本實用新型涉及一種節(jié)能電流可調(diào)節(jié)斬波驅(qū)動電路，尤其適用于PWM波脈寬調(diào)制驅(qū)動電路，屬于電磁閥驅(qū)動電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電磁閥具有快速開關(guān)的特性，驅(qū)動電路通電初期應(yīng)使線圈電流在短時間內(nèi)迅速上升到最大值，當閥門打開后應(yīng)將電流降到一個較小數(shù)值，既保證電磁閥能夠可靠吸合，又避免電磁閥線圈過熱。

常見的電磁閥驅(qū)動電路有串接限流電阻、雙電壓驅(qū)動和PWM波脈寬調(diào)制驅(qū)動。

《汽車工程》2005年第5期刊登的《高速電磁閥驅(qū)動電路設(shè)計及試驗分析》一文介紹了可調(diào)電阻式驅(qū)動電路、雙電壓式驅(qū)動電路和脈寬調(diào)制式驅(qū)動電路的原理，并對比了各種驅(qū)動電路的優(yōu)缺點，與前兩種驅(qū)動方式相比，脈寬調(diào)制驅(qū)動電路是一種理想驅(qū)動方式。

目前脈寬調(diào)制驅(qū)動電路的PWM波控制信號一般采用單片機控制或?qū)Ｓ肞WM波芯片，《柴油機設(shè)計與制造》2014年第2期刊登的《缸內(nèi)直噴發(fā)動機高速電磁閥驅(qū)動電路設(shè)計》一文中介紹了一種基于專用PWM芯片的電路，但電路硬件過于復(fù)雜，芯片數(shù)量較多。

《一種電磁閥陣列節(jié)能控制系統(tǒng)》公開了一種電磁閥陣列節(jié)能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用FPGA作為脈沖發(fā)生器，PWM波節(jié)能控制電磁閥，電路需要構(gòu)建FPGA系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜?！兑环N電磁閥的節(jié)能驅(qū)動裝置》中，采用三極管放大區(qū)特性作為節(jié)能限流，驅(qū)動能力有限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種節(jié)能電流可調(diào)節(jié)斬波驅(qū)動電路，該電路通用性強，實現(xiàn)了節(jié)能電流可調(diào)功能和額定電流維持時間可調(diào)功能，解決了當前一臺節(jié)能驅(qū)動器只能配置一種節(jié)能電流而且額定電流維持時間較短的問題，有效地節(jié)約了成本；通過斬波驅(qū)動電路，恒流控制節(jié)能電流，消除了外部線纜阻值及電磁閥溫升對負載電磁閥阻值的影響。

本實用新型的技術(shù)解決方案是：

一種節(jié)能電流可調(diào)節(jié)斬波驅(qū)動電路，包括節(jié)能電流調(diào)整電路、電流采樣放大電路和斬波驅(qū)動電路；

節(jié)能電流調(diào)整電路用于調(diào)整節(jié)能電流的大小及額定電流維持時間，作為斬波驅(qū)動電路的輸入；

電流采樣放大電路用于采集電磁閥驅(qū)動電路中的電流并濾波放大，作為斬波驅(qū)動電路的反饋；

斬波驅(qū)動電路用于驅(qū)動電磁閥，比較節(jié)能電流調(diào)整電路的輸入和驅(qū)動電流采樣的反饋，硬件斬波控制驅(qū)動電路通斷，作為電磁閥的輸入。

在上述的一種節(jié)能電流可調(diào)節(jié)斬波驅(qū)動電路中，所述節(jié)能電流調(diào)整電路包括三端穩(wěn)壓器U1、電阻R1、電阻R2、電阻R10、電阻R11、二極管D1、二極管D2及電容C1；三端穩(wěn)壓器U1用于穩(wěn)定輸入電壓，電阻R1和電阻R2和電阻R10用于分壓設(shè)定電磁閥節(jié)能電流，電阻R11和電容C1用于調(diào)節(jié)電磁閥額定電流持續(xù)時間，二極管D2用于電容C1快速放電，二極管D1用于防止電容C1反向放電至電源。

在上述的一種節(jié)能電流可調(diào)節(jié)斬波驅(qū)動電路中，所述電流采樣放大電路包括放大器U3、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R12和電容C2；電阻R7用于驅(qū)動電路電流采樣，電阻R12與電容C2用于電流采樣信號濾波，并控制斬波電流上下波動的幅度，電阻R8和電阻R9用于配置放大倍數(shù)，放大器U3用于放大電流采樣信號。

在上述的一種節(jié)能電流可調(diào)節(jié)斬波驅(qū)動電路中，所述斬波驅(qū)動電路包括比較器U2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、二極管D3、場效應(yīng)管Q1和場效應(yīng)管Q2；比較器U2用于比較節(jié)能電流調(diào)整電路輸入信號與驅(qū)動電流采樣反饋信號，產(chǎn)生斬波控制信號，經(jīng)場效應(yīng)管Q2和電阻R3、電阻R4、電阻R5控制場效應(yīng)管Q1并驅(qū)動電磁閥，二極管D3和電阻R6用于在驅(qū)動電路關(guān)斷時，調(diào)節(jié)電磁閥放電速度。

在上述的一種節(jié)能電流可調(diào)節(jié)斬波驅(qū)動電路中，所述三端穩(wěn)壓器U1的引腳Vout經(jīng)過電阻R1及二極管D1后，分別連接到電容C1和R2的一端，電容C1另一端與二極管D2輸出負極、可調(diào)電阻器R11、比較器U2輸入正端相連；R2另一端與二極管D2輸入正極、可調(diào)電阻器R11另一端、可調(diào)電阻器R10一端相連，可調(diào)電阻器R10另一端接地。

在上述的一種節(jié)能電流可調(diào)節(jié)斬波驅(qū)動電路中，所述電源輸入正極與電阻三端穩(wěn)壓器U1的引腳Vin、電阻R4一端、場效應(yīng)管Q1的S端相連，電阻R4另一端與電阻R5一端、場效應(yīng)管Q1的G端相連，電阻R5另一端與場效應(yīng)管Q2的D端相連，場效應(yīng)管Q2的S端接地。

在上述的一種節(jié)能電流可調(diào)節(jié)斬波驅(qū)動電路中，所述場效應(yīng)管Q1的D端與二極管D3輸出負極、電磁閥電阻一端相連，二極管D3輸入正極與電阻R6相連，電磁閥電阻另一端與電阻R7、電阻R12相連，電阻R6另一端和電阻R7另一端均接地。

在上述的一種節(jié)能電流可調(diào)節(jié)斬波驅(qū)動電路中，所述放大器U3輸入正端與電阻R12另一端、電容C2一端相連，電容C2另一端接地，放大器U3輸入負端通過電阻R9接地，電阻R8接于放大器U3輸入負端和放大器U3輸出端之間，放大器U3輸出端與比較器U2輸入負端相連。

在上述的一種節(jié)能電流可調(diào)節(jié)斬波驅(qū)動電路中，所述比較器U2輸出端與電阻R3另一端、場效應(yīng)管Q2的G端相連。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

1、本實用新型通過設(shè)計節(jié)能電流調(diào)整電路，巧妙地設(shè)計了電阻分壓電路和電容充電回路，實現(xiàn)了節(jié)能電流可調(diào)、額定電流維持時間可調(diào)，并通過二極管放電回路解決了電容快速放電的問題。

2、本實用新型通過設(shè)計電流采樣放大電路，采用電流反饋，閉環(huán)控制斬波電路，達到了恒流驅(qū)動的效果，消除了電磁閥溫升對節(jié)能電流的影響。

3、本實用新型通過設(shè)計斬波驅(qū)動電路，采用兩級驅(qū)動快速控制場效應(yīng)管開關(guān)，解決了場效應(yīng)管寄生電容的問題，并通過放電回路釋放電磁閥能量，實現(xiàn)了能量回收。

4、本實用新型的電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低，電路只用了1個放大器、1個比較器、2個場效應(yīng)管及一些電阻電容，有效提升了空間利用率。

5、本實用新型硬件斬波控制的可靠性高，電路采用純硬件斬波控制，無需CPU控制，無需軟件，適應(yīng)性強。

6、本實用新型所使用的元器件均為常用器件，無需特制，有效節(jié)約了生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為本實用新型電路圖

圖2為節(jié)能電流調(diào)整電路圖

圖3為電流采樣放大電路圖

圖4為斬波驅(qū)動電路圖

具體實施方式

為使本實用新型的方案更加明了，下面結(jié)合附圖說明和具體實施例對本實用新型作進一步描述：

如圖1所示，一種節(jié)能電流可調(diào)節(jié)斬波驅(qū)動電路，包括節(jié)能電流調(diào)整電路、電流采樣放大電路和斬波驅(qū)動電路；

節(jié)能電流調(diào)整電路用于調(diào)整節(jié)能電流的大小及額定電流維持時間，作為斬波驅(qū)動電路的輸入；

電流采樣放大電路用于采集電磁閥驅(qū)動電路中的電流并濾波放大，作為斬波驅(qū)動電路的反饋；

斬波驅(qū)動電路用于驅(qū)動電磁閥，比較節(jié)能電流調(diào)整電路的輸入和驅(qū)動電流采樣的反饋，硬件斬波控制驅(qū)動電路通斷，作為電磁閥的輸入。

如圖2所示，節(jié)能電流調(diào)整電路包括三端穩(wěn)壓器U1、電阻R1、電阻R2、電阻R10、電阻R11、二極管D1、二極管D2及電容C1；三端穩(wěn)壓器U1用于穩(wěn)定輸入電壓，電阻R1和電阻R2和電阻R10用于分壓設(shè)定電磁閥節(jié)能電流，電阻R11和電容C1用于調(diào)節(jié)電磁閥額定電流持續(xù)時間，二極管D2用于電容C1快速放電，二極管D1用于防止電容C1反向放電至電源。

如圖3所示，電流采樣放大電路包括放大器U3、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R12和電容C2；電阻R7用于驅(qū)動電路電流采樣，電阻R12與電容C2用于電流采樣信號濾波，并控制斬波電流上下波動的幅度，電阻R8和電阻R9用于配置放大倍數(shù)，放大器U3用于放大電流采樣信號。

如圖4所示，斬波驅(qū)動電路包括比較器U2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、二極管D3、場效應(yīng)管Q1和場效應(yīng)管Q2；比較器U2用于比較節(jié)能電流調(diào)整電路輸入信號與驅(qū)動電流采樣反饋信號，產(chǎn)生斬波控制信號，經(jīng)場效應(yīng)管Q2和電阻R3、電阻R4、電阻R5控制場效應(yīng)管Q1并驅(qū)動電磁閥，二極管D3和電阻R6用于在驅(qū)動電路關(guān)斷時，調(diào)節(jié)電磁閥放電速度。

三端穩(wěn)壓器U1的引腳Vout經(jīng)過電阻R1及二極管D1后，分別連接到電容C1和R2的一端，電容C1另一端與二極管D2輸出負極、可調(diào)電阻器R11、比較器U2輸入正端相連；R2另一端與二極管D2輸入正極、可調(diào)電阻器R11另一端、可調(diào)電阻器R10一端相連，可調(diào)電阻器R10另一端接地。

電源輸入正極與電阻三端穩(wěn)壓器U1的引腳Vin、電阻R4一端、場效應(yīng)管Q1的S端相連，電阻R4另一端與電阻R5一端、場效應(yīng)管Q1的G端相連，電阻R5另一端與場效應(yīng)管Q2的D端相連，場效應(yīng)管Q2的S端接地。

場效應(yīng)管Q1的D端與二極管D3輸出負極、電磁閥電阻一端相連，二極管D3輸入正極與電阻R6相連，電磁閥電阻另一端與電阻R7、電阻R12相連，電阻R6另一端和電阻R7另一端均接地。

放大器U3輸入正端與電阻R12另一端、電容C2一端相連，電容C2另一端接地，放大器U3輸入負端通過電阻R9接地，電阻R8接于放大器U3輸入負端和放大器U3輸出端之間，放大器U3輸出端與比較器U2輸入負端相連。

比較器U2輸出端與電阻R3另一端、場效應(yīng)管Q2的G端相連。

本實用新型的工作原理是：

首先，根據(jù)電磁閥工作電流范圍及采樣電阻R7的阻值，設(shè)置放大器的放大倍數(shù)；其次，根據(jù)電磁閥所需節(jié)能電流設(shè)置可調(diào)電阻器R10的阻值；再根據(jù)電磁閥所需的額定電流維持時間范圍，選用合適的電容C1，并設(shè)置可調(diào)電阻器R11的阻值；

當驅(qū)動電路通電時，電磁閥電流迅速上升到額定值，電容C1充電，等效短路，電流設(shè)定值大于電磁閥電流額定值，電磁閥在額定電流值工作；隨著電容C1充電，斬波控制電流設(shè)定值逐漸變小，電磁閥額定電流工作維持一段時間后，電容完成充電，電容等效斷路，電流設(shè)定值小于電磁閥額定電流值，比較器產(chǎn)生PWM波，斬波控制電磁閥電流，使電磁閥節(jié)能工作。

當驅(qū)動電路斷電時，通過二極管D2快速放電，恢復(fù)電容初始狀態(tài)，適應(yīng)快速響應(yīng)的脈沖控制要求。

通過可調(diào)電阻器R11調(diào)節(jié)電容充電時間，實現(xiàn)電磁閥額定電流維持時間調(diào)節(jié)，通過可調(diào)電阻器R10調(diào)節(jié)電阻網(wǎng)絡(luò)分壓比值，實現(xiàn)電磁閥節(jié)能電流調(diào)節(jié)。

本實用新型說明書中未詳細描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。