CN201436669U - 一种电流可控的多组电磁铁驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及应用于电脑控制缝制设备的电磁铁执行机构的驱动电路技术领域，具体涉及一种电流可控的多组电磁铁驱动装置。本实用新型要克服现有技术存在的造成了大量功耗浪费的问题，采用的技术方案是：一种电流可控的多组电磁铁驱动装置，包括多个电磁铁绕组、与电磁铁绕组一一对应连接的译码驱动的低边功率开关，还包括一个共用的高边功率开关和多个双续流回路，高边功率开关上接有一个续流二极管D0，所述低边功率开关上均接有一个续流二极管Dn，续流二极管D0和续流二极管Dn分别串接在对应电磁铁绕组的两端构成多个双续流回路；续流二极管D0另一端接电源正极，续流二极管Dn另一端接电源负极。本实用新型的优点如下：功耗低、效率高。

Description

一种电流可控的多组电磁铁驱动装置

技术领域

本实用新型涉及应用于电脑控制缝制设备的电磁铁执行机构的驱动电路技术领域，具体涉及一种电流可控的多组电磁铁驱动装置。

背景技术

目前每台缝制设备都配有多组负载电磁铁Ln(n＝1、2、3…、n-1、n)，用来满足不同的功能需要。传统的驱动装置一般不对电磁铁进行电流控制，即使有，也仅是对其中一组电磁铁(额定电流最大的电磁铁)采用电流斩波方式以降低工作功耗，其结构是在其中一组电磁铁绕组的续流回路中增加一个开关管T1，当T1保持导通时，为电磁铁绕组在斩波控制时提供低阻抗续流回路；其它的负载电磁铁只能一直工作在大电流下。在实际应用中发现，所有电磁铁在动作初期需要额定电流工作，而占绝大比例的工作时间内，电磁铁处于保持工作状态，仅需一半或更小的电流即可，因此同时对多组电磁铁绕组实现电流可控才能做到更好的节能特性。电磁铁绕组每次在断电时，存储在电磁铁绕组的能量需要有转移或耗散的回路。传统的有两种做法：第一种是由二极管Dn和阻性耗能元件ZNRn组成，这种方法耗能快，电磁铁动作时间常数小；第二种是直接由二极管Dn构成低阻抗续流回路，这种方法耗能慢，电磁铁动作时间常数大。传统的两种处理方式都是将电磁铁绕组电感中存储的能量转化成热能，缝制设备中的电磁铁机构是在运行中动作非常频繁的部件，因此会造成电磁铁发热和较大的能量损失。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种电流可控的多组电磁铁驱动装置，以克服现有技术存在的造成了大量功耗浪费的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案予以实现的：一种电流可控的多组电磁铁驱动装置，包括多个电磁铁绕组、与电磁铁绕组一一对应连接的译码驱动的低边功率开关，其特殊之处在于：还包括一个共用的高边功率开关和多个双续流回路，高边功率开关上接有一个续流二极管D0，所述低边功率开关上均接有一个续流二极管Dn，续流二极管D0和续流二极管Dn分别串接在对应电磁铁绕组的两端构成多个双续流回路；续流二极管D0另一端接电源正极，续流二极管Dn另一端接电源负极。

上述高边功率开关为P沟道MOSFET，所述低边功率开关为N沟道MOSFET。

本实用新型利用一个共用的高边功率开关和多个低边功率开关对所有电磁铁负载实现了电流可控控制，通过设计的多组负载驱动回路，对每一个负载都实现电流斩波控制，这将使所有的电磁铁负载都可在需要的时候降低控制电流，大大降低电磁铁的温升，极大地降低了工作功耗；电流可控的驱动电路再配合双续流二极管回路，可实现多种关断模式，改善了电磁铁关断特性，这可以大大改善电磁铁动作噪音；同时该续流回路去掉了传统装置的电阻性元件，可直接将负载绕组存储的能量返回给供电电容，采用能量回收模式，将大大提高电磁铁驱动装置的效率。其成本与传统方案相比并不增加。

附图说明

图1为传统电磁铁驱动电路的驱动装置结构图。

图2为又一传统电磁铁驱动电路的驱动装置结构图。

图3为本实用新型的高效电流可控的多组电磁铁驱动装置结构图。

图4为快衰减模式续流回路示意图。

图5为慢衰减模式续流回路示意图。

附图标记说明如下：

100-高边功率开关，101-电磁铁绕组，102-低边功率开关，103-双续流回路.

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型进行详细地说明。

参见图1，一种传统电磁铁驱动电路的驱动装置，其结构是对所有电磁铁绕组都只采用单个开关管控制，所有负载电磁铁只能一直工作在大电流下。

参见图2，另一种传统电磁铁驱动电路的驱动装置，其结构是在其中一组电磁铁绕组的续流回路中增加一个开关管T1，当T1保持导通时，为电磁铁绕组在斩波控制时提供低阻抗续流回路。其它的负载电磁铁只能一直工作在大电流下。

参见图3，本实用新型所涉及的一种电流可控的多组电磁铁驱动装置，包括：

(1)多个电磁铁绕组101，其中包括线圈L1～线圈Ln；

(2)多个与电磁铁绕组101一一对应连接、由译码驱动的低边功率开关102，低边功率开关102为N沟道MOSFET，其中低边功率开关102中分别包括一个译码驱动电路(可以是3-8译码器)、电阻R1～电阻Rn和相应负载个数的功率开关管Q1～功率开关管Qn，功率开关管Q1～功率开关管Qn为N沟道MOSFET；

(3)一个共用的高边功率开关100，所述高边功率开关100中包含一个功率开关管Q0、开关三极管Q01、Q02、Q03和电阻R01、R02、R03组成的图腾柱门极驱动器。Q0一般采用P沟道MOSFET，它的门极驱动电路较为简单；信号接口DCT-PWM为单片机或DSP给定的斩波信号。

(4)多个双续流回路103：在高边功率开关100上接有一个续流二极管D0，所述低边功率开关102上均接有一个续流二极管Dn，续流二极管D0和续流二极管Dn分别串接在对应电磁铁绕组101的两端构成多个个双续流回路103，也就是说续流二极管DO和续流二极管D1组成多个电磁铁绕组101中的线圈L1的续流回路，同理，续流二极管D0和续流二极管Dn组成多个电磁铁绕组101中的线圈Ln的续流回路；续流二极管D0另一端接电源正极，续流二极管Dn另一端接电源负极。

本实用新型的每个负载驱动回路中都包含有一个低边功率开关102、一个高边高频功率开关100和连接负载两端的双续流二极管(续流二极管D0和续流二极管Dn)。译码驱动的低边功率开关102，用以选择当前受控制的电磁铁负载；高边功率开关100为多组电磁铁共用，通过给予不同占空比门极PWM信号，即可控制当前电磁铁的导通电流大小。每个负载驱动回路含有双续流回路103，配合低边功率开关102的门极控制，可实现电磁铁快衰减和慢衰减或介于其间的多种关断特性，这可大大改善电磁铁的动作噪音。

本实用新型的工作原理是：当线圈Ln(n＝1，2，3，...，n)要处于工作状态时，将低边功率开关102的门极置高电平，低边功率开关102导通；高边功率开关的门极控制信号接口DCT-PWM给定高电平，高边功率开关100导通，此时提供了负载电流使电磁铁动作。如果电磁铁动作到位之后需要降低电磁铁维持电流，高边功率开关100将以给定的占空比处于导通/关断循环的斩波工作状态，低边功率开关102一直保持导通。当高边功率开关100关断时，由于线圈Ln为感性元件，其电流不能突变，电流将由公共续流二极管D0从电源负极构成新的回路，即斩波续流回路(如图5所示)。由于整个回路阻抗很小，线圈Ln的电流下降很慢，只要斩波频率足够高，可根据占空比大小调整线圈Ln的工作电流稳定在不同的给定值。当负载停止工作时，也即负载不需要提供工作电流，只需要关断高边功率开关100即可，电源不再有通路给负载提供电流。由于线圈Ln为感性元件，即使外界不提供电源，其本身的电流不会一下子降为零，需要续流回路来释放其感应电流，这里，在高边功率开关100关断的同时，低边功率开关102的状态决定了两种不同的续流回路。当高边功率开关100关断，低边功率开关102也关断时，线圈Ln的电流将沿着续流二极管Dn->电源正极->电源负极->续流二极管D0->线圈Ln形成回路(如图4所示)，该回路可以看出，线圈Ln存储的能量将被返回到电源中，属于反接制动，因此线圈Ln电流下降速率快，因此我们称之为快衰减回路；当高边功率开关100关断，低边功率开关102保持导通时，线圈Ln的电流将沿着续流二极管Dn->电源负极->续流二极管DO->线圈Ln形成回路(如图5所示)，此回路阻抗很小，电流下降缓慢，因此我们称之为慢衰减回路。负载的两种不同的衰减模式还可以结合负载电流控制，实现不同的电流关断曲线，从而可以在不影响负载动作功能的同时，实现最佳的电流下降曲线，这将可以大大改善电磁铁负载的动作噪音。

使用中，单片机或DSP通过信号接口DCT-a、信号接口DCT-b、信号接口DCT-c来选择多个电磁铁绕组101中线圈L1～线圈Ln中的一个负载绕组对电源地的开关导通，单片机或DSP给定另一信号接口DCT-PWM不同占空比的PWM信号，这样选定的电磁铁绕组就工作在斩波模式。因此采用本实用新型后，就可根据占空比大小来调整任何一组电磁铁绕组的平均电流，达到电流可控的目的。

Claims (2)

1.一种电流可控的多组电磁铁驱动装置，包括多个电磁铁绕组(101)、与电磁铁绕组(101)一一对应连接的译码驱动的低边功率开关(102)，其特殊之处在于：还包括一个共用的高边功率开关(100)和多个双续流回路(103)，高边功率开关上接有一个续流二极管D0，所述低边功率开关(102)上均接有一个续流二极管Dn，续流二极管D0和续流二极管Dn分别串接在对应电磁铁绕组(101)的两端构成多个双续流回路(103)；续流二极管D0另一端接电源正极，续流二极管Dn另一端接电源负极。

2.如权利要求1所述的一种电流可控的多组电磁铁驱动装置，其特征在于：所述高边功率开关(100)为P沟道MOSFET，所述低边功率开关(102)为N沟道MOSFET。

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