一種電流可控的多組電磁鐵驅動裝置的製作方法

2023-06-08 03:53:16

專利名稱：一種電流可控的多組電磁鐵驅動裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及應用於電腦控制縫製設備的電磁鐵執行機構的驅動電路技術領
域，具體涉及一種電流可控的多組電磁鐵驅動裝置。
背景技術：
目前每臺縫製設備都配有多組負載電磁鐵Ln(n = 1、2、3…、n_l、 n)，用來滿足不 同的功能需要。傳統的驅動裝置一般不對電磁鐵進行電流控制，即使有，也僅是對其中一組 電磁鐵(額定電流最大的電磁鐵)採用電流斬波方式以降低工作功耗，其結構是在其中一 組電磁鐵繞組的續流迴路中增加一個開關管Tl，當Tl保持導通時，為電磁鐵繞組在斬波控 制時提供低阻抗續流迴路；其它的負載電磁鐵只能一直工作在大電流下。在實際應用中發 現，所有電磁鐵在動作初期需要額定電流工作，而佔絕大比例的工作時間內，電磁鐵處於保 持工作狀態，僅需一半或更小的電流即可，因此同時對多組電磁鐵繞組實現電流可控才能 做到更好的節能特性。電磁鐵繞組每次在斷電時，存儲在電磁鐵繞組的能量需要有轉移或 耗散的迴路。傳統的有兩種做法第一種是由二極體Dn和阻性耗能元件ZNRn組成，這種方 法耗能快，電磁鐵動作時間常數小；第二種是直接由二極體Dn構成低阻抗續流迴路，這種 方法耗能慢，電磁鐵動作時間常數大。傳統的兩種處理方式都是將電磁鐵繞組電感中存儲 的能量轉化成熱能，縫製設備中的電磁鐵機構是在運行中動作非常頻繁的部件，因此會造 成電磁鐵發熱和較大的能量損失。

發明內容本實用新型的目的是要提供一種電流可控的多組電磁鐵驅動裝置，以克服現有技 術存在的造成了大量功耗浪費的問題。 本實用新型的目的是通過以下技術方案予以實現的一種電流可控的多組電磁鐵 驅動裝置，包括多個電磁鐵繞組、與電磁鐵繞組一一對應連接的解碼驅動的低邊功率開關， 其特殊之處在於還包括一個共用的高邊功率開關和多個雙續流迴路，高邊功率開關上接 有一個續流二極體D0，所述低邊功率開關上均接有一個續流二極體Dn，續流二極體D0和續 流二極體Dn分別串接在對應電磁鐵繞組的兩端構成多個雙續流迴路；續流二極體DO另一 端接電源正極，續流二極體Dn另一端接電源負極。 上述高邊功率開關為P溝道M0SFET，所述低邊功率開關為N溝道M0SFET。 本實用新型利用一個共用的高邊功率開關和多個低邊功率開關對所有電磁鐵負 載實現了電流可控控制，通過設計的多組負載驅動迴路，對每一個負載都實現電流斬波控 制，這將使所有的電磁鐵負載都可在需要的時候降低控制電流，大大降低電磁鐵的溫升，極 大地降低了工作功耗；電流可控的驅動電路再配合雙續流二極體迴路，可實現多種關斷模 式，改善了電磁鐵關斷特性，這可以大大改善電磁鐵動作噪音；同時該續流迴路去掉了傳統 裝置的電阻性元件，可直接將負載繞組存儲的能量返回給供電電容，採用能量回收模式，將 大大提高電磁鐵驅動裝置的效率。其成本與傳統方案相比並不增加。
圖1為傳統電磁鐵驅動電路的驅動裝置結構圖。
圖2為又一傳統電磁鐵驅動電路的驅動裝置結構圖。 圖3為本實用新型的高效電流可控的多組電磁鐵驅動裝置結構圖。 圖4為快衰減模式續流迴路示意圖。 圖5為慢衰減模式續流迴路示意圖。 附圖標記說明如下 100-高邊功率開關，101-電磁鐵繞組，102-低邊功率開關，103-雙續流迴路.具體實施方式下面將結合附圖對本實用新型進行詳細地說明。 參見圖1 ， 一種傳統電磁鐵驅動電路的驅動裝置，其結構是對所有電磁鐵繞組都只 採用單個開關管控制，所有負載電磁鐵只能一直工作在大電流下。 參見圖2，另一種傳統電磁鐵驅動電路的驅動裝置，其結構是在其中一組電磁鐵繞 組的續流迴路中增加一個開關管Tl，當Tl保持導通時，為電磁鐵繞組在斬波控制時提供低 阻抗續流迴路。其它的負載電磁鐵只能一直工作在大電流下。 參見圖3，本實用新型所涉及的一種電流可控的多組電磁鐵驅動裝置，包括 (1)多個電磁鐵繞組101，其中包括線圈Ll 線圈Ln ; (2)多個與電磁鐵繞組101 —一對應連接、由解碼驅動的低邊功率開關102，低邊 功率開關102為N溝道MOSFET，其中低邊功率開關102中分別包括一個解碼驅動電路(可 以是3-8解碼器)、電阻Rl 電阻Rn和相應負載個數的功率開關管Ql 功率開關管Qn， 功率開關管Ql 功率開關管Qn為N溝道M0SFET ; (3) —個共用的高邊功率開關100，所述高邊功率開關100中包含一個功率開關管 Q0、開關三極體Q01、Q02、Q03和電阻R01、R02、R03組成的圖騰柱門極驅動器。Q0 —般採用 P溝道MOSFET，它的門極驅動電路較為簡單；信號接口 DCT-P麗為單片機或DSP給定的斬波信號。 (4)多個雙續流迴路103 :在高邊功率開關100上接有一個續流二極體D0，所述低 邊功率開關102上均接有一個續流二極體Dn，續流二極體D0和續流二極體Dn分別串接在 對應電磁鐵繞組101的兩端構成多個個雙續流迴路103，也就是說續流二極體D0和續流二 極管Dl組成多個電磁鐵繞組101中的線圈Ll的續流迴路，同理，續流二極體D0和續流二 極管Dn組成多個電磁鐵繞組101中的線圈Ln的續流迴路；續流二極體DO另一端接電源正 極，續流二極體Dn另一端接電源負極。 本實用新型的每個負載驅動迴路中都包含有一個低邊功率開關102、一個高邊高 頻功率開關100和連接負載兩端的雙續流二極體(續流二極體DO和續流二極體Dn)。解碼 驅動的低邊功率開關102，用以選擇當前受控制的電磁鐵負載；高邊功率開關100為多組電 磁鐵共用，通過給予不同佔空比門極P麗信號，即可控制當前電磁鐵的導通電流大小。每個 負載驅動迴路含有雙續流迴路103，配合低邊功率開關102的門極控制，可實現電磁鐵快衰 減和慢衰減或介於其間的多種關斷特性，這可大大改善電磁鐵的動作噪音。[0023] 本實用新型的工作原理是當線圈Ln(n二1，2，3，... ，n)要處於工作狀態時，將低 邊功率開關102的門極置高電平，低邊功率開關102導通；高邊功率開關的門極控制信號接 口 DCT-P麗給定高電平，高邊功率開關100導通，此時提供了負載電流使電磁鐵動作。如果 電磁鐵動作到位之後需要降低電磁鐵維持電流，高邊功率開關ioo將以給定的佔空比處於 導通/關斷循環的斬波工作狀態，低邊功率開關102—直保持導通。當高邊功率開關100關 斷時，由於線圈Ln為感性元件，其電流不能突變，電流將由公共續流二極體DO從電源負極 構成新的迴路，即斬波續流迴路(如圖5所示)。由於整個迴路阻抗很小，線圈Ln的電流下 降很慢，只要斬波頻率足夠高，可根據佔空比大小調整線圈Ln的工作電流穩定在不同的給 定值。當負載停止工作時，也即負載不需要提供工作電流，只需要關斷高邊功率開關IOO即 可，電源不再有通路給負載提供電流。由於線圈Ln為感性元件，即使外界不提供電源，其本 身的電流不會一下子降為零，需要續流迴路來釋放其感應電流，這裡，在高邊功率開關100 關斷的同時，低邊功率開關102的狀態決定了兩種不同的續流迴路。當高邊功率開關100 關斷，低邊功率開關102也關斷時，線圈Ln的電流將沿著續流二極體Dn-〉電源正極-> 電 源負極_>續流二極體D0-〉線圈Ln形成迴路(如圖4所示)，該迴路可以看出，線圈Ln存 儲的能量將被返回到電源中，屬於反接制動，因此線圈Ln電流下降速率快，因此我們稱之 為快衰減迴路；當高邊功率開關100關斷，低邊功率開關102保持導通時，線圈Ln的電流將 沿著續流二極體Dn-〉電源負極_>續流二極體D0-〉線圈Ln形成迴路(如圖5所示)，此回 路阻抗很小，電流下降緩慢，因此我們稱之為慢衰減迴路。負載的兩種不同的衰減模式還可 以結合負載電流控制，實現不同的電流關斷曲線，從而可以在不影響負載動作功能的同時， 實現最佳的電流下降曲線，這將可以大大改善電磁鐵負載的動作噪音。 使用中，單片機或DSP通過信號接口 DCT-a、信號接口 DCT-b、信號接口 DCT-c來選 擇多個電磁鐵繞組101中線圈Ll 線圈Ln中的一個負載繞組對電源地的開關導通，單片 機或DSP給定另一信號接口 DCT-P麗不同佔空比的P麗信號，這樣選定的電磁鐵繞組就工 作在斬波模式。因此採用本實用新型後，就可根據佔空比大小來調整任何一組電磁鐵繞組 的平均電流，達到電流可控的目的。
權利要求一種電流可控的多組電磁鐵驅動裝置，包括多個電磁鐵繞組(101)、與電磁鐵繞組(101)一一對應連接的解碼驅動的低邊功率開關(102)，其特殊之處在於還包括一個共用的高邊功率開關(100)和多個雙續流迴路(103)，高邊功率開關上接有一個續流二極體D0，所述低邊功率開關(102)上均接有一個續流二極體Dn，續流二極體D0和續流二極體Dn分別串接在對應電磁鐵繞組(101)的兩端構成多個雙續流迴路(103)；續流二極體D0另一端接電源正極，續流二極體Dn另一端接電源負極。
2. 如權利要求1所述的一種電流可控的多組電磁鐵驅動裝置，其特徵在於所述高邊 功率開關(100)為P溝道MOSFET，所述低邊功率開關(102)為N溝道MOSFET。
專利摘要本實用新型涉及應用於電腦控制縫製設備的電磁鐵執行機構的驅動電路技術領域，具體涉及一種電流可控的多組電磁鐵驅動裝置。本實用新型要克服現有技術存在的造成了大量功耗浪費的問題，採用的技術方案是一種電流可控的多組電磁鐵驅動裝置，包括多個電磁鐵繞組、與電磁鐵繞組一一對應連接的解碼驅動的低邊功率開關，還包括一個共用的高邊功率開關和多個雙續流迴路，高邊功率開關上接有一個續流二極體D0，所述低邊功率開關上均接有一個續流二極體Dn，續流二極體D0和續流二極體Dn分別串接在對應電磁鐵繞組的兩端構成多個雙續流迴路；續流二極體D0另一端接電源正極，續流二極體Dn另一端接電源負極。本實用新型的優點如下功耗低、效率高。
文檔編號H01F7/18GK201436669SQ20092003362
公開日2010年4月7日 申請日期2009年6月19日 優先權日2009年6月19日
發明者易萍虎, 梁建國, 洪維華 申請人:陝西銀星科技有限公司;西安標準工業股份有限公司