专利名称：一种小功率电磁线圈的保护驱动电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种保护电路，尤其是涉及一种小功率电磁线圈的保护驱动电路。
背景技术：
在煤矿综采工作面液压支架电液控制系统产品中，需要电磁先导阀的驱动器(简称电磁阀驱动器)，一个电磁阀驱动器要驱动十多片电磁先导阀，电磁先导阀的额定工作电压为12VDC，工作电流为120mA左右。电磁先导阀与电磁阀驱动器是两个独立的产品，两者之间用软电缆连接。由于井下工作环境恶劣，煤灰多，水气大，常因软电缆损坏而使电磁阀驱动器的输出驱动接口内积有杂物，接触针间绝缘性降低，时常烧坏内部的驱动管子。为 此，需要设计一个保护电路来保护驱动器。常用的保护电路设计思路有如下几种(I)设计一个多个驱动管子共用的保护电路，来减少成本和PCB板占用面积，这就要求保护电路的保护电流阀值较大，以适应多路驱动管子同时工作所需的电流之和，又因保护电流阀值较高，必要求每个驱动管子有较大的电流承受能力，这势必增大了驱动管子的成本和体积。并且一个驱动管子因损坏而引起保护，其它正常的驱动管子也不能正常输出。(2)采用过流恒流方式，当输出驱动口短路时，使驱动管子的通过电流恒定，此法虽然可起到保护作用，但它消耗了能量，能量的消耗还引起产品故障时的温度升高，加大了产品散热的设计难度。(3)采用专用集成电路来完成驱动管子的过流保护，但价格又比较高。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种成本较低、能耗小的小功率保护驱动电路，用于对小功率电磁线圈的驱动，其采用过流关断方式，采用分离元件来实现对线圈驱动管的过流保护。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为一种小功率电磁线圈的保护驱动电路，其特征在于包括驱动电路、启动控制电路、保护电路和负载检测电路，12V电源与驱动电路连接，信号输入端与驱动电路连接，信号输入端与启动控制电路连接，所述的驱动电路与所述的保护电路连接，所述的启动控制电路与所述的保护电路连接，所述的驱动电路与负载线圈连接，所述的负载检测电路与所述的负载线圈连接，所述的负载检测电路与所述的保护电路连接。所述的驱动电路包括第一电阻、第二电阻、场效应管、第三电阻和第一二极管，所述的保护电路包括第五电阻、三极管、所述的第一电阻和第四二极管，所述的启动控制电路包括第四电阻、电容、第二二极管和第五二极管，所述的负载检测电路包括第三电阻和第
三二极管，所述的信号输入端通过第一电阻与场效应管的栅极连接，所述的场效应管的栅极与源极之间设置有第二电阻，场效应管的漏极通过第三电阻与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极与12V电源连接，第一二极管的负极与负载线圈的一端连接，第一二极管的正极与负载线圈的另一端连接，场效应管的源极接地，三极管的集电极与场效应管的栅极连接，三极管的发射极与第四二极管的正极连接，第四二极管的负极接地，信号输入端与三极管的基极之间设置有第五电阻，三极管的基极与第三二极管的正极连接，第三二极管的负极与负载线圈的另一端连接，信号输入端与第五二极管的负极连接，第五二极管的正极与第二二极管的负极连接，第二二极管的正极与三极管的基极连接，信号输入端通过第四电阻与第二二极管的负极连接，第二二极管的负极通过电容接地。与现有技术相比，本实用新型的优点是控制信号从P2端口输入TTL电平的控制信号，通过驱动电路去驱动负载线圈。当负载线圈发生故障短路时，被负载检测电路检测出，经保护电路处理后控制驱动电路断开，从而保护了驱动电路，可以选用较低成本和较低功耗的驱动管来驱动负载线圈，降低了电路的设计成本，同时功耗比较低。
图1为本实用新型的结构框图；图2为本实用新型的电路图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。一种小功率电磁线圈的保护驱动电路，包括驱动电路1、启动控制电路2、保护电路3和负载检测电路4，12V电源Pl与驱动电路I连接，信号输入端P2与驱动电路连接，信号输入端P2与启动控制电路2连接，驱动电路I与保护电路3连接，启动控制电路2与保护电路3连接，驱动电路I与负载线圈RL连接，负载检测电路4与负载线圈RL连接，负载检测电路4与保护电路3连接。驱动电路I包括第一电阻R1、第二电阻R2、场效应管Q1、第三电阻R3和第一二极管Dl，保护电路3包括第五电阻R5、三极管Q2、第一电阻Rl和第四二极管D4，启动控制电路2包括第四电阻R4、电容Cl、第二二极管D2和第五二极管D5，负载检测电路4包括第三电阻R3和第三二极管D3，信号输入端P2通过第一电阻Rl与场效应管Ql的栅极连接，场效应管Ql的栅极与源极之间设置有第二电阻R2，场效应管Ql的漏极通过第三电阻R3与第一二极管Dl的正极连接，第一二极管Dl的负极与12V电源Pl连接，第一二极管Dl的负极与负载线圈RL的一端连接，第一二极管Dl的正极与负载线圈RL的另一端连接，场效应管Ql的源极接地P3，三极管Q2的集电极与场效应管Ql的栅极连接，三极管Q2的发射极与第四二极管D4的正极连接，第四二极管D4的负极接地，信号输入端P2与三极管Q2的基极之间设置有第五电阻R5，三极管Q2的基极与第三二极管D3的正极连接，第三二极管D3的负极与负载线圈RL的另一端连接，信号输入端与第五二极管D5的负极连接，第五二极管D5的正极与第二二极管D2的负极连接，第二二极管D2的正极与三极管Q2的基极连接，信号输入端P2通过第四电阻R4与第二二极管D2的负极连接，第二二极管D2的负极通过电容Cl接地。[0017]本实用新型的工作原理信号输入端为引脚Pl (12V)、P2 (TTL)、P3 (GND)，输出端为P4(12V)、P5。输出端外连接电磁线圈，负载线圈的直流电阻值约为100 Ω，因使用环境的恶劣，输出P4、P5之间常发生短路。本电路的目的就是在P4、P5短路时，保护驱动管Ql。由元件第一电阻R1、第二电阻R2、场效应管Q1、第三电阻R3、第一二极管Dl和负载线圈RL组成一般的低端控制的CMOS开关型驱动电路，当P2端输入TTL高电平时，5V电压经第一电阻Rl、第二电阻R2分压，在场效应管Ql的栅-源极间形成4. 2V的控制电压，场效应管Ql因此而导通，从而驱动电磁线圈。场效应管Ql断开时，负载线圈上的反向高压经第一二极管Dl导引到电源线上，从而保护场效应管Q1。第二电阻R2在此起分压作用和栅极寄生电容泄放作用。由元件第五电阻R5、三极管Q2、第一电阻R1、第四二极管D4组成保护电路，它控制驱动管Ql的栅极G。由第三电阻R3、第三三极管D3组成负载检测电路。由第四电阻R4、电容Cl、第二二极管D2、第五二极管D5组成启动控制电路。当第二二极管D2、第三二极管D3不导通时，调节第五电阻R5、第一电阻Rl的值，使三极管Q2工作在欠饱和状态，让三极管Q2的集电极C电压低于场效应管Ql的栅极G开启电压。第四二极管D4是与第三二极管D3、第二二极管D2的电平匹配二极管，在正常驱动工作时，场效应管Ql的漏极D电压较低，第三二极管D3导通，因第四二极管D4把三极管Q2的发射极E的电压抬高，三极管Q2截止，驱动管Ql仍然正常导通。当输出端P4、P5短路时，流过第三电阻R3的电流上升，其上的压降增大，致使第三二极管D3分流小，三极管Q2由截止变为放大状态，第一电阻Rl上的压降增大，场效应管Ql的栅极G电压降低，场效应管Ql的漏-源极电阻增大，进一步使第三二极管D3的分流更小。正反馈作用直至第三二极管D3截止，三极管Q2进入欠饱和状态，场效应管Ql的栅极电压降到开启电压之下，场效应管Ql截止，从而保护了驱动管Ql。P2输入端加TTL高电平之前为低电平，场效应管Ql截止，第三二极管D3是截止的，在P2高电平加入的瞬间，要提供一个通路，分流三极管Q2的基极电流，使三极管Q2处于截止状态，让驱动管Ql正常导通，驱动外接线圈。第四电阻R4、电容Cl、第二二极管D2就是完成这个功能，在上电伊始，因电容Cl两端电压不能突变，其上电压从O缓慢上升，第二二极管D2导通分流，使三极管Q2处于截止状态，当场效应管Ql导通后，第三二极管D3继续接着完成三极管Q2基极的分流，此时电容Cl两端电压较高，第二二极管D2截止，完成其启动作用。调节第四电阻R4、电容Cl的值，控制开启时间，约大于场效应管Ql的导通延时时间。这个时间不能过大，尽量选择开启时间较小的驱动管子，一般的小功率CMOS管均能滿足。第五二极管D5的作用是为了控制信号变低时，快速地放掉电容Cl上的电荷，为下次的开启控制做准备，可提高控制速度。
权利要求1.一种小功率电磁线圈的保护驱动电路,其特征在于包括驱动电路、启动控制电路、保护电路和负载检测电路，12V电源与驱动电路连接，信号输入端与驱动电路连接，信号输入端与启动控制电路连接，所述的驱动电路与所述的保护电路连接，所述的启动控制电路与所述的保护电路连接，所述的驱动电路与负载线圈连接，所述的负载检测电路与所述的负载线圈连接，所述的负载检测电路与所述的保护电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种小功率电磁线圈的保护驱动电路，其特征在于所述的驱动电路包括第一电阻、第二电阻、场效应管、第三电阻和第一二极管，所述的保护电路包括第五电阻、三极管、所述的第一电阻和第四二极管，所述的启动控制电路包括第四电阻、电容、第二二极管和第五二极管，所述的负载检测电路包括第三电阻和第三二极管，所述的信号输入端通过第一电阻与场效应管的栅极连接，所述的场效应管的栅极与源极之间设置有第二电阻，场效应管的漏极通过第三电阻与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极与12V电源连接，第一二极管的负极与负载线圈的一端连接，第一二极管的正极与负载线圈的另一端连接，场效应管的源极接地，三极管的集电极与场效应管的栅极连接，三极管的发射极与第四二极管的正极连接， 第四二极管的负极接地，信号输入端与三极管的基极之间设置有第五电阻，三极管的基极与第三二极管的正极连接，第三二极管的负极与负载线圈的另一端连接，信号输入端与第五二极管的负极连接，第五二极管的正极与第二二极管的负极连接，第二二极管的正极与三极管的基极连接，信号输入端通过第四电阻与第二二极管的负极连接，第二二极管的负极通过电容接地。
专利摘要本实用新型公开了一种小功率电磁线圈的保护驱动电路，包括驱动电路、启动控制电路、保护电路和负载检测电路，12V电源与驱动电路连接，信号输入端与驱动电路连接，信号输入端与启动控制电路连接，驱动电路与保护电路连接，启动控制电路与保护电路连接，驱动电路与负载线圈连接，负载检测电路与负载线圈连接，负载检测电路与保护电路连接，其优点是控制信号从P2端口输入TTL电平的控制信号，通过驱动电路去驱动负载线圈。当负载线圈发生故障短路时，被负载检测电路检测出，经保护电路处理后控制驱动电路断开，从而保护了驱动电路，可以选用较低成本和较低功耗的驱动管来驱动负载线圈，降低了电路的设计成本，同时功耗比较低。
文档编号F16K31/04GK202852128SQ20122053862
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者应永华, 姚志生, 宋磊, 蔡伟胜, 沈小龙 申请人:宁波长壁流体动力科技有限公司