CN217440909U - 用于降低电磁阀功耗的控制电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于降低电磁阀功耗的控制电路，包括输入电源、降压模块、延时模块，还包括温度调控模块，所述降压模块的输入端与输入电源连接，降压模块的输出端分别与温度调控模块的输入端、延时模块的输入端连接，且降压模块的输出端通过防止电流反向流动的电路经电磁阀的线圈接地，所述温度调控模块的输出端与降压模块的反馈端连接，使降压模块根据电磁阀的线圈的温度调节输出电压，所述输入电源和延时模块的输出端经一个开关管与电磁阀的线圈的电源端连接，所述电磁阀的线圈的接地端接地，一个二极管的阴极与电磁阀的线圈的电源端连接，该二极管的阳极与电磁阀的线圈的接地端连接，其能有效降低电磁阀的功耗，减小电磁阀的线圈温升，提高电磁阀的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及电磁阀控制技术领域，特别涉及一种用于降低电磁阀功耗的控制电路。
背景技术
电磁阀是一种常用于液压、气动系统中的控制元件。对于常闭型电磁阀，由电磁阀的结构和工作方式可知，在电磁阀关闭时，阀芯与线圈之间的间隙较大，需要较大的磁场，才能使电磁阀打开，因此需要较大的电流才能使电磁阀打开。但是，电磁阀打开之后阀芯与线圈之间的间隙会减小，只需要较小的磁场强度就能使电磁阀保持当前的阀芯位置，因此，电磁阀打开后只需要较小的电流就能让电磁阀保持打开状态，如果不减小电磁阀在保持状态时的电流，会导致电磁阀线圈的温度升高严重，从而影响电磁阀线圈的使用寿命。
目前，常用的降低电磁阀功耗的方法，一种是通过MCU产生一定频率和占空比的PWM信号对电磁阀进行控制，该方法虽然能一定程度地降低电磁功耗，但是由于PWM信号会导致电磁阀发生高频振动和噪声，同样会影响电磁阀的寿命，而且MCU产生PWM信号这种控制电路成本较高；另一种是采用延时电路与降压电路相结合，通过延时电路使电磁阀以降压电路输出的较低电压保持打开状态，但是，由于电磁阀长时间处于保持状态，电磁阀线圈的温度会随之升高，电磁阀线圈的电阻也会随温度升高而增加，如果降压电路的输出电压保持不变，那么流过电磁阀线圈的电流将减小，若线圈电流减小到一定值，电磁阀将无法保持打开状态。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于降低电磁阀功耗的控制电路，其能有效降低电磁阀的功耗，减小电磁阀的线圈温升，提高电磁阀的使用寿命。
本实用新型的技术方案是：一种用于降低电磁阀功耗的控制电路，包括输入电源、降压模块、延时模块，还包括温度调控模块，所述降压模块的输入端与输入电源连接，降压模块的输出端分别与温度调控模块的输入端、延时模块的输入端连接，且降压模块的输出端通过防止电流反向流动的电路经电磁阀的线圈接地，所述温度调控模块的输出端与降压模块的反馈端连接，使降压模块根据电磁阀的线圈的温度调节输出电压，所述输入电源和延时模块的输出端经一个开关管与电磁阀的线圈的电源端连接，所述电磁阀的线圈的接地端接地，一个二极管的阴极与电磁阀的线圈的电源端连接，该二极管的阳极与电磁阀的线圈的接地端连接。
进一步的，所述温度调控模块包括一个温度传感器、一个三极管、一个稳压二极管，所述温度传感器的输入端经第六电阻与降压模块的输出端连接，温度传感器的输出端经第四电阻与三极管的基极连接，所述三极管的集电极与降压模块的反馈端连接，三极管的发射极经第五电阻接地，所述温度传感器的接地端接地，所述稳压二极管的阳极与温度传感器的接地端连接，稳压二极管的阴极与温度传感器的输入端连接。
进一步的，所述三极管采用NPN型三极管。
进一步的，所述降压模块包括DC/DC变换器、一个二极管、一个电解电容、一个电感，所述DC/DC变换器的输入端连接输入电源，所述DC/DC变换器的使能端经第一电阻连接输入电源，DC/DC变换器的驱动端依次经第一电容、电感从降压模块的输出端输出电压，所述DC/DC变换器的源极端连接于第一电容、电感之间，所述DC/DC变换器的反馈端经第二电阻连接降压模块的输出端，且经第三电阻接地，二极管的阴极与DC/DC变换器的源极端连接，所述电解电容的正极与降压模块的输出端连接，所述DC/DC变换器的接地端、二极管的阳极、电解电容的负极均接地。
进一步的，所述电解电容的两端并联第三电容。
进一步的，所述延时模块包括第一反相器、第二反相器、一个电阻、一个电容，所述第一反相器的输入端经电阻连接降压模块的输出端，且经电容接地，第一反相器的输出端与第二反相器的输入端连接，所述第二反相器的输出端与开关管的栅极连接，所述开关管的源极与输入电源连接，开关管的漏极与电磁阀的线圈的电源端连接。
进一步的，所述电阻的两端并联二极管，该二极管的阴极与降压模块的输出端连接，该二极管的阳极连接第一反相器输入端。
进一步的，所述开关管与电磁阀之间设置一个二极管，该二极管的阳极连接开关管的漏极，阴极连接电磁阀的线圈的电源端。
进一步的，所述开关管采用P-MOS管。
进一步的，所述防止电流反向流动的电路为一个二极管，该二极管阳极连接降压模块的输出端，该二极管的阴极连接电磁阀的线圈的电源端。
采用上述技术方案的有益效果：本电路通过延时模块控制第一开关管的通断，在打开电磁阀时，延时模块产生控制信号使第一开关管导通，此时电磁阀线圈两端的电压为输入电源，由输入电源提供的大电流使电磁阀打开，当延时模块达到延时时间后，延时模块产生控制信号使第一开关管关断，通过降压模块降低输入电源的电压为电磁阀供电，此时流过电磁阀线圈的电流减小，使电磁阀能够以小电流维持打开状态，从而有效降低电磁阀的功耗，减小电磁阀线圈的温升，提高电磁阀的使用寿命。而且，本电路在降压模块与延时模块之间设置温度调控模块，可以使温度调控模块的输出电压随电磁阀的线圈温度的升高而变大，由此增大降压模块的输出电压，从而增大电磁阀的线圈两端的电压，使流过电磁阀的线圈的电流不随温度发生变化，保证电磁阀能够长时间维持打开状态。
下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型的具体电路原理图；
图3为本实用新型降压模块的电路结构图。
具体实施方式
参见图1至图3，一种用于降低电磁阀功耗的控制电路的实施例，包括输入电源VIN、降压模块、延时模块，还包括温度调控模块。所述降压模块的输入端与输入电源VIN连接，降压模块的输出端分别与温度调控模块的输入端、延时模块的输入端连接，且降压模块的输出端通过防止电流反向流动的电路经电磁阀的线圈接地，所述防止电流反向流动的电路为一个二极管D5，该二极管D5的阳极连接降压模块的输出端，该二极管D5的阴极连接电磁阀的线圈的电源端，用于保护降压模块。所述温度调控模块的输出端与降压模块的反馈端连接，使降压模块根据电磁阀的线圈的温度调节输出电压，让输出电压随着电磁阀的线圈的温度升高而增大，使流过电磁阀的线圈的电流不会随温度升高而变化，从而保证电磁阀能够长时间维持打开状态。所述输入电源和延时模块的输出端经一个开关管Q2与电磁阀的线圈的电源端连接，所述电磁阀的线圈的接地端接地，一个二极管D6的阴极与电磁阀的线圈的电源端连接，该二极管D6的阳极与电磁阀的线圈的接地端连接，本实施例的二极管D6可采用肖特基二极管，防止电磁阀的线圈断电时产生的反向电压损坏其它元器件。
本实施例的温度调控模块包括一个温度传感器T1、一个三极管Q1、一个稳压二极管D2，本实施例的三极管Q1采用NPN型三极管，温度传感器T1采用TC1046型号，所述温度传感器T1的输入端经第六电阻R6与降压模块的输出端连接，温度传感器T1的输出端经第四电阻R4与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极与降压模块的反馈端连接，三极管Q1的发射极经第五电阻R5接地，所述温度传感器T1的接地端接地，所述稳压二极管D2的阳极与温度传感器T1的接地端连接，稳压二极管D2的阴极与温度传感器T1的输入端连接，随着电磁阀的线圈温度升高，温度传感器T1的输出电压变大，流过三极管Q1、第五电阻R5的电流增大，三极管Q1、第五电阻R5可看做一个随温度变化的动态电阻RT，从而使降压模块的输出电压随电磁阀的线圈温度升高而增大。
本实施例的降压模块包括DC/DC变换器IC1、一个二极管D1、一个电解电容C4、一个电感L1，本实施例的DC/DC变换器IC1采用TPS5430，所述DC/DC变换器IC1的输入端连接输入电源VIN，所述DC/DC变换器IC1的使能端经第一电阻R1连接输入电源VIN，DC/DC变换器IC1的驱动端依次经第一电容C1、电感L1从降压模块的输出端输出电压，所述DC/DC变换器IC1的源极端连接于第一电容C1、电感之间L1，所述DC/DC变换器IC1的反馈端经第二电阻R2连接降压模块的输出端，且经第三电阻R3接地，二极管D1的阴极与DC/DC变换器IC1的源极端连接，所述电解电容C4的正极与降压模块的输出端连接，所述DC/DC变换器IC1的接地端、二极管D1的阳极、电解电容C4的负极均接地，所述电解电容C4的两端并联第三电容C3。该DC/DC变换器IC1在稳态运行时，反馈端的电压为参考电压1.22V，其输出电压由反馈到反馈端的外部分压电阻确定的，即由第二电阻R2、第三电阻R3决定，上述温度调控模块的三极管Q1、第五电阻R5等效的动态电阻RT与第三电阻R3形成并联，从而使降压模块的输出电压随电磁阀的线圈温度变化而变化。
本实施例的延时模块包括第一反相器U1、第二反相器U2、一个电阻R7、一个电容C5，所述第一反相器U1的输入端经电阻R7连接降压模块的输出端，且经电容C5接地，第一反相器U1的输出端与第二反相器U2的输入端连接，所述第二反相器U2的输出端与开关管Q2的栅极连接，所述开关管Q2的源极与输入电源VIN连接，开关管Q2的漏极与电磁阀的线圈的电源端连接，所述开关管Q2与电磁阀之间设置一个二极管D4，该二极管D4的阳极连接开关管Q2的漏极，阴极连接电磁阀的线圈的电源端，本实施例的开关管Q2采用P-MOS管。该延时模块由电阻R7、电容C5构成RC延时电路，启动电磁阀时，延时模块发出控制信号使开关管Q2导通，由输入电源VIN为电磁阀供电，电磁阀启动后，延时模块达到延时时间，控制开关管Q2关断，通过降压模块的输出电压为电磁阀供电，使电磁阀以小电流保持打开状态，实际中可根据需要选用参数合适的电阻R7、电容C5，使延时时间满足延时需要。
本实施例的电阻R7的两端并联二极管D3，该二极管D3的阴极与降压模块的输出端连接，该二极管D3的阳极连接第一反相器U1输入端，由二极管D3构成电容C5的泄放电路，在开关管Q2关断后，及时泄放掉电容C5的电荷，避免影响延时模块的延时时间，该二极管D3可采用肖特基二极管。
本电路的工作原理：启动电磁阀时，降压模块的输出电压通过电阻R7为电容C5充电，延时模块对开关管Q2的栅极输出低电平，使开关管Q2导通，此时由输入电源VIN为电磁阀提供电压，流过电磁阀的线圈的电流为大电流，以大电流启动电磁阀；
电磁阀启动后，当延时模块达到延时时间，电容C5充电完成，延时模块对开关管Q2的栅极输出高电平，使开关管Q2关断，此时由降压模块的输出电压为电磁阀供电，流过电磁阀的线圈的电流为小电流，使电磁阀以小电流保持打开状态；
在电磁阀运行过程中，电磁阀的线圈温度升高，温度传感器T1的输出电压随电磁阀的线圈的温度变化，驱动三极管Q1，使三极管Q1、第五电阻R5与第三电阻R3形成分流，而DC/DC变换器IC1的反馈端输出的是恒定电压，因此三极管Q1、第五电阻R5可看作是一个随温度变化的动态电阻RT，最终降压模块的输出电压可由以下公式计算得到：
由此可得，电磁阀线圈的温度随着运行时间升高，温度传感器T1的输出电压增大，流过三极管Q1、第五电阻R5的电流也随之增大，使三极管Q1、第五电阻R5的等效电阻RT减小，根据上述公式可知，降压模块的输出电压会同步增大，保证流过电磁阀的线圈的电流不会随温度而发生变化。
本电路结构简单，通过本电路可以大电流启动电磁阀，以小电流使电磁阀保持打开状态，从而有效降低电磁阀的功耗，减小电磁阀线圈的温升，提高电磁阀的使用寿命，并在电磁阀运行过程中保证其线圈的电流不会随温度增大而减小，使电磁阀能长时间稳定运行。
Claims (10)
1.一种用于降低电磁阀功耗的控制电路，包括输入电源、降压模块、延时模块，其特征在于：还包括温度调控模块，所述降压模块的输入端与输入电源连接，降压模块的输出端分别与温度调控模块的输入端、延时模块的输入端连接，且降压模块的输出端通过防止电流反向流动的电路经电磁阀的线圈接地，所述温度调控模块的输出端与降压模块的反馈端连接，使降压模块根据电磁阀的线圈的温度调节输出电压，所述输入电源和延时模块的输出端经一个开关管与电磁阀的线圈的电源端连接，所述电磁阀的线圈的接地端接地，一个二极管的阴极与电磁阀的线圈的电源端连接，该二极管的阳极与电磁阀的线圈的接地端连接。
2.根据权利要求1所述的用于降低电磁阀功耗的控制电路，其特征在于：所述温度调控模块包括一个温度传感器、一个三极管、一个稳压二极管，所述温度传感器的输入端经第六电阻与降压模块的输出端连接，温度传感器的输出端经第四电阻与三极管的基极连接，所述三极管的集电极与降压模块的反馈端连接，三极管的发射极经第五电阻接地，所述温度传感器的接地端接地，所述稳压二极管的阳极与温度传感器的接地端连接，稳压二极管的阴极与温度传感器的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的用于降低电磁阀功耗的控制电路，其特征在于：所述三极管采用NPN型三极管。
4.根据权利要求1所述的用于降低电磁阀功耗的控制电路，其特征在于：所述降压模块包括DC/DC变换器、一个二极管、一个电解电容、一个电感，所述DC/DC变换器的输入端连接输入电源，所述DC/DC变换器的使能端经第一电阻连接输入电源，DC/DC变换器的驱动端依次经第一电容、电感从降压模块的输出端输出电压，所述DC/DC变换器的源极端连接于第一电容、电感之间，所述DC/DC变换器的反馈端经第二电阻连接降压模块的输出端，且经第三电阻接地，二极管的阴极与DC/DC变换器的源极端连接，所述电解电容的正极与降压模块的输出端连接，所述DC/DC变换器的接地端、二极管的阳极、电解电容的负极均接地。
5.根据权利要求4所述的用于降低电磁阀功耗的控制电路，其特征在于：所述电解电容的两端并联第三电容。
6.根据权利要求1所述的用于降低电磁阀功耗的控制电路，其特征在于：所述延时模块包括第一反相器、第二反相器、一个电阻、一个电容，所述第一反相器的输入端经电阻连接降压模块的输出端，且经电容接地，第一反相器的输出端与第二反相器的输入端连接，所述第二反相器的输出端与开关管的栅极连接，所述开关管的源极与输入电源连接，开关管的漏极与电磁阀的线圈的电源端连接。
7.根据权利要求6所述的用于降低电磁阀功耗的控制电路，其特征在于：所述电阻的两端并联二极管，该二极管的阴极与降压模块的输出端连接，该二极管的阳极连接第一反相器输入端。
8.根据权利要求6所述的用于降低电磁阀功耗的控制电路，其特征在于：所述开关管与电磁阀之间设置一个二极管，该二极管的阳极连接开关管的漏极，阴极连接电磁阀的线圈的电源端。
9.根据权利要求1所述的用于降低电磁阀功耗的控制电路，其特征在于：所述开关管采用P-MOS管。
10.根据权利要求1所述的用于降低电磁阀功耗的控制电路，其特征在于：所述防止电流反向流动的电路为一个二极管，该二极管阳极连接降压模块的输出端，该二极管的阴极连接电磁阀的线圈的电源端。
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