本發明專利技術公開一種用于驅動電磁執行器的無級可調大電流發生電路，包括處理器、數字模擬轉換器、電壓比較器、隔離型功率管驅動器、隔離運算放大器、電流采樣模塊和絕緣柵雙極晶體管，處理器與數字模擬轉換器相連，數字模擬轉換器與電壓比較器相連，電壓比較器與隔離型功率管驅動器相連，隔離型功率管驅動器與絕緣柵雙極晶體管相連，隔離運算放大器與電壓比較器相連，電流采樣模塊與隔離運算放大器相連，電流采樣模塊用于與電磁執行器的正向輸入端相連，絕緣柵雙極晶體管的集電極輸入端用于與電磁執行器的反向輸入端相連。本發明專利技術的有益效果在于：電路可靠性高，避免了生產事故的發生；可以方便地對驅動電流值進行設定，并能實現無級可調，精確可靠。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種抗干擾能力強、可靠性好的0 5A無級可調大電流發生電路， 尤其適用于驅動電》茲執行器。
技術介紹
電磁執行器因具有結構簡單，體積小，控制方便，響應速度快，穩定精度好 等優點，被廣泛應用于工業生產中。電磁執行器的構造是一個閉磁路的機電部件。當執行器內部的激磁線圈通過 電流時，在閉環磁路中(錐型定子鐵芯—外殼定子鐵芯—空氣縫隙—運動銜鐵 —工作空氣縫隙—錐型定子鐵芯)將產生磁通量并產生電^ 茲力。由于電磁力的 作用，將拉動運動銜4失延軸上的回位彈簧受壓產生反作用力，電磁力與彈簧力 作用方向相反，大小相等，其平衡點就是執行器輸出軸的位移。激磁線圈通過 的電流大，產生的磁力就大，執行器輸出的相對位移就大；反之產生的磁力就 比較小，執行器輸出軸的相對位移就小。由此可以看出，要控制執行器輸出軸 的位移，就需控制激磁線圏中電流的大小。因此，在電磁執行器的應用過程中， 其后續驅動電路，即控制電流產生電路的設計就顯得十分重要。傳統的電流型驅動電路主要有線性方式和PWM (Pulse Width Modulation,脈 寬調制)方式線性方式電流型驅動電路使用線性器件將電壓轉換為電流，但 其產生的電流通常較小，難以應用于驅動電磁執行器等場合；PWM方式通過控 制功率MOS管(Metal畫Oxide扁SemiconductortypeFET,金屬畫氧化物國半導體場效 應管)的開關時間與頻率，即^f吏用直流斬波和濾波穩流的原理方法來產生和輸 出所需的大電流。由于MOS管損耗功率小、效率高，而脈寬調制電路又較簡單， 故PWM方式廣泛應用于工業上各種功率驅動電珞之中。目前人們通常使用嵌入式處理器的I/O (輸^v/輸出)端口引腳控制MOS管 的開關時間與頻率，即通過改變MOS管導通脈沖脈寬和頻率來獲得電i茲執行器 所需的較大驅動電流。然而，在這種情況下，如果嵌入式處理器發生程序跑 飛故障，則MOS管的狀態則將變為開而不關、或關而不開，從而使電流突然 降低為0或者增大到滿幅值、電磁執行器突然關斷或旋轉至最大角度，這時極 易造成生產事故。因此，能大大提高嵌入式系統PWM方式中電磁執行器驅動電 路可靠性的設計具有很好的工程實用價值。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的就在于提供一種具有高可靠性和高抗干擾能力的用 于驅動電磁執行器的無級可調大電流發生電路。本專利技術采用如下技術方案一種用于驅動電磁執行器的無級可調大電流發生電路，包括處理器、數字模 擬轉換器、電壓比較器、隔離型功率管驅動器、隔離運算放大器、電流釆樣模 塊和絕緣柵雙極晶體管，處理器的從機選擇信號輸出端與數字模擬轉換器的電 壓觸發控制輸入端相連，處理器的串行時鐘輸出端與數字模擬轉換器的串行時 鐘輸入端相連，處理器的串行數據輸出端與數字模擬轉換器的串行數據輸入端 相連，數字模擬轉換器的模擬電壓輸出端與電壓比較器的正向電壓輸入端相連， 電壓比較器的比較電壓輸出端與隔離型功率管驅動器的驅動信號輸入端相連， 隔離型功率管驅動器的驅動信號輸出端與絕緣柵雙極晶體管的門極輸入端相 連，隔離運算放大器的模擬電壓輸出端與電壓比較器的反向電壓輸入端相連， 電流采樣模塊的模擬電壓輸出端與隔離運算放大器的模擬電壓輸入端相連，電 流采樣模塊的驅動電流輸出端用于與電磁執行器的正向輸入端相連，絕緣柵雙 極晶體管的集電極輸入端用于與電磁執行器的反向輸入端相連。其中，所述電流采樣模塊包括采樣電阻、信號調理模塊和電源模塊，電源模 塊的輸出端與采樣電阻的一端口相連，該端口與信號調理模塊的信號正向輸入 端相連，采樣電阻的另一端口作為所述驅動電流輸出端，該另一端口與信號調 理模塊的信號反向輸入端相連，該另一端口還用于和電》茲執行器的正向輸入端 相連。本專利技術充分結合了線性方式和PWM方式這兩種傳統電流型驅動電路的設計 思想，大大提高嵌入式系統中電磁執行器驅動電路的可靠性。與現有技術相比， 本專利技術具有以下優點1. 在電流輸出環路借鑒了脈寬調制方式的設計思想，使用直流斬波原理， 通過控制功率開關管的開關時間與頻率，來產生和輸出所需的大電流；同時， 采用了線性方式驅動電路的設計思想，將電壓轉換為電流，通過數字模擬轉換 器輸出的電壓來控制輸出電流的大小，選擇接口簡單，且帶有數據鎖存功能的 串行數字模擬轉換器，這樣，在處理器發生故障時， 一方面，由于處理器不能 完成復雜的串行通信協議，數字模擬轉換器的工作狀況不會受到影響，另一方 面由于帶有數據鎖存功能，數字模擬轉換器不會停止工作，而是輸出上一次處 理器告知的電壓值，這樣，電磁執行器在處理器發生故障時，保持了上一個工 作狀態，工作狀態不會發生突變，電路可靠性高，避免了生產事故的發生。2. 通過電壓比較器，建立輸入電壓與驅動電流的線性關系，數字模擬轉換 器的模擬電壓輸出端與電壓比較器的正向電壓輸入端相連，信號調理模塊將采 樣電阻上的電壓信號放大，經隔離運算放大器后送入電壓比較器的反向輸入端， 當輸出電流值穩定時，電壓比較器的正向輸入端和反向輸入端的電壓值相等， 即數字模擬轉換器輸出的電壓值與采樣電阻上的信號經放大后產生的電壓值相 等。據此條件，可以方便地對驅動電流值進行設定，并能實現無級可^1,設定 精確可靠。3. 使用隔離型器件實現了電流輸出回路與控制回路的電氣隔離，進一步提高了電路的可靠性。 附困說明下面結合附圖對本專利技術具體實施方式進行詳細說明。圖l是本專利技術的電路框圖；圖2是附圖說明圖1中電流采樣模塊的電路框圖及其對外連接關系示意圖； 圖3是本專利技術的電路原理圖。具體實施方式如圖l所示， 一種用于驅動電磁執行器的無級可調大電流發生電路，包括處 理器l、數字模擬轉換器2、電壓比較器3、隔離型功率管驅動器4、隔離運算 放大器5、電流采樣模塊6和絕緣柵雙極晶體管7,處理器1的從機選擇信號輸 出端11與數字模擬轉換器2的電壓觸發控制輸入端21相連，處理器1的串行 時鐘輸出端12與數字模擬轉換器2的串行時鐘輸入端22相連，處理器1的串 行數據輸出端13與數字模擬轉換器2的串行數據輸入端23相連，數字模擬轉 換器2的模擬電壓輸出端24與電壓比較器3的正向電壓輸入端32相連，電壓 比較器3的比較電壓輸出端33與隔離型功率管驅動器4的驅動信號輸入端41 相連，隔離型功率管驅動器4的驅動信號輸出端42與絕緣柵雙極晶體管7的門 極輸入端71相連，隔離運算放大器5的模擬電壓輸出端51與電壓比較器3的 反向電壓輸入端31相連，電流采樣模塊6的模擬電壓輸出端601與隔離運算放 大器5的模擬電壓輸入端52相連，電流采樣模塊6的驅動電流輸出端602與電 磁執行器8的正向輸入端81相連，絕緣柵雙極晶體管7的集電極輸入端72與 電i茲執行器8的反向輸入端82相連。如圖2所示，電流釆樣模塊6包括采樣電阻61、信號調理模塊62和電源模 塊63,電源模塊63的輸出端631與采樣電阻61的一端口 611相連，端口 611 與信號調理模塊62的信號正向輸入端621相連，采樣電阻61的另一端口 602 作為驅動電流輸出端602，端口 602分別與信號調理模塊62的信號反向輸入端 622和電^茲執^亍器8的正向輸入端81相連。如圖3所示為本專利技術的電路原理圖，其中，處理器1采用Philips Semico本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于驅動電磁執行器的無級可調大電流發生電路，其特征在于包括處理器（１）、數字模擬轉換器（２）、電壓比較器（３）、隔離型功率管驅動器（４）、隔離運算放大器（５）、電流采樣模塊（６）和絕緣柵雙極晶體管（７），處理器（１）的從機選擇信號輸出端（１１）與數字模擬轉換器（２）的電壓觸發控制輸入端（２１）相連，處理器（１）的串行時鐘輸出端（１２）與數字模擬轉換器（２）的串行時鐘輸入端（２２）相連，處理器（１）的串行數據輸出端（１３）與數字模擬轉換器（２）的串行數據輸入端（２３）相連，數字模擬轉換器（２）的模擬電壓輸出端（２４）與電壓比較器（３）的正向電壓輸入端（３２）相連，電壓比較器（３）的比較電壓輸出端（３３）與隔離型功率管驅動器（４）的驅動信號輸入端（４１）相連，隔離型功率管驅動器（４）的驅動信號輸出端（４２）與絕緣柵雙極晶體管（７）的門極輸入端（７１）相連，隔離運算放大器（５）的模擬電壓輸出端（５１）與電壓比較器（３）的反向電壓輸入端（３１）相連，電流采樣模塊（６）的模擬電壓輸出端（６０１）與隔離運算放大器（５）的模擬電壓輸入端（５２）相連，電流采樣模塊（６）的驅動電流輸出端（６０２）用于與電磁執行器（８）的正向輸入端（８１）相連，絕緣柵雙極晶體管（７）的集電極輸入端（７２）用于與電磁執行器（８）的反向輸入端（８２）相連。...
【技術特征摘要】
1.一種用于驅動電磁執行器的無級可調大電流發生電路，其特征在于包括處理器(1)、數字模擬轉換器(2)、電壓比較器(3)、隔離型功率管驅動器(4)、隔離運算放大器(5)、電流采樣模塊(6)和絕緣柵雙極晶體管(7)，處理器(1)的從機選擇信號輸出端(11)與數字模擬轉換器(2)的電壓觸發控制輸入端(21)相連，處理器(1)的串行時鐘輸出端(12)與數字模擬轉換器(2)的串行時鐘輸入端(22)相連，處理器(1)的串行數據輸出端(13)與數字模擬轉換器(2)的串行數據輸入端(23)相連，數字模擬轉換器(2)的模擬電壓輸出端(24)與電壓比較器(3)的正向電壓輸入端(32)相連，電壓比較器(3)的比較電壓輸出端(33)與隔離型功率管驅動器(4)的驅動信號輸入端(41)相連，隔離型功率管驅動器(4)的驅動信號輸出端(42)與絕緣柵雙極晶體管(7)的門極輸入端(71)相連，隔離運算放大器(5)的模擬電壓輸出端(51)與電壓比較器(3)的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周杏鵬，朱文俊，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：84[中國|南京]
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