【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁锁，具体涉及一种宽电压输入的脉冲宽度调制电磁锁驱动电路方法。
技术介绍
1、站台门广泛使用电磁锁产品。电磁锁采用电磁原理，利用电磁线圈通电产生电磁力，使衔铁或铁芯产生移动，带动锁钩同步动作，锁紧或打开站台门中的滑动门，实现地铁列车的车门与滑动门同步开关；同时，防止滑动门因意外情况下开门，保障站台乘客人身安全。
2、在电磁锁通电刚开始工作时因气隙处于最大距离，所以需要较大的电压才能保证锁钩正常动作，在锁钩动作完成后处于保持阶段时，因气隙此时处于最小距离，所以仅需较小的电压即可维持锁钩提起的状态。基于以上特性，在站台门电磁锁实际应用时，部分电磁锁采用双电源供电模式，即先通入较高的电压用于电磁锁的提锁，在动作完成后处于保持阶段时，采取较低的电压保持提锁状态。供电电压从较高电压到较低电压切换的过程中，电磁锁线圈两端会产生较大的反向电动势，影响电磁锁的可靠性；同时，在供电电压为高电压时，电磁锁线圈的功率很大，发热严重，同样易产生故障，减少电磁锁的使用寿命。
3、应用在不同线路的站台门，其供电模式不同，各线路之间的电磁锁无法互换。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有适用性强、发热量低、功率可调，可以适应宽电压输入，能够降低电磁锁的能耗，减少线圈的发热量，延长使用寿命，同时实现对电磁锁故障预警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，本专利技术所采用的技术方案是，涉及一种宽电压输入的脉冲宽度调制电磁锁驱动电路方法
3、所述的电压转换电路包括输入电压vin、电容c1~c9、电阻r1~r4、电感l1和电源芯片u1，输入电压vin用于提供直流电给电磁锁线圈；电容c4~c7与输入电压vin相连，用于滤波；电容c1~c3、电阻r1~r4和电感与电源芯片u1相连用于生成直流电压d5v；电容c8、c9与直流电压d5v相连，用于滤波；电压转换电路产生5v输出电压分别提供给mos驱动电路、电压采样电路、电流采样电路、采样保持电路、报警电路、烧录电路。
4、所述的mosfet驱动电路中cpu用于产生pwm脉冲，占空比根据电磁锁线圈的参数和输入电压vin决定，mosfet驱动电路包括cpu u2、电容c10、电阻r5~r7、pnp三极管q1、mosfetq2、肖特基二极管d1。电容c10与直流电压d5v相连；pnp三极管q1的基极与电阻r6电连接，发射集与直流电压d5v相连，集电极与电阻r7相连；mosfet q2的源极接地，栅极与r7相连并通过电阻r5接地，漏极与电磁锁线圈的out2端相连；肖特基二极管d1的正极与电磁锁线圈的out2端相连，负极与电磁锁线圈的out1端相连。
5、所述的电压采样电路包括电阻r8~r10、电容c13~c14，电阻r8一端与电磁锁线圈的out1端相连，另一端与电阻r9相连；电阻r9的另一端与电阻r10相连；电阻r10的另一端接地；电容c13、c14一端与电磁锁线圈的out1端相连，另一端接地。
6、所述的电流采样电路包括肖特基二极管d4、电容c12、电流检测芯片u3，肖特基二极管d4的正极与输入电压vin相连，负极与电流检测芯片u3的输入相连；电容c12与直流电压d5v相连。
7、所述的采样保持电路包括电阻r11~r14、电容c15~c18、肖特基二极管d2~d3、运算放大器u4，电阻r13一端与电压采样电路相连，另一端与运算放大器u4的pin5相连；电容c17一端与运算放大器u4的pin5相连，另一端接地；电阻r12一端与电流采样电路相连，另一端与运算放大器u4的pin3相连；电容c18一端与运算放大器u4的pin3相连，另一端接地；电阻r11一端与运算放大器u4的pin5、pin6相连，另一端与cpu u2的adc_voltage引脚相连；电阻r14一端与运算放大器u4的pin1、pin2相连，另一端与cpu u2的adc_current引脚相连；电容c11一端与cpu u2的adc_current引脚相连，另一端接地；电容c16一端与cpu u2的adc_voltage引脚相连，另一端接地；肖特基二极管d2的负极与直流电压d5v相连，正极与cpu u2的adc_current引脚相连；肖特基二极管d3的负极与直流电压d5v相连，正极与cpu u2的adc_voltage引脚相连。
8、所述的报警电路包括电阻r15和led1，电阻r15一端与cpu u2的led引脚相连，另一端与led1的负极相连；led1的正极与直流电压d5v相连。
9、所述的烧录电路包括针座cnt1，针座cnt1的pin1与cpu u2的txd相连，pin2与cpuu2的rxd相连，pin3与直流电压d5v相连，pin4与gnd相连。
10、电路的工作原理为：当电磁锁的输入端vin为v1时，经过电源芯片u2得到直流5v电压，为cpu供电；cpu通过电压采样电路采集输入电压vin的值，在0~t1内输出占空比为duty1的pwm信号，此时输入电压为v1，电磁锁线圈两端的压差为△v1，确保电磁锁提锁；在t1~t2内输出占空比为duty2的pwm信号，此时输入电压为v1，电磁锁线圈两端的压差为△v2，维持电磁锁的提锁状态；在t3时刻，电磁锁的输入端vin变为v2，此时cpu输出占空比为duty3的pwm信号，使电磁锁线圈两端的压差保持△v2，维持电磁锁的提锁状态。通过调节cpu输出pwm脉冲的占空比可以改变电磁锁线圈两端的压差，在确保电磁锁提锁的同时降低了保持阶段的功率，实现功率可调的功能，同时减少了线圈的发热量，cpu将电流采样的值与设置域值比较，当检测到故障时报警电路工作，led点亮。
11、本专利技术由于采用以上技术方法，具有以下的特点和优点：
12、1、适用性强
13、本专利技术可适用于宽电压输入，可在输入电压波动时保持电磁锁线圈电压的稳定；
14、2、发热量低、使用寿命长
15、本专利技术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；
16、3、功率可调
17、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线圈两端的压差，从而根据电磁锁线圈的参数和输入电压调节功率；
18、4、实现对电磁锁故障的预警
19、通过对电磁锁电流的采样，并与设置域值比较，可实现对门锁常见故障的预警，包括门锁未落到位、吸合不到位和卡滞等。
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1.一种宽电压输入的脉冲宽度调制电磁锁驱动电路方法，其特征是：包括电压转换电路（1）、MOSFET驱动电路（2）、电压采样电路（3）、电流采样电路（4）、采样保持电路（5）、 报警电路（6）；CPU通过电压采样电路（3）采集输入电压VIN的值，在0~t1内输出占空比为Duty1的PWM信号，此时输入电压为V1，电磁锁线圈两端的压差为△V1，确保电磁锁提锁；在t1~t2内输出占空比为Duty2的PWM信号，此时输入电压为V1，电磁锁线圈两端的压差为△V2，维持电磁锁的提锁状态；在t3时刻，电磁锁的输入端VIN变为V2，此时CPU输出占空比为Duty3的PWM信号，使电磁锁线圈两端的压差保持△V2，维持电磁锁的提锁状态，CPU将电流采样电路（4）的采样值与设置域值比较，当检测到故障时报警电路（6）工作，LED点亮。
2.根据权利要求1所述的一种宽电压输入的脉冲宽度调制电磁锁驱动电路方法，其特征是：所述的电压转换电路（1）包括输入电压VIN、电容C1~C9、电阻R1~R4、电感L1和电源芯片U1；输入电压VIN用于提供直流电给电磁锁线圈；电容C4~C7与输入电压VIN相连，
3.根据权利要求1所述的一种宽电压输入的脉冲宽度调制电磁锁驱动电路方法，其特征是：所述的MOSFET驱动电路（2）中CPU用于产生PWM脉冲，占空比根据电磁锁线圈的参数和输入电压VIN决定；MOSFET驱动电路包括CPU U2、电容C10、电阻R5~R7、PNP三极管Q1、MOSFETQ2、肖特基二极管D1，电容C10与直流电压D5V相连；PNP三极管Q1的基极与电阻R6电连接，发射集与直流电压D5V相连，集电极与电阻R7相连；MOSFET Q2的源极接地，栅极与R7相连并通过电阻R5接地，漏极与电磁锁线圈的OUT2端相连；肖特基二极管D1的正极与电磁锁线圈的OUT2端相连，负极与电磁锁线圈的OUT1端相连。
4.根据权利要求1所述的一种宽电压输入的脉冲宽度调制电磁锁驱动电路方法，其特征是：所述的电压采样电路（3）包括电阻R8~R10、电容C13~C14，电阻R8一端与电磁锁线圈的OUT1端相连，另一端与电阻R9相连；电阻R9的另一端与电阻R10相连；电阻R10的另一端接地；电容C13和C14并联后一端与电磁锁线圈的OUT1端相连，另一端接地；电阻R9与电阻R10电连接点与采样保持电路（5）输入端的第5脚通过电阻R13电连接，将采样电压传递给采样保持电路（5）。
5.根据权利要求1所述的一种宽电压输入的脉冲宽度调制电磁锁驱动电路方法，其特征是：所述的电流采样电路（4）包括肖特基二极管D4、电容C12、电流检测芯片U3；肖特基二极管D4的正极与输入电压VIN相连，负极与电流检测芯片U3的输入相连；直流电压D5V与电流检测芯片U3的电源端电连接，电流检测芯片U3的电源正端与直流电压D5V电连接点到电流检测芯片U3的负端接电容C12；电流检测芯片U3的电流采样端第1脚和第2脚并联与肖特基二极管D4的负极电连接，第3脚和第4脚并联与MOSFET驱动电路（2）的负载回路电连接，用于获取MOSFET驱动电路（2）的负载电流。
6.根据权利要求1所述的一种宽电压输入的脉冲宽度调制电磁锁驱动电路方法，其特征是：所述的采样保持电路（5）包括电阻R11~R14、电容C15~C18、肖特基二极管D2~D3、运算放大器U4；电阻R13一端与电压采样电路（3）相连，另一端与运算放大器U4的Pin5相连；电容C17一端与运算放大器U4的Pin5相连，另一端接地；电阻R12一端与电流采样电路相连，另一端与运算放大器U4的Pin3相连；电容C18一端与运算放大器U4的Pin3相连，另一端接地；电阻R11一端与运算放大器U4的Pin5、Pin6相连，另一端与CPU U2的ADC_VOLTAGE引脚相连；电阻R14一端与运算放大器U4的Pin1、Pin2相连，另一端与CPU U2的ADC_CURRENT引脚相连；电容C11一端与CPU U2的ADC_CURRENT引脚相连，另一端接地；电容C16一端与CPU U2的ADC_VOLTAGE引脚相连，另一端接地；肖特基二极管D2的负极与直流电压D5V相连，正极与CPU U2的ADC_CURRENT引脚相连；肖特基二极管D3的负极与直流电压D5V相连，正极与CPU U2的ADC_VOLTAGE引脚相连。
7.根据权利要求1所述...
【技术特征摘要】
1.一种宽电压输入的脉冲宽度调制电磁锁驱动电路方法，其特征是：包括电压转换电路（1）、mosfet驱动电路（2）、电压采样电路（3）、电流采样电路（4）、采样保持电路（5）、 报警电路（6）；cpu通过电压采样电路（3）采集输入电压vin的值，在0~t1内输出占空比为duty1的pwm信号，此时输入电压为v1，电磁锁线圈两端的压差为△v1，确保电磁锁提锁；在t1~t2内输出占空比为duty2的pwm信号，此时输入电压为v1，电磁锁线圈两端的压差为△v2，维持电磁锁的提锁状态；在t3时刻，电磁锁的输入端vin变为v2，此时cpu输出占空比为duty3的pwm信号，使电磁锁线圈两端的压差保持△v2，维持电磁锁的提锁状态，cpu将电流采样电路（4）的采样值与设置域值比较，当检测到故障时报警电路（6）工作，led点亮。
2.根据权利要求1所述的一种宽电压输入的脉冲宽度调制电磁锁驱动电路方法，其特征是：所述的电压转换电路（1）包括输入电压vin、电容c1~c9、电阻r1~r4、电感l1和电源芯片u1；输入电压vin用于提供直流电给电磁锁线圈；电容c4~c7与输入电压vin相连，用于滤波；电容c1~c3电阻r1~r4和电感与电源芯片u1相连用于生成直流电压d5v；直流5v电压为mosfet驱动电路（2）、电压采样电路（3）、电流采样电路（4）、采样保持电路（5）、 报警电路（6）供电；电容c8、c9与直流电压d5v相连，用于滤波。
3.根据权利要求1所述的一种宽电压输入的脉冲宽度调制电磁锁驱动电路方法，其特征是：所述的mosfet驱动电路（2）中cpu用于产生pwm脉冲，占空比根据电磁锁线圈的参数和输入电压vin决定；mosfet驱动电路包括cpu u2、电容c10、电阻r5~r7、pnp三极管q1、mosfetq2、肖特基二极管d1，电容c10与直流电压d5v相连；pnp三极管q1的基极与电阻r6电连接，发射集与直流电压d5v相连，集电极与电阻r7相连；mosfet q2的源极接地，栅极与r7相连并通过电阻r5接地，漏极与电磁锁线圈的out2端相连；肖特基二极管d1的正极与电磁锁线圈的out2端相连，负极与电磁锁线圈的out1端相连。
4.根据权利要求1所述的一种宽电压输入的脉冲宽度调制电磁锁驱动电路方法，其特征是：所述的电压采样电路（3）包括电阻r8~r10、电容c13~c14，电阻r8一端与电磁锁线圈的out1端相连，另一端与电阻r9相连；电阻r9的另一端与电阻r10相连；电阻r10的另一端接地；电容c13和c14并联后一端与电磁锁线圈的out1端相连，另一端接地；电阻r9与电阻r10电连接点与采样保持电路（5）输入端的第5脚通过电阻r13电连接，将采样电压传递给采样保...
【专利技术属性】
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，
申请(专利权)人：西安铁路信号有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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