一种高速电磁阀驱动电路制造技术

一种高速电磁阀驱动电路，输入信号缓冲单元主要对来自外部中控单元的输入信号进行缓冲整形及提高抗干扰的能力；其高边电流检测单元通过检测负载支路中的一只电阻的差分电压而实现电流检测；其ＰＷＭ信号发生器主要产生一固定频率的ＰＷＭ波，从而通过调整此波形的占空比来控制保持电流的大小；功率驱动单元主要实现对功率ＮＭＯＳ管提供足够的功率驱动从而使其能够充分工作在开关状态而减小开关损耗及发热；信号延时单元为其电流检测信号输出的一个延时，在此延迟时间内功率ＮＭＯＳ管关断，以使线圈能够续流；逻辑门电路单元为一与门，通过对电流检测信号及其的延时信号进行相与后产生ＰＷＭ信号发生器所需的同步信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电磁阀驱动电路，尤其适用于电控柴油机燃油喷射系统中的电磁阀驱动，属于电磁阀驱动相关

技术介绍
常规数字阀以提高响应频率来实现微量控制。尽管减小阀芯质量和液动力可以提 高响应频率，但是开关阀响应频率的提高主要依靠增加驱动器作用力及縮小响应时间。高 速开关阀的驱动器主要是强力电磁铁，一般响应时间为毫秒级；高电磁力需要较多的安匝 数，导致电磁阀发热，而且结构复杂。为了给强力电磁铁提供快速的激励电流，其驱动电路 将与常规电磁铁驱动电路有着一定的区别。 专利号为CN1651742A的专利公布了一种集成式双电压电磁阀驱动电路，包括高 端驱动电路、低端驱动电路和DC/DC扩展电路；其中，高端驱动电路与低端驱动电路组成了 双电压式驱动电路；通过双电压驱动电路外接二极管与电容构成集成式DC/DC电路、即电 磁线圈接在高低管之间，低端管进行选通，高端管进行双电压切换。由于线圈属于感性负 载，并且在高速电磁阀中都需要很大的开启强击电流，即高端驱动电路存在一个抗瞬时脉 冲干扰的问题。其双电压采用DC/DC扩展无疑增加了电路的复杂性，高低电源都分别通过 一只高端M0S管进行切换，由于M0S管接在高端，其驱动电路一般都采用自举升压的方式， 在电路切换时由于线圈续流形成很高的冲击电压，该冲击容易造成自举升压电路不能正常 自举，从而烧毁MOS管。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、可靠、成本 低，灵活利用的高速电磁阀的驱动电路。 本专利技术的技术解决方案是一种高速电磁阀驱动电路，包括高边电流检测单元、 P丽波发生器、输入信号缓冲单元、功率驱动电路、信号延时单元、负载主支路；所述的负载 主支路包括一只隔离二极管D3、一只检测电阻Rsense、线圈Ln、 一只功率NM0S管；隔离二 极管D3、检测电阻Rsense、线圈Ln依次串联至功率NM0S管的漏极，隔离二极管D3的阳极接 电源VCC，双向TVS 二极管并联于线圈Ln的两端，高边电流检测单元接入检测电阻Rsense 的两端，功率NMOS管的源极接地，功率NMOS管的栅极接功率MOS驱动电路的输出端；线圈 控制信号输入A经输入信号缓冲单元缓冲整形后输出两路信号，一路作为电流检测同步信 号输入给高边电流检测单元，由高边电流检测单元输出电流检测信号B ;信号延时单元将 电流检测信号B与参考电压进行比较输出延时信号C，延时信号C与电流检测信号B相与后 作为P丽波发生器的同步信号，控制P丽波发生器产生保持电流控制信号IN2， IN2接入开 关二极管D2的阳极，开关二极管D2的阴极作为功率驱动电路的输入；三极管Q3的基极接 电流检测信号B，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与输入信号缓冲单元输出的 另一路信号连接，三极管Q3将输入信号缓冲单元输出的信号强制拉低，生成强激电流控制信号IN1，IN1接入开关二极管D1的阳极，开关二极管D1的阴极作为功率驱动电路的输入。 所述的信号延时单元的延时时间为线圈Ln的续流时间。 所述的信号延时单元的延时时间通过可变电阻RP3调节，可变电阻RP3接入信号 延时单元的正向输入端与地之间。 所述的P丽波发生器产生的保持电流控制信号IN2的脉冲宽度通过调节可变电阻 RP2改变，可变电阻P丽波发生器与地之间。 所述的强激电流控制信号INI的强激电流时间由开启电流大小而定，开启电流通 过可变电阻RP1调节，可变电阻RP1接入高边电流检测单元与地之间。 本专利技术与现有技术相比有益效果为 (1)根据快速电磁阀的特性，其电磁铁都采用强力电磁铁，要求瞬间产生足够的电 磁力，所以必须要很大的强激开启电流，当阀一旦开启后，由于磁路间隙很小，故此时只需 很小的电流就可以产生很大的电磁力，故快速电磁阀需要一个瞬间大电流及之后的一个小 的保持电流，传统电路都采用双电压供电，即强激电流通过一升压后的高电压进行能量供 给，而保持则通过低压电源供电；由于采用升压，无疑增加了电路的复杂性，同时也降低了 可靠性，而本专利技术采用单电源供电，通过一组不同时序的开关波形控制其功率NMOS管的开 关时间而实现双电磁线圈所需的电流。故本电路能够完成使用双电压电路的功能，从而简 化了电路结构，更加容易实现，效率跟可靠性都显著提高。(2)传统双电压式电路采用高低端连接方式驱动线圈，切换电压通过两只高端MOS管，低端MOS管实现选通；而要驱动高端MOS主要采用自举升压的方式，通过自举升压的方式产生比系统电压高IOV左右的电压去驱动高端MOS管，由于线圈属于感性负载，特别是其放置于阀体中，与阀体构成一个闭合磁场，其电感也随磁场呈一个线性的变化，而自举方式是通过悬浮电压产生，而由于强感性负载的存在，在阀的开启与关闭时刻其线圈两端要产生一个很高的感生电压，此电压对悬浮地影响是非常大，如超过升压电路的抑制能力，就会造成升压不成功，从而造成高端MOS不能充分开启而造成过热损耗而烧毁MOS管，而本专利技术采用低端功率开关控制，其功率NMOS管直接与地相连，只需一个10V左右的电压就能够可靠的开启NMOS管，从而驱动电路更加简单，更容易实现，更加可靠。 (3)为了能够精确的控制电磁阀的开启强激电流本专利技术采用高端电流检测与功率驱动级构成闭环，从而能够很好的控制功率NMOS管的开关时间而实现线圈所需的开启电流，传统的电磁阀驱动电路都采用低端电流检测，而低端检测有着诸如以下的缺点低端检测是通过检测采样电阻上相对与地的共模电压，而在感性负载电路中，其感性负载所带来的地线干扰是非常大的，其干扰直接影响电流检测的精度。而本专利技术采用高端电流检测通，过线圈上端一只精密电阻上的差分电压而有效的解决地线干扰对检测精度的影响。 (4)根据快速电磁阀的特性，为了能够满足快速开启与关闭，就必须能够使阀能快速开启后，在关闭时也能快速释放其电磁力，而要释放其电磁力就必须能够在阀关闭时快速释放掉线圈在开启过程中所储存的能量(因为线圈为感性负载)，故必须能够在阀关闭时能够快速对线圈进行续流。传统的续流方式有快速二极管续流及RD(电阻和快速二极管)续流方式，这两种方式都是通过二极管与线圈本身构成回路来释放电流，故其释放电流的时间与线圈本身参数有关，其释放时间较长，本专利技术采用大功率TVS 二极管进行续流，根据TVS 二极管的瞬变抑制特性以及ns级的响应速度，比传统的方式都快，故应用在该电路中能够快速释放线圈电流，从而提高阀的快速响应。 (5)本专利技术通过D1、D2输入双路开关信号控制NM0S功率管的开启顺序及时间，就 可以完成先给电磁线圈一个大的开启电流，一个较低的保持电流。即每个电磁线圈只需要 一只隔离二极管， 一个NM0S管， 一只精密检测电阻， 一片高端电流检测芯片。本专利技术只需要 一个主电源，通过改变功率NMOS管的开启时间来完成电磁线圈高低电流的供给，不再需要 DC/DC升压电路，从而简化了电路结构，提高了系统的稳定性，节约成本，方便可调、便于应 用到不同的工况，电磁污染低的特性。附图说明 图1为本专利技术的电路图； 图2为专利技术的工作时序图。具体实施例方式本电路主要为一种高速电磁阀驱动电路(该驱动电路可以作为申请号为 200910090745. 0 "电磁铁及使用该电磁铁的开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速电磁阀驱动电路，其特征在于：包括高边电流检测单元、ＰＷＭ波发生器、输入信号缓冲单元、功率驱动电路、信号延时单元、负载主支路；所述的负载主支路包括一只隔离二极管Ｄ３、一只检测电阻Ｒｓｅｎｓｅ、线圈Ｌｎ、一只功率ＮＭＯＳ管；隔离二极管Ｄ３、检测电阻Ｒｓｅｎｓｅ、线圈Ｌｎ依次串联至功率ＮＭＯＳ管的漏极，隔离二极管Ｄ３的阳极接电源ＶＣＣ，双向ＴＶＳ二极管并联于线圈Ｌｎ的两端，高边电流检测单元接入检测电阻Ｒｓｅｎｓｅ的两端，功率ＮＭＯＳ管的源极接地，功率ＮＭＯＳ管的栅极接功率ＭＯＳ驱动电路的输出端；线圈控制信号输入Ａ经输入信号缓冲单元缓冲整形后输出两路信号，一路作为电流检测同步信号输入给高边电流检测单元，由高边电流检测单元输出电流检测信号Ｂ；信号延时单元将电流检测信号Ｂ与参考电压进行比较输出延时信号Ｃ，延时信号Ｃ与电流检测信号Ｂ相与后作为ＰＷＭ波发生器的同步信号，控制ＰＷＭ波发生器产生保持电流控制信号ＩＮ２，ＩＮ２接入开关二极管Ｄ２的阳极，开关二极管Ｄ２的阴极作为功率驱动电路的输入；三极管Ｑ３的基极接电流检测信号Ｂ，三极管Ｑ３的发射极接地，三极管Ｑ３的集电极与输入信号缓冲单元输出的另一路信号连接，三极管Ｑ３将输入信号缓冲单元输出的信号强制拉低，生成强激电流控制信号ＩＮ１，ＩＮ１接入开关二极管Ｄ１的阳极，开关二极管Ｄ１的阴极作为功率驱动电路的输入。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李柏宏，刘宇辉，司国雷，邓建辉，唐兵，
申请(专利权)人：中国航天科技集团公司烽火机械厂，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]