CN101520012B - 一种隔离式功率驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明属于发动机电子控制技术领域,具体涉及一种隔离式功率驱动电路。该电路包括带光电隔离的功率驱动和带光电隔离的故障反馈,还包括隔离驱动及保护电路和隔离故障诊断电路。输出保护信号通过光电器件1驱动继电器,给电磁铁供电,当出现故障情况时切断电磁铁供电;功率驱动信号通过光电器件2、限流电阻1驱动MOS管,通过控制MOS管开通、关断给电磁铁提供不同的平均驱动电流;MOS上端的高、低电平信号通过限流电阻2反馈,驱动光电器件3,光电器件3后的信号和功率驱动信号通过J、K触发器件形成故障判别逻辑,输出低电平信号或高电平信号。结构简单、功能可靠,有效解决了发动机电控系统的电磁兼容性及隔离大功率驱动难题。

Description

一种隔离式功率驱动电路
技术领域
本发明属于发动机电子控制技术领域,具体涉及一种隔离式功率驱动电路。
背景技术
在位置式电控系统中,直列泵的齿杆需要一个螺线管方式的线形电磁铁驱动完成,对线形电磁铁功率驱动是电控系统的关键技术,系统电路能否进行有效脉宽调制,完成对螺线管驱动电路的精确控制是系统成败的关键因素之一。传统的驱动方式一般是采用MOS管完成,但系统对于MOS管无自诊断功能,当外部执行机构发生短路时会造成系统功率器件烧坏,其他器件发生连锁损坏反应。最常用的方法是在驱动回路中串接保险丝,但由于保险丝固有的滞后工作特性,有时对系统起不到保护作用。对于需要光电隔离驱动的系统,由于诊断电路较复杂,目前其他类似的系统中基本上不采用相应的故障诊断措施。
发明内容
本发明主要是为保证发动机电控系统在保证系统电磁兼容性,采用内部供电与外部电瓶隔离技术的条件下,对线形电磁铁进行隔离驱动,同时系统能够完成故障自诊断而提出的一种隔离式功率驱动电路。
本发明的技术方案是:一种隔离式功率驱动电路,包括带光电隔离的功率驱动和带光电隔离的故障反馈,还包括隔离驱动及保护电路和隔离故障诊断电路;输出保护信号通过光电器件1驱动继电器,正常情况下给电磁铁供电,当出现故障情况时切断电磁铁供电;功率驱动信号通过光电器件2、限流电阻1驱动MOS管,通过控制MOS管开通、关断给电磁铁提供不同的平均驱动电流;MOS上端的高、低电平信号通过限流电阻2反馈,驱动光电器件3,光电器件3后的信号和功率驱动信号通过J、K触发器件形成故障判别逻辑,正常情况下,故障输出为低电平信号;当MOS管出现故障时,故障输出高电平,微处理器系统通过输出保护信号切断电磁铁供电,保证系统不出现相关器件的损坏;
隔离驱动及保护电路的功率驱动信号U1B反相器(保证输入信号和O2输出信号同逻辑)驱动光电耦合器件O2,电阻R2对驱动电流进行限制,保证光电耦合器件O2的输入端电流在正常工作范围;电耦合器件O2的输出端电阻R7和R12对24V电源供电起限流和分压作用,保证O2的输出端信号在10V左右,通过限流电阻R8驱动MOS管T2;输出保护信号输入到耦合器件O1,电阻R1对驱动电流进行限制,保证光电耦合器件O1的输入端电流在正常工作范围;电耦合器件O1输出端电阻R3、R4对24V形成分压,当光电器件导通后,三极管T1导通,继电器K1吸合,线形电磁铁Rx上接通24V,在MOS管T2导通时能够给线形电磁铁Rx施加24V电压,其中二极管D1用于继电器断开后线圈电流的吸收,D2用于MOS管T2关断时,线形电磁铁Rx的续流,保证T2给线形电磁铁Rx线圈的电流是连续的;跨接器KJ和功率电阻R9作为模拟负载,用于外界不接负载时的故障诊断;
隔离故障诊断电路的输入信号为右端的MOS管反馈信号U3,通过电阻R5驱动三极管T3,T3驱动光电器件O3,其中电阻R6用于保证信号U3悬空时三极管T3输入端为固定的低电平信号,电阻R11用于限流;光电器件O3的输出端控制J、K触发器U23A的清零端CD,同时隔离驱动及保护电路中功率驱动信号U2经U1B反相的信号U2’输入到U23A的时钟端CLK,正常情况下故障输出信号为低电平,当功率驱动电路发生“短路”或“断路”时故障输出信号为高电平,电阻R10在光电器件O3关断时保证U23A的清零端CD为高电平,不出现电路出现“清零”误动作。
本发明的有益效果:本发明的电路在功率驱动、故障诊断、保护三方面都采用光电隔离方式,系统采用继电器、MOS管和触发器组成,结构简单、功能可靠。系统能够在线完成对MOS管及执行机构“短路”、“断路”的故障诊断,在系统发生故障时,切断执行机构电源,达到保护系统的目的。有效解决了发动机电控系统的电磁兼容性及隔离大功率驱动难题。
附图说明
本发明共有4幅附图,其中图4为本发明的最佳实施例,亦可作说明书摘要的附图。
图1、为一种隔离式功率驱动电路的隔离驱动及保护电路图;
图2、为一种隔离式功率驱动电路的隔离故障诊断电路;
图3、为一种隔离式功率驱动电路的工作波形图。
图4、为一种隔离式功率驱动电路的电路框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的最佳实施例作进一步描述。
一种隔离式功率驱动电路,包括带光电隔离的功率驱动和带光电隔离的故障反馈,还包括隔离驱动及保护电路和隔离故障诊断电路。
如图4所示,输出保护信号通过光电器件1驱动继电器,正常情况下给电磁铁供电,当出现故障情况时切断电磁铁供电;功率驱动信号通过光电器件2、限流电阻1驱动MOS管,通过控制MOS管开通、关断给电磁铁提供不同的平均驱动电流;MOS上端的高、低电平信号通过限流电阻2反馈,驱动光电器件3,光电器件3后的信号和功率驱动信号通过J、K触发器件形成故障判别逻辑,正常情况下,故障输出为低电平信号;当MOS管出现故障时,故障输出高电平,微处理器系统通过输出保护信号切断电磁铁供电,保证系统不出现相关器件的损坏。
如图1所示,隔离驱动及保护电路的功率驱动信号U1B反相器(保证输入信号和O2输出信号同逻辑)驱动光电耦合器件O2,电阻R2对驱动电流进行限制,保证光电耦合器件O2的输入端电流在正常工作范围;电耦合器件O2的输出端电阻R7和R12对24V电源供电起限流和分压作用,保证O2的输出端信号在10V左右,通过限流电阻R8驱动MOS管T2;输出保护信号输入到耦合器件O1,电阻R1对驱动电流进行限制,保证光电耦合器件O1的输入端电流在正常工作范围;电耦合器件O1输出端电阻R3、R4对24V形成分压,当光电器件导通后,三极管T1导通,继电器K1吸合,线形电磁铁Rx上接通24V,在MOS管T2导通时能够给线形电磁铁Rx施加24V电压,其中二极管D1用于继电器断开后线圈电流的吸收,D2用于MOS管T2关断时,线形电磁铁Rx的续流,保证T2给线形电磁铁Rx线圈的电流是连续的;跨接器KJ和功率电阻R9作为模拟负载,用于外界不接负载时的故障诊断;
如图2所示,隔离故障诊断电路的输入信号为右端的MOS管反馈信号U3,通过电阻R5驱动三极管T3,T3驱动光电器件O3,其中电阻R6用于保证信号U3悬空时三极管T3输入端为固定的低电平信号,电阻R11用于限流;光电器件O3的输出端控制J、K触发器U23A的清零端CD,同时隔离驱动及保护电路中功率驱动信号U2经U1B反相的信号U2’输入到U23A的时钟端CLK,正常情况下故障输出信号为低电平,当功率驱动电路发生“短路”或“断路”时故障输出信号为高电平,电阻R10在光电器件O3关断时保证U23A的清零端CD为高电平,不出现电路出现“清零”误动作。
如图3所示,U2为功率驱动波形,U3为MOS上端的波形,在t1时刻为MOS管T2发生短路时的波形,在t2时刻为MOS管T2发生断路时的波形,U2’为功率驱动波形的反相,U5为反馈波形到U23A置位端的波形,U6为故障诊断输出波形。正常工作状态下,U2’的下降沿会触发U23A输出端Q的波形U6为高电平,但这个高电平会被置位端CD的波形U5的低电平清零;当MOS出现故障(“短路”或“断路”)时,U2’的下降沿会触发U23A输出端Q的波形U6为高电平,系统输出故障状态。

Claims (1)

1.一种隔离式功率驱动电路,包括带光电隔离的功率驱动和带光电隔离的故障反馈,其特征在于:还包括隔离驱动及保护电路和隔离故障诊断电路;输出保护信号通过光电器件(1)驱动继电器,正常情况下给电磁铁供电,当出现故障情况时切断电磁铁供电;功率驱动信号通过光电器件(2)、限流电阻(1)驱动MOS管,通过控制MOS管开通、关断给电磁铁提供不同的平均驱动电流;MOS上端的高、低电平信号通过限流电阻(2)反馈,驱动光电器件(3),光电器件(3)后的信号和功率驱动信号通过J、K触发器件形成故障判别逻辑,正常情况下,故障输出为低电平信号;当MOS管出现故障时,故障输出高电平,微处理器系统通过输出保护信号切断电磁铁供电,保证系统不出现相关器件的损坏;
隔离驱动及保护电路的功率驱动信号U1B反相器(保证输入信号和光电耦合器件O2输出信号同逻辑)驱动光电耦合器件(O2),电阻(R2)对驱动电流进行限制,保证光电耦合器件(O2)的输入端电流在正常工作范围;电耦合器件(O2)的输出端电阻(R7)和(R12)对24V电源供电起限流和分压作用,保证电耦合器件(O2)的输出端信号在10V左右,通过限流电阻(R8)驱动MOS管(T2);输出保护信号输入到耦合器件(O1),电阻(R1)对驱动电流进行限制,保证光电耦合器件(O1)的输入端电流在正常工作范围;电耦合器件(O1)输出端电阻(R3、R4)对24V形成分压,当光电器件导通后,三极管(T1)导通,继电器(K1)吸合,线形电磁铁(Rx)上接通24V,在MOS管(T2)导通时能够给线形电磁铁(Rx)施加24V电压,其中二极管(D1)用于继电器断开后线圈电流的吸收,(D2)用于MOS管(T2)关断时,线形电磁铁(Rx)的续流,保证MOS管(T2)给线形电磁铁(Rx)线圈的电流是连续的;跨接器(KJ)和功率电阻(R9)作为模拟负载,用于外界不接负载时的故障诊断;
隔离故障诊断电路的输入信号为右端的MOS管反馈信号U3,通过电阻(R5)驱动三极管(T3),三极管(T3)驱动光电器件(O3),其中电阻(R6)用于保证信号U3悬空时三极管(T3)输入端为固定的低电平信号,电阻(R11)用于限流;光电器件(O3)的输出端控制J、K触发器U23A的清零端CD,同时隔离驱动及保护电路中功率驱动信号U2经U1B反相的信号U2’输入到U23A的时钟端CLK,正常情况下故障输出信号为低电平,当功率驱动电路发生“短路”或“断路”时故障输出信号为高电平,电阻(R10)在光电器件(O3)关断时保证U23A的清零端CD为高电平,不出现电路出现“清零”误动作。
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