[实用新型]双电压合成信号脉宽调制的低功耗高速电磁铁驱动电路及其矩形波发生电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，具体是指一种双电压合成信号脉宽调制的低功耗高速电磁铁驱动电路及其矩形波发生电路。

背景技术

电磁铁的应用越来越广泛，因此对电磁铁的强电磁力、高频响应、低功耗等方面的性能要求也越来越高，设计一种高效合理的驱动电路在很大程度上能提高电磁铁的性能。现阶段电磁铁的应用中，驱动电路主要有以下三种。

脉宽调制控制驱动，该驱动电路的主要缺点是脉宽调制控制信号由单片机生成，在软件编程上稍显复杂或者脉宽调制控制信号的占空比是固定不变的。

可调电阻式驱动，该电路可以提高电磁铁的响应速度，但是通过改变电阻值来达到改变维持电流大小，电路中可调电阻消耗了较多的能量。

高低电压驱动，该电路因为要提供2种不同的电压，所以受到电源形式的限制，需要进行DC-DC变换，实现起来比较困难，增加了整个电路的复杂性。

因此，设计一种既能够降低电磁铁开启和关闭时间，又能够减少能量损失降低热量产生，提高电磁铁使用寿命的驱动电路是本领域亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种双电压合成信号脉宽调制的低功耗高速电磁铁驱动电路，该驱动电路能够降低电磁铁开启和关闭时间，达到高频响应，低功耗，提高电磁铁的使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是包括矩形波发生电路、三角波发生电路、微分型单稳态触发器电路、反相输入求和电路、反相比例运算电路、电压比较器电路及开关电路；所述的矩形波发生电路的输出端连接于三角波发生电路的输入端，所述的微分型单稳态触发器电路接入电磁铁驱动控制信号，微分型单稳态触发器电路的输出端连接于反相输入求和电路的一路输入端，反相输入求和电路的另一路输入端与电磁铁驱动控制信号输入连接，反相输入求和电路的输出端连接于反相比例运算电路的输入端；所述的三角波发生电路的输出端连接于电压比较器电路的一路输入端，反相比例运算电路的输出端连接于电压比较器电路的另一路输入端，该电压比较器电路的输出端与开关电路输入连接；

所述矩形波发生电路用来生成一个占空比、频率均可调的矩形波信号；

所述三角波发生电路以矩形波信号为输入，生成一个幅值、频率均可调的三角波信号；

所述微分型单稳态触发器电路以电磁铁驱动控制信号为输入，生成一个当电磁铁驱动控制信号为上升沿时触发的窄波信号；

所述反相输入求和电路分别以窄波信号、电磁铁驱动控制信号为输入，生成一个幅值可调的负双电压控制信号；

所述反相比例运算电路以负双电压控制信号为输入，生成一个幅值可调的正双电压控制信号；

所述电压比较器电路分别以三角波信号和正双电压控制信号为输入，生成一个前后占空比不一样，频率、占空比均可调的脉宽调制控制信号。

进一步设置是所述矩形波发生电路（1）由运算放大器U1及其外围电路电阻R1、R2、R3、R4和稳压管D1、D2组成，在电阻R4输出一个占空比、频率均可调的矩形波信号，具体连接方式为：运算放大器U1的反相输入端通过电阻R3与地相连，同相输入端分别与电阻R1、R2相连，输出端与电阻R4的一端相连；电阻R1的另一端与运算放大器U2的输出端相连，电阻R2的另一端分别与电阻R4的另一端、稳压管D2的正极相连，稳压管D1的负极与稳压管D2的负极相连，稳压管D1的正极与地相连。

进一步设置是所述三角波发生电路（2）由运算放大器U2及其外围电路电阻R5、R6和电容C1组成，在运算放大器U2的输出端输出一个幅值、频率均可调的三角波信号，具体连接方式为：运算放大器U2的反相输入端通过电阻R5与电阻R4输出的矩形波信号相连，同相输入端通过电阻R6与地相连；电容C1一端与反相输入端相连，另一端与运算放大器U2输出端相连。

进一步设置是所述微分型单稳态触发器电路（3）由一个或非门U3、一个非门U4及其外围电路电阻R7、R8和电容C2、C3组成，在非门U4的输出端输出一个窄波信号，具体连接方式为：或非门U3的一个输入端分别与电容C2、电阻R7相连，另一个输入端和非门U4的输出端相连，输出端通过电容C3和非门U4的输入端相连；非门U4的输入端分别与电容C3、电阻R8相连；电容C2的另一端与电磁铁驱动控制信号相连，电阻R7的另一端与地相连，电阻R8的另一端与电源VDD相连。