一种高效节能的电磁阀驱动电路设计

Vol. 44 No. 2Apr. 2021第44卷第2期2021年4月电子器件Chinese Journal of ElccLmn DevicesImplementation of a Driving Circuit for EnergySaving Electromagnetic Valve *CHENG Jing * ^ABDULLA Nurmamat , SU Le(College of Electric Engineering ； Key Laboratory of Education Ministry for Renewable Energy Power Generationand Grid Technology in Xinjiang ,Xinjiang University , Urumqi Xinjiang 830047 , China)Abstract : In recent years , with Lhe rapid development of social economy and Lhe acceleration of energy consumption , "energy conservation and environmental protection"has become the proposition of the times. The state has formulatedmore strict conditions for electrical equipment in terms of energy conservation and environmental protection. Electrical equipment is facing great opportunities and challenges. LM317—adjustable three terminal voltage regulator is taken as the core component , an energy-saving driving circuit is designed for electromagnetic valves , the composition and prin ­ciple are described , the circuit model in Multisim software platform is built , and carries out simulation analysis , thenexperimental verification is carried out on the hardware circuit. The results show that the drive circuit can ensure the normal start-up and safe operation of the solenoid valve , and greatly reduce the power consumption , extend its service life,and improve its working safety and stability.Key words : electromagnetic valve ; driving circuit ; energy saving ； safety and stabilityEEACC ：5180 doi ：l 0・3969/j ・issn .1005-9490・2021・02・ 018—种节能电磁阀驱动电路的设计与实现*程静*，努尔买买提•阿布都拉，苏乐(新疆大学电气工程学院，新疆可再生能源发电与并网技术实验室，新疆乌鲁木齐,830047)摘要：近年来，随着社会经济的快速发展，能源的加速消耗，“节能环保”成为时代命题,国家在节能环保方面针对电气设备制定了更加严格的条件，电气设备在节能降耗方面面临着巨大机遇和挑战。

专利名称：一种脉冲电磁阀驱动电路
专利类型：实用新型专利
发明人：刘双春,王志勇,魏肃,柴智,黄志强,刘全喜申请号：CN201820588511.3
申请日：20180423
公开号：CN208112610U
公开日：
20181116
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供一种脉冲电磁阀驱动电路，包括单片机U1、第一储能模块、第二储能模块、开关SW1、P型场效应管、N型场效应管、至少两个NPN三极管、若干第一电阻、至少两个第二电阻、至少两个第三电阻。

本实用新型提供的脉冲电磁阀驱动电路，结构简单、实用；通过NPN三极管、P型场效应管和N型场效应管，实现了脉冲电磁阀的打开和关闭；并通过第一储能模块和第二储能模块，保证在掉电阀位记忆时，单片机进行有效的状态记忆存储和维持脉冲电磁阀动作的完成；实现对脉冲电磁阀真实阀位状态进行监测的目的，通过单片机记忆存储真实阀位状态，无需每次开机均重新识别真实阀位状态，节省了开机时间，具有良好的市场前景。

申请人：厦门芯阳科技股份有限公司
地址：361011 福建省厦门市湖里区中国(福建)自由贸易试验区厦门片区港中路1702号403-405单元
国籍：CN
代理机构：厦门加减专利代理事务所(普通合伙)
代理人：李强
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电磁阀电路原理
电磁阀电路原理是通过电磁力作用控制阀门的开关。

电磁阀是利用电磁力原理工作的装置，通过控制电流的通断来控制阀门的开合。

电磁阀电路主要包括电源、继电器、开关和电磁阀本身。

当电源通电时，电流通过继电器的线圈，产生电磁场。

继电器将电流从一组接点切换到另一组接点，从而改变电路的连接关系。

当电流通过继电器的线圈时，电磁场作用于开关，使开关闭合。

开关的闭合导致电流通过电磁阀的线圈，产生磁场。

这个磁场与电磁阀内部的活塞相互作用，使活塞移动，从而控制阀门的开度。

当电源断电时，电磁场消失，开关断开，电磁阀回到初始状态，阀门关闭。

在实际应用中，电磁阀电路常常与传感器、控制器等组合使用，实现对阀门运行状态的监测与控制。

例如，当需要监测液位时，可以将液位传感器与电磁阀电路连接，当液位达到一定高度时，传感器将信号发送给控制器，控制器通过电磁阀电路切换阀门状态，实现对液位的控制。

总之，电磁阀电路通过控制电流的通断，利用电磁力来控制阀门的开合，实现对流体的控制。

它在工业自动化控制、液压传动、液位控制等领域得到广泛的应用。

电磁阀工作原理及控制电路设计
电磁阀是一种常见的控制元件，常用于管道上的流体控制。

其工作原理是利用电
磁力控制流体的开关，从而实现流体的通断。

具体工作过程如下：
1. 电磁阀由主体、线圈和阀芯组成。

主体是外部固定的金属零件，通常由铜、铝
或不锈钢制成。

线圈是用绝缘导线绕成的线圈，能够产生磁场。

阀芯是铁芯，当
线圈通电时能够受到电磁力的作用。

2. 当不通电时，阀芯处于关闭状态，流体无法通过阀门。

此时，弹簧压力将阀芯
推向关闭位置，并将密封圈与阀门密封面紧密贴合，防止流体泄漏。

3. 当线圈通电时，产生的磁场作用于阀芯，产生电磁力将阀芯从关闭位置推向打
开位置。

弹簧压力减小，阀门打开，流体得以通过。

4. 当线圈再次断电时，阀芯受到弹簧力的作用，回到关闭位置，阀门关闭。

设计电磁阀的控制电路一般包括以下几个部分：
1. 电源部分：为线圈提供工作电源，通常选择DC或AC电源。

需要根据具体应
用选择合适的电源供电。

2. 控制信号部分：根据系统的需求，选择合适的开关信号来控制电磁阀的开关。

可以使用按钮、开关、传感器等。

3. 保护部分：添加保护电路，例如过流保护电路、过压保护电路等，以保护电磁
阀的安全可靠运行。

4. 驱动电路部分：根据电磁阀的线圈特性，设计合适的驱动电路。

例如，可以使
用继电器、MOSFET或三极管等来驱动线圈。

5. 信号处理部分：根据需要添加信号处理电路，例如放大、滤波、计时等。

需要根据具体应用情况和要求来设计电磁阀的控制电路，确保其可靠性和稳定性。

电磁阀工作原理及控制电路设计电磁阀工作原理：电磁阀是一种用电磁力来控制流体（液体或气体）的阀门。

其工作原理是通过控制电磁铁产生或断开电磁力来打开或关闭阀门。

电磁铁由线圈和铁芯组成，当施加电流到线圈上时，线圈会产生磁场，吸引铁芯使阀门打开；当电流断开时，磁场消失，铁芯回弹，阀门关闭。

电磁阀的控制电路通常包括一个功率驱动电路和一个控制信号电路。

功率驱动电路负责将电源电压转化为线圈所需的电流，而控制信号电路负责监测输入信号，并根据信号的变化来控制驱动电路的开关。

控制电路设计：1. 选择适当的电源电压和线圈的额定电流，并根据需要选择合适的电磁阀。

2. 设计一个稳压电源电路，将电源电压转化为适合线圈的电流。

稳压电源电路通常包括变压器、整流器、滤波电容和稳压电阻等。

根据电磁阀的额定电流和工作电压，选择合适的变压器和电阻。

3. 设计一个控制信号电路，用于监测输入信号并控制驱动电路的开关。

控制信号电路通常包括信号接收器、比较器、开关电路和驱动电路等。

信号接收器用于接收输入信号，比较器用于将输入信号转化为开关信号，开关电路用于放大和控制开关信号，驱动电路用于接收开关信号并控制电流的通断。

根据具体要求，选择合适的器件和电路拓扑结构。

4. 进行电路布线和连接，根据设计的电路原理图进行电路布线和元件连接。

根据线圈的极性和电源极性，正确连接电源和线圈。

5. 进行电路测试和调整，将设计好的电路进行测试，检查各个部分的工作状态。

根据测试结果调整电路参数和元件安装位置。

6. 进行电路封装和保护，根据需要对电路进行封装和防护，以保证电路的正常工作和安全性。

电磁阀驱动电路原理图
ABS压力调节器的4个常开进油电磁阀的最大起动电流约为3.6 A;4个常闭出油电磁阀最大起动电流约为2.4 A。

而L9349的工作电压4.5～32 V，两路通道内阻0.2Ω，最大负载电流3A；另两路内阻0.3Ω，最大负载电流5A，恰好能满足ABS常开和常闭电磁阀的驱动电流要求，而且较低的导通内阻又能保证低功耗，因此L9349非常适合进行ABS电磁阀的驱动控制。

电磁阀驱动电路原理图见图。

电磁阀驱动电路原理图
在图中，每片L9349能驱动4个电磁阀工作，属于典型的低端驱动。

通过Vs端口给芯片提供12V供电电压；当给输入端IN1～IN4 PWM控制信号，就能方便地控制输出端以驱动4路电磁阀工作，OUT1和OUT2端口的最大驱动能力为5A，应该连接ABS的常闭电磁阀；OUT3和OUT4端口最大驱动能力为3A，应连接ABS常开电磁阀，不可接反；EN端口为使能端，能通过MCU快速关闭芯片；L9349的数字地和模拟地分开，提高了驱动模块的抗干扰能力。

电磁阀驱动电路的驱动原理是通过电流控制电磁铁的开合来驱动电磁阀的开关操作。

具体来说，当线圈通电或断电时，磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断，以达到改变流体方向的目的。

电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。

这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。

电磁阀驱动电路设计电磁阀驱动电路设计是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。

以下是关于电磁阀驱动电路设计的详细介绍：一、设计前的准备在开始设计电磁阀驱动电路之前，需要明确电磁阀的参数，如驱动电压、驱动电流和电磁铁阻抗等。

这些参数将决定驱动电路的设计规格。

同时，了解电磁阀的工作原理也是非常重要的，以便更好地设计与之匹配的驱动电路。

二、电路原理图设计电路原理图是整个驱动电路设计的基础。

在设计电路原理图时，需要考虑以下几个方面：1.电源电路：根据电磁阀的驱动电压要求，设计合适的电源电路，确保电源的稳定性和可靠性。

2.开关元件选择：根据电磁阀的驱动电流和电磁铁阻抗等参数，选择合适的开关元件，如晶体管、继电器或场效应管等。

这些开关元件将用于控制电磁阀的通断。

3.保护电路设计：为了保护电磁阀和驱动电路，需要设计相应的保护电路，如过流保护、过压保护和欠压保护等。

4.信号处理电路：根据需要，可以设计信号处理电路，如放大电路、滤波电路和比较电路等，以实现对电磁阀的精确控制。

三、PCB布局设计在完成电路原理图设计后，需要进行PCB布局设计。

在布局设计时，需要考虑以下几个方面：1.元件布局：根据电路原理图和元件封装，合理安排元件在PCB板上的位置，确保电路的稳定性和可靠性。

2.布线设计：根据电路原理图和信号流向，合理规划布线路径和宽度，确保信号的传输质量和稳定性。

3.接地设计：合理设计接地网络，确保电路的稳定性和抗干扰能力。

4.散热设计：对于大功率元件，需要考虑散热问题，合理布置散热片和风扇等散热元件。

四、测试与调试在完成PCB布局设计和制板后，需要进行测试和调试。

测试和调试的目的是验证驱动电路的功能和性能是否符合设计要求。

在测试和调试过程中，需要注意以下几个方面：1.电源测试：测试电源电路的稳定性和可靠性，确保电源符合设计要求。

2.开关元件测试：测试开关元件的通断功能和性能指标，确保其符合设计要求。

3.保护功能测试：测试保护电路的功能是否正常工作，确保在异常情况下能够及时切断电源或发出报警信号。