感性负载驱动电路及喷气织机的制作方法

1.本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种感性负载驱动电路及喷气织机。


背景技术：

2.单相感性负载在实际应用中，经常会采用pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)方式来进行电流调控，这样可以仅使用一个电压，通过改变占空比来调节电流的大小。但是对于有些应用场合，在负载关断时，需要电流迅速下降到0。
3.目前，一般采用稳压管或者压敏电阻等元件吸收电路泄放，在负载断开时将拖尾电流快速关断。但是，稳压管或者压敏电阻会自身发热严重，影响元件自身和周围其它元件的寿命，并且不利于节能。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种感性负载驱动电路及喷气织机，旨在解决负载关断时，吸收电路泄放的元器件严重发热的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种感性负载驱动电路，所述驱动电路包括：
6.控制开关，所述控制开关的第一端用于与感性负载的第一端连接，所述控制开关的第二端接地；
7.维持开关，所述维持开关的第一端用于与所述感性负载的第二端连接，所述维持开关的第二端与电源连接；
8.第一泄放模块，所述第一泄放模块设置在所述感性负载的第一端与所述电源之间；
9.第二泄放模块，所述第二泄放模块设置在所述感性负载的第二端与地之间；其中，
10.所述第一泄放模块和所述第二泄放模块，用于在所述控制开关和所述维持开关均断开时，将所述感性负载所存储的能量释放至所述电源。
11.可选地，所述感性负载驱动电路还包括驱动模块，所述驱动模块分别与所述控制开关的第一端和所述维持开关的受控端连接；所述控制开关的受控端用于接入pwm控制信号；
12.所述控制开关，用于根据所述pwm控制信号切换导通和断开状态；
13.所述驱动模块，用于在所述控制开关导通时和所述控制开关断开时长小于预设时长时，控制所述维持开关导通；在所述控制开关断开时长超过所述预设时长时控制所述维持开关断开。
14.可选地，所述驱动模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一电容；所述第一电阻的第一端和所述第一电容的第一端分别与所述电源连接，所述第一电阻的第二端和所述第一电容的第二端分别与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述控制开关的第一端连接；所述第一电阻的第二端和还与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述维持开关的受控端连接。
15.可选地，所述驱动模块还包括稳压二极管；所述稳压二极管的阳极与所述第一电容的第二端连接，所述稳压二极管的阴极与所述第一电容的第一端连接。
16.可选地，所述第一泄放模块包括第一续流二极管，所述第一续流二极管的阳极用于与所述感性负载的第一端连接，所述第一续流二极管的阴极连接所述电源；
17.所述第二泄放模块包括第二续流二极管，所述第二续流二极管的阴极用于与所述感性负载的第二端连接，所述第二续流二极管的阳极接地。
18.可选地，所述维持开关包括第一mos管；所述第一mos管的栅极为所述维持开关的受控端，所述第一mos管的漏极为所述维持开关的第一端，所述第一mos管的源极为所述维持开关的第二端。
19.可选地，所述控制开关包括第二mos管、第四电阻和第二电容；所述第二mos管的栅极为所述控制开关的受控端，所述第二mos管的漏极为所述控制开关的第一端，所述第二mos管的源极为所述控制开关的第二端；所述第四电阻的第一端和所述第二电容的第一端分别与所述第二mos管的栅极连接，所述第四电阻的第二端和所述第二电容的第二端分别与所述第二mos管的源极连接。
20.可选地，所述驱动电路还包括电流采样电路；所述电流采样电路分别与所述控制开关和所述第二泄放模块连接；所述电流采样电路用于对所述感性负载的电流进行采样。
21.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种喷气织机，所述喷气织机包括多个引纬电磁阀和多个用于驱动所述引纬电磁阀的感性负载驱动电路，所述感性负载驱动电路被配置为如上述的感性负载驱动电路。
22.可选地，所述控制开关为nmos管，所述维持开关为pmos管；所述pmos管和所述nmos管集成于同一封装内。
23.本发明提供一种感性负载驱动电路及喷气织机，该驱动电路包括控制开关、维持开关、第一泄放模块和第二泄放模块，控制开关的受控端用于接入pwm控制信号，第一端用于与感性负载的第一端连接，第二端接地；维持开关的第一端用于与感性负载的第二端连接，第二端与电源连接；第一泄放模块设置在感性负载的第一端与电源之间；第二泄放模块设置在感性负载的第二端与地之间；其中，第一泄放模块和第二泄放模块，用于在控制开关和维持开关均断开时，将感性负载所存储的能量释放至电源。从而当感性负载关断后，电路中的能量回馈至电源，实现能量的节约和高效利用；并且不需要再设置专用于吸收电路泄能的稳压管或者压敏电阻等元件，电路中不会产生额外的热量，可以提高电路中其它元器件的使用寿命。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本发明感性负载驱动电路一实施例的功能模块示意图；
26.图2为本发明感性负载驱动电路另一实施例的功能模块示意图；
27.图3为本发明感性负载驱动电路一实施例中pwm控制信号波形示意图；
28.图4为本发明感性负载驱动电路一实施例中负载电流波形示意图；
29.图5为现有感性负载电路中采用pwm方式控制的负载电流波形示意图；
30.图6为本发明感性负载驱动电路一实施例的电路结构示意图；
31.图7为本发明感性负载驱动电路另一实施例的电路结构示意图。
32.本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
33.附图标号说明：
34.标号名称标号名称100感性负载驱动电路r1～r5第一电阻～第五电阻200感性负载c1第一电容101控制开关c2第二电容102维持开关d1第一续流二极管103第一泄放模块d2第二续流二极管104第二泄放模块q1第一mos管105驱动模块q2第二mos管
具体实施方式
35.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
38.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
39.本发明提供一种感性负载驱动电路，参照图1，在一实施例中，该感性负载驱动电路100包括：
40.控制开关101，所述控制开关101的第一端用于与感性负载200的第一端连接，所述控制开关101的第二端接地；
41.维持开关102，所述维持开关102的第一端用于与所述感性负载200的第二端连接，所述维持开关102的第二端与电源vcc连接；
42.第一泄放模块103，所述第一泄放模块103设置在所述感性负载200的第一端与所述电源vcc之间；
43.第二泄放模块104，所述第二泄放模块104设置在所述感性负载200的第二端与地
之间；其中，
44.所述第一泄放模块103和所述第二泄放模块104，用于在所述控制开关101和所述维持开关102均断开时，将所述感性负载200所存储的能量释放至所述电源vcc。
45.上述感性负载200为单相感性负载，例如电磁阀、夹纱器等具有单个线圈的负载。上述电源vcc可以根据实际电路中感性负载的类型进行设置，例如为24v、48v。可以理解的，电池内设置有电容等用于储能的元器件，可以接收并存储输入的电能。控制开关101和维持开关102的结构也可以结合电路进行设置，例如为开关管或者其它等效电路。
46.本实施例中，在控制开关101和维持开关102同时导通时，感性负载200上电开启，负载电流回路为：电源vcc-维持开关102-感性负载200-控制开关101-地gnd；在控制开关101和维持开关102均断开时，感性负载200关断，负载电流回路为：第二泄放模块104-感性负载200-第一泄放模块103-电源vcc。从而在感性负载200关断时，其存储的能量通过第一泄放模块103和第二泄放模块104反馈回电源vcc，以完成对其能量的回收，达到节能的目的。
47.本实施例通过设置控制开关101、维持开关102、第一泄放模块103和第二泄放模块104，控制开关101的受控端用于接入pwm控制信号，第一端用于与感性负载200的第一端连接，第二端接地；维持开关102的第一端用于与感性负载200的第二端连接，第二端与电源vcc连接；第一泄放模块103设置在感性负载200的第一端与电源vcc之间；第二泄放模块104设置在感性负载200的第二端与地之间；其中，第一泄放模块103和第二泄放模块104，用于在控制开关101和维持开关102均断开时，将感性负载200所存储的能量释放至电源vcc。从而当感性负载200断开后，电路中的能量回馈至电源vcc，实现能量的节约和高效利用；并且不需要再设置专用于吸收电路泄能的稳压管或者压敏电阻等元件，电路中不会产生额外的热量，可以提高电路中其它元器件的使用寿命。
48.参照图2，在一实施例中，所述感性负载驱动电路100还包括驱动模块105，所述驱动模块105分别与所述控制开关101的第一端和所述维持开关102的受控端连接；所述控制开关101的受控端用于接入pwm控制信号；
49.所述控制开关101用于根据所述pwm控制信号切换导通和断开状态；所述驱动模块105用于在所述控制开关101导通和所述控制开关101断开的时长小于预设时长时，控制所述维持开关102导通；在所述控制开关101断开时长超过所述预设时长时控制所述维持开关102断开。
50.本实施例中，所述预设时长可以为pwm控制信号的一个载波周期。控制开关101根据pwm控制信号持续切换导通和断开状态；具体可以在pwm控制信号为高电平时导通，在pwm控制信号为低电平时断开，导通和断开的切换速率和持续时间由pwm控制信号的占空比来决定；pwm控制信号可以由控制器输出，本领域技术人员可以参考本领域常用技术进行设置。
51.图3所示为pwm控制信号的一种波形示意图，图4为感性负载200的电流波形示意图。在pwm控制信号的高压脉冲输入时，控制开关101导通，驱动电路105生成并输出开启信号至维持开关102，以使维持开关102导通，感性负载200导通。
52.在pwm控制信号的低电平脉冲到来时，控制开关101断开，此阶段驱动电路105持续输出开启信号以使维持开关102维持导通状态，但是此阶段感性负载200关断，其存储的能
量通过第一泄放模块103和维持开关102形成的回路进行释放。
53.在pwm控制信号的下一个高电平脉冲输入时，控制开关101导通，驱动电路105输出开启信号以使维持开关102维持导通状态，感性负载200导通。
54.在pwm控制信号的最后一个低电平脉冲到来时，控制开关101断开，感性负载200断开；驱动电路105在一个载波周期内维持输出开启信号以使维持开关102继续维持导通状态，感性负载200内存储的一部分能量通过第一泄放模块103和维持开关102形成的回路进行释放，此阶段负载电流波形如图4中电流1所示；一个载波周期后，驱动电路105输出关断信号使维持开关102断开，感性负载200内存储的剩余能量通过第一泄放模块103和第二泄放模块104泄放至电源vcc，此阶段负载电流波形如图4中电流2所示。
55.还需要说明的是，若感性负载驱动电路中未设置泄放模块和吸收电路泄放的元件，感性负载在关断时，只能通过设置在其两端的续流二极管形成的续流回路散热来释放能量，因此负载电流下降的很慢，就会造成很长的电流拖尾，电流拖尾的波形示意图可以参照图5中最后一段电流3部分。
56.本实施例中，当感性负载200关断后，电路中的能量可以通过第一泄放模块103和第二泄放模块104泄放至电源vcc，与散热释放的方式相比，负载电流关断迅速，无拖尾电流。且本实施例中通过单路pwm控制信号实现了对感性负载200的控制，可以节约控制器资源。
57.第一泄放模块103、第二泄放模块104和驱动电路105的结构可以根据实际需要进行设置。参照图6，在一实施例中，所述第一泄放模块103包括第一续流二极管d1，所述第一续流二极管d1的阳极用于与所述感性负载200的第一端连接，所述第一续流二极管d1的阴极连接所述电源vcc。所述第二泄放模块104包括第二续流二极管d2，所述第二续流二极管d2的阴极用于与所述感性负载200的第二端连接，所述第二续流二极管d2的阳极接地。
58.在控制开关101断开、维持开关102导通时，第一续流二极管d1用于为感性负载200提供续流回路，使其在关断时产生的能量通过散热进行释放。在控制开关101和维持开关102均断开时，第一续流二极管d1和第二续流二极管d2用于为感性负载200提供续流回路，使其余能量泄放至电源。
59.在一实施例中，所述驱动电路105包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第一电容c1；所述第一电阻r1的第一端和所述第一电容c1的第一端分别与所述电源vcc连接，所述第一电阻r1的第二端和所述第一电容c1的第二端分别与所述第二电阻r2的第一端连接，所述第二电阻r2的第二端与所述控制开关101的第一端连接；所述第一电阻r1的第二端和还与所述第三电阻r3的第一端连接，所述第三电阻r3的第二端与所述维持开关102的受控端连接。
60.控制开关101导通时，通过第一电阻r1和第二电阻r2的分压为维持开关102提供驱动电压，使维持开关102导通，且第一电容c1开始充电，此阶段感性负载200的导通回路为电源vcc-维持开关102-感性负载200-控制开关101。控制开关101断开后，第一电容c1放电，可以在不增加额外控制资源的情况下，使维持开关102维持导通。通过对第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第一电容c1的参数调节，第一电容c1上的能量可以使维持开关102维持导通一个载波周期。此阶段感性负载200的导通回路为电源vcc、维持开关102、感性负载200和第一续流二极管d1。
61.控制开关101断开后，当超过一个载波周期，维持开关102断开，这时感性负载电流200通过第二续流二极管d2和第一续流二极管d1将能量泄放至电源，从而进行能量的储存，节约用户能量。
62.在一实施例中，所述驱动电路105还包括稳压二极管d3；所述稳压二极管d3的阳极与所述第一电容c1的第二端连接，所述稳压二极管d3的阴极与所述第一电容c1的第一端连接。通过设置稳压二极管d3，起到稳定电压的作用。
63.在一实施例中，所述维持开关包括第一mos管q1；所述第一mos管q1的栅极为所述维持开关的受控端，所述第一mos管q1的漏极为所述维持开关的第一端，所述第一mos管q1的源极为所述维持开关的第二端。
64.在一实施例中，所述控制开关101包括第二mos管q2、第四电阻r4和第二电容c2；所述第二mos管q2的栅极为所述控制开关101的受控端，所述第二mos管q2漏极为所述控制开关101的第一端，所述第二mos管q2源极为所述控制开关101的第二端；所述第四电阻r4的第一端和所述第二电容c2的第一端分别与所述第二mos管q2的栅极连接，所述第四电阻r4的第二端和所述第二电容c2的第二端分别与所述第二mos管q2的源极连接。
65.参照图6，在一实施例中，所述驱动电路100还包括电流采样电路106；所述电流采样电路106设置于所述控制开关101的第二端和地之间，所述电流采样电路106用于对所述感性负载200的导通电流进行采样。所述电流采样电路106可以包括采样电阻r5，采样电阻r5具体可以与第二mos管q2漏极和第二续流二极管d2的阳极连接。采样电阻r5还可以与驱动电路100中的控制器连接，控制器根据采样电阻r5采样到的负载电流可以实现对感性负载200的负载电流检测，进一步的，还可以实现负载短路保护功能。
66.综上所述，本方案感性负载驱动电路的工作原理为：
67.高压打开：pwm开通，q2先开通，供电电源vcc通过r1、r2、q2给q1门极供电(同时给第一电容c1充电)，q1导通；负载电流回路为q1-感性负载200-q2；
68.低压保持：pwm低电平时，q2断开，q1由于第一电容c1的存在，门极电压不能突变，保持开通；负载电流回路为感性负载200-d1-q1；
69.低压保持：pwm高电平，q2开通，供电电源通过r1、r2、q2给q1门极供电(同时给第一电容c1充电)，q1导通；负载电流回路为q1-感性负载200-q2；
70.关断：pwm关断，q2断开，q1由于第一电容c1的存在，门极电压不能突变，保持开通，但维持一个载波周期后，第一电容c1能量耗尽，q1断开；负载电流回路为d2-感性负载200-d1。
71.该感性负载驱动电路100可以在单相感性负载关断后，实现电流的快速关断(电流迅速下降到0)，且最终断开时的能量回馈给供电电源，无需吸收电路器件发热来消耗能量，解决了关断时吸收电路器件发热的问题，实现节能的效果。
72.本发明还提供一种喷气织机，所述喷气织机包括多个引纬电磁阀和多个用于驱动所述引纬电磁阀的感性负载驱动电路，所述感性负载驱动电路的结构可参照上述实施例。
73.可以理解的，随着电气技术的发展，人们对喷气织机的研究和革新也在不断的深入。喷气织机引纬控制系统的关键在于引纬电磁阀的控制技术，引纬电磁阀作为一种单相感性负载，其也需要实现高低压控制，且需要实现负载电流的快速关断。
74.本实施例中，所述喷气织机包括多个引纬电磁阀，引纬电磁阀的数量根据喷气织
机的具体型号而有所不同，一般为30-60个。对应的，引纬电磁阀的驱动电路的数目也为30-60个。当采用如上述的感性负载驱动电路100驱动引纬电磁阀时，每一路驱动电路100在关断后的能量都回馈至电源，那么对于整个空气织机来说可以节省非常多的能量，且降低大量的热量，大大减小散热机构的散热压力。
75.在一实施例中，所述控制开关101为nmos管，所述维持开关102为pmos管；所述pmos管和所述nmos管集成于同一封装内。
76.以图5为例，q2为n-mos，q1为p-mos，两者可以集成于sop-8封装内。通过选型sop-8封装的n+p mos，可将单路负载驱动电路100整合在10*20mm pcb空间内。对于需要设计多路引纬电磁阀驱动电路的喷气控制柜来说，单路驱动电路的电路板尺寸可以缩小50％左右，大大减小所占控制柜的体积，有利于控制柜小型化。
77.以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。