一種能實(shí)現(xiàn)電磁鐵快速換向的控制電路
電磁鐵是利用載流鐵心線圈產(chǎn)生的電磁吸力來(lái)操縱機(jī)械裝置，以完成預(yù)期動(dòng)作的一種電器，是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種電磁元件。因其具備控制的簡(jiǎn)便性，工作穩(wěn)定性及可靠性，所以在OA 產(chǎn)品及金融電子設(shè)備的換向結(jié)構(gòu)上得到廣泛的應(yīng)用。但科技的發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)行速度不斷提出新要求，傳統(tǒng)的電磁鐵控制電路制約了電磁鐵的響應(yīng)速度[1]，從而影響了產(chǎn)品運(yùn)行速度的提升。本文將結(jié)合OA 產(chǎn)品的通道換向機(jī)構(gòu)，重點(diǎn)分析傳統(tǒng)的電磁鐵控制電路的弊端，介紹基于傳統(tǒng)的電磁鐵控制電路進(jìn)行改良，實(shí)現(xiàn)電磁鐵快速換向的新型控制電路。
1 傳統(tǒng)電磁鐵控制電路的弊端分析
圖1 為通常應(yīng)用于OA 產(chǎn)品輸送通道上的電磁鐵換向機(jī)構(gòu)，其工作原理是采用直線電磁鐵對(duì)換向塊進(jìn)行兩個(gè)方向的通道切換。電磁鐵的傳統(tǒng)控制電路如圖2 所示，使用一只MOS 管V1 對(duì)電磁鐵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，輸入信號(hào)ON_OFF 為高電平時(shí)，V1 的D、S 端導(dǎo)通，DC 36V 電源驅(qū)動(dòng)電磁鐵吸合而連通通道方向1；相反，當(dāng)輸入信號(hào)ON_OFF 為低電平時(shí)，V1 關(guān)閉輸出，電磁鐵在回位彈簧的作用下恢復(fù)到通道方向2。圖中的V2 是續(xù)流二極管，起到了V1 關(guān)閉輸出后電磁鐵兩端的反向電壓的箝位和續(xù)流作用，主要作用是防止MOS 管V1 及電源其他元件損壞；F1 是熔斷式保險(xiǎn)絲，起到了短路保護(hù)的作用。上述傳統(tǒng)控制電路存在以下缺點(diǎn)：換向速度慢，原因是V1 關(guān)閉輸出后，電磁鐵上的磁力能轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)續(xù)流二極管V2 慢速消耗，消耗過(guò)程中形成的回路電流使電磁鐵有一定的保持力，從而不能在回位彈簧的作用下快速回位換向。
圖1
圖2
2 快速換向控制電路結(jié)構(gòu)及其工作原理
2.1 電路結(jié)構(gòu)原理圖
基于上述傳統(tǒng)控制電路的缺陷分析[2]，提出圖3 所示的一種新的電磁鐵控制電路，該電路能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)管關(guān)閉輸出時(shí)電磁鐵磁力能的快速消耗，從而提高換向機(jī)構(gòu)的換向速度。
2.2 電路控制的工作原理
圖3
圖3 所示的新型電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路可對(duì)單路電磁鐵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，V2 是一個(gè)N 溝道MOS 管，作用是控制電磁鐵的電源開(kāi)啟和關(guān)斷；V2 是普通開(kāi)關(guān)二極管，起到了單向?qū)ǖ墓δ?；V3 是TVS 二極管，作用是對(duì)大于其閾值的電壓做快速吸收；V4 是P 溝道MOS 管，作用是關(guān)閉V3 的上述作用；R1、R2、R3 和V5 的作用是驅(qū)動(dòng)V4；F1 是熔斷式保險(xiǎn)絲，起到短路保護(hù)的作用，具體如下：當(dāng)ON_OFF1 輸入高電平“1”時(shí)，V1 的D、S 端導(dǎo)通，DC 36 V 電源驅(qū)動(dòng)電磁鐵工作，通道方向?qū)⒖焖偾袚Q到通道方向1。在電磁鐵正常工作時(shí)，當(dāng)ON_OFF1輸入低電平“0”、ON_OFF2 輸入低電平“0”時(shí)，V1、V4 和V5 關(guān)斷，電磁鐵掉電，根據(jù)電感續(xù)流特性，電磁鐵將產(chǎn)生反向電壓，其2 腳電壓高于1 腳，反向電壓通過(guò)V2 加載到V3的兩端，V3 的TVS 特性使得反向電流快速消耗完畢，實(shí)現(xiàn)電磁鐵快速釋放，通道方向切換至通道方向2。在電磁鐵正常工作時(shí)，當(dāng)ON_OFF1輸入低電平“0”、ON_OFF2 輸入高電平“1”時(shí)，V1 關(guān)斷，V4 和V5 開(kāi)啟，電磁鐵掉電，根據(jù)電感續(xù)流特性，電磁鐵將產(chǎn)生反向電壓，其2 腳電壓高于1 腳，反向電壓通過(guò)V2 加載到V3 和V4 的兩端，因V4 的D、S 端完全開(kāi)啟導(dǎo)通，反向電流流過(guò)V4 形成回流，反向電流慢速消耗完畢，電磁鐵只能慢速釋放后通道方向切換至通道方向2，與傳統(tǒng)控制電路功能相當(dāng)。進(jìn)一步，如圖3 所示，TVS 二極管V3 的擊穿電壓與電源電壓相匹配，兩者可以取相同電壓值。V2 可以選取普通開(kāi)關(guān)二極管或肖特基二極管，其反向耐壓必須大于電源電壓。V1 和V4 主要考慮其額定電流不小于電磁鐵的工作電流，一般至少2 倍以上。R1 取值范圍：1 kΩ ～ 4.7 kΩ，R3 取值范圍：10 kΩ，在電路中，R2的阻值是R3 的2 倍，具體和電源電壓大小與V4 的VGS電壓有關(guān)。(轉(zhuǎn)自電子產(chǎn)品世界)
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