【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发动机控制系统领域，具体为一种电磁阀驱动器电路结构及控制方法。
技术介绍
1、高速电磁阀通过控制电磁铁产生的电磁力，使电磁阀芯产生高速的正、反向运动，实现燃油等流体在阀门通断。其响应速度快、可靠性高以及成本低等特点，使高速电磁阀被广泛应用于汽车工业电控燃油喷射系统、离合器自动操纵系统，船舶、飞机、电站等配备的高压共轨电控喷油系统。
2、高速电磁阀在燃油喷射系统中属于执行机构，随着喷射系统技术发展，对高速电磁阀控制速度和精度提出了更高的需求，其驱动控制策略硬件设计是燃油电控系统的关键，电磁阀驱动电流的起始和结束以及电流精度与发动机转速有着密切的关系，同时也直接影响着发动机性能。现阶段高速电磁阀控制策略一般采用类似于脉宽调制方式控制，从而调节加载在高速电磁阀电感上的有效驱动电压来实现驱动电流的动态调整，满足电磁阀工作打开、维持以及关断所需的电流。为保证电磁阀的响应速度同时降低功耗，一般多采用双电压分时智能驱动方式驱动电磁阀。该方式会增加额外的电路功能单元，增加电路复杂度。同时为了实现电磁阀电流的精确控制，需进行电流的闭环控制，一般多采用大功率采样电阻，经差分放大器实时采集电磁阀线圈电流。由于采样电阻需要接入功率回路中，该方式在大电流电磁阀应用中会增加系统功耗，另外采样电阻的寄生电感会限制电流检测精度和带宽。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种电磁阀驱动器电路结构及控制方法，以解决如何提高对高速电磁阀的精确控制的技术问
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种电磁阀驱动器电路结构，包括pwm调制器、电压电流转换单元、输出驱动单元、电流检测单元、第二电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第三比较器、第四比较器、第一与非门和第二与非门；所述pwm调制器的输入端连接输入直流控制信号的一端，所述输入直流控制信号的另一端经第二电阻连接至第三比较器的同相端；第一电源通过第十电阻和第十一电阻分压后与第三比较器的反相端连接，所述电流检测单元的输出端通过串联第十五电阻与第四比较器的同相端连接，第一电源通过第十三电阻和第十四电阻分压后与第四比较器反相端连接；第三比较器和第四比较器的输出端与阀门选通信号分别连接第二与非门的输入端；阀门选通信号通过第十二电阻后经过非门连接至第二与非门的输入端，所述第二与非门的输出端分支设置，一支路和第一与非门的输入端连接，另一支路通过串联第十六电阻后和输出驱动单元的输入端连接，电流检测单元用于检测电磁阀线圈电流，电流检测单元的输出端与电压电流转换单元的输入端连接，电压电流转换单元的输出端与pwm调制器连接。
4、优选的，pwm调制器包括第一比较器、第二比较器、模拟开关、第一电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第十八电阻和电容；输入直流控制信号经第一电阻通过第一比较器的同相端，第五电阻的一端连接第一比较器的反相端，另一端连接至第二比较器的同相端；所述第一比较器输出端依次经第三电阻和第四电阻分压后通过模拟开关连接至第二比较器的同相端；所述电容和第十八电阻的一端接地，另一端连接至第二比较器的反相端；所述第二比较器的输出端连接第一与非门的输入端，所述第十八电阻和电容的一端连接电压电流转换单元。
5、进一步的，模拟开关的一端还连接至非门的输入端，所述非门的输出端经第二比较器的输出端连接至第一与非门的输入端。
6、进一步的，电压电流转换单元包括第一运算放大器、第二运算放大器、二极管、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻和第二十三电阻；所述第十八电阻和电容的一端连接二极管后分支设置，其中一支路连接第二运算放大器的同相端，一支路经第二十一电阻后分支设置，其中一支路通过第十九电阻和第二十电阻接地设置，另一支路连接至第一运算放大器的输入端，所述第一运算放大器的反相端经第二十电阻接地设置，第一运算放大器的同相端分支设置，其中一支路经第二十二电阻连接至电流检测单元的输出端，另一支路经第二十三电阻连接至第二运算放大器的反相端，所述第二运算放大器的输出端经第二十三电阻连接至第二运算放大器的反相端。
7、优选的，第一与非门的输出端分支设置，一端经第八电阻和第九电阻接地设置，另一端连接至输出驱动单元；所述第二与非门的输出端经第十六电阻后分支设置，一端通过第十七电阻接地设置，另一端连接至输出驱动单元。
8、更进一步的，输出驱动单元包括npn三极管、p型场效应晶体管、n型场效应晶体管和第七电阻；所述第七电阻的一端分支路设置，一支路经第六电阻连接至第二电源，另一支路连接至p型场效应晶体管的输入端，p型场效应晶体管的输出端一支路连接至第二电源，另一支路经依次经电感和电流检测单元连接至n型场效应晶体管的一端输入端；n型场效应晶体管的输出端连接至第十六电阻；n型场效应晶体管的另一端输入端接地设置，所述第七电阻的另一端与npn三极管的集电极连接，所述npn三极管的基极连接第八电阻；npn三极管的发射极接地设置。
9、优选的，电流检测单元包括恒流源、全桥tmr传感器、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻、第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器；
10、所述恒流源的输入端连接至输出驱动单元，恒流源的输出端连接至全桥tmr传感器的输入端，全桥tmr传感器的输出端分支设置，其中一支路连接至第三运算放大器的同相端，另一支路连接至第二运算放大器的同相端；第三运算放大器的反相端分支设置，其中一支路经第二十八电阻连接至第三运算放大器的输出端，另一支路经第二十六电阻后分支路设置，其中一支路连接至第二运算放大器的反相端，另一支路经第二十七电阻连接至第二运算放大器的输出端；所述第二运算放大器经第二十四电阻后分支路设置，一支路连接至第四运算放大器的反相端，另一支路经第二十五电阻后连接至第四运算放大器的输出端；所述第三运算放大器的输出端经第二十九电阻后分支设置，其中一支路经第三十电阻后接地设置，另一支路连接至第四运算放大器的同相端。
11、一种电磁阀驱动器电路的控制方法，基于上述所述的一种电磁阀驱动器电路结构，包括如下过程：
12、电磁阀驱动器接收到阀门选通信号后，打开驱动器的输出驱动单元；当驱动器接收到输入直流控制电压vin时，驱动器中输出驱动单元的高边场效应晶体管t导通，功率电源接入电磁阀线圈，电磁阀正常工作，电流检测单元将电磁阀工作电流转换放大输出与电磁阀线圈电流成比例的电流信号，对电容电阻c进行充放电，并与输入直流控制电压进行比较，pwm调制器产生pwm调制波，控制输出驱动单元的高边场效应晶体管t导通与关断；当电磁阀实际工作电流小于设定值时，pwm调制信号占空比增加，使电磁阀工作电流增大；当电磁阀实际工作电流大于设定值时，pwm调制信号占空比减小，使电磁阀工作电流减小，从而完成电磁阀线圈工作电流闭环控制。
13、pwm调制器具体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电磁阀驱动器电路结构，其特征在于，包括PWM调制器(1)、电压电流转换单元(2)、输出驱动单元(3)、电流检测单元(4)、第二电阻(R2)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第十四电阻(R14)、第十五电阻(R15)、第十六电阻(R16)、第三比较器(U3)、第四比较器(U4)、第一与非门(G2)和第二与非门(G3)；所述PWM调制器(1)的输入端连接输入直流控制信号的一端，所述输入直流控制信号的另一端经第二电阻(R2)连接至第三比较器(U3)的同相端；第一电源(VCC1)通过第十电阻(R10)和第十一电阻(R11)分压后与第三比较器(U3)的反相端连接，所述电流检测单元(4)的输出端通过串联第十五电阻(R15)与第四比较器(U4)的同相端连接，第一电源(VCC1)通过第十三电阻(R13)和第十四电阻(R14)分压后与第四比较器(U4)反相端连接；第三比较器(U3)和第四比较器(U4)的输出端与阀门选通信号分别连接第二与非门(G3)的输入端；阀门选通信号通过第十二电阻(R12)后经过非门连接至第二与非门(G3)的输入端，
2.根据权利要求1所述一种电磁阀驱动器电路结构，其特征在于，所述PWM调制器(1)包括第一比较器(U1)、第二比较器(U2)、模拟开关(S1)、第一电阻(R1)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第十八电阻(R18)和电容(C)；输入直流控制信号经第一电阻(R1)通过第一比较器(U1)的同相端，第五电阻(R5)的一端连接第一比较器(U1)的反相端，另一端连接至第二比较器(U2)的同相端；所述第一比较器(U1)输出端依次经第三电阻(R3)和第四电阻(R4)分压后通过模拟开关(S1)连接至第二比较器(U2)的同相端；所述电容(C)和第十八电阻(R18)的一端接地，另一端连接至第二比较器(U2)的反相端；所述第二比较器(U2)的输出端连接第一与非门(G2)的输入端，所述第十八电阻(R18)和电容(C)的一端连接电压电流转换单元(2)。
3.根据权利要求2所述一种电磁阀驱动器电路结构，其特征在于，所述模拟开关(S1)的一端还连接至非门(G1)的输入端，所述非门(G1)的输出端经第二比较器(U2)的输出端连接至第一与非门(G2)的输入端。
4.根据权利要求2所述一种电磁阀驱动器电路结构，其特征在于，所述电压电流转换单元(2)包括第一运算放大器(U5)、第二运算放大器(U6)、二极管(D1)、第十九电阻(R19)、第二十电阻(R20)、第二十一电阻(R21)、第二十二电阻(R22)和第二十三电阻(R23)；所述第十八电阻(R18)和电容(C)的一端连接二极管(D1)后分支设置，其中一支路连接第二运算放大器(U6)的同相端，一支路经第二十一电阻(R21)后分支设置，其中一支路通过第十九电阻(R19)和第二十电阻(R20)接地设置，另一支路连接至第一运算放大器(U5)的输入端，所述第一运算放大器(U5)的反相端经第二十电阻(R20)接地设置，第一运算放大器(U5)的同相端分支设置，其中一支路经第二十二电阻(R22)连接至电流检测单元(4)的输出端，另一支路经第二十三电阻(R23)连接至第二运算放大器(U6)的反相端，所述第二运算放大器(U6)的输出端经第二十三电阻(R23)连接至第二运算放大器(U6)的反相端。
5.根据权利要求1所述一种电磁阀驱动器电路结构，其特征在于，所述第一与非门(G2)的输出端分支设置，一端经第八电阻(R8)和第九电阻(R9)接地设置，另一端连接至输出驱动单元(3)；所述第二与非门(G3)的输出端经第十六电阻(R16)后分支设置，一端通过第十七电阻(R17)接地设置，另一端连接至输出驱动单元(3)。
6.根据权利要求5所述一种电磁阀驱动器电路结构，其特征在于，所述输出驱动单元(3)包括NPN三极管(T1)、P型场效应晶体管(T2)、N型场效应晶体管(T3)和第七电阻(R7)；所述第七电阻(R7)的一端分支路设置，一支路经第六电阻(R6)连接至第二电源(VCC2)，另一支路连接至P型场效应晶体管(T2)的输入端，P型场效应晶体管(T2)的输出端一支路连接至第二电源(VCC2)，另一支路经依次经电感和电流检测单元(4)连接至N型场效应晶体管(T3)的一端...
【技术特征摘要】
1.一种电磁阀驱动器电路结构，其特征在于，包括pwm调制器(1)、电压电流转换单元(2)、输出驱动单元(3)、电流检测单元(4)、第二电阻(r2)、第十电阻(r10)、第十一电阻(r11)、第十二电阻(r12)、第十三电阻(r13)、第十四电阻(r14)、第十五电阻(r15)、第十六电阻(r16)、第三比较器(u3)、第四比较器(u4)、第一与非门(g2)和第二与非门(g3)；所述pwm调制器(1)的输入端连接输入直流控制信号的一端，所述输入直流控制信号的另一端经第二电阻(r2)连接至第三比较器(u3)的同相端；第一电源(vcc1)通过第十电阻(r10)和第十一电阻(r11)分压后与第三比较器(u3)的反相端连接，所述电流检测单元(4)的输出端通过串联第十五电阻(r15)与第四比较器(u4)的同相端连接，第一电源(vcc1)通过第十三电阻(r13)和第十四电阻(r14)分压后与第四比较器(u4)反相端连接；第三比较器(u3)和第四比较器(u4)的输出端与阀门选通信号分别连接第二与非门(g3)的输入端；阀门选通信号通过第十二电阻(r12)后经过非门连接至第二与非门(g3)的输入端，所述第二与非门(g3)的输出端分支设置，一支路和第一与非门(g2)的输入端连接，另一支路通过串联第十六电阻(r16)后和输出驱动单元(3)的输入端连接，电流检测单元(4)用于检测电磁阀线圈电流，电流检测单元(4)的输出端与电压电流转换单元(2)的输入端连接，电压电流转换单元(2)的输出端与pwm调制器(1)连接。
2.根据权利要求1所述一种电磁阀驱动器电路结构，其特征在于，所述pwm调制器(1)包括第一比较器(u1)、第二比较器(u2)、模拟开关(s1)、第一电阻(r1)、第三电阻(r3)、第四电阻(r4)、第五电阻(r5)、第十八电阻(r18)和电容(c)；输入直流控制信号经第一电阻(r1)通过第一比较器(u1)的同相端，第五电阻(r5)的一端连接第一比较器(u1)的反相端，另一端连接至第二比较器(u2)的同相端；所述第一比较器(u1)输出端依次经第三电阻(r3)和第四电阻(r4)分压后通过模拟开关(s1)连接至第二比较器(u2)的同相端；所述电容(c)和第十八电阻(r18)的一端接地，另一端连接至第二比较器(u2)的反相端；所述第二比较器(u2)的输出端连接第一与非门(g2)的输入端，所述第十八电阻(r18)和电容(c)的一端连接电压电流转换单元(2)。
3.根据权利要求2所述一种电磁阀驱动器电路结构，其特征在于，所述模拟开关(s1)的一端还连接至非门(g1)的输入端，所述非门(g1)的输出端经第二比较器(u2)的输出端连接至第一与非门(g2)的输入端。
4.根据权利要求2所述一种电磁阀驱动器电路结构，其特征在于，所述电压电流转换单元(2)包括第一运算放大器(u5)、第二运算放大器(u6)、二极管(d1)、第十九电阻(r19)、第二十电阻(r20)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖子扬，徐鑫，李雄，刘江，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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