为高电平信号输入，第二三极管Q2截止，电磁装置3与开关电路21断开连接，与开关电路21并联且原本被开关电路21短路的分压电阻R0接入电路，形成电源输入端VDD-电磁装置3-分压电阻R0-接地端GND的导通回路，电磁装置3与分压电阻R0串联，导通回路中的阻值增大，流过电磁装置3的电流降低，电磁装置3继续以较低的保持电流运行。
上述开关电路21由两个三极管组成，电容C的充放电状态能够控制第一三极管Q1和第二三极管Q2的导通和关断，进而控制分压电阻R0是否被连入电磁装置3的导通回路，改变电磁装置3中流过的电流大小。两个三极管组成的开关电路21结构简单、便于控制、可靠性强，是一种稳定可靠且成本低廉的开关电路。
值得一提的是，在本发明的实施方式中，开关电路21还可以由单独的三极管、晶体管、场效应管、继电器等开关元件组成，或者为其他能够实现电路导通/关断功能的电器元件或电路等，在此不作限制。
优选地，在本发明的实施方式中，延时电路2还包括
第一限流电阻R1，连接于电容C和第一三极管Q1的基极之间；
第二限流电阻R2，连接于第一三极管Q1的集电极和第二三极管Q2的基极之间。
第一限流电阻R1和第二限流电阻R2分别设置于第一三极管Q1的基极和第二三极管Q2的基极，从而对流入第一三极管Q1的基极和第二三极管Q2的基极的电流进行调节，避免流入第一三极管Q1的基极和第二三极管Q2的基极的电流过大，导致三极管损坏。
优选地，在本发明的实施方式中，控制电路中的延时电路2还包括第一二极管D1，第一二极管D1的正极连接第一端31，第一二极管D1的负极连接电容C的正极。通过第一二极管D1自身的单向导通性防止电容C放电时，电流从电容C的正极逆流向电磁装置3的第一端31。
进一步地，在本发明的实施方式中，延时电路2还包括
第一分压电阻R01，连接于第一端31和第一二极管D1的正极之间；
第二分压电阻R02，连接于第一二极管D1的正极和接地端GND之间。
根据上述电路结构，形成电源输入端VDD-第一分压电阻R01-第二分压电阻R02-接地端GND的导通回路，在电源输入端VDD的输入电压不变的情况下，通过调节第一分压电阻R01和第二分压电阻R02的阻值及二者之间的阻值比例，能够调节施加在第一二极管D1的正极即电容C正极的电压值，以控制电容C的充电电流以及充电效率。
在本发明的实施方式中，延时电路2还包括充电电阻Rin，连接于电容C的负极和接地端GND之间，形成电源输入端VDD-电容C-充电电阻Rin-接地端GND的充电回路，通过调节充电电阻Rin的阻值，能够调节电容C的时间常数，进而调节电容C的充电时间，即调节电磁装置3中的电流为较高的启动电流的时间。
优选地，在本发明的实施方式中，延时电路2还包括
放电电阻Rout，连接于电容C的正极和接地端GND之间；
第二二极管D2，第二二极管D2的正极连接接地端GND，第二二极管D2的负极连接电容C的负极。
根据上述电路结构，形成电容C的正极-放电电阻Rout-第二二极管D2-电容C的负极的放电回路。在电磁装置3停止工作，即电源输入端VDD无输入时，电容C开始通过上述放电回路放电，以保证在电磁装置3下一次启动时，电容C处于可充电状态。
参考图2，在本发明的实施方式中，驱动电路1包括第三三极管Q3和第四三极管Q4，第三三极管Q3的基极连接控制信号端(图中用折线信号表示)，第三三极管Q3的发射极连接接地端GND，第三三极管Q3的集电极连接第四三极管Q4的基极，第四三极管Q4的发射极连接电源输入端VDD，第四三极管Q4的集电极连接电磁装置3。
通过控制信号启动电磁装置3时，控制信号输入第三三极管Q3的基极，第三三极管Q3导通，使得第四三极管Q4的基极检测到低电平信号，第四三极管Q4也随之导通，使电源输入端VDD与电磁装置3连接；控制信号关闭时，第三三极管Q3的基极变为低电平输入，第三三极管Q3截止，使得第四三极管Q4的基极则变为高电平信号输入，第四三极管Q4截止，电源输入端VDD与电磁装置3断开连接。
上述驱动电路1由两个三极管组成，控制信号能够控制第三三极管Q3和第四三极管Q4的导通和关断，进而控制电源输入端VDD和电磁装置3的连接和断开。两个三极管组成的驱动电路1结构简单、便于控制、可靠性强，是一种稳定可靠且成本低廉的开关电路。
优选地，在本发明的实施方式中，驱动电路1还包括
第三限流电阻R3，连接于控制信号端和第三三极管Q3的基极之间；
第四限流电阻R4，连接于第三三极管Q3的集电极和第四三极管Q4的基极之间。
同样地，第三限流电阻R3和第四限流电阻R4分别设置于第三三极管Q3和第四三极管Q4的基极，从而对流入第三三极管Q3和第四三极管Q4的基极的电流进行调节，避免流入第三三极管Q3和第四三极管Q4的基极的电流过大，导致三极管损坏。
值得一提的是，在本发明的实施方式中，上述驱动电路1中的开关功能还可以由单独的三极管、晶体管、场效应管、继电器等器件或能够实现电路导通/关断功能的电路来实现，在此不作限制。
在本发明的实施方式中，还提供了一种电磁装置，其中包括上述的电磁装置的控制电路。
至此，已经结合附图描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁装置的控制电路，包括驱动电路、延时电路和分压电阻，所述电磁装置的第一端连接所述驱动电路，第二端分别连接所述延时电路和所述分压电阻，其特征在于，所述延时电路包括：
开关电路，连接于所述电磁装置和接地端之间，与所述分压电阻并联；
电容，所述电容的两端分别连接所述第一端和所述开关电路，控制所述开关电路的通断。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述开关电路包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极连接所述电容，所述第一三极管的发射极连接接地端，所述第一三极管的集电极连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极连接所述电磁装置，所述第二三极管的集电极连接接地端。
3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述延时电路还包括
第一限流电阻，连接于所述电容和所述第一三极管的基极之间；
第二限流电阻，连接于第一三极管的集电极和所述第二三极管的基极之间。
4.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述延时电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述第一端，所述第一二极管的负极连接所述电容的正极。
5.如权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述延时电路还包括
第一分压电阻，连接于所述第一端和所述第一二极管的正极之间；
第二分压电阻，连接于所述第一二极管的正极和接地端之间。
6.如权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述延时电路还包括充电电阻，连接于所述电容的负极和接地端之间。
7.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述延时电路还包括
放电电阻，连接于所述电容的正极和接地端之间；
第二二极管，所述第二二极管的正极连接接地端，所述第二二极管的负极连接所述电容的负极。
8.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述驱动电路包括第三三极管和第四三极管，所述第三三极管的基极连接控制信号端，所述第三三极管的发射极连接接地端，所述第三三极管的集电极连接所述第四三极管的基极，所述第四三极管的发射极连接电源输入端，所述第四三极管的集电极连接所述电磁装置。
9.如权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述驱动电路还包括
第三限流电阻，连接于所述控制信号端和所述第三三极管的基极之间；
第四限流电阻，连接于第三三极管的集电极和所述第四三极管的基极之间。
10.一种电磁装置，其特征在于，包括权利要求1-9的任一项所述的控制电路。
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