高速電磁閥驅動電路的制作方法

本實用新型涉及電路結構技術領域，特別涉及電磁閥電路技術領域，具體是指一種高速電磁閥驅動電路。

背景技術：

電磁閥在工業領域應用越來越廣，尤其是高速電磁閥。由于驅動電路設計的不合理性，當前電磁閥在很多場所達不到高速的要求，另外，也造成了過度的能量損失和電磁閥壽命的降低。

現階段電磁閥應用中，驅動電路主要采用單電壓驅動，其電路結構如圖1所示。該方式有兩種缺點：第一，如圖2所示，驅動電流上升和驅動電流釋放時間過長，導致電磁閥開閉頻率下降，達不到高速要求；第二，采用高電壓V1驅動，在電壓即將飽和的前期，隨著電壓上升，電流上升速度明顯下降，導致產生大量熱量，從而造成能量損失和電磁閥壽命縮短。

因此，如何提供一種既能夠滿足電磁閥高速開閉的要求，同時又能夠減少能量損失，提高高速電磁閥使用壽命的驅動電路成為本領域亟待解決的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種通過優化的電路設計，既能夠滿足電磁閥高速開閉的要求，提高電磁閥開閉頻率，同時又能夠減少能量損失，提高高速電磁閥使用壽命的，且結構簡單，成本低廉，應用范圍廣泛的高速電磁閥驅動電路。

為了實現上述的目的，本實用新型的高速電磁閥驅動電路具有如下構成：

該高速電磁閥驅動電路包括連接于高速電磁閥驅動端與驅動電壓VH之間的第一高位開關，該第一高位開關用以控制所述的高速電磁閥驅動端與所述的驅動電壓VH之間的導通和斷開，還包括連接于所述高速電磁閥選通端和選閥脈沖之間的第一選通開關，所述的第一選通開關用以選擇性地控制所述的高速電磁閥的導通和斷開。

該高速電磁閥驅動電路中，所述的高速電磁閥工作于開閥階段、保持階段和閉閥階段；當所述的高速電磁閥工作于開閥階段，所述的驅動電壓VH先輸出一個高電平，而后輸出PWM脈沖電平，所述的選閥脈沖輸出一個高電平；當所述的高速電磁閥工作于保持階段，所述的驅動電壓VH輸出PWM脈沖電平，所述的選閥脈沖輸出一個高電平；當所述的高速電磁閥工作于閉閥階段，所述的驅動電壓VH和所述的選閥脈沖均輸出低電平。

該高速電磁閥驅動電路中，包括連接于高速電磁閥驅動端與驅動電壓VL之間的第二高位開關，該第二高位開關用以控制所述的高速電磁閥驅動端與所述的驅動電壓VL之間的導通和斷開。

該高速電磁閥驅動電路中，當所述的高速電磁閥工作于所述的開閥階段、保持階段和閉閥階段，所述的驅動電壓VL輸出用以保持所述高速電磁閥基準電流的基準電壓。

該高速電磁閥驅動電路中，當所述的高速電磁閥長時間處于非工作狀態，所述的驅動電壓VL不輸出電壓。

該高速電磁閥驅動電路包括多個所述的高速電磁閥，所述的第一高位開關連接于各所述的高速電磁閥驅動端與所述的驅動電壓VH之間，各所述的高速電磁閥選通端分別通過對應的選通開關連接所述的選閥脈沖。

采用了該實用新型的高速電磁閥驅動電路，在開閥階段，驅動電壓VH先輸出一個高電平，而后輸出PWM脈沖電平，從而在保證電磁閥開閉動作的情況下，避免發熱，減少能量損失，提高高速電磁閥使用壽命，進而利用驅動電壓VL在閉閥階段輸出用以保持高速電磁閥基準電流的基準電壓，從而滿足電磁閥高速開閉的要求，提高電磁閥開閉頻率，且本實用新型的高速電磁閥驅動電路，其結構簡單，成本低廉，應用范圍也相當廣泛。

附圖說明

圖1為現有技術中的高速電磁閥驅動電路的電路結構示意圖。

圖2為現有技術中的高速電磁閥驅動電路的驅動電壓波形示意圖。

圖3為本實用新型的高速電磁閥驅動電路的電路結構示意圖。

圖4為本實用新型的高速電磁閥驅動電路的驅動電壓波形示意圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。

請參閱圖1所示，為本實用新型的高速電磁閥驅動電路的電路結構示意圖。

在一種實施方式中，該高速電磁閥驅動電路，如圖3所示，包括連接于高速電磁閥驅動端與驅動電壓VH之間的第一高位開關，該第一高位開關用以控制所述的高速電磁閥驅動端與所述的驅動電壓VH之間的導通和斷開，還包括連接于所述高速電磁閥選通端和選閥脈沖之間的第一選通開關，所述的第一選通開關用以選擇性地控制所述的高速電磁閥的導通和斷開。如圖4所示，所述的高速電磁閥工作于開閥階段、保持階段和閉閥階段；當所述的高速電磁閥工作于開閥階段，所述的驅動電壓VH先輸出一個高電平，而后輸出PWM脈沖電平，所述的選閥脈沖輸出一個高電平；當所述的高速電磁閥工作于保持階段，所述的驅動電壓VH輸出PWM脈沖電平，所述的選閥脈沖輸出一個高電平；當所述的高速電磁閥工作于閉閥階段，所述的驅動電壓VH和所述的選閥脈沖均輸出低電平。

在優選的實施方式中，包括連接于高速電磁閥驅動端與驅動電壓VL之間的第二高位開關，該第二高位開關用以控制所述的高速電磁閥驅動端與所述的驅動電壓VL之間的導通和斷開。當所述的高速電磁閥工作于所述的開閥階段、保持階段和閉閥階段，所述的驅動電壓VL輸出用以保持所述高速電磁閥基準電流的基準電壓。而當所述的高速電磁閥長時間處于非工作狀態，所述的驅動電壓VL不輸出電壓。

在更優選的實施方式中，如圖3所示，該高速電磁閥驅動電路包括多個所述的高速電磁閥，所述的第一高位開關連接于各所述的高速電磁閥驅動端與所述的驅動電壓VH之間，各所述的高速電磁閥選通端分別通過對應的選通開關連接所述的選閥脈沖。

高速電磁閥工作根據不同的階段，需通過驅動電壓產生驅動電流I和維持電流i。

驅動電流I：電磁閥克服內部彈簧做功打開電磁閥，當開始驅動電磁閥拉伸彈簧時，所需力量比較大，這種設計方案是利用大電流使電磁閥盡快打開，從而提高開閥速率。但是，研究發現，當驅動電壓達到一定程度之后，電流的上升會變得很緩慢，這就造成了需要很大的驅動電源才能產生大電流，這個過程中，多余的能量會產生很大的熱量，造成能效降低和電磁閥壽命的縮短。

維持電流i：當電磁閥打開后，只需要維持彈簧處于拉伸狀態，所需力量稍小。

本實用新型的意圖是，采用雙電壓驅動，不僅提高電磁閥開閉頻率，也降低了能耗，延長了電磁閥的壽命。

在實際應用中，本實用新型的的高速電磁閥驅動電路大致是對現有技術做出了以下兩處改進。

改進1、

開閥階段，驅動電壓VH改為一個高電平(T1階段)和連續的幾個PWM波(T2階段)。在T1階段，電流會隨著VH的升高迅速升高，當到達T2時，驅動電流上升速度會變得很緩慢，如果此時VH繼續保持高電壓，電流上升很小，多余的能力用來發熱，造成能效降低和電磁閥壽命損耗(從波形圖中可以發現，原始驅動電流會I比改進后的驅動電流I1大一點，但是電磁閥的主要能量損耗就發生在電流從I1升到I的過程中，本實用新型回避了該階段)。而此時驅動電磁鐵的力量可以克服電磁閥內部的彈簧做功，將電磁閥打開。所以，僅需要幾個PWM脈沖，保持驅動電流，便可以打開電磁閥，提高能效，減少放熱。

改進2、

采用雙電壓驅動，增加了一個驅動電壓VL。VL的作用是當電磁閥關閉之后(T4階段)，繼續為電磁閥提供一個基準電流，當下一個電磁閥打開信號來臨時，可以迅速提高驅動電流，從而更加快速的打開電磁閥，達到高速開閉的目的(由于VL提供的基準電流比較小，能量損耗和對電磁閥的損害很低)。當長時間沒有開閥信號時，關閉VL，從而達到提高能效和保護電磁閥的作用。

采用了該實用新型的高速電磁閥驅動電路，在開閥階段，驅動電壓VH先輸出一個高電平，而后輸出PWM脈沖電平，從而在保證電磁閥開閉動作的情況下，避免發熱，減少能量損失，提高高速電磁閥使用壽命，進而利用驅動電壓VL在閉閥階段輸出用以保持高速電磁閥基準電流的基準電壓，從而滿足電磁閥高速開閉的要求，提高電磁閥開閉頻率，且本實用新型的高速電磁閥驅動電路，其結構簡單，成本低廉，應用范圍也相當廣泛。

在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。