CN219811954U - 一种电磁阀驱动的过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电磁阀驱动的过压保护电路，该电路包括：控制电路通断的电池供电开关电路、将电池电压升压到指定电压的BOOST升压电路、接收指定电压并储存电磁阀的能量的储能电路、对储能电路输出的指定电压进行降压的电压保护电路以及控制电磁阀通断的电磁阀控制电路，MCU处理电路通过AD采集读取储能电路输出的指定电压的电压值，根据电压值控制电池供电开关电路的通断，或者向BOOST升压电路发送PWM信号控制电压的升压速度，或者控制电磁阀控制电路的通断。通过使用BOOST升压电路对电路进行升压，然后对升压后的电路进行反馈接通电池的开关，通过硬件方案来确保升压失控时关断电池的输出，防止过压损坏电磁阀。

Description

一种电磁阀驱动的过压保护电路

技术领域

本申请涉及燃气电磁阀技术领域，具体而言，涉及一种电磁阀驱动的过压保护电路。

背景技术

电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。

电磁阀在使用过程当中必须要一定的电压和能量才能驱动，普遍方式是外接电源进行驱动，但是在明火或者走线不便的环境中，无线通信和电池供电逐渐取代外接电源方式，成为主流的驱动方式，然而由于空间受限又或者是电池电压较低时，较低的电压并不足以驱动电磁阀，这时需要使用升压电路，但是电磁阀的驱动电压也存在着上限，如果超出上限会损坏电磁阀，就会增加成本。

因此，如何解决目前电池驱动电磁阀驱动力不足，同时防止过压损坏电磁阀这一问题成为本领域技术人员不得不考虑的众多问题之一。

实用新型内容

本申请的目的在于，为了克服现有的技术缺陷，提供了一种电磁阀驱动的过压保护电路，使用boost升压电路进行升压，然后通过反馈电压接通电池的开关，通过硬件方案来确保升压失控时关断电池的输出，防止过压损坏电磁阀。

本申请目的通过下述技术方案来实现：

第一方面，本申请提出了一种电磁阀驱动的过压保护电路，包括：控制电路通断的电池供电开关电路、将电池电压升压到指定电压的BOOST升压电路、接收所述指定电压并储存电磁阀的能量的储能电路、对所述储能电路输出的指定电压进行降压的电压保护电路以及控制电磁阀通断的电磁阀控制电路；

MCU处理电路通过AD采集读取所述储能电路输出的指定电压的电压值，根据所述电压值控制所述电池供电开关电路的通断，或者向所述BOOST升压电路发送PWM信号控制电压的升压速度，或者控制所述电磁阀控制电路的通断。

在一种可选的实施方式中，所述储能电路将所述存储的电磁阀的能量发送至电磁阀，对所述电磁阀进行供电。

在一种可选的实施方式中，所述电池供电开关电路采用P沟道MOS管Q1，所述MOS管Q1的源极接电池的输入，所述MOS管Q1的栅极接连接电池开关的电阻R3，所述MOS管Q1的漏极接所述BOOST升压电路的电感L1。

在一种可选的实施方式中，所述储能电路选用大容量电解电容C2。

在一种可选的实施方式中，所述BOOST升压电路包括：

电感L1，一端连接所述电池供电开关电路；

二极管D1，一端连接所述电感L1的另一端，另一端连接所述电压保护电路；

MOS管Q2，栅极连接电阻R7的一端，漏极连接所述电感L1和所述二极管D1，源极接地；

电阻R7，一端连接所述MOS管Q2的源极，另一端连接所述MOS管Q2的栅极和接地。

在一种可选的实施方式中，所述MCU处理电路包括：

电阻R1，一端连接所述升压电路的二极管D1、大容量电解电容C2、电阻R2以及电磁阀J1，另一端连接电阻R4；

电阻R4，另一端连接所述储能电路和接地。

在一种可选的实施方式中，所述电压保护电路包括：

电阻R2，一端连接电磁阀J1，另一端连接电阻R5和二极管D2的一端；

电阻R5，另一端接地；

二极管D2，另一端接电阻R3和MOS管Q1。

在一种可选的实施方式中，所述电磁阀控制电路包括：

MOS管Q3，栅极连接电阻R6的一端，漏极连接电磁阀J1，源极连接所述电阻R6的另一端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接地。

在一种可选的实施方式中，在电池开关为高电平时，D2可以将电池的电流限制到纳安级别。

在一种可选的实施方式中，电池输入采用DC直流输入。

上述本申请主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本申请可采用并要求保护的方案；且本申请，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本申请方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本申请所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本申请公开了一种电磁阀驱动的过压保护电路，该电路包括：控制电路通断的电池供电开关电路、将电池电压升压到指定电压的BOOST升压电路、接收指定电压并储存电磁阀的能量的储能电路、对储能电路输出的指定电压进行降压的电压保护电路以及控制电磁阀通断的电磁阀控制电路，MCU处理电路通过AD采集读取储能电路输出的指定电压的电压值，根据电压值控制电池供电开关电路的通断，或者向BOOST升压电路发送PWM信号控制电压的升压速度，或者控制电磁阀控制电路的通断。通过使用BOOST升压电路对电路进行升压，然后对升压后的电路进行反馈接通电池的开关，通过硬件方案来确保升压失控时关断电池的输出，防止过压损坏电磁阀。

附图说明

图1示出了本申请实施例提出的过压保护电路的原理框图。

图2示出了本申请实施例提出的过压保护电路的电路图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护的范围。

在现有技术中，由于电磁阀需要一定的电压和能量才能驱动，而外接电源驱动在明火或者走线不便的环境中并不适用，无线通信和电池供电逐渐取代外接电源方式，但由于空间受限，电池电压较低，不足以驱动电磁阀，这时需要使用升压电路，电磁阀的驱动电压存在上限，超过会损坏电磁阀，这增加了成本。

于是为了解决上述的问题，本申请提出了一种电磁阀驱动的过压保护电路，应用场景为家用及工业场景的常开型需要手动复位的燃气电磁阀，对电池输出电流要求较低，可以很好保护电池，并且能够通过硬件关断升压过程，保护电磁阀，接下来对其进行详细说明。

请参照图1，图1示出了本申请实施例提出的过压保护电路的原理框图，该电磁阀驱动的过压保护电路包括：控制电路通断的电池供电开关电路、将电池电压升压到指定电压的BOOST升压电路、接收指定电压并储存电磁阀的能量的储能电路、对储能电路输出的指定电压进行降压的电压保护电路以及控制电磁阀通断的电磁阀控制电路；

MCU处理电路通过AD采集读取储能电路输出的指定电压的电压值，根据电压值控制电池供电开关电路的通断，或者向BOOST升压电路发送PWM信号控制电压的升压速度，或者控制电磁阀控制电路的通断。

其中，电池供电开关电路主要控制整个电路的通断，开关器件使用MOS管。

BOOST升压电路采用BOOST结构，通过PWM信号来控制BOOST升压电路中的MOS管的通断，将电池电压升压到指定电压。

储能电路选用大容量电解电容C2，接收升压后的指定电压并将储存电磁阀的能量释放到电磁阀中对电磁阀进行供电，将升压后的指定电压发送到电压保护电路和MCU处理电路。

电压保护电路通过电阻对升压后的指定电压进行分压，接入电池供电开关电路，能够在MCU控制失效的状态下，及时关断电池的输出，从而保护整个电路的元器件。

MCU处理电路通过MCU的AD采集读取升压后的电压值，通过电压值控制电池供电的通断。

电磁阀控制电路控制电磁阀通断。

基于图1，请参考图2，图2示出了本申请实施例提出的过压保护电路的电路图。

其中电池供电开关电路采用P沟道MOS管Q1，MOS管Q1的源极接电池的输入，MOS管Q1的栅极接连接电池开关的电阻R3，MOS管Q1的漏极接BOOST升压电路的电感L1。电池输入采用DC直流输入，更加稳定且便利。

BOOST升压电路包括：电感L1，一端连接电池供电开关电路。二极管D1，一端连接电感L1的另一端，另一端连接电压保护电路；MOS管Q2，栅极连接电阻R7的一端，漏极连接电感L1和二极管D1，源极接地；电阻R7，一端连接MOS管Q2的源极，另一端连接MOS管Q2的栅极和接地。

MCU处理电路包括：电阻R1，一端连接升压电路的二极管D1、大容量电解电容C2、电阻R2以及电磁阀J1，另一端连接电阻R4；电阻R4，另一端连接储能电路和接地。

在打开电池开关之后，电池进行供电，设置PWM信号的频率和占空比可以调整升压电路的升压速度和电流，此时AD采集开始采集升压后的电压值发送至MCU处理电路。

电压保护电路包括：电阻R2，一端连接电磁阀J1，另一端连接电阻R5和二极管D2的一端；电阻R5，另一端接地；二极管D2，另一端接电阻R3和MOS管Q1。

为整个系统供电的电池输入在正常情况下，电池开关输出为高电平时，整个电路不会为升压电路供电，D2将电池的电流限制到纳安级别，只有需要驱动电磁阀时，电池开关的输出才会为低电平，此外电池开关输出为高电平时，D2还可以将电池的电流限制到很小，从而延长电池的使用时间。

电磁阀控制电路包括：MOS管Q3，栅极连接电阻R6的一端，漏极连接电磁阀J1，源极连接电阻R6的另一端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接地。

当电压升压到指定电压之后，MCU处理电路关闭电池供电开关电路，然后打开电磁阀控制电路，储能电路给电磁阀供电驱动电磁阀工作，但是如果MCU处理电路出现故障，MCU未关闭电池供电开关电路，此时电压会持续升高，此时升压后的电压经过电压保护电路的R2和R5分压后，经过D2后，使得Q1的|Vgs|<|Vth|时，电池输入开关被关断，从而起到过压保护作用。

本方案还具有以下技术效果：

第一、电阻R1、R2、R4、R5选用较大的电阻，能够使得升压电路在较轻负载情况下升压，升压速度可以通过PWM频率来调节，对电池输出电流要求较低，可以很好保护电池。

第二、能够在升压完成但检测失误导致升压继续的情况下，可以通过硬件关断升压过程，保护电磁阀。

本申请公开的一种电磁阀驱动的过压保护电路包括：控制电路通断的电池供电开关电路、将电池电压升压到指定电压的BOOST升压电路、接收指定电压并储存电磁阀的能量的储能电路、对储能电路输出的指定电压进行降压的电压保护电路以及控制电磁阀通断的电磁阀控制电路，MCU处理电路通过AD采集读取储能电路输出的指定电压的电压值，根据电压值控制电池供电开关电路的通断，或者向BOOST升压电路发送PWM信号控制电压的升压速度，或者控制电磁阀控制电路的通断。通过使用BOOST升压电路对电路进行升压，然后对升压后的电路进行反馈接通电池的开关，通过硬件方案来确保升压失控时关断电池的输出，防止过压损坏电磁阀。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁阀驱动的过压保护电路，其特征在于，包括：控制电路通断的电池供电开关电路、将电池电压升压到指定电压的BOOST升压电路、接收所述指定电压并储存电磁阀的能量的储能电路、对所述储能电路输出的指定电压进行降压的电压保护电路以及控制电磁阀通断的电磁阀控制电路；

MCU处理电路通过AD采集读取所述储能电路输出的指定电压的电压值，根据所述电压值控制所述电池供电开关电路的通断，或者向所述BOOST升压电路发送PWM信号控制电压的升压速度，或者控制所述电磁阀控制电路的通断。

2.如权利要求1所述的电磁阀驱动的过压保护电路，其特征在于，所述储能电路将存储的电磁阀的能量发送至电磁阀，对所述电磁阀进行供电。

3.如权利要求1所述的电磁阀驱动的过压保护电路，其特征在于，所述电池供电开关电路采用P沟道MOS管Q1，所述MOS管Q1的源极接电池的输入，所述MOS管Q1的栅极接连接电池开关的电阻R3，所述MOS管Q1的漏极接所述BOOST升压电路的电感L1。

4.如权利要求1所述的电磁阀驱动的过压保护电路，其特征在于，所述储能电路选用大容量电解电容C2。

5.如权利要求1所述的电磁阀驱动的过压保护电路，其特征在于，所述BOOST升压电路包括：

电感L1，一端连接所述电池供电开关电路；

二极管D1，一端连接所述电感L1的另一端，另一端连接所述电压保护电路；

MOS管Q2，栅极连接电阻R7的一端，漏极连接所述电感L1和所述二极管D1，源极接地；

电阻R7，一端连接所述MOS管Q2的源极，另一端连接所述MOS管Q2的栅极和接地。

6.如权利要求1所述的电磁阀驱动的过压保护电路，其特征在于，所述MCU处理电路包括：

电阻R1，一端连接所述升压电路的二极管D1、大容量电解电容C2、电阻R2以及电磁阀J1，另一端连接电阻R4；

电阻R4，另一端连接所述储能电路和接地。

7.如权利要求1所述的电磁阀驱动的过压保护电路，其特征在于，所述电压保护电路包括：

电阻R2，一端连接电磁阀J1，另一端连接电阻R5和二极管D2的一端；

电阻R5，另一端接地；

二极管D2，另一端接电阻R3和MOS管Q1。

8.如权利要求1所述的电磁阀驱动的过压保护电路，其特征在于，所述电磁阀控制电路包括：

MOS管Q3，栅极连接电阻R6的一端，漏极连接电磁阀J1，源极连接所述电阻R6的另一端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接地。

9.如权利要求7所述的电磁阀驱动的过压保护电路，其特征在于，在电池开关为高电平时，D2可以将电池的电流限制到纳安级别。

10.如权利要求1所述的电磁阀驱动的过压保护电路，其特征在于，电池输入采用DC直流输入。