感性负载电压脉宽调制磁性释放电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路。包括输入保护整流电路和去磁主电路。去磁主电路，脉宽调制控制NMOS管M1、负载L1、续流二极管D6、去磁稳压二极管D8或电阻R3、自举升压电容C1、自举升压辅助二极管D7、自举升压电容充放电回路控制二极管D10(可去除)、分压电阻R1、分压电阻R2、脉宽调制阶段导通NMOS管M2 (或三极管)、防NMOS管击穿稳压二极管D9(可去除)组成。本发明电路响应速度快，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，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。
【专利说明】
感性负载电压脉宽调制磁性释放电路
技术领域
[0001]本发明涉及一种电压脉宽调制磁性释放电路，尤其是涉及一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路。
【背景技术】
[0002]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。
【发明内容】
[0003]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，但也能释放磁性;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，本发明的目的在于提供一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路。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。
[0004]本发明采用的技术方案是:
方案一:一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路:
本发明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Dl;去磁主电路，包括匪OS管Ml?M2，负载LI，稳压二极管D8?D9，二个二极管D6?D7，电容Cl和三个电阻Rl?R3;负载LI的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R3的一端、NMOS管M2的源极、电阻Rl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LI的另一端分别接二极管D6的正极，电容Cl的一端和NMOS管Ml的漏极，匪OS管Ml的源极接GND，NMOS管Ml的删极为输入保护整流电路输入端，电容Cl的另一端分别接二极管D7的负极和电阻R2的一端，电阻Rl的另一端和电阻R2的另一端连接点分别接NMOS管M2的删极和稳压二极管D9的负极，二极管D6的负极和稳压二极管D8负极连接点，或二极管D6的负极与电阻R3的另一端的连接点，接NMOS管M2的漏极。
[0005]所述去磁主电路，还包括稳压二极管D10，电容Cl的另一端经稳压二极管DlO和电阻R2的一端连接。
[0006]方案二:一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路:
本发明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Dl;去磁主电路，包括匪OS管Ml?M2，负载LI，稳压二极管D8，二个二极管D6?D7，电容Cl和三个电阻Rl?R3;负载LI的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R3的一端、NMOS管M2的源极、电阻Rl的一端和二极管D7的正极后接VCC，负载LI的另一端分别接二极管D6的正极，电容Cl的一端和匪OS管Ml的漏极，NMOS管Ml的源极接GND，匪OS管Ml的删极为输入保护整流电路输入端，电容Cl的另一端分别接二极管D7的负极和电阻R2的一端，电阻Rl的另一端和电阻R2的另一端连接点接NMOS管M2的删极，二极管D6的负极和稳压二极管D8负极连接点，或二极管D6的负极与电阻R3的另一端的连接点，接NMOS管M2的漏极。
[0007]所述去磁主电路，还包括稳压二极管D10，电容Cl的另一端经稳压二极管DlO和电阻R2的一端连接。
[0008]方案三:一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路:
本发明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Dl;去磁主电路，包括NMOS管Ml，三极管Ql，负载LI，稳压二极管D8，二个二极管D6?D7，电容Cl和二个电阻Rl?R3;负载LI的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R3的一端、三极管Ql的发射极、电阻Rl的一端和二极管D7的正极后接VCC，负载LI的另一端分别接二极管D6的正极，电容Cl的一端和NMOS管Ml的漏极，匪OS管Ml的源极接GND，NMOS管Ml的删极为输入保护整流电路输入端，电容Cl的另一端分别接二极管D7的负极和电阻R2的一端，电阻Rl的另一端和电阻R2的另一端连接点接三极管Ql的基极，二极管D6的负极和稳压二极管D8负极连接点，或二极管D6的负极与电阻R3的另一端的连接点，接NMOS管M2的漏极。
[0009]所述去磁主电路，还包括二极管D10，电容Cl的另一端经稳压二极管DlO和电阻R2
的一端连接。
[0010]以上三种方案中，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为2?1000V，频率为50Hz或者60Hz;所述磁性释放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。[0011 ]本发明具有的有益效果是:
本发明电路响应速度快，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% ；磁性释放快，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】
[0012]图1是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路。
[0013 ]图2是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路(去除磁性释放主电路自举升压电容充放电回路控制二极管)。
[0014]图3是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路(去除磁性释放主电路防匪OS管击穿稳压二极管)。
[0015]图4是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路(去除磁性释放主电路防匪OS管击穿稳压二极管和自举升压电容充放电回路控制二极管)。
[0016]图5是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路(用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管，去除防NMOS管击穿稳压二极管)。
[0017]图6是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路(用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管，去除防NMOS管击穿稳压二极管，去除自举升压电容充放电回路控制二极管)。
[0018]图7是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路(用磁性释放电阻替换磁性释放二极管)。
[0019 ]图8是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路(用磁性释放电阻替换磁性释放二极管，去除磁性释放主电路自举升压电容充放电回路控制二极管)。
[0020]图9是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路(用磁性释放电阻替换磁性释放二极管，去除磁性释放主电路防NMOS管击穿稳压二极管)。
[0021]图1O是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路(用磁性释放电阻替换磁性释放二极管，去除磁性释放主电路防匪OS管击穿稳压二极管和自举升压电容充放电回路控制二极管)。
[0022 ]图11是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路(用磁性释放电阻替换磁性释放二极管，用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管，去除防NMOS管击穿稳压二极管)。
[0023 ]图12是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路(用磁性释放电阻替换磁性释放二极管，用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管，去除防NMOS管击穿稳压二极管，去除自举升压电容充放电回路控制二极管)。
[0024]图13是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路典型应用图。
[0025]图14是输入保护整流电路。
[0026]图15是磁性释放主电路。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0028]如图2和图8所示，本发明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Dl;去磁主电路，包括NMOS管Ml?M2，负载LI，稳压二极管D8?D9，二个二极管D6?D7，电容Cl和三个电阻Rl?R3;负载LI的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R3的一端、NMOS管M2的源极、电阻Rl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LI的另一端分别接二极管D6的正极，电容Cl的一端和匪OS管Ml的漏极，NMOS管Ml的源极接GND，NMOS管Ml的删极为输入保护整流电路输入端，电容Cl的另一端分别接二极管D7的负极和电阻R2的一端，电阻Rl的另一端和电阻R2的另一端连接点分别接匪OS管M2的删极和稳压二极管D9的负极，二极管D6的负极和稳压二极管D8负极连接点，或二极管D6的负极与电阻R3的另一端的连接点，接NMOS管M2的漏极。
[0029]如图1和图7所示，所述去磁主电路，还包括稳压二极管D10，电容Cl的另一端经稳压二极管DlO和电阻R2的一端连接。
[0030]如图4和图1O所示，本发明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Dl;去磁主电路，包括NMOS管Ml?M2，负载LI，稳压二极管D8，二个二极管D6?D7，电容Cl和三个电阻Rl?R3 ；负载LI的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R3的一端、NMOS管M2的源极、电阻Rl的一端和二极管D7的正极后接VCC，负载LI的另一端分别接二极管D6的正极，电容Cl的一端和NMOS管Ml的漏极，NMOS管Ml的源极接GND，NMOS管Ml的删极为输入保护整流电路输入端，电容Cl的另一端分别接二极管D7的负极和电阻R2的一端，电阻Rl的另一端和电阻R2的另一端连接点接匪OS管M2的删极，二极管D6的负极和稳压二极管D8负极连接点，或二极管D6的负极与电阻R3的另一端的连接点，接NMOS管M2的漏极。
[0031]如图3和图9所示，所述去磁主电路，还包括稳压二极管D10，电容Cl的另一端经稳压二极管DlO和电阻R2的一端连接。
[0032]如图6和图12所示，本发明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Dl;去磁主电路，包括NMOS管Ml，三极管Ql，负载LI，稳压二极管D8，二个二极管D6?D7，电容Cl和二个电阻Rl?R3;负载LI的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R3的一端、三极管Ql的发射极、电阻Rl的一端和二极管D7的正极后接VCC，负载LI的另一端分别接二极管D6的正极，电容Cl的一端和WOS管Ml的漏极，NMOS管Ml的源极接GND，匪OS管Ml的删极为输入保护整流电路输入端，电容Cl的另一端分别接二极管D7的负极和电阻R2的一端，电阻Rl的另一端和电阻R2的另一端连接点接三极管Ql的基极，二极管D6的负极和稳压二极管D8负极连接点，或二极管D6的负极与电阻R3的另一端的连接点，接NMOS管M2的漏极。
[0033]如图5和图11所示，所述去磁主电路，还包括二极管D10，电容Cl的另一端经稳压二极管D1和电阻R2的一端连接。
[0034]以上三种方案中，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为2?1000V，频率为50Hz或者60Hz;所述磁性释放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。
[0035]参照图1?图15所示，一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，整体电路如图1所示，图2所示，是去除磁性释放主电路自举升压电容充放电回路控制二极管的感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，图3所示，是去除磁性释放主电路防NMOS管击穿稳压二极管的感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，图4所示，是去除磁性释放主电路防NMOS管击穿稳压二极管和自举升压电容充放电回路控制二极管的感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，图5所示，是用三极管替代脉宽调制阶段导通匪OS管，去除防匪OS管击穿稳压二极管的感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，图6所示，是用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管和去除防NMOS管击穿稳压二极管，去除自举升压电容充放电回路控制二极管的感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，图7所示，是用磁性释放电阻替换磁性释放二极管的感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，图8所示，是用磁性释放电阻替换磁性释放二极管，去除磁性释放主电路自举升压电容充放电回路控制二极管的感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，图9所示，是用磁性释放电阻替换磁性释放二极管，去除磁性释放主电路防NMOS管击穿稳压二极管的感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，图1O所示，是用磁性释放电阻替换磁性释放二极管，去除磁性释放主电路防NMOS管击穿稳压二极管和自举升压电容充放电回路控制二极管的感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，图11所示，是用磁性释放电阻替换磁性释放二极管，用三极管替代脉宽调制阶段导通NMOS管，去除防NMOS管击穿稳压二极管的感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，图12所示，是用磁性释放电阻替换磁性释放二极管，用三极管替代脉宽调制阶段导通匪OS管，去除防NMOS管击穿稳压二极管，去除自举升压电容充放电回路控制二极管的感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，图13所示，是感性负载电压脉宽调制磁性释放电路典型应用图。所述感性负载电压脉宽调制磁性释放电路包括图14所示输入保护整流电路和图15所示磁性释放主电路。
[0036]进一步，所述输入保护整流电路由01(1'￥5管或者双向稳压二极管)，02、03、04、05(整流二极管)组成。所述磁性释放主电路由Ml (脉宽调制控制匪OS管)、LI (负载)、D6 (续流二极管)、D8(磁性释放稳压二极管)或R3(磁性释放电阻)、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(分压电阻)、R2(分压电阻)、M2(脉宽调制阶段导通匪OS管(可用三极管替代))、D9(防NMOS管击穿稳压二极管(可去除))组成。
[0037]更进一步，结合图13典型应用电路说明感性负载电压脉宽调制磁性释放电路的工作方式。在图13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和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分压电阻和负载放电，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，分压电阻两端产生压差，因此脉宽调制阶段导通匪OS管栅极电压高于源极电压，脉宽调制阶段导通WOS管导通，即将磁性释放稳压二极管或磁性释放电阻短路，此时磁性释放稳压二极管或磁性释放电阻不工作，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，脉宽调制控制匪OS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和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匪OS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磁性释放稳压二极管或磁性释放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，则磁性释放稳压二极管或磁性释放电阻工作，感性负载通过续流二极管和磁性释放稳压二极管或磁性释放电阻释放磁性。
[0038]上述【具体实施方式】用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，其特征在于: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DI ；去磁主电路，包括匪OS管Ml?M2，负载LI，稳压二极管D8?D9，二个二极管D6?D7，电容Cl和三个电阻Rl?R3;负载LI的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R3的一端、匪OS管M2的源极、电阻Rl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LI的另一端分别接二极管D6的正极，电容Cl的一端和NMOS管Ml的漏极，NMOS管Ml的源极接GND，NMOS管Ml的删极为输入保护整流电路输入端，电容Cl的另一端分别接二极管D7的负极和电阻R2的一端，电阻Rl的另一端和电阻R2的另一端连接点分别接NMOS管M2的删极和稳压二极管D9的负极，二极管D6的负极和稳压二极管D8负极连接点，或二极管D6的负极与电阻R3的另一端的连接点，接NMOS管M2的漏极。2.根据权利要求1所述的一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，其特征在于:所述去磁主电路，还包括稳压二极管D10，电容Cl的另一端经稳压二极管DlO和电阻R2的一端连接。3.根据权利要求1或2所述的一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，其特征在于: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为2?1000V，频率为50Hz或者60Hz;所述磁性释放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。4.一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，其特征在于: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Dl;去磁主电路，包括匪OS管Ml?M2，负载LI，稳压二极管D8，二个二极管D6?D7，电容Cl和三个电阻Rl?R3;负载LI的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R3的一端、NMOS管M2的源极、电阻Rl的一端和二极管D7的正极后接VCC，负载LI的另一端分别接二极管D6的正极，电容Cl的一端和NMOS管Ml的漏极，NMOS管Ml的源极接GND，匪OS管Ml的删极为输入保护整流电路输入端，电容Cl的另一端分别接二极管D7的负极和电阻R2的一端，电阻Rl的另一端和电阻R2的另一端连接点接NMOS管M2的删极，二极管D6的负极和稳压二极管D8负极连接点，或二极管D6的负极与电阻R3的另一端的连接点，接NMOS管M2的漏极。5.根据权利要求4所述的一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，其特征在于:所述去磁主电路，还包括稳压二极管D10，电容Cl的另一端经稳压二极管DlO和电阻R2的一端连接。6.根据权利要求4或5所述的一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，其特征在于: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为2?1000V，频率为50Hz或者60Hz;所述磁性释放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。7.—种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，其特征在于: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Dl;去磁主电路，包括NMOS管Ml，三极管Ql，负载LI，稳压二极管D8，二个二极管D6?D7，电容Cl和二个电阻Rl?R3;负载LI的一端分别接稳压二极管D8的正极或电阻R3的一端、三极管Ql的发射极、电阻Rl的一端和二极管D7的正极后接VCC，负载LI的另一端分别接二极管D6的正极，电容Cl的一端和匪OS管Ml的漏极，WOS管Ml的源极接GND，WOS管Ml的删极为输入保护整流电路输入端，电容Cl的另一端分别接二极管D7的负极和电阻R2的一端，电阻Rl的另一端和电阻R2的另一端连接点接三极管Ql的基极，二极管D6的负极和稳压二极管D8负极连接点，或二极管D6的负极与电阻R3的另一端的连接点，接NMOS管M2的漏极。8.根据权利要求4所述的一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，其特征在于:所述去磁主电路，还包括二极管D10，电容Cl的另一端经稳压二极管DlO和电阻R2的一端连接。9.根据权利要求7或8所述的一种感性负载电压脉宽调制磁性释放电路，其特征在于: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为2?1000V，频率为50Hz或者60Hz;所述磁性释放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。
【文档编号】H03K17/695GK106027017SQ201610523780
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】姜文耀, 陶勇
【申请人】浙江桃园科技有限公司