南京富士通電子信息科技股份有限公司 徐 森

本文論述了一種多路感性負(fù)載的驅(qū)動控制電路，其特點(diǎn)在于使用了大功率場效應(yīng)管為多路感性負(fù)載的感應(yīng)電流提供放電通路；使用二極管陣列組成的或門來控制每一路感性負(fù)載的感應(yīng)電流放電時(shí)間，可以做到獨(dú)立控制每一路感性負(fù)載感應(yīng)電流的放電時(shí)間；使用TVS二極管來快速泄放感性負(fù)載經(jīng)過場效應(yīng)管放電之后殘余的感應(yīng)電流。與常規(guī)的感性負(fù)載驅(qū)動電路相比，本方案使用大功率場效應(yīng)管作為反向放電通路，效率高、發(fā)熱小、驅(qū)動能力大。使用二極管陣列實(shí)現(xiàn)或門把多路控制信號進(jìn)行組合，簡化了放電電路的控制邏輯，降低了物料成本。

在驅(qū)動感性負(fù)載的電路中，通常都會遇到如下問題：如何控制感性負(fù)載的感應(yīng)電流的放電曲線；如何有效防止驅(qū)動器件發(fā)熱以及如何降低電路的成本。本設(shè)計(jì)的電路方案針對這些現(xiàn)實(shí)存在的棘手問題提出了有效的解決辦法，綜合利用了二極管、大功率場效應(yīng)管和TVS二極管的特性；使用了大功率場效應(yīng)管為多路感性負(fù)載的感應(yīng)電流提供放電通路；使用二極管陣列組成的或門來控制每一路感性負(fù)載的感應(yīng)電流的放電時(shí)間，配合MCU的軟件設(shè)計(jì)，可以做到控制每一路感性負(fù)載的感應(yīng)電流的放電時(shí)間；使用TVS二極管來快速泄放感性負(fù)載經(jīng)過場效應(yīng)管放電之后殘余的感應(yīng)電流，降低了器件成本，減小了器件發(fā)熱。

1 技術(shù)背景

如圖1所示，針式打印機(jī)的打印頭是由24根打印針組成，每根打印針的動作都有與其對應(yīng)的一個(gè)電磁鐵來控制，電磁鐵的線圈充電，磁場力吸引打印針向下出針擊打碳帶印字，電磁鐵線圈放電磁場力減弱，彈簧復(fù)位使打印針回歸到初始位置。因此，驅(qū)動打印頭的電路需要能獨(dú)立控制24根打印針的電磁鐵的充電和放電。通常的做法是每個(gè)電磁鐵的控制電路都需要1個(gè)NMOS管、1個(gè)續(xù)流二極管、1個(gè)放電回路控制單元；此做法使用的電子器件較多，成本比較高。本方案設(shè)計(jì)的電路使用1個(gè)大功率場效應(yīng)管和1個(gè)TVS二極管作為共用的放電電路，二極管陣列組成的或門控制場效應(yīng)管的放電，簡化了電路結(jié)構(gòu)，降低了成本。

圖1 打印頭和打印針結(jié)構(gòu)示意圖

2 硬件電路設(shè)計(jì)

多路感性負(fù)載驅(qū)動電路如圖2所示，PIN1-PIN12是12路感性負(fù)載的驅(qū)動信號，當(dāng)PIN1-PIN12中的任一路信號為高電平時(shí)，與其對應(yīng)的L1-L12中的被驅(qū)動的一路感性負(fù)載開始充電。當(dāng)PIN1-PIN12為低電平時(shí)，驅(qū)動L1-L12的場效應(yīng)管TR1-TR12關(guān)閉，感性負(fù)載結(jié)束充電狀態(tài)。由于電感上的電流不能突變，電感L1-L12上產(chǎn)生反電動勢，此反電動勢繼續(xù)維持電流在反向放電電路中流動（反向放電電路由D1-D12、TVS、Q2組成）。FLYBK1-FLYBK12是12路感性負(fù)載L1-L12的反向放電電路的控制信號，當(dāng)FLYBK1-FLYBK12中的任一路信號為高電平時(shí)，二極管陣列DM1、DM2、DM3組成的或門驅(qū)動Q1的基極到高電平，三極管Q1開啟，大功率場效應(yīng)管Q2的柵極被驅(qū)動為低，Q2導(dǎo)通，L1-L12中感應(yīng)電流通過Q2釋放。當(dāng)FLYBK1-FLYBK12為低電平時(shí)，經(jīng)過場效應(yīng)管放電之后電感中殘余的感應(yīng)電流通過TVS釋放掉。如圖2所示：DM1-DM3是二極管陣列，每個(gè)芯片集成了4個(gè)二極管。FLYBK1-FLYBK12通過電阻R1-R12與二極管陣列DM1-DM3的陽極相接。DM1-DM3的陰極接在一起驅(qū)動三極管Q1的基極；Q1的發(fā)射極接地，Q1集電極通過R13、R14接Q2的柵極；Q2的漏極與源極與TVS并聯(lián)。Q2的漏極、TVS的陽極、負(fù)載L1-L12的一端，接高壓端VH。Q2的源極、TVS的陰極、D1-D12的陰極接一起。R15跨接在Q2的柵極與源極之間。D1-D12的陽極分別與L1-L12的另一端、TR1-TR12的漏極接一起。TR1-TR12的源極共同接地,驅(qū)動信號PIN1-PIN12分別與TR1-TR12的柵極相接。

圖2 多路感性負(fù)載驅(qū)動電路

結(jié)束語：本文論述了一種適用于針式打印機(jī)打印頭的多路感性負(fù)載控制電路，利用二極管陣列組成的或門控制NMOS管在感性負(fù)載放電階段時(shí)開啟，實(shí)現(xiàn)感性負(fù)載感應(yīng)電流的放電。本電路方案成本低，發(fā)熱量小，有良好的應(yīng)用價(jià)值。