工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動電路的製作方法

2023-10-26 03:40:47 4

專利名稱：工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動電路。
背景技術：
工業縫紉機通過多組執行機構驅動運行，執行機構一般為電磁鐵或電磁閥等執行 元件。工業縫紉機運行過程中，一般多組電磁鐵Ln (n=l、2、3…、n-l、n)同時工作，但每個 電磁鐵的工作狀態不同，分別需要一套負載驅動迴路，其中每套負載驅動迴路的信號輸入 端DOUTn (η=1、2、3···、η-1、η)分別連接控制單片機的各信號輸出端用於接收相應負載的工 作信號，電源正極端和各負載驅動迴路中的高頻功率開關發射極FALUTn (η=1、2、3···、η-1、 η)端分別連接在各負載電磁鐵Ln的兩端，單片機便根據每個負載電磁鐵Ln的工作狀態，通 過各信號輸出端給出每套負載驅動迴路的工作電流信號及關斷信號，以控制各負載電磁鐵 Ln的吸合和釋放。而當負載電磁鐵Ln處於非工作狀態即需要降低其工作電流時，負載電磁 鐵會釋放其感應電流，此時需要提供一個續流控制迴路供其釋放電流；傳統多組電磁鐵的 各負載驅動迴路中僅連接一個續流控制迴路，其它電磁鐵的負載驅動迴路是獨立工作的， 也即只有一個負載驅動迴路可以實現續流斬波，其它的負載驅動迴路不能實現續流斬波， 故其它的負載電磁鐵一直工作在大電流下，造成負載電磁鐵溫升高，易燙傷操作人員，且負 載電磁鐵長時間運行於大電流狀態下，增大了能耗和相應元器件的損壞率。根據電路原理， 如果單純的在每個負載驅動迴路上均連接一個續流控制迴路，雖然每個電磁鐵的負載驅動 迴路都能實現續流斬波，但勢必增加硬體資源，如模擬開關、埠等，使得成本上升。同樣 如果每個負載驅動迴路共同連接到一個續流控制迴路，雖然只需一個續流控制迴路便能夠 實現多組電磁鐵負載驅動迴路實現續流斬波，但是多組電磁鐵的負載驅動迴路存在耦合狀 態，會出現互相干涉現象，影響多組電磁鐵的吸合、釋放動作，降低了驅動電路的可靠性，影 響工業縫紉機的正常運行。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動 電路，本驅動電路方便實現了多組電磁鐵的驅動，避免驅動電路和負載長時間運行於大電 流工作狀態，降低了能耗，保證了安全，提高了控制的可靠性。為解決上述技術問題，本實用新型工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動電路包括高 電壓電源模塊、低電壓電源模塊、多個負載驅動迴路和高壓驅動迴路，所述高電壓電源模塊 和低電壓電源模塊分別提供所述多個負載驅動迴路和高壓驅動迴路的電源和工作電壓，所 述多個負載驅動迴路和高壓驅動迴路的信號輸入端分別連接控制單片機的相應信號輸出 端，所述多個負載驅動迴路的輸出端分別連接多組電磁鐵線圈一端，所述高壓驅動迴路的 輸出端連接多組電磁鐵線圈另一端。上述負載驅動迴路包括第一信號放大器、第一電阻、第一高頻功率開關和續流二 極管，所述第一信號放大器的電源正端連接所述低電壓電源模塊的電源正端、電源負端接地，所述第一信號放大器的輸入端連接控制單片機的相應信號輸出端，所述第一電阻連接 所述第一信號放大器的輸出端和第一高頻功率開關的柵極，所述第一高頻功率開關的源極 接地，所述續流二極體的陽極連接所述第一高頻功率開關的漏極、陰極連接所述高電壓電 源模塊的電源正端，所述第一高頻功率開關的漏極為負載驅動迴路的輸出端。上述高壓驅動迴路包括第二信號放大器、第二電阻、第二高頻功率開關和隔離二 極管，所述第二信號放大器的輸入端連接控制單片機的相應信號輸出端，所述第二信號放 大器的電源正端連接所述低電壓電源模塊的電源正端、電源負端分別連接所述隔離二極體 的陰極和第二高頻功率開關的源極，所述隔離二極體的陽極連接所述低電壓電源模塊的電 源正端，所述第二電阻連接所述第二信號放大器的輸出端和第二高頻功率開關的柵極，所 述第二高頻功率開關的漏極連接所述高電壓電源模塊的電源正端。由於本實用新型工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動電路採用了上述技術方案，即 高電壓電源模塊和低電壓電源模塊分別提供多個負載驅動迴路和高壓驅動迴路的電源和 工作電壓，多個負載驅動迴路和高壓驅動迴路的信號輸入端分別連接控制單片機的相應信 號輸出端，多個負載驅動迴路的輸出端分別連接多組電磁鐵線圈一端，高壓驅動迴路的輸 出端連接多組電磁鐵線圈另一端。本驅動電路方便實現了多組電磁鐵的驅動，避免驅動電 路和負載長時間運行於大電流工作狀態，降低了能耗，保證了安全，提高了控制的可靠性。
以下結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明

圖1為本實用新型工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動電路的框圖，圖2為本實用新型工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動電路示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動電路包括高電壓電源 模塊1、低電壓電源模塊2、多個負載驅動迴路4和高壓驅動迴路3，所述高電壓電源模塊1 和低電壓電源模塊2分別提供所述多個負載驅動迴路4和高壓驅動迴路3的電源和工作電 壓，所述多個負載驅動迴路4和高壓驅動迴路3的信號輸入端分別連接控制單片機5的相 應信號輸出端，所述多個負載驅動迴路4的輸出端分別連接多組電磁鐵Ln線圈一端，所述 高壓驅動迴路3的輸出端連接多組電磁鐵Ln線圈另一端。如圖2所示，上述負載驅動迴路4包括第一信號放大器U1、第一電阻R1、第一高頻 功率開關Ql和續流二極體Dl，所述第一信號放大器Ul的電源正端連接所述低電壓電源模 塊的電源正端Vcc、電源負端接地，所述第一信號放大器Ul的輸入端Dout連接控制單片機 的相應信號輸出端，所述第一電阻Rl連接所述第一信號放大器Ul的輸出端和第一高頻功 率開關Ql的柵極，所述第一高頻功率開關Ql的源極接地，所述續流二極體Dl的陽極連接 所述第一高頻功率開關Ql的漏極、陰極連接所述高電壓電源模塊的電源正端VDD，所述第 一高頻功率開關Ql的漏極為負載驅動迴路4的輸出端。如圖2所示，上述高壓驅動迴路3包括第二信號放大器U2、第二電阻R2、第二高頻 功率開關Q2和隔離二極體D2，所述第二信號放大器U2的輸入端Dout-up連接控制單片機 的相應信號輸出端，所述第二信號放大器U2的電源正端連接所述低電壓電源模塊的電源正端Vcc、電源負端分別連接所述隔離二極體D2的陰極和第二高頻功率開關Q2的源極，所 述隔離二極體D2的陽極連接所述低電壓電源模塊的電源正端Vcc，所述第二電阻R2連接 所述第二信號放大器U2的輸出端和第二高頻功率開關Q2的柵極，所述第二高頻功率開關 Q2的漏極連接所述高電壓電源模塊的電源正端VDD。多組電磁鐵Ln中各電磁鐵的線圈一 端OUT連接高壓驅動迴路3的輸出端OUT，多組電磁鐵Ln中各電磁鐵的線圈另一端FALUT 分別連接各負載驅動迴路4的相應輸出端FALUT。本驅動電路的工作原理是，當負載電磁鐵Ln需處於工作狀態即吸合時，控制單 片機的相應信號輸出端輸出高電平，高壓驅動迴路的輸入端置為高電平，第二信號放大器 輸出高電平，此時第二高頻功率開關柵極為高電平，第二高頻功率開關導通，隔離二極體關 斷，高電壓電源模塊的電源正端通過第二高頻功率開關連接到各負載電磁鐵另一端；同時 控制單片機將各負載驅動迴路的輸入端置為高電平，第一信號放大器的輸出高電平，第一 高頻功率開關導通，各負載電磁鐵一端通過第一高頻功率開關接地，此時各負載電磁鐵在 大電流狀態下吸合。各負載電磁鐵吸合完全後，控制單片機將高壓驅動迴路的輸入端置為低電平，第 二信號放大器輸出低電平，第二高頻功率開關柵極為低電平，第二高頻功率開關關斷，隔離 二極體導通，低電壓電源模塊的電源正極通過隔離二極體繼續提供各負載電磁鐵的吸合電 流，此時各負載電磁鐵的吸合電流為小電流，保持吸合狀態。當負載電磁鐵停止工作時，也即負載電磁鐵不需要提供工作電流時，控制單片機 將各負載驅動迴路的輸入端置為低電平，第一信號放大器輸出低電平，此時第一高頻功率 開關柵極為低電平，第一高頻功率開關關斷，由於負載電磁鐵為電感性元件，即使外界不提 供電源，其本身的電流不會一下子消耗完，需釋放其本身的感應電流，此時各負載驅動迴路 的續流二極體導通，該釋放的感應電流通過各續流二極體提供釋放迴路。本驅動電路通過高電壓電源模塊和低電壓電源模塊提供負載電磁鐵的雙電平驅 動，在負載電磁鐵初始吸合狀態，高電壓電源模塊提供大電流的吸合電流，而在吸合後的維 持狀態，低電壓電源模塊提供維持吸合的小電流，而在負載電磁鐵釋放時，續流二極體提供 負載電磁鐵感應電流的釋放迴路。根據電路原理，本驅動電路同樣適用於其他感性負載的 執行元件，如電磁閥等。
權利要求1.一種工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動電路，其特徵在於本驅動電路包括高電壓 電源模塊、低電壓電源模塊、多個負載驅動迴路和高壓驅動迴路，所述高電壓電源模塊和低 電壓電源模塊分別提供所述多個負載驅動迴路和高壓驅動迴路的電源和工作電壓，所述多 個負載驅動迴路和高壓驅動迴路的信號輸入端分別連接控制單片機的相應信號輸出端，所 述多個負載驅動迴路的輸出端分別連接多組電磁鐵線圈一端，所述高壓驅動迴路的輸出端 連接多組電磁鐵線圈另一端。
2.根據權利要求1所述的工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動電路，其特徵在於所述 負載驅動迴路包括第一信號放大器、第一電阻、第一高頻功率開關和續流二極體，所述第一 信號放大器的電源正端連接所述低電壓電源模塊的電源正端、電源負端接地，所述第一信 號放大器的輸入端連接控制單片機的相應信號輸出端，所述第一電阻連接所述第一信號放 大器的輸出端和第一高頻功率開關的柵極，所述第一高頻功率開關的源極接地，所述續流 二極體的陽極連接所述第一高頻功率開關的漏極、陰極連接所述高電壓電源模塊的電源正 端，所述第一高頻功率開關的漏極為負載驅動迴路的輸出端。
3.根據權利要求1所述的工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動電路，其特徵在於所述 高壓驅動迴路包括第二信號放大器、第二電阻、第二高頻功率開關和隔離二極體，所述第二 信號放大器的輸入端連接控制單片機的相應信號輸出端，所述第二信號放大器的電源正端 連接所述低電壓電源模塊的電源正端、電源負端分別連接所述隔離二極體的陰極和第二高 頻功率開關的源極，所述隔離二極體的陽極連接所述低電壓電源模塊的電源正端，所述第 二電阻連接所述第二信號放大器的輸出端和第二高頻功率開關的柵極，所述第二高頻功率 開關的漏極連接所述高電壓電源模塊的電源正端。
專利摘要本實用新型公開了一種工業縫紉機多組電磁鐵雙電平驅動電路，即高電壓電源模塊和低電壓電源模塊分別提供多個負載驅動迴路和高壓驅動迴路的電源和工作電壓，多個負載驅動迴路和高壓驅動迴路的信號輸入端分別連接控制單片機的相應信號輸出端，多個負載驅動迴路的輸出端分別連接多組電磁鐵線圈一端，高壓驅動迴路的輸出端連接多組電磁鐵線圈另一端。本驅動電路方便實現了多組電磁鐵的驅動，避免驅動電路和負載長時間運行於大電流工作狀態，降低了能耗，保證了安全，提高了控制的可靠性。
文檔編號H01F7/18GK201904179SQ20102067810
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者林茂峰 申請人:上海鮑麥克斯電子科技有限公司