【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)及控制方法。
技術(shù)介紹
1、高速電磁閥通過控制電磁鐵產(chǎn)生的電磁力，使電磁閥芯產(chǎn)生高速的正、反向運(yùn)動，實現(xiàn)燃油等流體在閥門通斷。其響應(yīng)速度快、可靠性高以及成本低等特點，使高速電磁閥被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)電控燃油噴射系統(tǒng)、離合器自動操縱系統(tǒng)，船舶、飛機(jī)、電站等配備的高壓共軌電控噴油系統(tǒng)。
2、高速電磁閥在燃油噴射系統(tǒng)中屬于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，隨著噴射系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展，對高速電磁閥控制速度和精度提出了更高的需求，其驅(qū)動控制策略硬件設(shè)計是燃油電控系統(tǒng)的關(guān)鍵，電磁閥驅(qū)動電流的起始和結(jié)束以及電流精度與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速有著密切的關(guān)系，同時也直接影響著發(fā)動機(jī)性能。現(xiàn)階段高速電磁閥控制策略一般采用類似于脈寬調(diào)制方式控制，從而調(diào)節(jié)加載在高速電磁閥電感上的有效驅(qū)動電壓來實現(xiàn)驅(qū)動電流的動態(tài)調(diào)整，滿足電磁閥工作打開、維持以及關(guān)斷所需的電流。為保證電磁閥的響應(yīng)速度同時降低功耗，一般多采用雙電壓分時智能驅(qū)動方式驅(qū)動電磁閥。該方式會增加額外的電路功能單元，增加電路復(fù)雜度。同時為了實現(xiàn)電磁閥電流的精確控制，需進(jìn)行電流的閉環(huán)控制，一般多采用大功率采樣電阻，經(jīng)差分放大器實時采集電磁閥線圈電流。由于采樣電阻需要接入功率回路中，該方式在大電流電磁閥應(yīng)用中會增加系統(tǒng)功耗，另外采樣電阻的寄生電感會限制電流檢測精度和帶寬。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本專利技術(shù)的目的在于提供一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)及控制方法，以解決如何提高對高速電磁閥的精確控制的技術(shù)問
2、本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
3、一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)，包括pwm調(diào)制器、電壓電流轉(zhuǎn)換單元、輸出驅(qū)動單元、電流檢測單元、第二電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻、第三比較器、第四比較器、第一與非門和第二與非門；所述pwm調(diào)制器的輸入端連接輸入直流控制信號的一端，所述輸入直流控制信號的另一端經(jīng)第二電阻連接至第三比較器的同相端；第一電源通過第十電阻和第十一電阻分壓后與第三比較器的反相端連接，所述電流檢測單元的輸出端通過串聯(lián)第十五電阻與第四比較器的同相端連接，第一電源通過第十三電阻和第十四電阻分壓后與第四比較器反相端連接；第三比較器和第四比較器的輸出端與閥門選通信號分別連接第二與非門的輸入端；閥門選通信號通過第十二電阻后經(jīng)過非門連接至第二與非門的輸入端，所述第二與非門的輸出端分支設(shè)置，一支路和第一與非門的輸入端連接，另一支路通過串聯(lián)第十六電阻后和輸出驅(qū)動單元的輸入端連接，電流檢測單元用于檢測電磁閥線圈電流，電流檢測單元的輸出端與電壓電流轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接，電壓電流轉(zhuǎn)換單元的輸出端與pwm調(diào)制器連接。
4、優(yōu)選的，pwm調(diào)制器包括第一比較器、第二比較器、模擬開關(guān)、第一電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第十八電阻和電容；輸入直流控制信號經(jīng)第一電阻通過第一比較器的同相端，第五電阻的一端連接第一比較器的反相端，另一端連接至第二比較器的同相端；所述第一比較器輸出端依次經(jīng)第三電阻和第四電阻分壓后通過模擬開關(guān)連接至第二比較器的同相端；所述電容和第十八電阻的一端接地，另一端連接至第二比較器的反相端；所述第二比較器的輸出端連接第一與非門的輸入端，所述第十八電阻和電容的一端連接電壓電流轉(zhuǎn)換單元。
5、進(jìn)一步的，模擬開關(guān)的一端還連接至非門的輸入端，所述非門的輸出端經(jīng)第二比較器的輸出端連接至第一與非門的輸入端。
6、進(jìn)一步的，電壓電流轉(zhuǎn)換單元包括第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、二極管、第十九電阻、第二十電阻、第二十一電阻、第二十二電阻和第二十三電阻；所述第十八電阻和電容的一端連接二極管后分支設(shè)置，其中一支路連接第二運(yùn)算放大器的同相端，一支路經(jīng)第二十一電阻后分支設(shè)置，其中一支路通過第十九電阻和第二十電阻接地設(shè)置，另一支路連接至第一運(yùn)算放大器的輸入端，所述第一運(yùn)算放大器的反相端經(jīng)第二十電阻接地設(shè)置，第一運(yùn)算放大器的同相端分支設(shè)置，其中一支路經(jīng)第二十二電阻連接至電流檢測單元的輸出端，另一支路經(jīng)第二十三電阻連接至第二運(yùn)算放大器的反相端，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端經(jīng)第二十三電阻連接至第二運(yùn)算放大器的反相端。
7、優(yōu)選的，第一與非門的輸出端分支設(shè)置，一端經(jīng)第八電阻和第九電阻接地設(shè)置，另一端連接至輸出驅(qū)動單元；所述第二與非門的輸出端經(jīng)第十六電阻后分支設(shè)置，一端通過第十七電阻接地設(shè)置，另一端連接至輸出驅(qū)動單元。
8、更進(jìn)一步的，輸出驅(qū)動單元包括npn三極管、p型場效應(yīng)晶體管、n型場效應(yīng)晶體管和第七電阻；所述第七電阻的一端分支路設(shè)置，一支路經(jīng)第六電阻連接至第二電源，另一支路連接至p型場效應(yīng)晶體管的輸入端，p型場效應(yīng)晶體管的輸出端一支路連接至第二電源，另一支路經(jīng)依次經(jīng)電感和電流檢測單元連接至n型場效應(yīng)晶體管的一端輸入端；n型場效應(yīng)晶體管的輸出端連接至第十六電阻；n型場效應(yīng)晶體管的另一端輸入端接地設(shè)置，所述第七電阻的另一端與npn三極管的集電極連接，所述npn三極管的基極連接第八電阻；npn三極管的發(fā)射極接地設(shè)置。
9、優(yōu)選的，電流檢測單元包括恒流源、全橋tmr傳感器、第二十四電阻、第二十五電阻、第二十六電阻、第二十七電阻、第二十八電阻、第二十九電阻、第三十電阻、第二運(yùn)算放大器、第三運(yùn)算放大器和第四運(yùn)算放大器；
10、所述恒流源的輸入端連接至輸出驅(qū)動單元，恒流源的輸出端連接至全橋tmr傳感器的輸入端，全橋tmr傳感器的輸出端分支設(shè)置，其中一支路連接至第三運(yùn)算放大器的同相端，另一支路連接至第二運(yùn)算放大器的同相端；第三運(yùn)算放大器的反相端分支設(shè)置，其中一支路經(jīng)第二十八電阻連接至第三運(yùn)算放大器的輸出端，另一支路經(jīng)第二十六電阻后分支路設(shè)置，其中一支路連接至第二運(yùn)算放大器的反相端，另一支路經(jīng)第二十七電阻連接至第二運(yùn)算放大器的輸出端；所述第二運(yùn)算放大器經(jīng)第二十四電阻后分支路設(shè)置，一支路連接至第四運(yùn)算放大器的反相端，另一支路經(jīng)第二十五電阻后連接至第四運(yùn)算放大器的輸出端；所述第三運(yùn)算放大器的輸出端經(jīng)第二十九電阻后分支設(shè)置，其中一支路經(jīng)第三十電阻后接地設(shè)置，另一支路連接至第四運(yùn)算放大器的同相端。
11、一種電磁閥驅(qū)動器電路的控制方法，基于上述所述的一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)，包括如下過程：
12、電磁閥驅(qū)動器接收到閥門選通信號后，打開驅(qū)動器的輸出驅(qū)動單元；當(dāng)驅(qū)動器接收到輸入直流控制電壓vin時，驅(qū)動器中輸出驅(qū)動單元的高邊場效應(yīng)晶體管t導(dǎo)通，功率電源接入電磁閥線圈，電磁閥正常工作，電流檢測單元將電磁閥工作電流轉(zhuǎn)換放大輸出與電磁閥線圈電流成比例的電流信號，對電容電阻c進(jìn)行充放電，并與輸入直流控制電壓進(jìn)行比較，pwm調(diào)制器產(chǎn)生pwm調(diào)制波，控制輸出驅(qū)動單元的高邊場效應(yīng)晶體管t導(dǎo)通與關(guān)斷；當(dāng)電磁閥實際工作電流小于設(shè)定值時，pwm調(diào)制信號占空比增加，使電磁閥工作電流增大；當(dāng)電磁閥實際工作電流大于設(shè)定值時，pwm調(diào)制信號占空比減小，使電磁閥工作電流減小，從而完成電磁閥線圈工作電流閉環(huán)控制。
13、pwm調(diào)制器具體本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括PWM調(diào)制器(1)、電壓電流轉(zhuǎn)換單元(2)、輸出驅(qū)動單元(3)、電流檢測單元(4)、第二電阻(R2)、第十電阻(R10)、第十一電阻(R11)、第十二電阻(R12)、第十三電阻(R13)、第十四電阻(R14)、第十五電阻(R15)、第十六電阻(R16)、第三比較器(U3)、第四比較器(U4)、第一與非門(G2)和第二與非門(G3)；所述PWM調(diào)制器(1)的輸入端連接輸入直流控制信號的一端，所述輸入直流控制信號的另一端經(jīng)第二電阻(R2)連接至第三比較器(U3)的同相端；第一電源(VCC1)通過第十電阻(R10)和第十一電阻(R11)分壓后與第三比較器(U3)的反相端連接，所述電流檢測單元(4)的輸出端通過串聯(lián)第十五電阻(R15)與第四比較器(U4)的同相端連接，第一電源(VCC1)通過第十三電阻(R13)和第十四電阻(R14)分壓后與第四比較器(U4)反相端連接；第三比較器(U3)和第四比較器(U4)的輸出端與閥門選通信號分別連接第二與非門(G3)的輸入端；閥門選通信號通過第十二電阻(R12)后經(jīng)過非門連接至第二與非門(G3)的輸入端，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PWM調(diào)制器(1)包括第一比較器(U1)、第二比較器(U2)、模擬開關(guān)(S1)、第一電阻(R1)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第十八電阻(R18)和電容(C)；輸入直流控制信號經(jīng)第一電阻(R1)通過第一比較器(U1)的同相端，第五電阻(R5)的一端連接第一比較器(U1)的反相端，另一端連接至第二比較器(U2)的同相端；所述第一比較器(U1)輸出端依次經(jīng)第三電阻(R3)和第四電阻(R4)分壓后通過模擬開關(guān)(S1)連接至第二比較器(U2)的同相端；所述電容(C)和第十八電阻(R18)的一端接地，另一端連接至第二比較器(U2)的反相端；所述第二比較器(U2)的輸出端連接第一與非門(G2)的輸入端，所述第十八電阻(R18)和電容(C)的一端連接電壓電流轉(zhuǎn)換單元(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述模擬開關(guān)(S1)的一端還連接至非門(G1)的輸入端，所述非門(G1)的輸出端經(jīng)第二比較器(U2)的輸出端連接至第一與非門(G2)的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電壓電流轉(zhuǎn)換單元(2)包括第一運(yùn)算放大器(U5)、第二運(yùn)算放大器(U6)、二極管(D1)、第十九電阻(R19)、第二十電阻(R20)、第二十一電阻(R21)、第二十二電阻(R22)和第二十三電阻(R23)；所述第十八電阻(R18)和電容(C)的一端連接二極管(D1)后分支設(shè)置，其中一支路連接第二運(yùn)算放大器(U6)的同相端，一支路經(jīng)第二十一電阻(R21)后分支設(shè)置，其中一支路通過第十九電阻(R19)和第二十電阻(R20)接地設(shè)置，另一支路連接至第一運(yùn)算放大器(U5)的輸入端，所述第一運(yùn)算放大器(U5)的反相端經(jīng)第二十電阻(R20)接地設(shè)置，第一運(yùn)算放大器(U5)的同相端分支設(shè)置，其中一支路經(jīng)第二十二電阻(R22)連接至電流檢測單元(4)的輸出端，另一支路經(jīng)第二十三電阻(R23)連接至第二運(yùn)算放大器(U6)的反相端，所述第二運(yùn)算放大器(U6)的輸出端經(jīng)第二十三電阻(R23)連接至第二運(yùn)算放大器(U6)的反相端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一與非門(G2)的輸出端分支設(shè)置，一端經(jīng)第八電阻(R8)和第九電阻(R9)接地設(shè)置，另一端連接至輸出驅(qū)動單元(3)；所述第二與非門(G3)的輸出端經(jīng)第十六電阻(R16)后分支設(shè)置，一端通過第十七電阻(R17)接地設(shè)置，另一端連接至輸出驅(qū)動單元(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輸出驅(qū)動單元(3)包括NPN三極管(T1)、P型場效應(yīng)晶體管(T2)、N型場效應(yīng)晶體管(T3)和第七電阻(R7)；所述第七電阻(R7)的一端分支路設(shè)置，一支路經(jīng)第六電阻(R6)連接至第二電源(VCC2)，另一支路連接至P型場效應(yīng)晶體管(T2)的輸入端，P型場效應(yīng)晶體管(T2)的輸出端一支路連接至第二電源(VCC2)，另一支路經(jīng)依次經(jīng)電感和電流檢測單元(4)連接至N型場效應(yīng)晶體管(T3)的一端...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括pwm調(diào)制器(1)、電壓電流轉(zhuǎn)換單元(2)、輸出驅(qū)動單元(3)、電流檢測單元(4)、第二電阻(r2)、第十電阻(r10)、第十一電阻(r11)、第十二電阻(r12)、第十三電阻(r13)、第十四電阻(r14)、第十五電阻(r15)、第十六電阻(r16)、第三比較器(u3)、第四比較器(u4)、第一與非門(g2)和第二與非門(g3)；所述pwm調(diào)制器(1)的輸入端連接輸入直流控制信號的一端，所述輸入直流控制信號的另一端經(jīng)第二電阻(r2)連接至第三比較器(u3)的同相端；第一電源(vcc1)通過第十電阻(r10)和第十一電阻(r11)分壓后與第三比較器(u3)的反相端連接，所述電流檢測單元(4)的輸出端通過串聯(lián)第十五電阻(r15)與第四比較器(u4)的同相端連接，第一電源(vcc1)通過第十三電阻(r13)和第十四電阻(r14)分壓后與第四比較器(u4)反相端連接；第三比較器(u3)和第四比較器(u4)的輸出端與閥門選通信號分別連接第二與非門(g3)的輸入端；閥門選通信號通過第十二電阻(r12)后經(jīng)過非門連接至第二與非門(g3)的輸入端，所述第二與非門(g3)的輸出端分支設(shè)置，一支路和第一與非門(g2)的輸入端連接，另一支路通過串聯(lián)第十六電阻(r16)后和輸出驅(qū)動單元(3)的輸入端連接，電流檢測單元(4)用于檢測電磁閥線圈電流，電流檢測單元(4)的輸出端與電壓電流轉(zhuǎn)換單元(2)的輸入端連接，電壓電流轉(zhuǎn)換單元(2)的輸出端與pwm調(diào)制器(1)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述pwm調(diào)制器(1)包括第一比較器(u1)、第二比較器(u2)、模擬開關(guān)(s1)、第一電阻(r1)、第三電阻(r3)、第四電阻(r4)、第五電阻(r5)、第十八電阻(r18)和電容(c)；輸入直流控制信號經(jīng)第一電阻(r1)通過第一比較器(u1)的同相端，第五電阻(r5)的一端連接第一比較器(u1)的反相端，另一端連接至第二比較器(u2)的同相端；所述第一比較器(u1)輸出端依次經(jīng)第三電阻(r3)和第四電阻(r4)分壓后通過模擬開關(guān)(s1)連接至第二比較器(u2)的同相端；所述電容(c)和第十八電阻(r18)的一端接地，另一端連接至第二比較器(u2)的反相端；所述第二比較器(u2)的輸出端連接第一與非門(g2)的輸入端，所述第十八電阻(r18)和電容(c)的一端連接電壓電流轉(zhuǎn)換單元(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述模擬開關(guān)(s1)的一端還連接至非門(g1)的輸入端，所述非門(g1)的輸出端經(jīng)第二比較器(u2)的輸出端連接至第一與非門(g2)的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種電磁閥驅(qū)動器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電壓電流轉(zhuǎn)換單元(2)包括第一運(yùn)算放大器(u5)、第二運(yùn)算放大器(u6)、二極管(d1)、第十九電阻(r19)、第二十電阻(r20)、...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖子揚(yáng)，徐鑫，李雄，劉江，
申請(專利權(quán))人：西安微電子技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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