【求助&讨论】电磁阀高速开关的驱动电路
近期手头尝试仿制水帘画，效果见链接： http://www.tudou.com/programs/view/LV2BoSEubnw/其原理大致为：在水帘顶端平行于地面的横梁上，并排放置电磁阀，在程序控制下进行高速开关，依靠水滴在空中特定的相对位置实现画面效果。
方案当中需要对电磁阀进行高速开关驱动，这里打算选择VMOS驱动之，方式如下（图中L1即电磁阀）：
----------------------------------------------------------------------------------- 问题的分割线 --------------------------------------------------------------------------------------
然而问题随之而来：
按照常理，在驱动感性负载时为保护开关管Q1，使用续流二极管D1无可厚非。
但实验中发现D1竟大幅降低电磁阀的最高动作频率，高速性能极差：
不使用D1，电磁阀最高机械频率可达60-70Hz；使用D1，最高20Hz。
并且此问题与D1速度没太多关系，普通整流、肖特基、快恢复二极管结果一样。
这样为了提高机械频率，不得不放弃续流二极管，引入了巨大电磁干扰。
----------------------------------------------------------------------------------- 分析的分割线 --------------------------------------------------------------------------------------
粗翻回高中物理，发现 磁通量Ψ、电感L、电流I、感生电动势E 存在如下关系：
Ψ = L×I
E = (dΨ/dt) = L×(dI/dt)
为了提高电磁阀机械动作频率，实则需要其间磁场 (Ψ/S) 可以突变，对于横截面积S固定的情况，实则要求 Ψ 突变，
进而将产生巨大的感生电动势E，于是不可避免的巨大电磁干扰。
----------------------------------------------------------------------------------- 总结的分割线 --------------------------------------------------------------------------------------
以上即问题所在：
电磁阀高速开关的驱动电路，是否禁用续流二极管？
如果的确不宜用，那么由于禁用二极管而带来的干扰，如何有效消除？
如果无法消除，那么是否在最开始，就不应该高速驱动电磁阀开关？
这里还往各位高人指点一二，谢谢！ 好话题，标记 关注。
楼主用的何种电磁阀？噪声大吗？ 二极管换成电容会不会好点 WillFeng 发表于 2012-12-5 08:54 static/image/common/back.gif
关注。
楼主用的何种电磁阀？噪声大吗？
机械式的，线圈得电抬起机械阀，失电机械阀在弹簧作用下复位。
噪声有的，可以听到啪啪的开关声。 wochai 发表于 2012-12-5 08:59 static/image/common/back.gif
二极管换成电容会不会好点
此话怎讲？
换成电容的话貌似有震荡，不过早期遥控车上见过，用作直流电机的消火花电容。
这种做法有待后日研究。 这个水帘画太有创意了。 不要用二极管续流，用H桥那样给电磁铁切换反向电压试试 电感续流方法，楼主试试用耐高压的mos（反正电磁阀的电流不大）然后用电阻+电容代替二极管 楼上方案可行，用过，完成消除电磁干扰。电阻大概120欧左右，阻值小了可能效果逐渐变小! 试试双向tvs管，电压取高点，只要不击穿管子，干扰小即可 要想线圈这类的继电器、电磁阀等达到高速动作就不能并二极管。因为断电时线圈自身产生的反电势如果有二极管或是电阻就会形成一个回路，此时“断”就有所延迟。
为了能得到高速动作，只有加大驱动管的耐压。允许有反峰出现，只要没有击穿就行。 zb05022005 发表于 2013-1-7 19:50 static/image/common/back.gif
不要用二极管续流，用H桥那样给电磁铁切换反向电压试试
之前也有这么考虑过，不过貌似电磁阀是木有极性的，反向电压也会吸合的
而且水帘需要N多通道（那帮人给弄了64个喷头），无数H桥会疯掉的
本帖最后由 t3486784401 于 2013-1-8 14:33 编辑
bigallium 发表于 2013-1-7 20:57 static/image/common/back.gif
电感续流方法，楼主试试用耐高压的mos（反正电磁阀的电流不大）然后用电阻+电容代替二极管 ...
事实上最后真的就这么用了，用了8N60的NMOS (8A, 600V)，真心没啥事。电阻是个好主意，
不用的话真担心这么巨大的电磁干扰会不会哪天把单片机搞挂了。
之前曾经做一个过一个 单片机---光耦---机械继电器---机械电磁阀 的系统，
结果焊接工一不小心把机械电磁阀的续流二极管漏焊了，系统诡异：
电磁阀关断瞬间，外部中断会莫名地触发，程序都不只跑到哪里去了；而且邻桌的精密放大也会各种跳动
示波器观察电磁阀电源，有400V的脉冲尖峰，顿悟发现木有续流 hailing 发表于 2013-1-8 07:20 static/image/common/back.gif
试试双向tvs管，电压取高点，只要不击穿管子，干扰小即可
此物可以试试看，
不过不太熟悉，还得多用 chuxue 发表于 2013-1-8 08:03 static/image/common/back.gif
要想线圈这类的继电器、电磁阀等达到高速动作就不能并二极管。因为断电时线圈自身产生的反电势如果有二极管 ...
果真如此 t3486784401 发表于 2013-1-8 14:32 static/image/common/back.gif
事实上最后真的就这么用了，用了8N60的NMOS (8A, 600V)，真心没啥事。电阻是个好主意，
不用的话真担心 ...
想了一下，其实二极管续流也行，串个电阻就好，总之就是靠电阻来把回路的时间常数缩短
至于串多大的电阻，就先拿一个可调的来试验，逐渐把电阻阻值调高，高到延时可接受的范围就好
实在怕干扰的话用铝箔胶带把回路给包起来然后接地.... bigallium 发表于 2013-1-9 09:56 static/image/common/back.gif
想了一下，其实二极管续流也行，串个电阻就好，总之就是靠电阻来把回路的时间常数缩短
至于串多大的电阻 ...
恩，的确需要这样有折中思想的解决办法 可以参考提花机，看看 电磁阀的控制有继电器、MOS管或者专用驱动集成IC。 Hz01800475 发表于 2013-1-9 16:32 static/image/common/back.gif
可以参考提花机，看看
可以讲讲提花机里的高速开关电路吗
lanyuye 发表于 2013-1-24 22:44 static/image/common/back.gif
可以讲讲提花机里的高速开关电路吗
我不懂，你花点小钱就可以搞定的技术。没什么好研究的，别谈免费。 Hz01800475 发表于 2013-1-25 08:46 static/image/common/back.gif
我不懂，你花点小钱就可以搞定的技术。没什么好研究的，别谈免费。
如果有钱还用的着瞎逛论坛干嘛!
另者 对这样讨论贴可以学到很多东西!,不一定是做什么项目! lanyuye 发表于 2013-1-25 08:58 static/image/common/back.gif
如果有钱还用的着瞎逛论坛干嘛!
另者 对这样讨论贴可以学到很多东西!,不一定是做什么项目! ...
也许你这项目会做不成。如果自己不想花钱，就去找赞助。想做就认真点，泡在论坛。。。 Hz01800475 发表于 2013-1-25 09:08 static/image/common/back.gif
也许你这项目会做不成。如果自己不想花钱，就去找赞助。想做就认真点，泡在论坛。。。 ...
恩,确实,如果做项目还是要认真的对待!
wys123 发表于 2013-1-24 20:52 static/image/common/back.gif
电磁阀的控制有继电器、MOS管或者专用驱动集成IC。
现在问题就集中在，若要高速开关水流，只能是任电磁阀电流突变，结果就是电压尖峰无论如何都有。
如何折中尖峰和速度之间的关系，可能才是王道吧。
另外是否能给几个此类芯片实例看看呢？谢谢！ Hz01800475 发表于 2013-1-25 08:46 static/image/common/back.gif
我不懂，你花点小钱就可以搞定的技术。没什么好研究的，别谈免费。
其实的确这样，这里再纠结来纠结去，不如买个 水帘画 的成品来（10W左右，2m×2m），拆了直接仿。
不过事实就是上头的领导不让这么干^_^ lanyuye 发表于 2013-1-25 08:58 static/image/common/back.gif
如果有钱还用的着瞎逛论坛干嘛!
另者 对这样讨论贴可以学到很多东西!,不一定是做什么项目! ...
的确，我也是头一次知道续流二极管是有弊病的，所以拿来供大家分享:) 续流二极管确实在高速开关下会出现问题，能不能串容一个电阻、电阻来吸收，大致就像开关电源会rcd电路一样？
另外使用高于尖峰1.5被耐压的mos管试试，哈哈怎么感觉是个开关电源的说！嘿嘿！ 关注
因为反电动势电压可能会超过1000V。
为了兼顾速度和可靠性，需要将这个反电动势削峰。
我的想法，用高耐压MOSFET 和 高电压大功率TVS+电阻 加续流二极管会让反电势继续在电磁阀中流动，产生延时，加上电阻消耗掉反电势的能量，就能缩短延时 本帖最后由 fwluck 于 2013-2-4 10:09 编辑
个人感觉二级管的位置不合适吧，电应返回电源。 路过,学习一下 jlhgold 发表于 2013-2-4 07:09 static/image/common/back.gif
续流二极管确实在高速开关下会出现问题，能不能串容一个电阻、电阻来吸收，大致就像开关电源会rcd电路一样 ...
金老板还这么专业啊 STM32_Study 发表于 2013-2-4 07:52 static/image/common/back.gif
关注
因为反电动势电压可能会超过1000V。
嗯是的，原来想着8N60（8A,600V）有点浪费，后来发现还好一开始就选足了余量 gyzzg2030 发表于 2013-2-4 07:59 static/image/common/back.gif
加续流二极管会让反电势继续在电磁阀中流动，产生延时，加上电阻消耗掉反电势的能量，就能缩短延时 ...
是的，结果就是速度和干扰折中的方案 fwluck 发表于 2013-2-4 10:05 static/image/common/back.gif
个人感觉二级管的位置不合适吧，电应返回电源。
这么接应该是一样的，只要电流有续流的回路，电感中电流不迅速衰减，都会有机械上的延时
另外最开始的方案是电磁继电器经常用的，直接反接在线圈两端 gudujiangone 发表于 2013-2-6 16:21 static/image/common/back.gif
我去，白回答了。你都有方案并成功了
还是感谢大侠热心回复~
方案最后是不考虑干扰了，直接无任何续流、峰值限制装置，
好在东西比较大干扰没那么明显，控制器那边找金属屏蔽了事 t3486784401 发表于 2013-2-12 18:13 static/image/common/back.gif
这么接应该是一样的，只要电流有续流的回路，电感中电流不迅速衰减，都会有机械上的延时
另外最开始的方 ...
是的 电磁继电器是会并上这么个二极管的 比如4148{:3_62:} 应该不同。
一、对Q1影响不同。
二、反电动势是在Q1关断之后产生。反电动势加到电源而此时Q1关断，不会加到线圈。原图应该不是这样。 fwluck 发表于 2013-2-16 09:14 static/image/common/back.gif
应该不同。
一、对Q1影响不同。
二、反电动势是在Q1关断之后产生。反电动势加到电源而此时Q1关断，不会加到 ...
大致仿真了下，确实有一点区别，但是对于提升速度没有明显改善。示波器显示的是电流采样电阻两端电压。：
1. 如果不增加任何续流、保护措施，电流的确可以突变。
2. 如果在开关端使用常规二极管并联（此法不常用），感生电动势将增长到击穿二极管或开关管。此时电流变化仍然不是突变。
3. 如果在开关端使用稳压二极管并联（此法较为常见，用于保护开关管），感生电动势将击穿稳压二极管。电流变化进一步减慢。
4. 如果在线圈端使用常规二极管续流（为测量线圈电流，因而采样电阻也被包含在续流回路上）。此时电流变化最慢。
仿真环境 Multisim 8.0 t3486784401 发表于 2013-2-24 00:37
大致仿真了下，确实有一点区别，但是对于提升速度没有明显改善。示波器显示的是电流采样电阻两端电压。： ...
最后是怎么解决的？ 废这么大劲，
直接用个内置箝位的智能MOSFET得了。 weiqinghonghong 发表于 2014-6-11 14:49
最后是怎么解决的？
最后解决办法就是：选用高耐压的VMOS直接驱动，感生电动势无视之 health 发表于 2014-6-11 15:41
废这么大劲，
直接用个内置箝位的智能MOSFET得了。
问题是：只要有钳位、续流之类的环节出现，就会出现电流不突变，然后动态特性就不好 你想没有续流，电流立即为零，感生电压为无穷大，这是不可能的。
只不过是用电路的分布参数来实现，这是极不稳定的，也没有一个准确的数值。
箝位电压和电流下降速度相关，箝位电压越高，电流下降速度越快。使用一个二极管续流，电压只有零点几伏，电流下降速度当然会很慢。
根据你的速度要求，确定一个合适的箝位电压即可。不限制感应电压不妥。
汽车发动机的喷油嘴，尤其是缸内直喷的，电控柴油机的，喷嘴电磁阀动作时间零点几毫秒，都是很成熟的电路。
health 发表于 2014-6-18 20:21
你想没有续流，电流立即为零，感生电压为无穷大，这是不可能的。
只不过是用电路的分布参数来实现，这是极 ...
的确是个不错的折中方案 楼主你好 收到请回复一下 请问一下你这个喷泉做的如何了有进展了吗？
我也最近好像也要接到任务做这个 有点担心你遇到的问题 tangcangeng 发表于 2014-9-1 15:46
楼主你好 收到请回复一下 请问一下你这个喷泉做的如何了有进展了吗？
我也最近好像也要接到任务做这个 有 ...
不好意思前一阵子没怎么来论坛。
这个喷泉啊，我当时是给人出方案的，后续都是别人在做。有几点可能得注意下：
1. 水管最好做成水箱加压的，常规的下落速度太慢。
最早做的没有加压水箱，水流速不是一般的慢。
2. 同一列相邻像素点如果都有效，应该将电磁阀连续开放，中间不用停顿。
后续编程的人非要每个像素点开关一次，结果就是水珠都是断的，真心难看。 二极管在这里是续流作用，简单来说要把开通时的电流接续直至0V，相当于电磁阀有电流的时间变长了。如果不加会产生电压尖峰，可以用RC简单吸收一下不烧坏MOS，不影响其它电路就差不多了。 t3486784401 发表于 2014-9-16 12:06
不好意思前一阵子没怎么来论坛。
这个喷泉啊，我当时是给人出方案的，后续都是别人在做。有几点可能得注 ...
相当相当谢谢提醒 只是我问下那个高速电磁阀你们是怎么解决的 简单的RC吗？ zhiwei 发表于 2014-9-16 12:31
二极管在这里是续流作用，简单来说要把开通时的电流接续直至0V，相当于电磁阀有电流的时间变长了。如果不加 ...
的确可以用这样折中的方案，反正也没有要求无限制的快速 tangcangeng 发表于 2014-9-16 13:45
相当相当谢谢提醒 只是我问下那个高速电磁阀你们是怎么解决的 简单的RC吗？ ...
最后直接漏极开路做了，不限制感生电动势。唯一需要做的是要把控制电路弄远一点（最好带屏蔽），不然很容易单片机复位挂掉。 接触器也一样 开关电源初级电感有个吸收电路，能不能参考那部分呢？？？？ t3486784401 发表于 2013-2-4 01:43
其实的确这样，这里再纠结来纠结去，不如买个 水帘画 的成品来（10W左右，2m×2m），拆了直接仿。
不过 ...
LZ在吗？
想请教你一些问题， 高速驱动电感线圈，可以采用反接卸荷方式，线圈串联在两个MOS管之间，MOS管同步开启和关断，关断时线圈感性电流通过正电源卸荷。液压里面的比例电磁铁和高速力矩马达通常采用这种方式驱动 打酱油要专业 发表于 2014-12-26 20:35
LZ在吗？
想请教你一些问题，
不好意思很久没来论坛逛了：）
有什么事情？ huntaway 发表于 2014-12-26 21:36
高速驱动电感线圈，可以采用反接卸荷方式，线圈串联在两个MOS管之间，MOS管同步开启和关断，关断时线圈感性 ...
可否上个图详细说明下？直接讲的有点晕 有个想法啊。电磁阀关断的时候不要完全关断，开启的时候不要完全开启，反正电流一直有，也就不担心续流的问题了。
举例说：
电磁阀电压24V，电压上升保证开启电压20V，再降低电压到14V保证不会关断，再次下降到10V保证能关断。
那么电磁阀开启的时候，只上升到20V，开启后立即降压到14V，需要关断时直接电压降到10V。
再次需要开启的时候电压上升到20V，开启后立即降压到14V。
这样的话，没有完全关断发生，产生的反向电动势也没有那么大。
缺点就是：电磁阀发热，不过不是大问题，因为电磁阀线圈与电磁阀阀体在一起，水流从电磁阀流过可以降温。 huangxiaolpbany 发表于 2015-2-4 13:44
有个想法啊。电磁阀关断的时候不要完全关断，开启的时候不要完全开启，反正电流一直有，也就不担心续流的问 ...
觉得这个控制逻辑没啥事，就是这么多个线圈电压点怎么做啊，PWM路数也太多了 也就三种电压吧，做成三个电压，需要什么电压就切换到什么电压就好。就是不知道效果行不行 改天找个电磁阀试试 我也遇到了这个问题，试试楼主的8n60 t3486784401 发表于 2013-1-8 14:32
事实上最后真的就这么用了，用了8N60的NMOS (8A, 600V)，真心没啥事。电阻是个好主意，
不用的话真担心 ...
楼主能否给出8n60的驱动电路？ t3486784401 发表于 2014-9-17 19:17
最后直接漏极开路做了，不限制感生电动势。唯一需要做的是要把控制电路弄远一点（最好带屏蔽），不然很容 ...
我得控制器和电磁阀电源在一个板子上，ac-dc过来的，如果电磁阀直接接到漏极上面的话，干扰太大了。 t3486784401 发表于 2015-2-4 11:49
不好意思很久没来论坛逛了：）
有什么事情？
不好意思，最近太忙，没顾上这个，您方便留个联系方式吗，QQ？ 打酱油要专业 发表于 2015-2-12 22:18
不好意思，最近太忙，没顾上这个，您方便留个联系方式吗，QQ？
qq: 974604330
说明来自论坛即可 edaworld 发表于 2015-2-12 20:28
楼主能否给出8n60的驱动电路？
具体电路我也记不太清了，
不过当时控制器和MOS板子是分开的，就是防止干扰太大，并且最后控制电路的板子是加了屏蔽罩隔离了
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