CN111082477A - 电压控制电路及电控永磁控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电压控制电路，其包括升压电路模块、电容储能电路模块、第一继电器模块以及第二继电器模块，所述升压电路模块接入直流电源，所述电容储能电路模块与升压电路模块串联；所述第一继电器模块能够连接电容储能电路模块与升压电路模块连接而使电容储能电路模块处于充电状态，或者，所述第一继电器模块能够连接电容储能电路模块与第二继电器模块而使电容储能电路模块处于放电状态，所述第二继电器模块还与负载连接，并至少能够使电容储能电路模块向负载输出正向或反向电流。本发明还提供了采用所述电压控制电路的电控永磁控制器，其具有体积小，控制精确等优点。
Description
技术领域
本发明特别涉及一种电压控制电路及电控永磁控制器，属于电控磁力技术领域。
背景技术
电控磁力产品是传统电磁产品的更新换代，具有磁吸力大、体积小等优点，且只需在充/退磁功能转换瞬间供电，既节约了大量电能，又可以减少线圈长时间通电引起的损耗与线圈发热引起的工件热变形。电控永磁器件控制器作为电控磁力产品的核心器件，其性能好坏直接影响着电控磁力产品的整体性能及使用安全。目前国内、外常用的采用直接蓄电池和市电供电的电控永磁器件控制器存在以下问题：
1)采用市电的可控硅移相控制技术与功率管脉宽调制稳压技术的控制器，其电控永磁器件的磁性吸力随充磁时的市电电压、环境温度的波动变化较大，无法对电永磁吸盘的磁性吸力进行精确控制；功率管脉宽调制稳压技术的输出为恒压特性，当环境温度变化较大时，输出励磁电流波动较大，当电永磁吸盘励磁线圈出现绝缘故障时，输出电流将急剧增大，极易造成励磁线圈因过热而烧毁；当外电源电压过高或过低时，进行充、退磁操作易造成电永磁吸盘励磁线圈过热烧毁或因欠励磁而磁力不足或无法退磁。
2)通常采用蓄电池作为电源输入的IGBT、功率管或继电器控制，如CN102351125A公开了一种蓄电池式电控永磁铁，其输出控制电压的大小取决于蓄电池的容量。当电源电压过低时，进行充、退磁操作易造成电永磁吸盘因欠励磁而磁力不足或无法退磁，若想提高提高其输出电压，就得增加蓄电池电压，从而会增加蓄电池尺寸，增加了控制器的体积；一些电控永磁器件的内阻仅有几欧姆甚至是不到1欧姆或当电永磁吸盘励磁线圈出现绝缘故障时，此时相当于将蓄电池正负极短接，对蓄电池造成损坏，从而影响电控磁力产品的整体性能及使用安全。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电压控制电路及电控永磁控制器，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种电压控制电路，其包括：升压电路模块、电容储能电路模块、第一继电器模块以及第二继电器模块，所述升压电路模块接入直流电源，所述电容储能电路模块与升压电路模块串联；所述第一继电器模块能够连接所述电容储能电路模块与升压电路模块连接而使电容储能电路模块处于充电状态，或者，连接所述电容储能电路模块与第二继电器模块而使电容储能电路模块处于放电状态，所述第二继电器模块还与负载连接，并至少能够使电容储能电路模块向负载输出正向或反向电流。
本发明实施例还提供了一种电控永磁控制器，其包括壳体、信号控制电路以及所述的电压控制电路，所述信号控制电路和电压控制电路设置于所述壳体内。
与现有技术相比，本发明提供的电控永磁控制器采用直流电源作为电源输入，不易受市电电压、环境温度影响；本发明提供的电控永磁器件控制器具有升压电路模块，体积小，输出电压大；当外界输入电压较小不能驱动电控永磁器件时，所述的升压电路模块可增加输入电压，达到预期控制效果；本发明提供的电控永磁控制器采用电容储能电路模块充/放电进行充/退磁，输出电压可控，有效保护线圈及电控永磁器件；同时电容储能电路模块具有隔离作用，使得输出电压不会影响输入端电源。
附图说明
图1是本发明一典型实施案例中一种电控永磁控制器的结构示意图；
图2是本发明一典型实施案例中电压控制电路的结构示意图；
图3是本发明一典型实施案例中升压电路模块的结构示意图；
图4是本发明一典型实施案例中一种电容储能电路模块的结构示意图；
图5是本发明一典型实施案例中一种电容储能电路模块的结构示意图；
图6是本发明一典型实施案例中一种电容储能电路模块的结构示意图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例提供了一种电压控制电路，其包括：升压电路模块、电容储能电路模块、第一继电器模块以及第二继电器模块，所述升压电路模块接入直流电源，所述电容储能电路模块与升压电路模块串联；所述第一继电器模块能够连接所述电容储能电路模块与升压电路模块连接而使电容储能电路模块处于充电状态，或者，连接所述电容储能电路模块与第二继电器模块而使电容储能电路模块处于放电状态，所述第二继电器模块还与负载连接，并至少能够使电容储能电路模块向负载输出正向或反向电流。
在一些较为具体的实施方案中，所述升压电路模块包括DC-DC升压电路。
在一些较为具体的实施方案中，所述升压电路模块包括电感模块、二极管模块、MOS管模块以及第一电容模块，所述电感模块与二极管模块依次串联设置于升压电路模块的输入端和输出端之间，所述MOS管模块的第一电极连接于电感模块和二极管模块之间、第二电极接地、第三电极与脉冲输入连接；所述第一电容模块的一端连接于二极管模块和输出端之间、另一端接地；所述电感模块与第一电容模块并联设置。
在一些较为具体的实施方案中，所述升压电路模块与直流电源并联。
进一步的，所述电容储能电路模块包括至少一个电容。
进一步的，所述电容储能电路模块包括复数个第二电容模块，任意两个第二电容模块之间串联或者并联；每个所述第二电容模块包括复数个电容，任意两个电容之间相互串联或者并联。
进一步的，所述第一所述第二继电器模块与负载连接，使负载的正端与电容储能电路模块连接，负端接地，从而使电容储能电路模块向负载输出正向电流；或者，所述第二继电器模块与负载连接，使负载的负端与电容储能电路模块连接，正端接地，从而使电容储能电路模块向负载输出反向电流。
更进一步的，所述第一继电器模块还与第一继电器控制模块连接，第二继电器模块还与第二继电器控制模块连接；所述第一继电器控制模块和第二继电器控制模块包括脉冲输入模块。
进一步的，所述第一继电器模块的公共端与电容储能电路模块串联，第一继电器模块的常闭端与升压电路模块的正极串联；所述第二继电器模块的第一常开端和第二继电器模块的第一常闭端并联后与第一继电器模块的常开端串联，第二继电器模块的第二常开端和第二常闭端并联后接地。
本发明实施例还提供了一种电控永磁控制器，其包括壳体、信号控制电路以及所述的电压控制电路，所述信号控制电路与电压控制电路连接且均设置于所述壳体内。
进一步的，所述的电控永磁控制器还包括电压档位控制模块，所述电压档位控制模块与所述电压控制电路连接。
在一些较为具体的实施方案中，所述的电控永磁控制器还包括电压档位控制模块，所述电压档位控制模块与所述电压控制电路连接，所述电压档位控制模块包括硬件调档和软件调档。
具体的，本发明所提供的电控永磁器件控制器，包括壳体、信号控制电路以及电压控制电路，所述信号控制电路和电压控制电路设置于所述壳体内，所述的电压控制电路包括升压电路模块、电容储能电路模块、第一继电器模块以及第二继电器模块，所述升压电路模块接入直流电源，所述电容储能电路模块与升压电路模块串联。
更为具体的，直流电源输入，经过升压电路模块增加输入电压，通过电容储能电路模块存储/释放电能，以达到增加输出电压的目的，从而更有效的控制电控永磁器件工作。
作为本发明的优选方案，所述升压电路模块为DC-DC升压电路，所述DC-DC升压电路包括二极管、电容、电感、MOS管，使得电容放电电压和电源电压叠加，从而升高电压。
作为本发明的优选方案，所述DC-DC升压电路中的电容可以是单个电容，或多个电容串联、并联、串并联组合而成。
作为本发明的优选方案，第一继电器模块至少用以控制电容储能电路模块的充/放电，第二继电器模块包括单路或多路继电器，至少用以控制电容储能电路模块输出正反向电压或电流。
本发明实施例提供的电控永磁器件控制器在具体应用时，其可重复控制电控永磁器件的充磁、退磁。具体地：当需要充磁时，给控制器通入直流电，控制器电源指示灯亮，按下充磁控制按键，开始充磁工作，相应充磁指示灯亮起，升压电路模块将输入电压升高，给电容储能电路模块充电；电容储能电路模块充电饱和后，利用第一继电器模块和第二继电器模块及继电器控制电路使电容储能电路模块放电，令正向(反向)电流通过电控永磁器件，充磁指示灯熄灭，达到充磁效果，可以理解，该控制器仅需在完成充/退磁状态转换瞬间(0.1-2s)需要电源，完成充/退磁状态转换后便无需电流流通；当需要退磁时，给控制器通入直流电，控制器电源指示灯亮，按下退磁控制按键，开始退磁工作，相应退磁指示灯亮起，升压电路模块将输入电压升高，给电容储能电路模块充电，电容储能电路模块充电饱和后，利用第一继电器模块和第二继电器模块及继电器控制电路使电容放电，令反向(正向)电流通过电控永磁器件，退磁指示灯熄灭，达到退磁效果，可以理解，该控制器仅需在完成退/充磁状态转换瞬间(0.1-2s)需要电源，完成退/充磁状态转换后便无需电流流通。
如下将结合附图以及具体实施方案对本本发明所提供的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1和图2，一种电控永磁器件控制器，包括壳体10、信号控制电路11和电压控制电路12。其中，信号控制电路11和电压控制电路12在壳体10内部，电压控制电路12包括升压电路模块101、电容储能电路模块102、第一继电器模块K1及第一继电器控制模块103、第二继电器模块K2及第二继电器控制模块104，所述升压电路模块101与直流电源105并联，电容储能电路模块102与升压电路模块101串联，所述第一继电器模块K1的公共端与电容储能电路模块102串联，第一继电器模块K1常闭端1与升压模块101正极串联；第二继电器模块K2的一个常开端3和第二继电器模块K2的一个常闭端6并联后与第一继电器模块K1的常开端2串联，第二继电器模块K2剩余的一个常开端4和常闭端5并联后接地；其中第一继电器控制模块103和第二继电器控制模块104均通过脉冲输入来控制第一继电器模块和第二继电器模块的工作状态。
电控永磁器件控制器采用的直流电源输入，可采用电源适配器、开关电源、蓄电池等。
请参阅图3，升压电路模块101采用DC-DC升压电路，包括二极管D、电容(即第一电容模块)C、电感L、MOS管M，电感L与二极管D依次串联设置于升压电路模块101的输入端和输出端之间，MOS管M的第一电极(例如源极)连接于电感L和二极管D之间、第二电极(例如漏极)接地、第三电极(例如栅极)与脉冲输入连接；电容C的一端连接于二极管模块和输出端之间、另一端接地；所述电感L与电容C并联设置。所述的升压电路模块101使得电容放电电压和输入电源电压叠加，从而升高电压，当外界输入电压较小，不能满足控制电控永磁器件所需电压时，升压电路模块便可将输入电压升至合适的电压，从而达到控制电控永磁器件的目的。
请参阅图4-图6，其中的电容储能电路模块102可使用一个电容C1；也可以使用多个电容(C1-Cn)串联(如图4)，增加蓄电容量；也可以采用多个电容(C3-1-C3-n)并联(如图5)，增加蓄电电压；还可以将多个电容(C2-1-C2-n…Cn-1-Cn-n)串联后再并联(如图6)，同时增加容量与电压。
请再次参阅图2，电控永磁器件控制器采用直流电源输入，其中，直流电源输入包括开关电源、蓄电池等直流电源输入。电控永磁器件控制器可采用开关电源作为直流电源输入，其与直接使用交流市电作为控制器电源输入相比，有效避免了控制器因市电电压波动而影响工作效果，具体输出控制稳定可靠等优势，电控永磁器件控制器也可采用蓄电池作为直流电源输入，其具有集成度高、输出电压稳定等优点。
具体的，请参阅图2，直流电源输入控制器后，经过升压电路模块101进行升压，升压后给电容储能电路模块102进行充电，此时第一继电器模块K1连接至常闭端1；当需要充磁(退磁)时候，通过第一继电器控制模块103(采用脉冲输入信号控制第一继电器模块)控制第一继电器模块K1连接至常开端2，控制第二继电器K2连接至常开端3、常闭端5，从而有正向(反向)电流通过线圈(负载)，达到充磁(退磁)目的；当需要退磁(充磁)时候，通过第二继电器控制模块104(采用脉冲输入信号控制第二继电器模块)控制第二继电器模块K1至常开端2，控制第二继电器K2连接至常开端4、常闭端6，使其导通，从而有反向(反向)电流通过线圈，达到退磁(充磁)目的。本发明通过上述操作，输出正/反向大电流(瞬时电流可达30A)通过电控永磁器件励磁线圈，从而控制永磁体，达到控制电控永磁器件工作面吸力的目标。
综上所述，本发明所提供的电控永磁器件控制器，与现有技术相比具有下列优点：
1)在电路中当外界采用电源适配器、开关电源、蓄电池等电源供电时，输入电源有限，本发明提供的升压电路模块，可提升输入电压，达到更好的控制效果；
2)采用直流电源作为电压输入，使得输出电压稳定，避免因市电压波动导致输出电压不稳，从而对电控永磁器件实现精确稳定控制；
3)往往电控永磁器件需要足够大电流(甚至高达几十安)，采用电容充放电模式对电控永磁器件进行充/退磁，输入/输出之间具有电源隔离，输出电流不会影响电路中其他模块，增加了电路的使用寿命；
4)继电器作为电路中的开关元件，控制简单稳定性高。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电压控制电路，其特征在于包括：升压电路模块、电容储能电路模块、第一继电器模块以及第二继电器模块，所述升压电路模块接入直流电源，所述电容储能电路模块与升压电路模块串联；所述第一继电器模块能够连接所述电容储能电路模块与升压电路模块连接而使电容储能电路模块处于充电状态，或者，连接所述电容储能电路模块与第二继电器模块而使电容储能电路模块处于放电状态，所述第二继电器模块还与负载连接，并至少能够使电容储能电路模块向负载输出正向或反向电流。
2.根据权利要求1所述的电压控制电路，其特征在于：所述升压电路模块包括DC-DC升压电路。
3.根据权利要求2所述的电压控制电路，其特征在于：所述升压电路模块包括电感模块、二极管模块、MOS管模块以及第一电容模块，所述电感模块与二极管模块依次串联设置于升压电路模块的输入端和输出端之间，所述MOS管模块的第一电极连接于电感模块和二极管模块之间、第二电极接地、第三电极与脉冲输入连接；所述第一电容模块的一端连接于二极管模块和输出端之间、另一端接地；所述电感模块与第一电容模块并联设置。
4.根据权利要求1所述的电压控制电路，其特征在于：所述升压电路模块与直流电源并联；和/或，所述电容储能电路模块包括至少一个电容。
5.根据权利要求4所述的电压控制电路，其特征在于：所述电容储能电路模块包括复数个第二电容模块，任意两个第二电容模块之间串联或者并联；每个所述第二电容模块包括复数个电容，任意两个电容之间相互串联或者并联。
6.根据权利要求1所述的电压控制电路，其特征在于：所述第一所述第二继电器模块与负载连接，使负载的正端与电容储能电路模块连接，负端接地，从而使电容储能电路模块向负载输出正向电流；或者，所述第二继电器模块与负载连接，使负载的负端与电容储能电路模块连接，正端接地，从而使电容储能电路模块向负载输出反向电流。
7.根据权利要求1或6所述的电压控制电路，其特征在于：所述第一继电器模块还与第一继电器控制模块连接，第二继电器模块还与第二继电器控制模块连接；所述第一继电器控制模块和第二继电器控制模块包括脉冲输入模块。
8.根据权利要求1或6所述的电压控制电路，其特征在于：所述第一继电器模块的公共端与电容储能电路模块串联，第一继电器模块的常闭端与升压电路模块串联；所述第二继电器模块的第一常开端和第二继电器模块的第一常闭端并联后与第一继电器模块的常开端串联，第二继电器模块的第二常开端和第二常闭端并联后接地。
9.一种电控永磁控制器，其特征在于包括壳体、信号控制电路以及如权利要求1-8中任一项所述的电压控制电路，所述信号控制电路与电压控制电路连接且均设置于所述壳体内。
10.根据权利要求9所述的电控永磁控制器，其特征在于还包括电压档位控制模块，所述电压档位控制模块与所述电压控制电路连接。
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