[发明专利]磁性开关芯片

说明书

本发明揭示了一种磁性开关芯片，包括电源反接保护模块、电源静电保护模块、高压稳压电路模块、信号处理模块、输出驱动模块、输出类型检测模块、LED静电保护模块、SEL静电保护模块、OUT静电保护模块、过温检测报警模块及过流检测报警模块。本发明提出的磁性开关芯片，集成了稳压、信号检测放大、输出驱动、LED驱动功能。应用本芯片的气缸电路板无需额外选用分立元件的稳压芯片和驱动晶体管芯片，可大幅降低传统气缸电路板的成本，也不存在稳压芯片、信号检测芯片、驱动芯片之间的兼容问题。同时，电路板的体积也得以显著缩小，可以适用于更多对体积有限制的气缸环境。

技术领域

本发明属于气缸活塞技术领域，涉及一种开关芯片，尤其涉及一种磁性开关芯片。

背景技术

气缸是引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件，在工业自动化控制、半导体设备、机器人、印刷等领域应用十分广泛。

为了维持气缸活塞在缸体内持续的往复运动，使用者需要对活塞位置进行检测，从而精确控制气缸的行程。一般使用磁性开关进行气缸(活塞)位置检测。磁性开关分为有触点型和无触点型两种。有触点型开关使用干簧管(磁簧管)作为磁性感应元件，通过两根簧片在磁场作用下的吸合或断开来控制活塞运动。但干簧管的缺点是耐用性较差，且精度控制不够高，导致气缸整体可靠性下降。

另一种是无触点型磁性开关，它是通过磁性感应芯片驱动电磁阀负载，来控制气缸活塞的运动。气缸和磁性开关的整体剖面结构如图1所示。气缸活塞可沿图中箭头方向左右自由运动。活塞上装有磁环，可在其周围产生磁场。当活塞运动至A点附近时，安装在气缸壁上的磁性开关A感应到磁场从而被触发，此时负载A(通常是电磁阀)会有电流流过，向缸体内供气；同时磁性开关B未被触发，负载B无动作，因此活塞会在A点附近减速并折返向B点运动。活塞运动至B点附近发生类似的动作，又减速并折返向A点运动，如此在A、B之间往复。

实际应用中，将包括磁性开关芯片和其他辅助元件集成在一个印刷电路板(PCB)上。目前绝大多数无触点型磁性开关电路板如图2所示。按照接线方式的不同，可分两线式和三线式电路板两种，分别对应图2和图3。

以图2的两线式驱动电路板说明基本工作原理。磁开关芯片能感应周围环境的磁场，当磁场大于某一阈值BOP后，芯片会给驱动晶体管一个“1”信号，使驱动晶体管导通，此时负载上就会有电路通过，对气缸供气，达到控制活塞运动的功能。与此同时发光二极管会点亮，指示磁场检测成功。另外，由于大部分负载阻抗比较固定，而工作所需电流较大，因此所需的电源电压较高，这就需要稳压芯片和滤波电容，为磁开关芯片提供一个较低的，稳定的电压，防止磁开关芯片发生损坏。

图2和图3中的负载可以任意串接在电源正极(上拉负载)或电源负极(下拉负载)。图2和图3只画出了上拉负载的情形。另外，驱动晶体管可以是N型晶体管(NPN或NMOS)，也可以是P型晶体管(PNP或PMOS)。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种气缸活塞检测方式，以便克服现有检测方式存在的上述缺陷。

发明内容

本发明提供一种磁性开关芯片，可集成稳压、信号检测放大、输出驱动、LED驱动等多种功能，降低电路板成本，缩小电路板体积。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种磁性开关芯片，所述磁性开关芯片包括：电源反接保护模块、电源静电保护模块、高压稳压电路模块、信号处理模块、输出驱动模块、输出类型检测模块、LED静电保护模块、SEL静电保护模块、OUT静电保护模块、过温检测报警模块及过流检测报警模块；