專利名稱：一種小功率電磁線圈的保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保護(hù)電路，尤其是涉及一種小功率電磁線圈的保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
在煤礦綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)產(chǎn)品中，需要電磁先導(dǎo)閥的驅(qū)動(dòng)器(簡(jiǎn)稱電磁閥驅(qū)動(dòng)器)，一個(gè)電磁閥驅(qū)動(dòng)器要驅(qū)動(dòng)十多片電磁先導(dǎo)閥，電磁先導(dǎo)閥的額定工作電壓為12VDC，工作電流為120mA左右。電磁先導(dǎo)閥與電磁閥驅(qū)動(dòng)器是兩個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品，兩者之間用軟電纜連接。由于井下工作環(huán)境惡劣，煤灰多，水氣大，常因軟電纜損壞而使電磁閥驅(qū)動(dòng)器的輸出驅(qū)動(dòng)接口內(nèi)積有雜物，接觸針間絕緣性降低，時(shí)常燒壞內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)管子。為此，需要設(shè)計(jì)一個(gè)保護(hù)電路來保護(hù)驅(qū)動(dòng)器。常用的保護(hù)電路設(shè)計(jì)思路有如下幾種(I)設(shè)計(jì)一個(gè)多個(gè)驅(qū)動(dòng)管子共用的保護(hù)電 路，來減少成本和PCB板占用面積，這就要求保護(hù)電路的保護(hù)電流閥值較大，以適應(yīng)多路驅(qū)動(dòng)管子同時(shí)工作所需的電流之和，又因保護(hù)電流閥值較高，必要求每個(gè)驅(qū)動(dòng)管子有較大的電流承受能力，這勢(shì)必增大了驅(qū)動(dòng)管子的成本和體積。并且一個(gè)驅(qū)動(dòng)管子因損壞而引起保護(hù)，其它正常的驅(qū)動(dòng)管子也不能正常輸出。(2)采用過流恒流方式，當(dāng)輸出驅(qū)動(dòng)口短路時(shí)，使驅(qū)動(dòng)管子的通過電流恒定，此法雖然可起到保護(hù)作用，但它消耗了能量，能量的消耗還引起產(chǎn)品故障時(shí)的溫度升高，加大了產(chǎn)品散熱的設(shè)計(jì)難度。(3)采用專用集成電路來完成驅(qū)動(dòng)管子的過流保護(hù)，但價(jià)格又比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本較低、能耗小的小功率保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路，用于對(duì)小功率電磁線圈的驅(qū)動(dòng)，其采用過流關(guān)斷方式，采用分離元件來實(shí)現(xiàn)對(duì)線圈驅(qū)動(dòng)管的過流保護(hù)。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種小功率電磁線圈的保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于包括驅(qū)動(dòng)電路、啟動(dòng)控制電路、保護(hù)電路和負(fù)載檢測(cè)電路，12V電源與驅(qū)動(dòng)電路連接，信號(hào)輸入端與驅(qū)動(dòng)電路連接，信號(hào)輸入端與啟動(dòng)控制電路連接，所述的驅(qū)動(dòng)電路與所述的保護(hù)電路連接，所述的啟動(dòng)控制電路與所述的保護(hù)電路連接，所述的驅(qū)動(dòng)電路與負(fù)載線圈連接，所述的負(fù)載檢測(cè)電路與所述的負(fù)載線圈連接，所述的負(fù)載檢測(cè)電路與所述的保護(hù)電路連接。所述的驅(qū)動(dòng)電路包括第一電阻、第二電阻、場(chǎng)效應(yīng)管、第三電阻和第一二極管，所述的保護(hù)電路包括第五電阻、三極管、所述的第一電阻和第四二極管，所述的啟動(dòng)控制電路包括第四電阻、電容、第二二極管和第五二極管，所述的負(fù)載檢測(cè)電路包括第三電阻和第
三二極管，
所述的信號(hào)輸入端通過第一電阻與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述的場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與源極之間設(shè)置有第二電阻，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極通過第三電阻與第一二極管的正極連接，第一二極管的負(fù)極與12V電源連接，第一二極管的負(fù)極與負(fù)載線圈的一端連接，第一二極管的正極與負(fù)載線圈的另一端連接，場(chǎng)效應(yīng)管的源極接地，三極管的集電極與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，三極管的發(fā)射極與第四二極管的正極連接， 第四二極管的負(fù)極接地，信號(hào)輸入端與三極管的基極之間設(shè)置有第五電阻，三極管的基極與第三二極管的正極連接，第三二極管的負(fù)極與負(fù)載線圈的另一端連接，信號(hào)輸入端與第五二極管的負(fù)極連接，第五二極管的正極與第二二極管的負(fù)極連接，第二二極管的正極與三極管的基極連接，信號(hào)輸入端通過第四電阻與第二二極管的負(fù)極連接，第二二極管的負(fù)極通過電容接地。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是控制信號(hào)從P2端口輸入TTL電平的控制信號(hào)， 通過驅(qū)動(dòng)電路去驅(qū)動(dòng)負(fù)載線圈。當(dāng)負(fù)載線圈發(fā)生故障短路時(shí)，被負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)出，經(jīng)保護(hù)電路處理后控制驅(qū)動(dòng)電路斷開，從而保護(hù)了驅(qū)動(dòng)電路，可以選用較低成本和較低功耗的驅(qū)動(dòng)管來驅(qū)動(dòng)負(fù)載線圈，降低了電路的設(shè)計(jì)成本，同時(shí)功耗比較低。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的電路圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
一種小功率電磁線圈的保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路，包括驅(qū)動(dòng)電路1、啟動(dòng)控制電路2、保護(hù)電路3和負(fù)載檢測(cè)電路4，12V電源Pl與驅(qū)動(dòng)電路I連接，信號(hào)輸入端P2與驅(qū)動(dòng)電路連接，信號(hào)輸入端P2與啟動(dòng)控制電路2連接，驅(qū)動(dòng)電路I與保護(hù)電路3連接，啟動(dòng)控制電路2與保護(hù)電路3連接，驅(qū)動(dòng)電路I與負(fù)載線圈RL連接，負(fù)載檢測(cè)電路4與負(fù)載線圈RL連接，負(fù)載檢測(cè)電路4與保護(hù)電路3連接。
驅(qū)動(dòng)電路I包括第一電阻R1、第二電阻R2、場(chǎng)效應(yīng)管Q1、第三電阻R3和第一二極管Dl，保護(hù)電路3包括第五電阻R5、三極管Q2、第一電阻Rl和第四二極管D4，啟動(dòng)控制電路2包括第四電阻R4、電容Cl、第二二極管D2和第五二極管D5，負(fù)載檢測(cè)電路4包括第三電阻R3和第三二極管D3，信號(hào)輸入端P2通過第一電阻Rl與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極連接，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極與源極之間設(shè)置有第二電阻R2，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極通過第三電阻R3與第一二極管Dl的正極連接，第一二極管Dl的負(fù)極與12V電源Pl連接，第一二極管Dl的負(fù)極與負(fù)載線圈RL的一端連接，第一二極管Dl的正極與負(fù)載線圈RL的另一端連接，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極接地P3， 三極管Q2的集電極與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極連接，三極管Q2的發(fā)射極與第四二極管D4 的正極連接，第四二極管D4的負(fù)極接地，信號(hào)輸入端P2與三極管Q2的基極之間設(shè)置有第五電阻R5，三極管Q2的基極與第三二極管D3的正極連接，第三二極管D3的負(fù)極與負(fù)載線圈RL的另一端連接,信號(hào)輸入端與第五二極管D5的負(fù)極連接,第五二極管D5的正極與第二二極管D2的負(fù)極連接，第二二極管D2的正極與三極管Q2的基極連接，信號(hào)輸入端P2通過第四電阻R4與第二二極管D2的負(fù)極連接，第二二極管D2的負(fù)極通過電容Cl接地。
本發(fā)明的工作原理信號(hào)輸入端為引腳Pl (12V)、P2 (TTL)、P3(GND)，輸出端為 P4(12V)、P5。輸出端外連接電磁線圈，負(fù)載線圈的直流電阻值約為100 Ω，因使用環(huán)境的惡劣，輸出P4、P5之間常發(fā)生短路。本電路的目的就是在P4、P5短路時(shí)，保護(hù)驅(qū)動(dòng)管Ql。
由元件第一電阻R1、第二電阻R2、場(chǎng)效應(yīng)管Q1、第三電阻R3、第一二極管Dl和負(fù) 載線圈RL組成一般的低端控制的CMOS開關(guān)型驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)P2端輸入TTL高電平時(shí)，5V電 壓經(jīng)第一電阻Rl、第二電阻R2分壓，在場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵-源極間形成4. 2V的控制電壓，場(chǎng) 效應(yīng)管Ql因此而導(dǎo)通，從而驅(qū)動(dòng)電磁線圈。場(chǎng)效應(yīng)管Ql斷開時(shí)，負(fù)載線圈上的反向高壓經(jīng) 第一二極管Dl導(dǎo)引到電源線上，從而保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管Q1。第二電阻R2在此起分壓作用和柵 極寄生電容泄放作用。
由元件第五電阻R5、三極管Q2、第一電阻R1、第四二極管D4組成保護(hù)電路，它控制 驅(qū)動(dòng)管Ql的柵極G。由第三電阻R3、第三三極管D3組成負(fù)載檢測(cè)電路。由第四電阻R4、電 容Cl、第二二極管D2、第五二極管D5組成啟動(dòng)控制電路。
當(dāng)?shù)诙O管D2、第三二極管D3不導(dǎo)通時(shí)，調(diào)節(jié)第五電阻R5、第一電阻Rl的值， 使三極管Q2工作在欠飽和狀態(tài)，讓三極管Q2的集電極C電壓低于場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極G開 啟電壓。第四二極管D4是與第三二極管D3、第二二極管D2的電平匹配二極管，在正常驅(qū) 動(dòng)工作時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極D電壓較低，第三二極管D3導(dǎo)通，因第四二極管D4把三極管 Q2的發(fā)射極E的電壓抬高，三極管Q2截止，驅(qū)動(dòng)管Ql仍然正常導(dǎo)通。
當(dāng)輸出端P4、P5短路時(shí)，流過第三電阻R3的電流上升，其上的壓降增大，致使第 三二極管D3分流小，三極管Q2由截止變?yōu)榉糯鬆顟B(tài)，第一電阻Rl上的壓降增大，場(chǎng)效應(yīng)管 Ql的柵極G電壓降低，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏-源極電阻增大，進(jìn)一步使第三二極管D3的分流更 小。正反饋?zhàn)饔弥敝恋谌O管D3截止，三極管Q2進(jìn)入欠飽和狀態(tài)，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極 電壓降到開啟電壓之下，場(chǎng)效應(yīng)管Ql截止，從而保護(hù)了驅(qū)動(dòng)管Ql。
P2輸入端加TTL高電平之前為低電平，場(chǎng)效應(yīng)管Ql截止，第三二極管D3是截止 的，在P2高電平加入的瞬間，要提供一個(gè)通路，分流三極管Q2的基極電流，使三極管Q2處 于截止?fàn)顟B(tài)，讓驅(qū)動(dòng)管Ql正常導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)外接線圈。第四電阻R4、電容Cl、第二二極管D2 就是完成這個(gè)功能，在上電伊始，因電容Cl兩端電壓不能突變，其上電壓從O緩慢上升，第 二二極管D2導(dǎo)通分流，使三極管Q2處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管Ql導(dǎo)通后，第三二極管D3 繼續(xù)接著完成三極管Q2基極的分流，此時(shí)電容Cl兩端電壓較高，第二二極管D2截止，完成 其啟動(dòng)作用。調(diào)節(jié)第四電阻R4、電容Cl的值，控制開啟時(shí)間，約大于場(chǎng)效應(yīng)管Ql的導(dǎo)通延 時(shí)時(shí)間。這個(gè)時(shí)間不能過大，盡量選擇開啟時(shí)間較小的驅(qū)動(dòng)管子，一般的小功率CMOS管均 能滿足。第五二極管D5的作用是為了控制信號(hào)變低時(shí)，快速地放掉電容Cl上的電荷，為下 次的開啟控制做準(zhǔn)備，可提高控制速度。
權(quán)利要求
1.一種小功率電磁線圈的保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路,其特征在于包括驅(qū)動(dòng)電路、啟動(dòng)控制電路、保護(hù)電路和負(fù)載檢測(cè)電路，12V電源與驅(qū)動(dòng)電路連接，信號(hào)輸入端與驅(qū)動(dòng)電路連接，信號(hào)輸入端與啟動(dòng)控制電路連接，所述的驅(qū)動(dòng)電路與所述的保護(hù)電路連接，所述的啟動(dòng)控制電路與所述的保護(hù)電路連接，所述的驅(qū)動(dòng)電路與負(fù)載線圈連接，所述的負(fù)載檢測(cè)電路與所述的負(fù)載線圈連接，所述的負(fù)載檢測(cè)電路與所述的保護(hù)電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小功率電磁線圈的保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)電路包括第一電阻、第二電阻、場(chǎng)效應(yīng)管、第三電阻和第一二極管，所述的保護(hù)電路包括第五電阻、三極管、所述的第一電阻和第四二極管，所述的啟動(dòng)控制電路包括第四電阻、電容、第二二極管和第五二極管，所述的負(fù)載檢測(cè)電路包括第三電阻和第三二極管， 所述的信號(hào)輸入端通過第一電阻與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述的場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與源極之間設(shè)置有第二電阻，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極通過第三電阻與第一二極管的正極連接，第一二極管的負(fù)極與12V電源連接，第一二極管的負(fù)極與負(fù)載線圈的一端連接，第一二極管的正極與負(fù)載線圈的另一端連接，場(chǎng)效應(yīng)管的源極接地， 三極管的集電極與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，三極管的發(fā)射極與第四二極管的正極連接，第四二極管的負(fù)極接地，信號(hào)輸入端與三極管的基極之間設(shè)置有第五電阻，三極管的基極與第三二極管的正極連接，第三二極管的負(fù)極與負(fù)載線圈的另一端連接，信號(hào)輸入端與第五二極管的負(fù)極連接，第五二極管的正極與第二二極管的負(fù)極連接，第二二極管的正極與三極管的基極連接，信號(hào)輸入端通過第四電阻與第二二極管的負(fù)極連接，第二二極管的負(fù)極通過電容接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小功率電磁線圈的保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路，包括驅(qū)動(dòng)電路、啟動(dòng)控制電路、保護(hù)電路和負(fù)載檢測(cè)電路，12V電源與驅(qū)動(dòng)電路連接，信號(hào)輸入端與驅(qū)動(dòng)電路連接，信號(hào)輸入端與啟動(dòng)控制電路連接，驅(qū)動(dòng)電路與保護(hù)電路連接，啟動(dòng)控制電路與保護(hù)電路連接，驅(qū)動(dòng)電路與負(fù)載線圈連接，負(fù)載檢測(cè)電路與負(fù)載線圈連接，負(fù)載檢測(cè)電路與保護(hù)電路連接，其優(yōu)點(diǎn)是控制信號(hào)從P2端口輸入TTL電平的控制信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路去驅(qū)動(dòng)負(fù)載線圈。當(dāng)負(fù)載線圈發(fā)生故障短路時(shí)，被負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)出，經(jīng)保護(hù)電路處理后控制驅(qū)動(dòng)電路斷開，從而保護(hù)了驅(qū)動(dòng)電路，可以選用較低成本和較低功耗的驅(qū)動(dòng)管來驅(qū)動(dòng)負(fù)載線圈，降低了電路的設(shè)計(jì)成本，同時(shí)功耗比較低。
文檔編號(hào)F16K31/06GK102996885SQ20121039929
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者應(yīng)永華, 姚志生, 宋磊, 蔡偉勝, 沈小龍 申請(qǐng)人:寧波長(zhǎng)壁流體動(dòng)力科技有限公司