脈衝斜率控制電路的製作方法

2023-07-05 12:29:01

專利名稱：脈衝斜率控制電路的製作方法
脈衝斜率控制電路技術領域
本申請涉及控制電路領域，特別是涉及一種脈衝斜率控制電路。
技術背景
噴繪印表機的壓電式噴頭的工作原理為將脈衝電壓作用到噴頭上，使噴頭受脈 衝電壓的控制進行噴墨，一次脈衝電壓可以使得噴頭產生一次噴射。脈衝電壓的大小，將直 接影響到噴出墨量的多少，並最終影響噴繪效果。
現有的壓電式噴頭的脈衝電壓，通常為對電源的脈衝化而得到，即打開電源一段 時間再關閉，就得到一個脈衝，該脈衝的最高電壓就是電源的輸出電壓。
通過對現有技術研究，申請人發現現有的壓電式噴頭所使用的電源得到的脈衝 通常為矩形脈衝，而矩形脈衝中，電平通常在高低電平之間直接轉換，變化幅度較大，當作 用在噴頭上時，噴頭的噴墨量不均勻，導致噴繪效果不理想。發明內容
有鑑於此，為解決上述技術問題，本申請實施例提供一種脈衝斜率控制電路，可以 產生梯形脈衝，在脈衝的上升段和下降段均有一定的斜率，當作用於噴頭時，使得噴頭的噴 墨量更加均勻，提高噴繪質量。
為實現上述目的，本申請實施例提供的技術方案如下
—種脈衝斜率控制電路，包括第一功率開關(1)、第一電容(C2)、第一充電電路 O)、第一穩壓電路(3)、第二功率開關0)、第二電容(C4)、第二充電電路(5)、第二穩壓電 路(6)和直流電源，其中
所述第一功率開關(1)的第二端與第二功率開關的第一端相連接，所述第一 功率開關(1)的第一端作為電壓輸入端，第二端作為電壓輸出端，且所述第二功率開關(4) 的第二端接地；
所述第一功率開關(1)的第一端與第一控制端之間連接有所述第一電容(C2)，所 述第一功率開關(1)的第二控制端輸入有第一控制信號；所述第一充電電路( 一端連接 在所述第一電容(以)與第一功率開關(1)第一控制端的連接點上，另一端與直流電源相連 接，且所述第一充電電路( 的控制端輸入有第二控制信號；所述第一穩壓電路C3)位於所 述第一功率開關(1)的第一控制端與第二端之間；
所述第二功率開關的第一端與第一控制端之間連接有所述第二電容(C4)，所 述第二功率開關的第二控制端輸入有第三控制信號；所述第二充電電路( 一端連接 在所述第二電容(C4)與第二功率開關(4)第一控制端的連接點上，另一端與直流電源相連 接，且所述第二充電電路( 的控制端輸入有第四控制信號；所述第二穩壓電路(6)位於所 述第二功率開關的第一控制端與第二端之間。
優選地，所述第一功率開關(1)包括第一 M0SFET管0^9)和第一三極體(Q1)，其 中4
所述第一 MOSFET管0^9)的漏極作為第一功率開關(1)的第一端，源極作為第一 功率開關(1)的第二端，所述第一 MOSFET管0^9)的柵極作為第一功率開關(1)的第一控 制端；
所述第一三極體Oil)的集電極與所述第一 MOSFET管0^9)的柵極相連接，發射極 與所述第一 MOSFET管0^9)的源極相連接，基極作為第一功率開關(1)的第二控制端。
優選地，所述第一充電電路( 包括第三三極體(Q3)、第四三極體OH)和第 五三極體(Q5)，其中
所述第三三極體O )的發射極與直流電源相連接，基極作為所述第一充電電路 ⑵的控制端；
所述第四三極體OH)的基極和發射極連接在一起，且發射極與所述第三三極體 (Q3)的集電極相連接；
所述第五三極體的基極與所述第四三極體OH)的集電極相連接，發射極與 第四三極體OH)基極相連接，集電極連接第一功率開關(ι)的第一控制端。
優選地，所述第二功率開關(4)包括第二 MOSFET管(QlO)和第二三極體^!2)， 其中
所述第二 MOSFET管OilO)的漏極作為第二功率開關⑷的第一端，源極作為第二 功率開關的第二端，柵極作為第二功率開關的第一控制端；
所述第二三極體0^2)的集電極與所述第二 MOSFET管OilO)的柵極相連接，發射 極與所述第二 MOSFET管oao)的源極相連接，基極作為第二功率開關的第二控制端。
優選地，所述第二充電電路( 包括第六三極體(Q6)、第七三極體0^7)和第 八三極體(Q8)，其中
所述第六三極體0^6)的發射極與直流電源相連接，基極作為所述第二充電電路 (5)的控制端；
所述第七三極體0^7)的基極和發射極連接在一起，且發射極與所述第六三極體 (Q6)的集電極相連接；
所述第八三極體0^8)的基極與所述第七三極體0^7)的集電極相連接，發射極與 第七三極體0^7)基極相連接，集電極連接第二功率開關的第一控制端。
優選地，所述第一穩壓電路(3)和第二穩壓電路(6)均由電阻和穩壓管相併聯組 成。
優選地，所述穩壓管為IOV穩壓管。
優選地，該電路進一步包括第一驅動晶片(8)和第二驅動晶片(9)，其中
所述第一驅動晶片(8)和第二驅動晶片(9)的2腳和3腳分別作為兩個輸入端， 並且所述第一驅動晶片(8)的7腳與所述第一充電電路( 的控制端相連接，5腳與所述第 二充電電路(5)的控制端相連接；所述第二驅動晶片(9)的7腳與所述第一功率開關(1) 的第二控制端相連接，5腳與所述第二功率開關的第二控制端相連接。
優選地，所述第一驅動晶片(8)和第二驅動晶片(9)為頂2101晶片。
由以上技術方案可見，本申請實施例提供的該斜率控制電路，將電容與功率開關 中的MOSFET管的控制端相連接，通過控制輸入電路中的第一、二、三、四控制信號的電平變 化，可以得到脈衝信號，並且通過調節第一控制信號和第二控制信號的時序，控制第一電容的充放電情況，進而可以調節脈衝信號上升段的斜率；調節第三控制信號和第四控制信號 的時序，控制第二電容的充放電情況，進而可以調節脈衝信號下降段的斜率，即得到的脈衝 為梯形脈衝。因此當使用該斜率控制電路作用於壓電式噴頭時，其產生的梯形脈衝可以使 得噴頭的噴墨量更加均勻，提高噴繪質量。


為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下， 還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本申請實施例提供的一種斜率控制電路的電路結構示意圖2為本申請實施例提供的另一種斜率控制電路的電路結構示意圖。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實 施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本申請保護 的範圍。
實施例一
圖1為本申請實施例提供的一種斜率控制電路的電路結構示意圖。
如圖1所示，該斜率控制電路包括第一功率開關1、第一電容C2、第一充電電路 2、第一穩壓電路3、第二功率開關4、第二電容C4、第二充電電路5和第二穩壓電路6，其中 第一功率開關1的第二端與第二功率開關4的第一端相連接，第一功率開關1的第一端作 為電壓輸入端V_IN，第二端作為電壓輸出端V_0UT，且第二功率開關4的第二端接地。第一 功率開關1的第一端與第一控制端之間連接有第一電容C2，第一功率開關1的第二控制端 輸入有第一控制信號；第二功率開關4的第一端與第一控制端之間連接有第二電容C4，第 二功率開關4的第二控制端輸入有第三控制信號。
在本申請實施例中，如圖1所示，第一功率開關1包括第一MOSFET管Q9和第一三 極管Q1，其中第一 MOSFET管Q9的漏極作為第一功率開關1的第一端，源極作為第一功率 開關1的第二端，第一 MOSFET管Q9的柵極與電阻R6相連接，R6另一端作為第一控制端， 並且第一 MOSFET管Q9的漏極通過電容C2和電阻R6與第一 MOSFET管Q9的柵極相連接； 第一三極體Ql的集電極與第一 MOSFET管Q9的柵極相連接，發射極與第一 MOSFET管Q9的 源極相連接，基極作為第一功率開關1的第二控制端。如圖1所示，第二功率開關4包括 第二 MOSFET管QlO和第二三極體Q2，其中第二 MOSFET管QlO的漏極作為第二功率開關 4的第一端，源極作為第二功率開關4的第二端，柵極與電阻R12相連接，R6另一端作為第 二功率開關4的第一控制端，並且第二 MOSFET管QlO的漏極通過電容C4和電阻R12與第 二 MOSFET管QlO的柵極相連接；第二三極體Q2的集電極與第二 MOSFET管QlO的柵極相連 接，發射極與第二 MOSFET管QlO的源極相連接，基極作為第二功率開關4的第二控制端。
此外，在本申請實施例中，第一功率開關1和第二功率開關4優選採用MOSFET管 和三極體來實現功率開關功能，本領域普通技術人員應該知道，在本申請的其他實施例中， 第一功率開關1和第二功率開關4還可以採用其它電器元件，並採用其他連接方式來實現， 因此採用MOSFET管和三極體不應構成對本申請的限制。
如圖1所示，第一充電電路2 —端連接在第一電容C2與第一 MOSFET管Q9的柵極 的連接點上，另一端通過二極體Dl與直流電源相連接。在本申請實施例中，第一充電電路 2包括第三三極體Q3、第四三極體Q4和第五三極體Q5，其中第三三極體Q3的發射極與 二極體Dl的負極相連，二極體Dl的正極接直流電源+15V，基極與電阻Rl相連接，作為第一 充電電路2的控制端；第四三極體Q4的基極和發射極通過電阻R3連接在一起，且發射極與 第三三極體Q3的集電極相連接；第五三極體Q5的基極與第四三極體Q4的集電極相連接， 並且通過電阻R4與第一 MOSFET管Q9的源極相連接，發射極與第四三極體Q4基極相連接， 集電極連接第一功率開關1的第一控制端。
如圖1所示，第二充電電路5—端連接在第二電容C4與第二 MOSFET管QlO的柵 極的連接點上，另一端通過二極體D3與直流電源相連接。在本申請實施例中，第二充電電 路5包括第六三極體Q6、第七三極體Q7和第八三極體Q8，其中所述第六三極體Q6的發 射極與二極體D3的負極相連，二極體D3的正極接直流電源+15V，基極與電阻R7相連接，作 為所述第二充電電路5的控制端；所述第七三極體Q7的基極和發射極通過電阻R9連接在 一起，且發射極與所述第六三極體Q6的集電極相連接；所述第八三極體Q8的基極與所述第 七三極體Q7的集電極相連接，並且通過電阻RlO與第二 MOSFET管QlO的源極相連接，發射 極與第七三極體Q7基極相連接，集電極連接第二功率開關4的第一控制端。
第一穩壓電路3和第二穩壓電路6均由電阻和穩壓管相併聯組成。如圖1所示， 第一穩壓電路3包括電阻R5和第一穩壓管D2。第一穩壓電路3連接在第一功率開關1的 第一控制端和第二端。第二穩壓電路6包括電阻Rll和第二穩壓管D4。第二穩壓電路連 接在第二功率開關4的第一控制端和第二端。
本申請實施例提供的該斜率控制電路中，第一功率開關1、第一電容C2、第一充電 電路2和第一穩壓電路3組成了一個上升沿控制電路，而第二功率開關4、第二電容C4、第 二充電電路5和第二穩壓電路6組成了一個下降沿控制電路。當該斜率控制電路工作時， 將外部直流穩壓電源與電壓輸入端V_IN相連接，並且如圖1所示，在二極體Dl與第三三極 管之間、二極體D3與第六三極體之間接入信號VB，並使得信號VB電壓比電壓輸出端V_0UT 電壓高15V。
在上升沿時，首先將下降沿控制電路中的第四控制信號設置為高，將第三控制信 號設置為低，使得第二 MOSFET管QlO斷開，這樣下降沿控制電路不起作用。此時當第一控 制信號為高，第一三極體Ql導通，電容C2被放電，電容C2端電壓降低，導致第一 MOSFET管 Q9的柵極電壓降低進而斷開，電壓輸入端V_IN與電壓輸出端V_0UT之間斷開，然後將第二 控制信號設置為低，同時將第一控制信號設置為低，此時第三三極體Q3導通，第一三極體 Ql截止，電容C2通過第一充電電路2進行充電，所以電容C2的端電壓逐漸升高，第一穩壓 管D2為VS+10V，最終第一 MOSFET管Q9導通，即電壓輸入端V_IN與電壓輸出端V_0UT之間 接通。經過上述過程中，使得得到的脈衝上升段具有一定的斜率，並且通過調節第一控制信 號與第二控制信號的時序，還可以調節脈衝上升段斜率的大小。
上升沿結束後，保持第二控制信號為低，且第一控制信號為低，就可以使得電壓輸 出端ν_ουτ的電壓恆定，即得到平穩電平。
在下降沿時，設置第二控制信號為高，且第一控制信號為低，第一 MOSFET管Q9截 止，即上升沿電路不起作用。然後通過控制第三控制信號和第四控制信號，就可以使得得到 的脈衝下降段具有一定的斜率，具體工作原理與上升沿時相同，再次不再贅述。另外通過調 節第三控制信號和第四控制信號的時序，還可以調節脈衝下降段斜率的大小。
上述方案僅描述了一個上升沿和一個下降沿過程，即一個脈衝信號，並且該脈衝 信號的頂部具有一個平穩電平，而在上升段和下降段均具有一定的斜率，使得脈衝信號的 波形類似梯形。所以使用本申請實施例提供的該斜率控制電路，最終可以得到一個梯形脈 衝。
實施例二
為了更好地調節第一、二、三、四控制信號的時序，在本申請實施例一的基礎上，該 脈衝斜率控制電路還可以包括兩個驅動晶片第一驅動晶片8和第二驅動晶片9。
圖2為本申請實施例提供的另一種脈衝斜率控制電路的電路結構示意圖。
如圖2所示，在該脈衝斜率控制電路中第一驅動晶片8和第二驅動晶片9的2腳 和3腳分別作為兩個輸入端，並且第一驅動晶片8的7腳與第一充電電路2的控制端相連 接，5腳與第二充電電路5的控制端相連接；第二驅動晶片9的7腳與第一功率開關1的第 二控制端相連接，5腳與第二功率開關4的第二控制端相連接。
第一驅動晶片8和第二驅動晶片9用於進行控制信號的電平轉換，即將3. 3V或5V 邏輯輸入轉換成高電壓值的電平信號，轉換前後的信號極性相同。另外驅動晶片還可以檢 測VS電壓並產生VB電壓，其中VB = VS+15V。通過驅動晶片，可以實現通過程序控制脈衝 信號的斜率及其它參數。
在本申請實施例中，驅動晶片採用頂2101晶片，此外本領域普通技術人員應該知 道，驅動晶片還可以採用其他晶片來實現，採用頂2101晶片只是本申請的一個實施例，不 應構成對本申請的限制。
由以上技術方案可見，本申請實施例提供的該斜率控制電路，將電容與功率開關 中的MOSFET管的控制端相連接，通過控制輸入電路中的第一、二、三、四控制信號的電平變 化，可以得到脈衝信號，並且通過調節第一控制信號和第二控制信號的時序，控制第一電容 的充放電情況，進而可以調節脈衝信號上升段的斜率；調節第三控制信號和第四控制信號 的時序，控制第二電容的充放電情況，進而可以調節脈衝信號下降段的斜率，即得到的脈衝 為梯形脈衝。因此當使用該斜率控制電路作用於壓電式噴頭時，其產生的梯形脈衝可以使 得噴頭的噴墨量更加均勻，提高噴繪質量。
以上所述僅是本申請的優選實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現本申 請。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本申請的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本申請 將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的範圍。8
權利要求
1.一種脈衝斜率控制電路，其特徵在於，包括第一功率開關(1)、第一電容(C2)、第一 充電電路O)、第一穩壓電路(3)、第二功率開關0)、第二電容(C4)、第二充電電路(5)、第 二穩壓電路(6)和直流電源，其中所述第一功率開關(1)的第二端與第二功率開關的第一端相連接，所述第一功率 開關(1)的第一端作為電壓輸入端，第二端作為電壓輸出端，且所述第二功率開關(4)的第 二端接地；所述第一功率開關(1)的第一端與第一控制端之間連接有所述第一電容(C2)，所述第 一功率開關(1)的第二控制端輸入有第一控制信號；所述第一充電電路( 一端連接在所 述第一電容(以)與第一功率開關(1)第一控制端的連接點上，另一端與直流電源相連接， 且所述第一充電電路⑵的控制端輸入有第二控制信號；所述第一穩壓電路⑶位於所述 第一功率開關(1)的第一控制端與第二端之間；所述第二功率開關的第一端與第一控制端之間連接有所述第二電容(C4)，所述第 二功率開關的第二控制端輸入有第三控制信號；所述第二充電電路( 一端連接在所 述第二電容(C4)與第二功率開關(4)第一控制端的連接點上，另一端與直流電源相連接， 且所述第二充電電路(5)的控制端輸入有第四控制信號；所述第二穩壓電路(6)位於所述 第二功率開關的第一控制端與第二端之間。
2.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述第一功率開關(1)包括第一MOSFET 管(Q9)和第一三極體(Ql)，其中所述第一 MOSFET管0^9)的漏極作為第一功率開關(1)的第一端，源極作為第一功率 開關(1)的第二端，所述第一 MOSFET管0^9)的柵極作為第一功率開關(1)的第一控制端；所述第一三極體Oil)的集電極與所述第一 MOSFET管0^9)的柵極相連接，發射極與所 述第一 MOSFET管0^9)的源極相連接，基極作為第一功率開關(1)的第二控制端。
3.根據權利要求2所述的電路，其特徵在於，所述第一充電電路( 包括第三三極體 (Q3)、第四三極體(Q4)和第五三極體(Q5)，其中所述第三三極體O )的發射極與直流電源相連接，基極作為所述第一充電電路(2)的 控制端；所述第四三極體OH)的基極和發射極連接在一起，且發射極與所述第三三極體0^3) 的集電極相連接；所述第五三極體的基極與所述第四三極體OH)的集電極相連接，發射極與第 四三極體OH)基極相連接，集電極連接第一功率開關(1)的第一控制端。
4.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述第二功率開關(4)包括第二MOSFET 管(QlO)和第二三極體(Q2)，其中所述第二MOSFET管ΟΠΟ)的漏極作為第二功率開關(4)的第一端，源極作為第二功率 開關的第二端，柵極作為第二功率開關的第一控制端；所述第二三極體0^2)的集電極與所述第二 MOSFET管ΟΠΟ)的柵極相連接，發射極與 所述第二 MOSFET管oao)的源極相連接，基極作為第二功率開關的第二控制端。
5.根據權利要求4所述的電路，其特徵在於，所述第二充電電路( 包括第六三極體 (Q6)、第七三極體(Q7)和第八三極體(Q8)，其中所述第六三極體0^6)的發射極與直流電源相連接，基極作為所述第二充電電路(5)的控制端；所述第七三極體0^7)的基極和發射極連接在一起，且發射極與所述第六三極體0^6) 的集電極相連接；所述第八三極體0^8)的基極與所述第七三極體0^7)的集電極相連接，發射極與第 七三極體0^7)基極相連接，集電極連接第二功率開關的第一控制端。
6.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述第一穩壓電路C3)和第二穩壓電路 (6)均由電阻和穩壓管相併聯組成。
7.根據權利要求6所述的電路，其特徵在於，所述穩壓管為IOV穩壓管。
8.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，進一步包括第一驅動晶片(8)和第二驅 動晶片(9)，其中所述第一驅動晶片(8)和第二驅動晶片(9)的2腳和3腳分別作為兩個輸入端，並且 所述第一驅動晶片(8)的7腳與所述第一充電電路( 的控制端相連接，5腳與所述第二充 電電路(5)的控制端相連接；所述第二驅動晶片(9)的7腳與所述第一功率開關(1)的第 二控制端相連接，5腳與所述第二功率開關的第二控制端相連接。
9.根據權利要求8所述的電路，其特徵在於，所述第一驅動晶片(8)和第二驅動晶片 (9)為 IR2101 晶片。
全文摘要
本申請公開了一種脈衝斜率控制電路包括第一功率開關、第一電容、第一充電電路、第一穩壓電路、第二功率開關、第二電容、第二充電電路和第二穩壓電路，其中第一功率開關的第二端與第二功率開關的第一端相連接，第一功率開關的第一端作為電壓輸入端，第二端作為電壓輸出端；第一電容連接在第一功率開關的第一端與第一控制端之間；第二電容連接在第二功率開關第一端與第一控制端之間。該脈衝斜率控制電路，通過控制第一電容、第二電容的充放電情況分別控制第一功率開關、第二功率開關的導通或關閉，進而可以調節脈衝信號上升段或下降段的斜率，使得得到的脈衝為梯形脈衝。當該梯形脈衝作用於噴頭時，可以使噴頭的噴墨量更加均勻，提高噴繪質量。
文檔編號H02M9/04GK102035426SQ201010594330
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者張開飛, 李力, 江洪 申請人:深圳市潤天智圖像技術有限公司