[发明专利]电磁驱动电路

说明书

本发明涉及一种用于驱动一个摆或此类装置的电磁驱动电路。

参照图9，它图示了一个利用一个线圈来检测和驱动例如一个钟的摆的驱动电路。现在说明这个电路的工作。如图10A所示，当一个永久磁铁M接近一个线圈L₂时，在线圈L₂中就产生一个在排斥该磁铁M方向上的感应电压。如图10B所示，当磁铁M处于线圈L₂对面时，感应电压变为零。如图10C所示，在磁铁M离开线圈L₂移动时，线圈L₂所产生的感应电压是在吸引该磁铁的方向上。如图11A或图11C所示，感应电压的极性依线圈L₂的绕向而不同。首先讨论产生如图11A所示的感应电压的工作过程。晶体管T₂的基极电压如图11B所示由于其基极/发射极的二极管特性而被一个给定电压V钳位。然而，如果晶体管T₂的基极电压由于图11A所示的产生在图9中P端上的感应电压而降低到一个阈值电压Vt以下，则晶体管T₂截止。由于这一原因晶体管T₁反而导通。于是，在由电容器C₁和电阻R₁的时间常数确定的一个时间t₆里，一个驱动电流流过线圈L₂，从而驱动吸引该磁铁。

在产生如图11C所示的感应电压时，晶体管T₂的基极电压即使在P端电压呈现如图11C所示的一个增加时，由于其二极管特性而基本保持在电压V上。当感应电压超过一个峰值时，晶体管T₂的基极电压在前述电压上有一个突然下降。然后该基极电压下降到低于阈值电压Vt，这时晶体管T₂截止。接着，驱动电流如前述情况一样，流过线圈L₂，从而排斥地驱动该磁铁M。

为了更有效地驱动该磁铁，在吸引驱动情况下，线圈在如图10A所示的时刻上被激励。在采用排斥驱动时，希望在图10C所示的时刻激励线圈。

然而在上述安排里，随着线圈的绕向在某些情况下这个驱动时刻会偏离，结果不能得到具有高效的最佳驱动状态。也就是说，既然线圈在图10A所示的时刻被激励，那么在图11A的情况时就不会引起问题。然而，如果绕向相反，线圈的排斥驱动如图11C所示则在图10B所示时刻稍微前边的一个时刻开始，这导致效率严重降低。由于这一原因，要求在制造时甚至要考虑到线圈绕向地来设计电路的结构。

此外，存有对电源干扰的脆弱性，由于电源电压的波动常常产生线圈的激励脉冲。

前述电路中的感应电压产生在图9所示的P端处。如果该感应电压大于一个基准电压Vr，则晶体管T₂截上而晶体管T₁导通。结果激励电流流过线圈L₂。晶体管T₁的导通时间t₇由电容器C和电阻R₁的时间常数确定。

为了高效地驱动磁铁，在吸引驱动的情况下，希望在图10A所示的时刻，即如图12A所示的感应电压V₁的最大点上实现激励操作。适当地设定基准电压Vr和激励时间t₇以满足上述要求。

在大多数情况，激励时刻和激励时间随摆杆的长度或驱动摆时摆动角的大小而不同。

然而，在上述电路结构中，激励时间由电容器C和电阻R₁的时间常数单独地确定，所以每次必须根据摆杆的常度或摆角的大小来调整该时间常数。

此外，必须适当调整基准电压Vr以改变激励时间。

例如，采用与图12A一样的摆而使摆角小于前一情况时，感应电压的幅度如图12B所示变小，并且其振幅发生了缓和变化。在这种情况下必须通过调整基准电压Vr来调整激励时刻以使在感应电压的最大点产生激励脉冲。除此之外，必须使激励电流在一个比前述时间长的时间t₈里流过线圈，因此必须改变电容器C和电阻R₁的时间常数。

在这种情况下，如图12A的虚线所示，如果激励时间设定在一个比最佳时间t₇长的数值上，就使得摆角比所需要的大。激励电流在产生具有相反极性的感应电压V₂的时刻流过，造成电流的无效损耗。

在图12B的情况时，如虚线所示，激励时间被设定在一个比最佳时间t₈短的数值上，不能获得必要的驱动力，在某些情况下摆停止摆动。