一种基于脉冲宽度调制的电磁锁驱动电路的制作方法

本发明涉及电磁锁，具体涉及一种基于脉冲宽度调制的电磁锁驱动电路。

背景技术：

1、电磁锁需要较大的功率才能保证锁销提起，但提锁后仅需较小的功率即可维持提起的状态。如果电磁锁在提锁阶段和保持阶段具有相同的功率，那么电磁锁的线圈会有明显的发热，能耗较高，会降低电磁锁的可靠性和使用寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具有可靠性强、安全性高、低成本，可以降低电磁锁的能耗，减少线圈的发热量，延长使用寿命的基于脉冲宽度调制的电磁锁驱动电路。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，涉及一种基于脉冲宽度调制的电磁锁驱动电路，其特征是：包括电压转换电路、脉冲发生电路、mos驱动电路和电磁锁电路；所述的电压转换电路包括输入直流电压d36v、肖特基二极管d1、电阻r8、电容c1、电容c2、电容c3和电源芯片u2，输入直流电压d36v用于提供直流电给电磁锁线圈以及生成5v直流电压提供给cpu和mosfet驱动电路；肖特基二极管d1的正极与直流电压d36v相连，负极与电容c1、电阻r8、电磁锁线圈的out2端、肖特基二极管d2的负极相连；电源芯片u2的输入与电容c3、电阻r8相连，电源芯片u2输出直流电压d5v，且与电容c2相连。

3、所述的脉冲发生电路包括cpu、电阻r10，cpu的输出与电阻r2相连，并通过电阻r10下拉接地,脉冲发生电路的电源端与电压转换电路的5v输出端电连接，脉冲发生电路用于输出pwm脉冲控制mosfef的通断，cpu用于产生pwm脉冲，在0~t_1输出低电平，在t_1后输出频率为10k~50k、占空比为0%~100%的脉冲，最佳为25khz，占空比根据电磁锁线圈的参数决定。

4、所述的mosfet驱动电路输入端与脉冲发生电路控制端电连接，输出端与电磁锁电路输入端电连接，所述的mosfet驱动电路用来控制电磁锁线圈的通断电；mosfet驱动电路包括pnp三极管q1、电阻r2、电阻r3、电阻r9、mosfet u3,pnp三极管q1的基极与电阻r2电连接，发射集与直流电压d5v相连，集电极与电阻r3相连；mosfet u3的源极接地，栅极与r3相连并通过电阻r9接地，漏极与电磁锁线圈的out2端相连。

5、所述的电磁锁电路包括电磁锁线圈和肖特基二极管d2，电磁锁线圈的out1端与肖特基二极管d2的正极相连，电磁锁线圈的out2端与肖特基二极管d2的负极相连，并与mosfet u3的漏极和肖特基二极管d1的负极相连。

6、电路的工作原理为：当需要电磁锁提锁时，dcu发出提锁信号，电磁锁输入直流36v电压，经过电源芯片u2得到直流5v电压，一方面为cpu供电，另一方面与pnp三级管q1的发射集相连用来加快mosfet u3的响应速度；cpu在0~t_1内输出低电平，此时pnp三级管q1的基极电压小于发射极电压，pnp三级管q1导通，mosfet u3的栅极电压与源极电压的差大于v_(gs(th))，mosfet u3导通，电磁锁线圈两端的电压差近似为36v；cpu在 t_1 后开始输出pwm脉冲，pnp三级管q1随之导通关断，对应mosfet u3导通和关断，电磁锁两端的电压差在36v到0v间周期性变化，在维持电磁锁提锁状态的同时降低了保持阶段的功率，减少了线圈的发热量；通过调节cpu输出pwm脉冲的占空比可以改变电磁锁线圈电压的变换频率，从而实现功率可调的功能。

7、本发明由于采用以上技术方法，具有以下的特点和优点：

8、（1）发热量低、使用寿命长

9、本发明有效减少了电磁锁线圈的发热量，降低了保持阶段的功率，延长了电磁锁的使用寿命。

10、（2）功率可调使用pwm技术可以通过调节cpu输出脉冲的占空比来改变电磁锁处于保持阶段时线圈两端的电压，从而根据电磁锁线圈的参数调节功率。

11、（3）响应速度快

12、mosfet为电子开关，具有开关频率高、响应速度快等特点，同时使用pnp三极管能够进一步提升mosfet的响应速度。

技术特征：

1.一种基于脉冲宽度调制的电磁锁驱动电路，其特征是：包括电压转换电路、脉冲发生电路、mos驱动电路和电磁锁电路；脉冲发生电路的电源端与电压转换电路的5v输出端电连接；所述的mosfet驱动电路输入端与脉冲发生电路控制端电连接；mos驱动电路输出端与电磁锁电路输入端电连接；当需要电磁锁提锁时，脉冲发生电路dcu发出提锁信号，电磁锁输入直流36v电压，经过电压转换电路得到直流5v电压，一方面为cpu供电，另一方面与mos驱动电路pnp三级管q1的发射集相连用来加快mosfet u3的响应速度；cpu在0~t_1内输出低电平，此时pnp三级管q1的基极电压小于发射极电压，pnp三级管q1导通，mosfet u3的栅极电压与源极电压的差大于v_(gs(th))，mosfet u3导通，电磁锁线圈两端的电压差近似为36v；cpu在 t_1 后开始输出pwm脉冲，pnp三级管q1随之导通关断，对应mosfet u3导通和关断，电磁锁两端的电压差在36v到0v间周期性变化，在维持电磁锁提锁状态的同时降低了保持阶段的功率，减少了线圈的发热量；通过调节cpu输出pwm脉冲的占空比可以改变电磁锁线圈电压的变换频率，从而实现功率可调的功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲宽度调制的电磁锁驱动电路，其特征是：所述的电压转换电路包括输入直流电压d36v、肖特基二极管d1、电阻r8、电容c1、电容c2、电容c3和电源芯片u2，输入直流电压d36v用于提供直流电给电磁锁线圈以及生成5v直流电压提供给cpu和mosfet驱动电路；肖特基二极管d1的正极与直流电压d36v相连，负极与电容c1、电阻r8、电磁锁线圈的out2端、肖特基二极管d2的负极相连；电源芯片u2的输入与电容c3、电阻r8相连，电源芯片u2输出直流电压d5v，且与电容c2相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于脉冲宽度调制的电磁锁驱动电路，其特征是：所述的脉冲发生电路包括cpu、电阻r10，cpu的输出与电阻r2相连，并通过电阻r10下拉接地,脉冲发生电路用于输出pwm脉冲控制mosfef的通断， cpu用于产生pwm脉冲，在0~t_1输出低电平，在t_1后输出频率为10k~50k、占空比为0%~100%的脉冲，最佳为25khz，占空比根据电磁锁线圈的参数决定。

4.根据权利要求1所述的一种基于脉冲宽度调制的电磁锁驱动电路，其特征是：所述的mosfet驱动电路用来控制电磁锁线圈的通断电；mosfet驱动电路包括pnp三极管q1、电阻r2、电阻r3、电阻r9、mosfet u3,pnp三极管q1的基极与电阻r2电连接，发射集与直流电压d5v相连，集电极与电阻r3相连；mosfet u3的源极接地，栅极与r3相连并通过电阻r9接地，漏极与电磁锁线圈的out2端相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于脉冲宽度调制的电磁锁驱动电路，其特征是：所述的电磁锁电路包括电磁锁线圈和肖特基二极管d2，电磁锁线圈的out1端与肖特基二极管d2的正极相连，电磁锁线圈的out2端与肖特基二极管d2的负极相连，并与mosfet u3的漏极和肖特基二极管d1的负极相连。

技术总结
本发明涉及一种基于脉冲宽度调制的电磁锁驱动电路，其特征是：包括电压转换电路、脉冲发生电路、MOS驱动电路和电磁锁电路；脉冲发生电路的电源端与电压转换电路的5V输出端电连接；所述的MOSFET驱动电路输入端与脉冲发生电路控制端电连接；MOS驱动电路输出端与电磁锁电路输入端电连接；当需要电磁锁提锁时，脉冲发生电路DCU发出提锁信号，电磁锁输入直流36V电压，经过电压转换电路得到直流5V电压，一方面为CPU供电，另一方面与MOS驱动电路PNP三级管Q1的发射集相连用来加快MOSFET U3的响应速度；这种基于脉冲宽度调制的电磁锁驱动电路具有可靠性强、安全性高、低成本，可以降低电磁锁的能耗，减少线圈的发热量，延长使用寿命。

技术研发人员：郭天一,马晨,武阳,李安福,齐雪梅,袁龙海,王俭,韩志强
受保护的技术使用者：西安铁路信号有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21