一种感性负载电压脉宽调制去磁电路的制作方法

本实用新型涉及电压脉宽调制去磁电路，尤其是涉及一种感性负载电压脉宽调制去磁电路。

背景技术：

随着电子技术的迅猛发展，电压脉宽调制技术由于其只需改变占空比即可完成对被控对象的线性控制，越来越多被应用到各个领域。其中应用较广的就是通过电压脉宽调制技术控制MOS管开关，同时利用续流二极管，对感性负载进行恒流控制，但是每次切断感性负载时，由于续流二极管的存在和感性负载上电流不能突变的原因，无法迅速释放感性负载上所蓄积的能量，从而导致切断变慢，传统的解决办法是将一个稳压二极管和续流二极管串联，作为一个续流整体来实现续流，或者将一个电阻和续流二极管串联，作为一个续流整体来实现续流，但是由于电压脉宽调制需要高速开关MOS管来控制电流，因此会导致上述续流整体频繁通断，从而导致稳压二极管频繁击穿和流过电阻上的电流较大，最终导致稳压二极管或者电阻上的功耗很大，因此传统方法不能良好解决上述问题，这就需要一个电路在电压脉宽调制高速开关MOS管控制感性负载时，稳压二极管(或电阻)不工作，而当切断感性负载时，稳压二极管(或电阻)起作用，这样即可降低二极管(或电阻)的功耗。

技术实现要素：

为实现在电压脉宽调制高速开关MOS管控制感性负载时，稳压二极管(或电阻)不工作，而当切断感性负载时，稳压二极管(或电阻)工作，同时由于切断感性负载后，其上面的电流的下降速度跟反向电压成正比，若使用电阻，则流经电阻上的电压会越来越小，从而电流下降速度会越来越慢，若使用稳压二极管，则稳压二极管上电压基本固定，因此电流下降速度基本恒定。因此本实用新型的目的在于提供一种感性负载电压脉宽调制去磁电路，电压脉宽调制高速开关MOS管控制感性负载时，稳压二极管不工作，而当切断感性负载时，稳压二极管工作。

本实用新型采用的技术方案是：

方案一：一种感性负载电压脉宽调制去磁电路：

本实用新型包括输入保护整流电路和去磁主电路；输入保护整流电路，包括整流四个二极管D2～ D5和双向TVS管或双向稳压二极管D1；去磁主电路，包括NMOS管M1，NMOS管M2，三极管Q1，负载L1，稳压二极管D8，二个二极管D6、D7，电容C1和四个电阻R1～R4；负载L1的一端分别接稳压二极管D8的正极、NMOS管M2的源极或三极管Q1的发射极、电阻R3的一端和二极管D7的正极后接VCC，负载L1的另一端分别接二极管D6的正极和NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的源极接GND，NMOS管M1的删极为输入保护整流电路输入端，二极管D6的正极接电阻R2的一端，二极管D7的负极分别接电阻R1的一端、和经电阻R4接电阻R3的另一端、接NMOS管M2的删极或三极管Q1的基极，电容C1的另一端接电阻R1的另一端和电阻R3的另一端的共接点，NMOS管M2的漏极或三极管Q1的集电极，接稳压二极管D6的负极和稳压二极管D8的负极共接点。

所述去磁主电路，还包括二极管D10；二极管D7的负极分别接电阻R1的一端、经二极管D10接电容C1的一端、电容C1的一端经电阻R4接电阻R3的另一端后接NMOS管M2的删极或三极管Q1的基极。

方案二：一种感性负载电压脉宽调制去磁电路：本实用新型包括输入保护整流电路和去磁主电路；输入保护整流电路，包括整流四个二极管D2～ D5和双向TVS管或双向稳压二极管D1；去磁主电路，包括NMOS管M1， NMOS管M2，三极管Q1，负载L1，二个二极管D6～D7，电容C1和五个电阻R1～R5；负载L1的一端分别接电阻R5的一端、NMOS管M2的源极或三极管Q1的发射极、电阻R3的一端和二极管D7的正极后接VCC，负载L1的另一端分别接二极管D6的正极和NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的源极接GND，NMOS管M1的删极为输入保护整流电路输入端，二极管D6的正极接电阻R2的一端，二极管D7的负极分别接电阻R1的一端、电容C1的一端、电容C1的一端经电阻R4接电阻R3的另一端和NMOS管M2的删极或三极管Q1的基极，NMOS管M2的漏极或三极管Q1的集电极接稳压二极管D6的负极和电阻R3的另一端的共接点，电容C1的另一端接电阻R1另一端和电阻R3另一端的共接点。

方案三：一种感性负载电压脉宽调制去磁电路：本实用新型包括输入保护整流电路和去磁主电路；输入保护整流电路，包括整流四个二极管D2～ D5和双向TVS管或双向稳压二极管D1；去磁主电路，包括NMOS管M1～M2，负载L1，稳压二极管D8～D9，二个二极管D6～D7，电容C1和五个电阻R1～R5；负载L1的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R5的一端、NMOS管M2的源极、电阻R3的一端、稳压二极管D9的正极和二极管D7的正极后接VCC，负载L1的另一端分别接二极管D6的正极和NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的源极接GND，NMOS管M1的删极为输入保护整流电路输入端，二极管D6的正极接电阻R2的一端，二极管D7的负极分别接电阻R1的一端、电容C1的一端、电容C1的一端经电阻R4接稳压二极管D9的负极、电阻R3的另一端和NMOS管M2的删极，NMOS管M2的漏极接二极管D6的负极和稳压二极管D8的负极的共接点，或二极管D6的负极和电阻R3另一端的共接点。电容C1的另一端接电阻R1另一端和电阻R3另一端的共接点。

方案四：一种感性负载电压脉宽调制去磁电路：本实用新型包括输入保护整流电路和去磁主电路；输入保护整流电路，包括整流四个二极管D2～ D5和双向TVS管或双向稳压二极管D1；去磁主电路，包括NMOS管M1，NMOS管M2，三极管Q1，负载L1，稳压二极管D8，三个二极管D6、D7、D10，电容C1和五个电阻R1～R5；负载L1的一端分别接电阻R5的一端、NMOS管M2的源极或三极管Q1的发射极、电阻R3的一端和二极管D7的正极后接VCC，负载L1的另一端分别接二极管D6的正极和NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的源极接GND，NMOS管M1的删极为输入保护整流电路输入端，二极管D6的正极接电阻R2的一端，二极管D7的负极分别接电阻R1的一端、和经二极管D10接电容C1的一端、电容C1的一端经电阻R4接电阻R3的另一端和NMOS管M2的删极或三极管Q1的基极，NMOS管M2的漏极或三极管Q1的集电极接二极管D6负极和电阻R5的另一端的共接点，电容C1的另一端接电阻R1另一端和电阻R3另一端的共接点。

方案五：一种感性负载电压脉宽调制去磁电路：本实用新型包括输入保护整流电路和去磁主电路；输入保护整流电路，包括整流四个二极管D2～ D5和双向TVS管或双向稳压二极管D1；去磁主电路，包括NMOS管M1～M2，负载L1，稳压二极管D8～D9，二个二极管D6、D7、D10，电容C1和五个电阻R1～R5；负载L1的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R5的一端、NMOS管M2的源极、电阻R3的一端、稳压二极管D9的正极和二极管D7的正极后接VCC，负载L1的另一端分别接二极管D6的正极和NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的源极接GND，NMOS管M1的删极为输入保护整流电路输入端，二极管D6的正极接电阻R2的一端，二极管D7的负极分别接电阻R1的一端、经二极管D10接电容C1的一端、电容C1的一端经电阻R4分别接稳压二极管D9的负极、电阻R3的另一端和NMOS管M2的删极，NMOS管M2的漏极接稳压二极管D6的负极和稳压二极管D8的负极的共接点，或稳压二极管D6的负极和电阻R5的另一端的共接点，电容C1的另一端接电阻R1另一端和电阻R3另一端的共接点。

以上五种方案中，所述输入保护整流电路的输入信号为直流信号或交流信号，直流信号的电压值为2-1000V；交流信号的电压有效值为2-1000V，频率为50Hz或者60Hz；所述去磁主电路的控制输入信号为一个电压幅值为15V、频率为100-40000Hz的方波信号。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型电路响应速度快，能满足现有的用电压脉宽调制来控制感性负载的响应速度；电路简单，电路成本低，仅为几块钱；适用范围广，可适用于各种用电压脉宽调制来控制感性负载的电路；功耗低，相比于用续流二极管与稳压二极管直接并联的方式，功耗节省30%-99%；去磁快，释放时间是传统直接用续流二极管续流的方式感性负载释放时间的5%-20%。

附图说明

图1是感性负载电压脉宽调制去磁电路。

图2是感性负载电压脉宽调制去磁电路(用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管)。

图3是感性负载电压脉宽调制去磁电路(用去磁电阻替代去磁二极管)。

图4是感性负载电压脉宽调制去磁电路(用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管，用去磁电阻替代去磁二极管)。

图5是感性负载电压脉宽调制去磁电路(增加防NMOS管击穿稳压二极管)。

图6是感性负载电压脉宽调制去磁电路(用去磁电阻替代去磁二极管，增加防NMOS管击穿稳压二极管)。

图7是感性负载电压脉宽调制去磁电路(增加充放电回路控制二极管)。

图8是感性负载电压脉宽调制去磁电路(增加充放电回路控制二极管，用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管)。

图9是感性负载电压脉宽调制去磁电路(增加充放电回路控制二极管，用去磁电阻替代去磁二极管)。

图10是感性负载电压脉宽调制去磁电路(增加充放电回路控制二极管，用去磁电阻替代去磁二极管，用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管)。

图11是感性负载电压脉宽调制去磁电路(增加充放电回路控制二极管，增加防NMOS管击穿稳压二极管)。

图12是感性负载电压脉宽调制去磁电路(增加充放电回路控制二极管，用去磁电阻替代去磁二极管，增加防NMOS管击穿稳压二极管)。

图13是输入保护整流电路。

图14是去磁主电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1、图2所示，本实用新型包括输入保护整流电路和去磁主电路；输入保护整流电路，包括整流四个二极管D2～ D5和双向TVS管或双向稳压二极管D1；去磁主电路，包括NMOS管M1，NMOS管M2，三极管Q1，负载L1，稳压二极管D8，二个二极管D6、D7，电容C1和四个电阻R1～R4；负载L1的一端分别接稳压二极管D8的正极、NMOS管M2的源极或三极管Q1的发射极、电阻R3的一端和二极管D7的正极后接VCC，负载L1的另一端分别接二极管D6的正极和NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的源极接GND，NMOS管M1的删极为输入保护整流电路输入端，二极管D6的正极接电阻R2的一端，二极管D7的负极分别接电阻R1的一端、和经电阻R4接电阻R3的另一端、接NMOS管M2的删极或三极管Q1的基极，电容C1的另一端接电阻R1的另一端和电阻R3的另一端的共接点，NMOS管M2的漏极或三极管Q1的集电极，接稳压二极管D6的负极和稳压二极管D8的负极共接点。

如图7、图8所示，本实用新型所述去磁主电路，还包括二极管D10；二极管D7的负极分别接电阻R1的一端、经二极管D10接电容C1的一端、电容C1的一端经电阻R4接电阻R3的另一端后接NMOS管M2的删极或三极管Q1的基极。

如图3、图4所示，本实用新型包括输入保护整流电路和去磁主电路；输入保护整流电路，包括整流四个二极管D2～ D5和双向TVS管或双向稳压二极管D1；去磁主电路，包括NMOS管M1， NMOS管M2，三极管Q1，负载L1，二个二极管D6～D7，电容C1和五个电阻R1～R5；负载L1的一端分别接电阻R5的一端、NMOS管M2的源极或三极管Q1的发射极、电阻R3的一端和二极管D7的正极后接VCC，负载L1的另一端分别接二极管D6的正极和NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的源极接GND，NMOS管M1的删极为输入保护整流电路输入端，二极管D6的正极接电阻R2的一端，二极管D7的负极分别接电阻R1的一端、电容C1的一端、电容C1的一端经电阻R4接电阻R3的另一端和NMOS管M2的删极或三极管Q1的基极，NMOS管M2的漏极或三极管Q1的集电极接稳压二极管D6的负极和电阻R3的另一端的共接点，电容C1的另一端接电阻R1另一端和电阻R3另一端的共接点。

如图5、图6所示，本实用新型包括输入保护整流电路和去磁主电路；输入保护整流电路，包括整流四个二极管D2～ D5和双向TVS管或双向稳压二极管D1；去磁主电路，包括NMOS管M1～M2，负载L1，稳压二极管D8～D9，二个二极管D6～D7，电容C1和五个电阻R1～R5；负载L1的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R5的一端、NMOS管M2的源极、电阻R3的一端、稳压二极管D9的正极和二极管D7的正极后接VCC，负载L1的另一端分别接二极管D6的正极和NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的源极接GND，NMOS管M1的删极为输入保护整流电路输入端，二极管D6的正极接电阻R2的一端，二极管D7的负极分别接电阻R1的一端、电容C1的一端、电容C1的一端经电阻R4接稳压二极管D9的负极、电阻R3的另一端和NMOS管M2的删极，NMOS管M2的漏极接二极管D6的负极和稳压二极管D8的负极的共接点，或二极管D6的负极和电阻R3另一端的共接点。电容C1的另一端接电阻R1另一端和电阻R3另一端的共接点。

如图9、图10所示，本实用新型包括输入保护整流电路和去磁主电路；输入保护整流电路，包括整流四个二极管D2～ D5和双向TVS管或双向稳压二极管D1；去磁主电路，包括NMOS管M1，NMOS管M2，三极管Q1，负载L1，稳压二极管D8，三个二极管D6、D7、D10，电容C1和五个电阻R1～R5；负载L1的一端分别接电阻R5的一端、NMOS管M2的源极或三极管Q1的发射极、电阻R3的一端和二极管D7的正极后接VCC，负载L1的另一端分别接二极管D6的正极和NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的源极接GND，NMOS管M1的删极为输入保护整流电路输入端，二极管D6的正极接电阻R2的一端，二极管D7的负极分别接电阻R1的一端、和经二极管D10接电容C1的一端、电容C1的一端经电阻R4接电阻R3的另一端和NMOS管M2的删极或三极管Q1的基极，NMOS管M2的漏极或三极管Q1的集电极接二极管D6负极和电阻R5的另一端的共接点，电容C1的另一端接电阻R1另一端和电阻R3另一端的共接点。

如图11、图12所示，本实用新型包括输入保护整流电路和去磁主电路；输入保护整流电路，包括整流四个二极管D2～ D5和双向TVS管或双向稳压二极管D1；去磁主电路，包括NMOS管M1～M2，负载L1，稳压二极管D8～D9，三个二极管D6、D7、D10，电容C1和五个电阻R1～R5；负载L1的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R5的一端、NMOS管M2的源极、电阻R3的一端、稳压二极管D9的正极和二极管D7的正极后接VCC，负载L1的另一端分别接二极管D6的正极和NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的源极接GND，NMOS管M1的删极为输入保护整流电路输入端，二极管D6的正极接电阻R2的一端，二极管D7的负极分别接电阻R1的一端、经二极管D10接电容C1的一端、电容C1的一端经电阻R4分别接稳压二极管D9的负极、电阻R3的另一端和NMOS管M2的删极，NMOS管M2的漏极接稳压二极管D6的负极和稳压二极管D8的负极的共接点，或稳压二极管D6的负极和电阻R5的另一端的共接点，电容C1的另一端接电阻R1另一端和电阻R3另一端的共接点。

参照图1~图14所示，一种感性负载电压脉宽调制去磁电路，整体电路如图1所示，图2所示，是用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管的感性负载电压脉宽调制去磁电路，图3所示，是用去磁电阻替代去磁二极管的感性负载电压脉宽调制去磁电路，图4所示，是用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管和用去磁电阻替代去磁二极管的感性负载电压脉宽调制去磁电路，图5所示，是增加防NMOS管击穿稳压二极管的感性负载电压脉宽调制去磁电路,图6所示，是用去磁电阻替代去磁二极管和增加防NMOS管击穿稳压二极管的感性负载电压脉宽调制去磁电路，图7所示，是增加充放电回路控制二极管的感性负载电压脉宽调制去磁电路，图8所示，是增加充放电回路控制二极管和用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管的感性负载电压脉宽调制去磁电路，图9所示，是增加充放电回路控制二极管和用去磁电阻替代去磁二极管的感性负载电压脉宽调制去磁电路，图10所示，是增加充放电回路控制二极管，用去磁电阻替代去磁二极管和用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管的感性负载电压脉宽调制去磁电路，图11所示，是增加充放电回路控制二极管，增加防NMOS管击穿稳压二极管的感性负载电压脉宽调制去磁电路，图12所示，是增加充放电回路控制二极管，用去磁电阻替代去磁二极管和增加防NMOS管击穿稳压二极管的感性负载电压脉宽调制去磁电路，所述感性负载电压脉宽调制去磁电路包括图13所示输入保护整流电路和图14所示去磁主电路。

进一步，所述输入保护整流电路由D1（TVS管或者双向稳压二极管），D2、D3、D4、D5（整流二极管）组成。所述去磁主电路由M1(脉宽调制控制NMOS管)、L1(负载)、D6(续流二极管)、D8(去磁稳压二极管)或R5(去磁电阻)、C1(自举升压电容)、D7(自举升压辅助二极管)、D10(自举升压电容充放电回路控制二极管(可去除))、R1(自举分压电阻(可去除))、R2(自举分压电阻(阻值可为零))、R3(驱动分压电阻)、R4(驱动分压电阻(阻值可为零))M2(脉宽调制阶段导通NMOS管(可用三极管替代))、D9(防NMOS管击穿稳压二极管(可去除))组成。

更进一步，结合图1说明感性负载电压脉宽调制去磁电路的工作方式。在图1中的Vin+和Vin-之间输入一个频率50Hz，电压有效值为220V的交流电压激励，激励信号经过输入保护整流电路转化成一个电压有效值为220V的全波直流信号（电压直流偏置分量为零），同时在驱动主电路Input端输入一个方波信号(电压幅值为15V、频率为2000Hz的方波信号)。当电路刚上电时，方波信号电平为高时，脉宽调制控制NMOS管导通，负载得电工作，同时全波直流信号通过自举升压辅助二极管、驱动分压电阻和自举分压电阻向自举升压电容充电，此时自举升压电容两端电压小于等于负载两端电压，即两个驱动分压电阻两端无电压差或者压差为负值，则脉宽调制阶段导通NMOS管不工作；当方波信号电平为低时，脉宽调制控制NMOS管关闭，负载两端电压相等，而此时自举升压电容两端电压不能突变，因此自举升压辅助二极管截止，同时自举升压电容通过驱动分压电阻、负载放电和自举分压电阻放电，而电容的放电时间大于方波的低电平时间，则在方波信号为低电平期间，驱动分压电阻两端产生压差，因此脉宽调制阶段导通NMOS管栅极电压高于源极电压，脉宽调制阶段导通NMOS管导通，即将去磁稳压二极管或去磁电阻短路，此时去磁稳压二极管或去磁电阻不工作，同时因为负载为感性负载，因此当脉宽调制控制NMOS关闭，负载上的电流也不能突变，负载通过续流二极管和导通的脉宽调制阶段导通NMOS管续流；而当方波信号电平再次为高时，脉宽调制控制NMOS管导通，全波直流信号给负载充电，同时全波直流信号通过自举升压辅助二极管、驱动分压电阻和自举分压电阻向自举升压电容充电，此时自举升压电容两端电压小于等于负载两端电压，即两个驱动分压电阻两端无电压差或者压差为负值，则脉宽调制阶段导通NMOS管不工作，电路这样往复工作即可完成对感性负载的恒流控制，同时又避免脉宽调制阶段去磁稳压二极管或去磁电阻工作而产生较大的功耗，而当需要切断感性负载时，方波信号为低，此时自举升压电容通过分压电阻释放电荷，当分压电阻两端电压小于脉宽调制阶段导通NMOS管最小导通电压时，脉宽调制阶段导通NMOS管关闭，则去磁稳压二极管或去磁电阻工作，感性负载通过续流二极管和去磁稳压二极管或去磁电阻释放磁性。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。