一种用于感性负载的方波电流驱动电路的制作方法

本实用新型涉及感性负载驱动电路，具体地涉及一种用于感性负载的方波电流驱动电路。

背景技术：

在信号及动力领域，经常需要使用方波电流驱动感性负载，诸如磁信号写头、电机等。传统的p型mos管与n型mos管构成的全桥驱动电路，虽然能够借由体二极管很好地释放感性负载在电流换向过程中的感生电动势，但是恒流阶段的控制则需要借助传感器、可编程器件及控制算法(如pid算法)进行恒流阶段的闭环控制。虽然最终的方案实现上能够满足要求，但是存在较高的系统方案成本与运算资源开销。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种用于感性负载的方波电流驱动电路，提高感性负载的电流换向速度，以较低的方案成本及运算资源占用完成传统驱动电路方案的迭代升级。

本实用新型是这样实现的：一种用于感性负载的方波电流驱动电路，包括：第一电源端与电阻r1的一端、p型mos管q1的源极、p型mos管q2的源极、电阻r2的一端连接，电阻r1的另一端与p型mos管q1的栅极、n型mos管q3的漏极连接，电阻r2的另一端与p型mos管q2的栅极、n型mos管q4的漏极连接，n型mos管q3的栅极与电阻r3的一端连接，电阻r3的另一端与第一方波信号输入端、电阻r7的另一端连接，n型mos管q4的栅极与电阻r4的一端连接，电阻r4的另一端与第二方波信号输入端、电阻r9的一端连接；

感性负载的一端与p型mos管q1的漏极、npn型三极管q5的集电极、二极管d1的负极连接，感性负载的另一端与p型mos管q2的漏极、npn型三极管q6的集电极、二极管d2的负极连接，npn型三极管q5的基极与电阻r5的一端、n型mos管q7的漏极连接，npn型三极管q5的发射极与二极管d1的正极、电阻r8的一端、二极管d2的正极、npn型三极管q6的发射极连接，n型mos管q7的栅极与电阻r7的另一端连接，npn型三极管q6的基极与电阻r6的一端、n型mos管q8的漏极连接，n型mos管q8的栅极与电阻r9的另一端连接；

恒流信号控制端与电阻r5的另一端、电阻r6的另一端连接，n型mos管q3的源极、n型mos管q4的源极、n型mos管q7的源极、n型mos管q8的源极、电阻r8的另一端均与接地端连接。

进一步地，还包括：比较器的输出端与所述恒流信号控制端连接，比较器的反向输入端与所述电阻r8的一端连接，比较器的同向输入端与电阻r10的一端、电阻r11的一端连接，电阻r10的另一端与第二电源端连接，电阻r11的另一端与所述接地端连接。

进一步地，所述电阻r8换成电流传感器。

进一步地，所述感性负载是磁信号写头或电机。

本实用新型的优点在于：本实用新型在保有传统mos全桥电路控制逻辑与感生电动势泄放回路的优势下，可实现感性负载所产生的感生电动势的快速泄放，降低器件耐压等级要求，提高感性负载的电流换向速度的同时实现恒流信号控制端控制方式的无缝迁移，无需控制器介入的恒流状态自控制。利用低廉的器件开销，实现了硬件层面的恒流自控制，并且开放恒流的控制接口，可实现恒流量的可变控制；对传统驱动全桥的升级设计在保有原电路拓扑优势的基础上，以较低的方案成本及运算资源占用完成传统电路方案的迭代升级。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的用于感性负载的方波电流驱动电路的示意图。

图2是本实用新型中比较器的连接示意图。

图3是本实用新型中设置恒流信号控制量的电路图。

具体实施方式

本实用新型实施例通过提供一种用于感性负载的方波电流驱动电路，解决了现有技术中恒流控制过程中的运算资源占用较大的技术问题，实现了提高感性负载的电流换向速度，降低运算成本的技术效果。

本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：利用三极管的器件特性，在保有传统全桥电路的控制方式和电路优势的基础上，实现感性负载所产生的感生电动势的快速泄放，提高感性负载的电流换向速度；再使用比较器结合电流传感器的实时采样以及恒流信号控制值的设定，对下桥臂三极管的控制电流进行硬件层面的闭环控制，实现硬件层面的恒流自控制，从而相较传统电路，以较低的方案成本及运算资源占用完成传统电路方案的迭代升级。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参阅图1至图3，本实用新型的用于感性负载的方波电流驱动电路优选实施例。

本实用新型的电路包括：第一电源端为图中的+5v标识；第一电源端与电阻r1的一端、p型mos管q1的源极、p型mos管q2的源极、电阻r2的一端连接，电阻r1的另一端与p型mos管q1的栅极、n型mos管q3的漏极连接，电阻r2的另一端与p型mos管q2的栅极、n型mos管q4的漏极连接，n型mos管q3的栅极与电阻r3的一端连接，电阻r3的另一端与第一方波信号输入端、电阻r7的另一端连接，n型mos管q4的栅极与电阻r4的一端连接，电阻r4的另一端与第二方波信号输入端、电阻r9的一端连接；第一方波信号输入端为图中的data1_p，第二方波信号输入端为图中的data1_n，第一方波信号输入端与第二方波信号输入端连接到方波信号发生器，当第一方波信号输入端为高电平时，第二方波信号输入端为低电平；当第一方波信号输入端为低电平时，第二方波信号输入端为高电平。

感性负载为图中的l1标识；所述感性负载可以是磁信号写头，磁信号写头是磁卡数据的写入磁头；所述感性负载也可以是电机。感性负载l1的一端与p型mos管q1的漏极、npn型三极管q5的集电极、二极管d1的负极连接，感性负载l1的另一端与p型mos管q2的漏极、npn型三极管q6的集电极、二极管d2的负极连接，npn型三极管q5的基极与电阻r5的一端、n型mos管q7的漏极连接，npn型三极管q5的发射极与二极管d1的正极、电阻r8的一端、二极管d2的正极、npn型三极管q6的发射极连接，n型mos管q7的栅极与电阻r7的另一端连接，npn型三极管q6的基极与电阻r6的一端、n型mos管q8的漏极连接，n型mos管q8的栅极与电阻r9的另一端连接；

恒流信号控制端为图中的drivers1标识；恒流信号控制端drivers1与电阻r5的另一端、电阻r6的另一端连接，n型mos管q3的源极、n型mos管q4的源极、n型mos管q7的源极、n型mos管q8的源极、电阻r8的另一端均与接地端连接。电阻r8在此处充当电流传感器，可由其他电流传感器替换。恒流信号控制端的输出恒流信号能作用于npn型三极管q5与q6的基极，根据两端输入的方波电流信号结合n型mos管q7与q8的导通截止状态切换，对应改变npn型三极管q5与q6的器件特性。

比较器为图中的u1标识，比较器的输出端为outa，比较器的反向输入端为ina-，比较器的同向输入端为ina+；比较器u1的输出端outa与所述恒流信号控制端drivers1连接，比较器u1的反向输入端ina-与所述电阻r8的一端(vfb1)连接，比较器u1的同向输入端ina+与电阻r10的一端、电阻r11的一端(vref1)连接，电阻r10的另一端与第二电源端连接，电阻r11的另一端与所述接地端连接。第二电源端为图中的+3.3v标识；比较器u1的vcc接通+5v电源，比较器的vee接地；比较器可采用lm358型号的运算放大器。vref为恒流信号控制量，采用电阻分压固定值控制，也可以由现有控制器中的dac模块根据需要输出动态控制量。

本实用新型的具体工作方式：比较器输出恒流信号作用于电阻r5与电阻r6；当第一方波信号输入端为高电平时，第二方波信号输入端为低电平，对于第一方波信号输入端，n型mos管q3的栅极为高电平，n型mos管q3进入导通状态，p型mos管q1的栅极变为低电平，p型mos管q1进入导通状态；n型mos管q7的栅极为高电平，n型mos管q7进入导通状态，从而npn型三极管q5的基极变为低电平，npn型三极管q5为截止状态；对于第二方波信号输入端，n型mos管q4的栅极为低电平，n型mos管q4进入截止状态，p型mos管q2的栅极为高电平，p型mos管q2为截止状态；n型mos管q8的栅极为低电平，n型mos管q8为截止状态，从而npn型三极管q6的基极变为高电平，npn型三极管q6为导通状态；此时感性负载的电流流向为由左往右，即第一电源端→q1→l1→q6→r8→接地端。

当第一方波信号输入端为低电平时，第二方波信号输入端为高电平，由上文描述可知，此时p型mos管q1为截止状态，p型mos管q2为导通状态，npn型三极管q5为导通状态，npn型三极管q6为截止状态；此时感性负载的电流流向为由右往左，即第一电源端→q2→l1→q5→r8→接地端。

当第一方波信号输入端data1_p和第二方波信号输入端data1_n的电平状态发生翻转时，感性负载就会产生感生电动势，利用d1、d2和q1、q2体二极管完成感生电动势的快速释放，降低感性负载两端的感生电动势，提高电流换向速度，同时也降低全桥功率通路器件的耐压需求，从而降低成本。当感性负载的电流流向从“由左往右”变成“由右往左”时，感生电动势的释放电流方向为：l1→q2→第一电源端→接地端→r8→d1。当感性负载的电流流向从“由右往左”变成“由左往右”时，感生电动势的释放电流方向为：l1→q1→第一电源端→接地端→r8→d2。

由第一方波信号输入端data1_p和第二方波信号输入端data1_n控制电流流经方向，电流传感器采集实际电流量，微观时间尺度下，当采集的电流量达到vref1设定值时，比较器输出为低电平，当采集的电流量低于vref1设定值时，比较器输出为高电平。因为比较器响应时间极快，所以在宏观时间尺度上，比较器输出为一固定中间值，使得q5或q6工作在放大区(可变电阻区)，实现电流恒流控制，以此形成一个完整控制闭环。此过程无需逻辑控制器介入恒流调控，释放了运算资源。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。