分段式PWM抱闸电源控制电路及其控制方法与流程

本发明涉及一种电梯用制动器控制电源，尤其涉及一种分段式PWM(Pulse-Width Modulating，脉宽调制)抱闸电源控制电路及其电源控制方法，适用于直流电磁铁特性的感性负载装置电源电路。

背景技术：

电梯制动器在电梯控制系统中起着重要的安全作用，电梯制动器失效将会导致电梯出现冲顶、溜车等严重的安全事故，在电梯运行停车及断电状态都需要制动器能可靠的提供制动保护，随着国家对电梯安全要求的逐步提高，对电梯制动器工作的可靠性要求也相应的提高，电梯作为特种设备，电梯制动器是一个至关重要的部件。

目前在电梯制动器的控制电路，普遍采用的方法是制动器启动由交流市电全波整流输出，制动器维持工作时切换成半波整流输出的工作方式，这种电路的缺点是对外部市电电压的波动较敏感，随外部电网电压升高或降低都将导致输出电压的高低变化，而且在制动器维持工作时如果维持电压较高会引起制动器热损耗增加温升过高，温升过高可能会影响制动器线圈的使用寿命严重时会烧毁制动器线圈。老式电梯制动器控制器损坏后，输出不切换维持电压时无法直接检测，会导致制动器线圈始终工作在启动电压下，会导致制动器线圈损坏或使用安全隐患。

技术实现要素：

本电路的目的主要是解决制动器输出电压不稳定、设备发热、对输出电压无检测保护等问题，从而消除制动器安全和可靠性方面的隐患。

根据本发明的一个优选实施例，其提供了一种分段式PWM抱闸电源控制电路。该抱闸电源控制电路包括：滤波整流电路、负载续流电路4、功率开关电路5、输出电压取样电路6、激磁/维持反馈切换电路7、驱动调整控制回路8和输出电压反馈电路12。

根据本发明的另一优选实施例，其提供了一种分段式PWM抱闸电源控制方法。所述方法使用本发明提供的分段式PWM抱闸电源控制电路进行抱闸电源控制；进一步地，该方法包括：通过输入滤波电路1抑制或消除输入电源中的高次谐波，并将处理后的电源输送给整流滤波电路2和辅助控制电源3；整流滤波电路2向负载提供电源，辅助控制电源3分别向延时电路10、驱动调整控制电路8及反馈检测电路9提供工作电源；功率开关电路5按预先设定的频率进行开关控制输出电压；输出电压取样电路6将取样电压提供给输出电压反馈电路12；输出电压反馈电路12接收来自所述输出电压取样电路6的采样电压，并对所述采样电压进行“电压/电流-电流/电压”隔离变换后反馈输出电压；其中一路输送给反馈检测电路9，另一路输送给驱动调整控制电路8。

进一步优选地，当输出电压反馈电路12发生故障时，反馈检测电路9将信号给驱动调整控制电路8，并由驱动调整控制电路8关断输出信号，功率开关电路5不工作，PWM抱闸电源无电压输出以保障制动器处于安全的制动状态；当功率开关电路5损坏开路时，所述开关指示电路11的故障指示灯将不进行正常至半亮的转换，PWM抱闸电源无输出电压；当功率开关电路5损坏短路时，开关指示电路11的故障指示灯将熄灭，提示PWM抱闸电源短路故障；当功率开关电路5输出电压正常时，驱动调整控制电路8将根据输出电压反馈电路12提供的信号判断负载两端电压是否高于或低于预先设定的第一段输出电压，驱动调整控制电路8改变内部占空比输出，通过功率开关电路5对负载两端进行电压调整；辅助控制电源3给延时电路10供电后，延时电路10将按照预先设定的时间延时动作，控制激磁/维持反馈切换电路7进行取样切换；以及输出电压反馈电路12根据输出电压取样电路6参考值的变化，输出信号变化，驱动调整控制电路8根据输出电压反 馈电路12调整至第二段输出电压设定值，并保持输出电压稳定。

本发明提供的分段式PWM抱闸电源控制电路及其控制方法，保证了制动器输出电压的稳定性同时设置了对输出电压检测及保护，从而保障了制动器的安全运行和可靠性。

附图说明

图1示出了根据本发明提供的分段式PWM抱闸电源控制电路的一个优选实施方式的结构示意图；以及

图2示出了图1所示的分段式PWM抱闸电源控制电路的部分电路的等效图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的一种分段式PWM抱闸电源控制电路。该抱闸电源控制电路包括：由输入滤波电路1和整流滤波电路2组成的滤波整流电路、负载续流电路4、功率开关电路5、输出电压取样电路6、激磁/维持反馈切换电路7、驱动调整控制回路8和输出电压反馈电路12；其中，所述输入滤波电路1通过滤波处理抑制或消除输入电源中的高次谐波；所述整流滤波电路2将所述输入滤波电路1处理后的电源进行交直流变换，并向负载提供电源；优选地，所述负载为抱闸线圈。

所述抱闸电源控制电路还包括辅助控制电源3，其中，所述输入滤波电路1的输出端分别与所述整流滤波电路2以及所述辅助控制电源3连接；优选地，所述抱闸电源控制电路还包括：反馈检测电路9和延时电路10；其中，所述辅助控制电源3分别向所述反馈检测电路9、延时电路10和所述驱动调整控制电路8提供工作电源；所述延时电路10与所述激磁/维持反馈切换电路7相连用于切换激磁/维持电压转换时间。

所述负载续流电路4与负载、所述输出电压取样电路6并联，并且所述滤波整流电路的正端与与所述续流电路4的负端相连。

所述续流电路4的正端与所述功率开关电路5的一端相连，用于消除负载产生的反电势；优选地，所述功率开关电路5的控制端与所述驱动调整控制电路8相连，其另一端与所述整流滤波电路2的负端相连，用于调节输出电压变化。

所述输出电压取样电路6与所述负载续流电路4、负载并联，其一端连接所述整流滤波电路2的正端，另一端连接所述功率开关电路5的一端，用于对负载两端的电压进行取样；优选地，所述激磁/维持反馈切换电路7与所述输出电压取样电路6相连，用于实现激磁/维持取样电压切换。

如图1和2所示，所述输出电压反馈电路12与反馈检测电路9和驱动调整控制电路8相连，用于接收来自输出电压取样电路6的采样电压，并对所述采样电压进行“电压/电流-电流/电压”隔离变换后反馈输出电压。反馈检测电路9与所述输出电压反馈电路12和驱动调整控制电路8相连，用于在所述输出电压反馈电路12发生故障时提供保护；其中，所述驱动调整控制电路8与所述功率开关电路5用于接收所述反馈检测电路9和输出电压反馈电路12的电压，并调整及控制输出电压；优选地，如果所述反馈检测电路9未检测到所述输出电压取样电路6的电压，则所述驱动调整控制电路8将关断输出信号。

进一步的，所述抱闸电源控制电路还包括：开关指示电路11，其并联在所述功率开关电路5两端，一端与整流滤波电路2的负端相连，用于在所述功率开关电路5开路时提供故障指示；优选的，在所述公路开关电路5工作时，所述开关指示电路11正常发光，在第二段电压切换时变为半亮，当功率开关电路5故障开路时，此指示灯将不会进行正常至半亮的转换，当功率开关电路5故障短路时，此指示灯将熄灭。

此外，本发明还提供了一种分段式PWM抱闸电源控制方法。具体来说，当向分段式PWM抱闸电源控制器电路输入电源时，电源通过输入滤波电路1抑制消除输入电源中的高次谐波并传输送给整流滤波电路2和辅助控制电源3，整流滤波电路2为负载提供电源，辅助控 制电源3分别向延时电路10、驱动调整控制电路8及反馈检测电路9提供工作电源。功率开关电路5按设计的频率(本领域可以根据具体技术要求设计电路的结构实现预先设定的频率，例如20KHz)进行开关控制输出电压，输出电压取样电路6将取样电压提供给输出电压反馈电路12，输出电压反馈电路12将电压信号处理后输出电压反馈电路12接收来自输出电压取样电路6的采样电压进行“电压/电流-电流/电压”隔离变换后反馈输出电压，一路给反馈检测电路9，另一路给驱动调整控制电路8。如果输出电压反馈电路12有故障由此所述反馈检测电路9未检测到所述输出电压取样电路6的电压，反馈检测电路9将信号给驱动调整控制电路8，驱动调整控制电路8会锁定输出信号，功率开关电路5不工作，PWM抱闸电源无输出电压保障制动器处于安全的制动状态。开关检测指示电路11中的故障指示灯在功率开关电路5工作时正常发光，在第二段电压切换时变为半亮状态；当该功率开关电路5损坏开路时，其故障指示灯11将不会进行正常及半亮的转换，PWM抱闸电源也无输出电压；如果功率开关电路5损坏短路时，开关指示电路11的故障指示灯将熄灭，以提示PWM抱闸电源短路故障。

本领域技术人员根据本发明的教导可以清楚地知晓也可针对性地在外部输入电源处安装熔丝对功率开关电路故障进行保护，举例来说，可以根据具体应用的要求设计外部保护熔丝的规格，例如250V/4A)。功率开关电路5如果输出电压正常，驱动调整控制电路8将根据输出电压反馈电路12提供的信号判断负载两端电压是否高于或低于所设定的第一段输出电压；例如，外部输交流电压可以在大约180至260V之间变化，而第一段输出电压可以是大约206V的直流电压，切换后的第二段输出电压可以是大约144V的直流电压。本领域技术人员可以根据具体应用的要求设计电路的结构实现输出多段预先设定的电压，例如第一段输出直流电压大约为206V，第二段输出直流电压大约为144V，驱动调整控制电路8改变内部占空比输出通过功率开关电路5对负载两端进行电压调整，辅助控制电源3给延时电路10供电后，延时电路10将按照设计时间延时动作，本领域可以根据具体技术要求设计电路 的结构实现预先设定的延时时间，例如大约为1.5S，延时电路10动作后控制激磁/维持反馈切换电路7进行取样切换，输出电压反馈电路12根据输出电压取样电路6参考值的变化(例如直流电压从大约195V切换至135V)，输出相应的信号变化，驱动调整控制电路8根据输出电压反馈电路12调整至第二段输出电压设定值(例如大约144V的直流电压)，并保持输出电压稳定。

本领域技术人员在获悉前述技术方案后，可以清楚地知晓本发明的优点：

1、本发明提供的分段式PWM抱闸电源控制电路及其控制方法对外部市电电压的波动不敏感，输入的工作电压范围较宽，例如可以是180至260V范围内的交流电压。

2、本发明提供的分段式PWM抱闸电源控制电路及其控制方法具有故障检测与保护功能，克服了现有技术的缺陷，从而解决了故障时对制动器线圈的保护问题。

3、本发明提供的分段式PWM抱闸电源控制电路及其控制方法采用分段输出控制低维持电压，降低制动器温升，保障了设备的稳定运行。

4、本发明提供的分段式PWM抱闸电源控制电路及其控制方法采用负反馈保证维持电压输出稳定。

5、本发明提供的分段式PWM抱闸电源控制电路及其控制方法在保障制动器运行方面具有较高的可靠性，而且结构较为简单、成本较低。