TWI645662B - Driving circuit of battery type electronically controlled permanent magnet hanging plate - Google Patents

Driving circuit of battery type electronically controlled permanent magnet hanging plate Download PDF

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TWI645662B TW106130307A TW106130307A TWI645662B TW I645662 B TWI645662 B TW I645662B TW 106130307 A TW106130307 A TW 106130307A TW 106130307 A TW106130307 A TW 106130307A TW I645662 B TWI645662 B TW I645662B
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王木銓
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Abstract

電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路包括一第一MOSFET、一第二MOSFET、 一閘極驅動模組、一第一開關及一第二開關。第二MOSFET的汲極與第一MOSFET的源極串聯連接，且有一輸出端。閘極驅動模組連接第一MOSFET的閘極及第二MOSFET的閘極。第一開關連接一電源端及第一MOSFET的汲極。第二開關連接第二MOSFET的源極及一接地端。如此，本發明所提供電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路可以透過MOSFET來取代傳統電路設計，且可有效解決MOSFET的漏電流問題。

Description

電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路
本發明係與永磁式電控磁盤和電瓶式吊盤的技術有關，特別是指一種電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路。
目前的電控永磁吊盤大多利用交流電作為電源，或者是設置蓄電池(電瓶)供應直流電源，而利用蓄電池之直流電源作充磁與退磁工作的時候，卻常會有電路的驅動電流較小，需要使用較大空間體積的散熱器，而且成本較高等問題。
有鑑於上述缺失，本發明的目的在於提供一種電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路，其可作為低電壓大電流的功率輸出控制，減少散熱模組占用的空間。
為達成上述目的，本發明的電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路包括一第一MOSFET、一第二MOSFET、一閘極驅動模組、一第一開關及一第二開關。第二MOSFET的汲極與第一MOSFET的源極串聯連接，且有一輸出端。閘極驅動模組連接第一MOSFET的閘極及第二MOSFET的閘極。第一開關連接一電源端及第一MOSFET的汲極。第二開關連接第二MOSFET的源極及一接地端。
如此，本發明電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路可以透過MOSFET來取代傳統電路設計，且可有效解決MOSFET的漏電流問題，更可讓MOSFET承受大電流的輸出，及減少散熱模組占用的空間。
有關本發明所提供之電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。
10‧‧‧電瓶式電控永磁吊盤
20‧‧‧鋰電池
30‧‧‧控制裝置
31‧‧‧直流/直流變流器
33‧‧‧微控制器
35‧‧‧無線通訊模組
37‧‧‧驅動電路
371‧‧‧第一開關
372‧‧‧第二開關
373‧‧‧第一MOSFET
374‧‧‧第二MOSFET
375‧‧‧閘極驅動模組
376‧‧‧輸出端
377‧‧‧閘極驅動器
379‧‧‧光耦合器
40‧‧‧永磁電控磁盤
50‧‧‧遙控器
60‧‧‧輸出擴充埠
DZ1‧‧‧第一稽納二極體
DZ2‧‧‧第二稽納二極體
D1‧‧‧第一二極體
D2‧‧‧第二二極體
D3‧‧‧第三二極體
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
R3‧‧‧第三電阻
R4‧‧‧第四電阻
R5‧‧‧第五電阻
R6‧‧‧第六電阻
C1‧‧‧第一自舉電容
C2‧‧‧第二自舉電容
QP‧‧‧P通道電晶體
N1、N2‧‧‧連接端
N3‧‧‧控制端
ID‧‧‧驅動電流
V1‧‧‧第一電源
V2‧‧‧第二電源
第1圖是本發明的電瓶式電控永磁吊盤的組成方塊圖。
第2圖是本發明的電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路的電路圖。
第3圖是驅動電路的第一開關及第二開關的運作電路圖。
第4圖是本發明的電瓶式電控永磁吊盤有多個驅動電路的電路圖。
以下，茲配合各圖式列舉對應之較佳實施例來對本發明的電瓶式電控永磁吊盤的組成構件及達成功效來作說明。然各圖式中電瓶式電控永磁吊盤的構件、尺寸及外觀僅用來說明本發明的技術特徵，而非對本發明構成限制。
如第1圖所示，該圖是本發明的電瓶式電控永磁吊盤10的組成方塊圖。本發明的電瓶式電控永磁吊盤10包括一鋰電池20、一控制裝置30、一永磁電 控磁盤40及一遙控器50。鋰電池20較佳是可以充電的。鋰電池20連接控制裝置，且供電給控制裝置，鋰電池20在充磁及退磁切換瞬間提供短暫大電流應用。控制裝置30連接永磁電控磁盤40，且用以控制永磁電控磁盤40的運作。遙控器50是透過無線方式遙控控制裝置30的運作。
控制裝置30包括一直流/直流變流器(DC/DC converter)31、一微控制器(MCU)33、一無線通訊模組35及一驅動電路37。直流/直流變流器31連接鋰電池20。微控制器33連接直流/直流變流器31及無線通訊模組35。驅動電路37連接鋰電池20及永磁電控磁盤40，且用以輸出一驅動電流ID。驅動電流ID用以控制永磁電控磁盤40的運作，運作包含充磁及退磁。
如第2圖所示，驅動電路37包括一第一開關371、一第二開關372、一第一金氧半場效電晶體(簡稱第一MOSFET)373、一第二金氧半場效電晶體(簡稱第二MOSFET)374及一閘極驅動模組375。第一MOSFET 373及第二MOSFET 374都是N通道MOSFET。第一開關371連接第一MOSFET 373的汲極(D)及一電源端VS，第二開關372連接第二MOSFET 374的源極(S)及一接地端。第一MOSFET 373的源極(S)與第二MOSFET 374的汲極(D)串聯連接，且有一輸出端376，用以連接永磁電控磁盤40，並輸出驅動電流ID。第一MOSFET 373的閘極(G)及第二MOSFET 374的閘極(G)分別連接閘極驅動模組375。
閘極驅動模組375包括一閘極驅動器377、第一稽納二極體(zener diode)DZ1、一第二稽納二極體DZ2、一第一二極體D1、一第二二極體D2、一第一電阻R1、一第二電阻R2、一第三電阻R3、一第四電阻R4、一第一自舉電容C1及一第二自舉電容C2。第一稽納二極體DZ1與第一電阻R1是並聯連接，且連接第一MOSFET 373的閘極及源極。第二稽納二極體DZ2與第二電阻R2是並聯連接，且連 接第二MOSFET 374的閘極及源極。第一二極體D1與第三電阻R3並聯連接，且連接第一MOSFET 373的閘極及閘極驅動器377。第二二極體D2與第四電阻R4並聯連接，且連接第二MOSFET 374的閘極及閘極驅動器377。第一自舉電容C1及第二自舉電容C2是並聯連接且連接閘極驅動器377及輸出端376，第一自舉電容C1的電容值是大於第二自舉電容C2的電容值，第一自舉電容C1用以穩定低頻電壓，第二自舉電容C2用以吸收高頻干擾。
本實施例的閘極驅動器377是一積體電路，型號是IR2104。
如第3圖所示，該圖是第一開關371及第二開關372的運作電路，第一開關371及第二開關372可以是機械式繼電器或電子式繼電器，第一開關371及第二開關372的運作電路包括一第三二極體D3、一第五電阻R5、一P通道電晶體QP、一光耦合器379及一第六電阻R6。第三二極體D3與第一開關371及第二開關372並聯連接，還連接第一電源V1及P通道電晶體QP的射極(E)，第五電阻R5連接第一電源V1、第三二極體D3及P通道電晶體QP的基極(B)，P通道電晶體QP的基極(B)連接接地端。光耦合器379連接第六電阻R6、一控制端N3及P通道電晶體QP。第六電阻R6接收第二電源V2，其中，圖中，第一開關371的連接端N1是連接第一MOSFET 373，第二開關372的連接端N2是連接第二MOSFET 374。
控制端N3接收控制信號而使光耦合器379觸發P通道電晶體QP，來驅動第一開關371及第二開關372導通，相同地，控制信號也可以控制光耦合器379使P通道電晶體QP截止，這樣第一開關371及第二開關372就截止，即斷開。
以上，說明本發明的電瓶式電控永磁吊盤10的組成及其電路，隨後說明其應用在充磁及退磁時，驅動電路的運作。
請再參照第2圖，在充磁應用時，驅動電路37的第一開關371及第二開關372接收到控制信號，而使第一開關371及第二開關372導通，接著，閘極驅動模組375的閘極驅動器377延遲一預設時間後，在預設時間到時輸出第一閘極信號給第一MOSFET 373及一第二閘極信號給第二MOSFET 374，以使電源端VS的電源能透過導通的第一MOSFET 373提供輸出電流至輸出端376，直到永磁電控磁盤40被充電完成。充電過程中，第一稽納二極體DZ1及第二稽納二極體DZ2是可確保第一MOSFET 373及第二MOSFET374的閘-源極電壓(VGS)的穩定，也就是作為電壓鉗位。如此，永磁電控磁盤40就能被充電而產生磁力。
本實施例中，預設時間的範圍是0.5-1秒，較佳是選用0.6秒，預設時間的是為了避免第一開關371及第二開關372導通瞬間的電力干擾(例如火花)，導致第一MOSFET 373及第二MOSFET 374損壞。
其中，充磁完成後，電瓶式電控永磁吊盤10可以持續1年保持磁性，也就是說，在磁力足夠的情況下，不需要再次進行充磁應用的充電。在充電完成後，驅動電路37的閘極驅動模組375輸出的第一閘極信號及第二閘極信號是代表關閉第一MOSFET 373及第二MOSFET 374，此時，導通的第一二極體D1及第二二極體D2可加快第一MOSFET 373及第二MOSFET 374的關閉時間。然後，第一開關371及第二開關372也可以被斷開，以確保第一MOSFET 373及第二MOSFET 374沒有電源輸入。又第一電阻R1及第二電阻R2能確保第一MOSFET 373及第二MOSFET 374沒有輸出時閘-源極電壓值(VGS)等於0，也就是避免漏電流。
退磁應用時，驅動電路37的運作大致與充磁相同，不同之處在於驅動電路37的閘極驅動模組375輸出的第一閘極信號及第二閘極信號對應的控制不同，退磁應用時是控制第一MOSFET 373及第二MOSFET 374形成一退磁路徑， 以讓儲存在電瓶式電控永磁吊盤10的能量能透過退磁路徑進行釋放，或對鋰電池進行充電。
本實施例中，閘極驅動模組375是控制第一MOSFET 373及第二MOSFET 374形成的半橋電路，第一開關371連接半橋電路的火線，第二開關372連接半橋電路的地線，因此，當火線及地線都被斷開時，才能確保半橋電路不會有電源。
如第4圖所示，該圖的控制裝置大致與前述實施例相同，不同的地方在於控器裝置可擴充成多組驅動電路37，該些驅動電路37的電路組成與上述相同，該些驅動電路37的輸出端連接在一輸出擴充埠60，因此，控制裝置可控制多組電瓶式電控永磁吊盤10。
由於，本發明所提供電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路使用MOSFET作為低電壓大電流的功率輸出控制，以加快電路運作的時間，並減少散熱模組占用的空間。再者，本發明透過配置第一開關及第二開關確保第一MOSFET及第二MOSFET與火線及地線形成絕對隔離，來避免產生漏電流。
最後，強調，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

Claims (6)

  1. 一種電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路，包括：一第一MOSFET；一第二MOSFET，該第二MOSFET的汲極與該第一MOSFET的源極串聯連接，且有一輸出端；一閘極驅動模組，連接該第一MOSFET的閘極及該第二MOSFET的閘極；一第一開關，連接一電源端及該第一MOSFET的汲極；及一第二開關，連接該第二MOSFET的源極及一接地端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路，其中，該閘極驅動模組包括一第一稽納二極體、一第二稽納二極體、一第一電阻及一第二電阻，該第一稽納二極體與該第一電阻並聯連接，且連接該第一MOSFET的閘極及源極，該第二稽納二極體與該第二電阻並聯連接，且連接該第二MOSFET的閘極及源極。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路，其中，該閘極驅動模組包括一閘極驅動器、一第一二極體及一第二二極體，該第一二極體連接該第一MOSFET的閘極及該閘極驅動器，該第二二極體連接該第二MOSFET的閘極及該閘極驅動器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路，其中，該閘極驅動模組包括一第一自舉電容及一第二自舉電容，該第一自舉電容及該第二自舉電容是並聯連接且連接該閘極驅動器及該輸出端，該第一自舉電容的電容值大於該第二自舉電容的電容值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路，其中，該閘極驅動模組在該第一開關及該第二開關導通後延遲一預設時間，在該預設時間到時控制該第一MOSFET及該第二MOSFET。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的電瓶式電控永磁吊盤的驅動電路，其中，該第一MOSFET及第二MOSFET是N通道MOSFET。
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