电磁铁驱动电路的制作方法

本实用新型涉及驱动控制技术领域，尤其涉及一种电磁铁驱动电路。

背景技术：

电磁铁驱动电路是驱动控制领域常见的一种控制电路，用于驱动各类电磁铁工作，例如电磁继电器、电磁起重机等。

现有技术中，如图1所示，为普通的驱动电路，该驱动电路主要依靠控制芯片的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)功能实现开通和关断，图中电磁铁驱动电路简单，器件少成本低，但无电流反馈功能,不能实现电流检测功能，只能用于驱动简单固定阻值的电磁铁。另外，复杂的需要电流采样和反馈，控制芯片通过电流闭环算法实现电流控制，需要控制芯片参与较多，影响程序执行效率。

可见，现有技术中电磁铁驱动电路缺少电流反馈功能，稳流效果差，或者仅能通过软件实现对电磁铁开通或者关断的控制，效率较低。

技术实现要素：

本实用新型提供一种电磁铁驱动电路，相较于现有技术中电磁铁驱动电路缺少电流反馈功能，稳流效果差，或者仅能通过软件实现对电磁铁开通或者关断的控制，效率较低的问题，本方案增加了稳流效果，提高了效率。

第一方面，本实用新型提供一种电磁铁驱动电路，包括：

模拟信号调理电路、第一驱动电路、第二驱动电路、PMOS管、NMOS管以及电流反馈电阻；

所述模拟信号调理电路的输出端分别与所述第一驱动电路的输入端和第二驱动电路的输入端连接；

所述第一驱动电路的输出端与所述PMOS管的栅极连接，所述第一驱动电路用于比较所述模拟信号调理电路提供的第一电压信号和所述第一驱动电路本身的电压，并根据比较结果驱动所述PMOS管；

所述NMOS管的源级与所述电流反馈电阻连接；所述第二驱动电路的输出端与所述NMOS管的栅极连接，所述第二驱动电路用于比较所述模拟信号调理电路提供的第二电压信号和电磁铁中的电流经过所述电流反馈电阻返回的电压信号，并根据比较结果驱动所述NMOS管；

所述PMOS管的源极和所述NMOS管的漏极用于连接在待驱动的电磁铁的两端。

在一种具体的实现方式中，第一驱动电路包括：PMOS端模拟比较电路和PMOS驱动电路；

所述PMOS端模拟比较电路用于比较所述模拟信号调理电路提供的第一电压信号和所述第一驱动电路本身的电压，所述PMOS驱动电路用于根据比较结果驱动所述PMOS管。

在一种具体的实现方式中，第二驱动电路包括：NMOS端模拟比较电路和NMOS驱动电路；

所述NMOS端模拟比较电路用于比较所述模拟信号调理电路提供的第二电压信号和电磁铁中的电流经过所述电流反馈电阻返回的电压信号，所述NMOS驱动电路用于根据比较结果驱动所述NMOS管。

具体的，所述PMOS管的漏级与电磁铁供电电源连接。

具体的，所述NMOS管的源级通过电流反馈电阻接地。

在一种具体的实现方式中，所述电路还包括：第一续流二极管和第二续流二极管；

所述第一续流二极管和所述第二续流二极管分别连接在所述电磁铁的线圈的两端；

所述第一续流二极管接地；所述第二续流二极管与电磁体供电电源连接。

在一种具体的实现方式中，所述NMOS管的源级还与所述NMOS端模拟比较电路连接。

进一步地，所述第一驱动电路用于比较所述模拟信号调理电路提供的第一电压信号和所述第一驱动电路本身的电压，并根据比较结果驱动所述PMOS管，具体包括：

若所述第一电压信号小于所述第一驱动电路本身的电压，则所述第一驱动电路生成PMOS驱动信号，驱动所述PMOS管开通；

若否，则所述第一驱动电路生成PMOS驱动信号，驱动所述PMOS管断开。

进一步地，所述第二驱动电路用于比较所述模拟信号调理电路提供的第二电压信号和电磁铁中的电流经过所述电流反馈电阻返回的电压信号，并根据比较结果驱动所述NMOS管，具体包括：

若所述第二电压信号小于所述电磁铁中的电流经过所述电流反馈电阻返回的电压信号，则所述第二驱动电路生成NMOS驱动信号，驱动所述NMOS管关断。

若否，则所述第二驱动电路生成NMOS驱动信号，驱动所述NMOS管开通。

在一种具体的实现方式中，所述第一电压信号小于电磁铁供电电源至少0.7V。

本实用新型提供的一种电磁铁驱动电路，通过模拟信号调理电路的输出端分别与第一驱动电路的输入端和第二驱动电路的输入端连接，向第一驱动电路输出第一电压信号，向第二驱动电路输出第二电压信号，并且通过第一驱动电路比较第一电压信号和第一驱动电路本身的电压，根据比较结果驱动PMOS管开通或者关断，通过第二驱动电路比较第二电压信号和电磁铁中的电流经过所述电流反馈电阻返回的电压信号，根据比较结果驱动所述NMOS管开通或者关断，实现了电流反馈的功能，增加了稳流的效果，并且通过硬件电路的设计实现了对电磁铁开通或者关断的控制，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术提供的一种电磁铁驱动电路实施例一的电路示意图；

图2为现有技术提供的一种电磁铁驱动电路实施例二的电路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种电磁铁驱动电路的实施例一的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种第一驱动电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种第二驱动电路的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种电磁铁驱动电路的实施例二的结构示意图。

附图标记说明：

D1：第一续流二极管；

D2：第二续流二极管；

Q1：PMOS管；

Q2：NMOS管；

VCC：电磁体供电电源；

AI：模拟输出信号；

PDV：PMOS管驱动信号；

NDV：NMOS管驱动信号；

CS：电磁铁中的电流经过电流反馈电阻返回的电压信号；

CSREF：比较信号的参考值。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

电磁铁是当前工业控制设备中最常用的执行元件之一，电磁铁的驱动电路具有多种现有技术的实现方式，其中包括图1和图2所示的两种不同的实现方式。

图1为现有技术提供的一种电磁铁驱动电路实施例一的电路示意图，如图1所示，该电磁铁驱动电路结构简单，元器件少故成本较低，但无电流反馈功能，且只能用于驱动简单固定阻值的电磁铁。

图2为现有技术提供的一种电磁铁驱动电路实施例二的电路示意图，如图2所示，该电磁铁驱动电路具有稳流的功能，能够针对电压的变化对MOS开关管的开通和关断进行控制，以达到稳流的目的，但是针对不同阻值的电磁铁，该电磁铁驱动电路的适用能力较差，且没有电流反馈功能，故控制精度也较差。

为克服现有技术的问题，本方案提供的电磁铁驱动电路通过增加电流反馈功能，以及通过硬件设计实现对电磁铁开通或者关断的控制，增加了稳流效果，提高了效率。

下面通过几个具体实施例对该方案进行详细说明。

图3为本实用新型实施例提供的一种电磁铁驱动电路的实施例一的结构示意图，如图3所示，该电磁铁驱动电路10包括：模拟信号调理电路11、第一驱动电路12、第二驱动电路13、PMOS管Q1、NMOS管Q2以及电流反馈电阻R1。

其中，模拟信号调理电路11的输出端分别与第一驱动电路12的输入端和第二驱动电路13的输入端连接。

在一种具体的实现方式中，模拟信号调理电路11的输入端接收外部提供的模拟电压信号AI，并经过分压和/或滤波后，得到第一电压信号和第二电压信号，并将第一电压信号输出到第一驱动电路12，将第二电压信号输出到第二驱动电路13。

可选的，模拟电压信号AI的给定可以是控制芯片的模拟量输出，也可以是电路的可调模拟电压，本方案对此不做要求。

可选的，第二电压信号作为比较信号的参考值CSREF，用于与电流反馈过程中返回的电压信号进行比较，该比较信号的参考值CSREF的大小可以决定电磁铁中稳流的大小。

在该电磁铁驱动电路中，第一驱动电路12的输出端与PMOS管Q1的栅极连接，第一驱动电路12用于比较所述模拟信号调理电路11提供的第一电压信号和所述第一驱动电路12本身的电压，并根据比较结果驱动所述PMOS管Q1开通或者关断。

在上述方案中，应理解，第一驱动电路12用于驱动PMOS管开通或者关断，在模拟电压信号输入正常及该电磁铁驱动电路正常的情况下，第一驱动电路12应始终驱动PMOS管处于开通状态，当NMOS管关断后，可以提供续流路径，并且能够快速泄流。

在一种具体的实现方式中，第一驱动电路12的输入端接收模拟信号调理电路11输入的第一电压信号，将该第一电压信号与第一驱动电路12本身的电压作比较，若第一电压信号小于第一驱动电路12本身的电压，则第一驱动电路12生成PMOS驱动信号PDV，驱动PMOS开通，反之，若第一电压信号大于等于第一驱动电路12本身的电压，则第一驱动电路12生成PMOS驱动信号PDV，驱动PMOS断开。

在一种具体的实现方式中，PMOS驱动信号PDV应小于电磁铁供电电源VCC至少0.7V。

在该电磁铁驱动电路中，NMOS管Q2的源级与电流反馈电阻R1连接，第二驱动电路13的输出端与所述NMOS管Q2的栅极连接，第二驱动电路13用于比较模拟信号调理电路11提供的第二电压信号(即比较信号的参考值CSREF)和电磁铁中的电流经过电流反馈电阻R1返回的电压信号CS，并根据比较结果驱动NMOS管Q2。

在上述方案中，应理解，电磁铁中的电流经过电流反馈电阻R1，返回电压信号的过程，也称作电流反馈过程。根据电流反馈过程中电磁体中的电流经过电流反馈电阻R1后返回的电压信号CS和第二电压信号(即比较信号的参考值CSREF)对比的结果，第二驱动电路13驱动NMOS管Q2开通或者关断。

在一种具体的实现方式中，电磁铁驱动电路驱动NMOS管Q2处于开通状态时，接收到电流反馈电阻R1返回的电压信号CS后，比较电流反馈电阻R1返回的电压信号CS和第二电压信号(即比较信号的参考值CSREF)的大小，若电流反馈电阻R1返回的电压信号CS大于第二电压信号(即比较信号的参考值CSREF)，则第二驱动电路13生成NMOS驱动信号NDV，驱动NMOS管关断，若否，则第二驱动电路13生成NMOS驱动信号NDV，驱动NMOS管开通。

其中，第二电压信号(即比较信号的参考值CSREF)为模拟输入信号AI经过模拟信号调理电路11后作为电流反馈过程的电压信号比较值，其大小可以决定电磁铁中稳流的大小。

在一种具体的实现方式中，第二驱动电路13生成的NMOS驱动信号NDV是一种PWM波。

在该电磁铁驱动电路中，PMOS管Q1的源极和所述NMOS管Q2的漏极用于连接在待驱动的电磁铁的两端。

在上述方案中，应理解，PMOS管Q1的漏级与电磁铁供电电源VCC连接，NMOS管Q2的源级通过电流反馈电阻R1接地。通过在PMOS管Q1的源极和所述NMOS管Q2的漏极之间连接待驱动的电磁铁，实现该电磁铁驱动电路10对待驱动电磁铁的驱动。

本实用新型实施例提供的一种电磁铁驱动电路，通过模拟信号调理电路的输出端分别与第一驱动电路的输入端和第二驱动电路的输入端连接，向第一驱动电路输出第一电压信号，向第二驱动电路输出第二电压信号，并且通过第一驱动电路比较第一电压信号和第一驱动电路本身的电压，根据比较结果驱动PMOS管开通或者关断，通过第二驱动电路比较第二电压信号和电磁铁中的电流经过所述电流反馈电阻返回的电压信号，根据比较结果驱动所述NMOS管开通或者关断，实现了电流反馈的功能，进而增加了稳流的效果，并且通过硬件电路的设计实现了对电磁铁开通或者关断的控制，提高了工作效率。

图4为本实用新型实施例提供的一种第一驱动电路的结构示意图，如图4所示，该第一驱动电路12包括：PMOS端模拟比较电路121和PMOS驱动电路122。PMOS端模拟比较电路121和PMOS驱动电路122是串联关系，模拟比较电路的结果输出至PMOS驱动电路，决定PMOS驱动的开通和关断。

其中，PMOS端模拟比较电路121用于比较图3所示的模拟信号调理电路11提供的第一电压信号和第一驱动电路12本身的电压，PMOS驱动电路122用于根据比较结果驱动图3所示的PMOS管Q1。

具体的，若第一电压信号小于第一驱动电路12本身的电压，则PMOS驱动电路122生成PMOS驱动信号PDV，以驱动PMOS管Q1开通，若否，则该PMOS驱动电路122生成PMOS驱动信号PDV，以驱动PMOS管Q1关断。

在一种具体的实现方式中，PMOS端模拟比较电路121接收由图3所示的模拟信号调理电路11经过对模拟电压信号AI分压和/或滤波调理后输出的第一电压信号，并将第一电压信号与第一驱动电路12本身的电压进行比较，PMOS驱动电路122根据该比较结果驱动PMOS管Q1开通或者断开。在模拟电压信号输入正常及该电磁铁驱动电路正常的情况下，PMOS驱动电路122应始终驱动PMOS管Q1处于开通状态，当NMOS管关断后，可以提供续流路径，并且能够快速泄流。

在一种具体的实现方式中，PMOS驱动信号PDV应小于电磁铁供电电源VCC至少0.7V。

图5为本实用新型实施例提供的一种第二驱动电路的结构示意图，如图5所示，该第二驱动电路13包括：NMOS端模拟比较电路131和NMOS驱动电路132。NMOS端模拟比较电路131和NMOS驱动电路132是串联关系，NMOS端模拟比较电路的结果输出至NMOS驱动电路，决定NMOS驱动的开通和关断。

其中，NMOS端模拟比较电路131用于比较图3所示的模拟信号调理电路11提供的第二电压信号和电磁铁中的电流经过图3所示的电流反馈电阻R1返回的电压信号CS，即电流反馈过程中返回的电压信号，NMOS驱动电路132用于根据比较结果驱动NMOS管Q2。

具体的，若第二电压信号小于电磁铁中的电流经过电流反馈电阻R1返回的电压信号CS，即电流反馈过程中返回的电压信号，则NMOS驱动电路132生成NMOS驱动信号NDV，驱动NMOS管Q2关断，若否，则NMOS驱动电路132生成NMOS驱动信号NDV，驱动NMOS管Q2开通。

其中，第二电压信号为模拟输入信号AI经过模拟信号调理电路11后作为电流反馈过程的电压信号比较值CSREF，其大小可以决定电磁铁中稳流的大小。

在上述方案中，应理解，电磁铁中的电流经过电流反馈电阻R1，返回电压信号的过程，即为电流反馈过程。根据电流反馈过程中电流反馈电阻R1返回的电压信号CS和第二电压信号(即比较信号的参考值CSREF)对比的结果，NMOS驱动电路132驱动NMOS管Q2开通或者关断。

在一种具体的实现方式中，第二驱动电路13生成的NMOS驱动信号NDV是一种PWM波。

图6为本实用新型实施例提供的一种电磁铁驱动电路的实施例二的结构示意图，如图6所示，该电磁铁驱动电路10还包括：第一续流二极管D1和第二续流二极管D2；

其中，第一续流二极管D1和第二续流二极管D2分别连接在电磁铁的线圈的两端。第一续流二极管D1接地；第二续流二极管D2与电磁体供电电源VCC连接。

在一种具体的实施方式中，第一续流二极管D1和第二续流二极管D2，在图3所示NMOS管Q2关断后，为电磁铁线圈中存储的能量提供续流的路径。

在上述实施例的基础上，在一种具体的实现方式中，该电磁铁驱动电路，在简单驱动电路的基础上增加模拟信号调理电路、模拟比较电路、PMOS驱动电路、以及电流反馈功能实现对电磁铁的精准控制。

在本方案中，电路中的模拟输入信号AI，经过调理电路后，产生比较信号的参考值CSREF，其大小可以决定电磁铁中稳流的大小，PDV信号为PMOS管的驱动信号，PDV应小于VCC至少0.7V，且PMOS一直处于开通状态，电磁铁中的电流通过电流反馈电阻R1后变为电压信号CS，CS在NMOS端模拟比较电路中和CSREF进行比较，形成NDV信号以驱动NMOS实现开通关断交替，实现稳流，第一续流二极管D1、第二续流二极管D2在NMOS关断后，提供电磁铁线圈中存储能量的续流路径，同时PMOS一直处于开通状态，是续流的路径之一，并且能够快速消耗能量。

本实用新型专利的优点在于：1、引入电流反馈电阻R1实现电流闭环和电流的自动调节，对VCC的电压波动不敏感，增强了电路的鲁棒性；2、模拟输入信号AI调理后的比较信号参考值CSREF和电流反馈电阻R1电流闭环反馈进行比较调节，对不同阻值的电磁铁均可实现稳流控制，负载适用范围广；3、电磁铁中的能量续流阶段，一方面通过第一续流二极管D1和第二续流二极管D2向VCC充电，另一方面通过PMOS管进行能量消耗实现快速泄放，同时防止VCC充电过高。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。