CN102679021B - 一种电磁阀驱动高效升压电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁阀驱动高效升压电路，所述电路由CPLD可编程逻辑器（1）、场效应晶体管驱动电路（2）、开关电路（3）、电压检测电路（4）、电压比较器（5）、充电电流比较器（6）、电流放大器（7）、转速检测电路（8）组成；模块构成两个回路，以升压开关管导通电流与升压电容电压为控制目标，组成双闭环反馈系统。本发明可通过软件灵活方便设置升压电压与电流，实现了升压值为100V的电磁阀驱动高效升压，满足转速高、供油持续期长、电流大的电磁阀快速驱动与响应能力；电磁阀驱动用高效升压电路可靠性高、参数可灵活调整，实现对升压电流与电压的精确控制。

Description

一种电磁阀驱动高效升压电路
技术领域
本发明属于柴油机控制技术领域，具体涉及一种电磁阀驱动高效升压电路。
背景技术
在某高速电磁阀脉宽调制与电流反馈驱动电路中，为加快电磁阀响应速度，提高电磁阀供电电压是行之有效的方法。
但是，传统的高压产生电路结构复杂、工作不可靠、升压效率低、适应范围窄。
发明内容
本发明就是为了解决传统高压产生电路结构复杂、工作不可靠、升压效率低、适应范围窄的问题，设计了一种性能优越的电磁阀驱动高效升压电路，在短时间内能够高效率地获得设置的升压电压。
本发明的技术方案：
一种电磁阀驱动高效升压电路，其特征在于，所述电路由CPLD可编程逻辑器、场效应晶体管驱动电路、开关电路、电压检测电路、电压比较器、充电电流比较器、电流放大器、转速检测电路组成；
CPLD可编程逻辑器有4个端，HV_OVER端与电压比较器连接，BST_CTRL端与场效应晶体管驱动电路连接，To_C_MAX端与充电电流比较器连接，另一个端与转速检测电路连接；开关电路有3个端，分别与电压检测电路、场效应晶体管驱动电路和电流放大器连接；电流放大器接地；
CPLD可编程逻辑器、电压比较器、电压检测电路、开关电路与场效应晶体管驱动电路构成一个回路；CPLD可编程逻辑器、充电电流比较器、电流放大器、开关电路与场效应晶体管驱动电路构成另一个回路；以升压开关管导通电流与升压电容电压为控制目标，组成双闭环反馈系统；
CPLD可编程逻辑器所用晶振为有源晶振；场效应晶体管驱动电路是5V电平驱动；开关电路由升压电感、场效应晶体管、二极管、采样电阻与耐高温高压电容组成；电压比较器由升压电压给定电位器与5V单电源供电的高精度运算放大器组成；充电电流比较器由充电电流给定电位器与5V单电源供电的高精度运算放大器组成；转速检测电路采用可重复触发的单稳态触发器；
所述电磁阀驱动高效升压电路，设置有对开关管的工作电流进行反馈检测功能，且最大工作电流可调；所述电磁阀驱动高效升压电路的升压工作机制，即开始升压的条件为，检测到转速且喷射结束。
设计计算电路结构与电路参数，对升压电感参数进行精确匹配，对CPLD可编程控制逻辑进行优化，通过软件灵活方便设置升压电压与电流，实现了升压值为100V的电磁阀驱动高效升压，满足转速高、供油持续期长、电流大的电磁阀快速驱动与响应能力。
以升压开关管导通电流与升压电容电压为控制目标组成双闭环反馈系统，设计了可靠性高、参数可灵活调整的电磁阀驱动用高效升压电路，实现对升压电流与电压的精确控制。
利用转速检测电路提供最低转速工作信号，通过电压设置与电流设置限定升压的电压值和单次充电能量，设计开关管导通电流采样电路，对充电电流进行监测与控制，设计电压检测电路对升压电压进行电平转换，通过两个比较器将模拟电压电流信号转换成数字逻辑电平反馈信号，提供给CPLD可编程逻辑器，由CPLD输出控制逻辑，以脉宽调制方式实现高效升压。
本发明的有益效果：
1.通过软件灵活方便设置升压电压与电流，实现了升压值为100V的电磁阀驱动高效升压，满足转速高、供油持续期长、电流大的电磁阀快速驱动与响应能力；
2.电磁阀驱动用高效升压电路可靠性高、参数可灵活调整，实现对升压电流与电压的精确控制。
附图说明
图1为本发明的电路图。
附图各标记分别表示：
1-CPLD可编程逻辑器
2-场效应晶体管驱动电路
3-开关电路
4-电压检测电路
5-电压比较器
6-充电电流比较器
7-电流放大器
8-转速检测电路。
具体实施方式
一种电磁阀驱动高效升压电路，所述电路由CPLD可编程逻辑器、场效应晶体管驱动电路、开关电路、电压检测电路、电压比较器、充电电流比较器、电流放大器、转速检测电路组成；
CPLD可编程逻辑器有4个端，HV_OVER端与电压比较器连接，BST_CTRL端与场效应晶体管驱动电路连接，To_C_MAX端与充电电流比较器连接，另一个端与转速检测电路连接；开关电路有3个端，分别与电压检测电路、场效应晶体管驱动电路和电流放大器连接；电流放大器接地；
CPLD可编程逻辑器、电压比较器、电压检测电路、开关电路与场效应晶体管驱动电路构成一个回路；CPLD可编程逻辑器、充电电流比较器、电流放大器、开关电路与场效应晶体管驱动电路构成另一个回路；以升压开关管导通电流与升压电容电压为控制目标，组成双闭环反馈系统；
CPLD可编程逻辑器所用晶振为有源晶振；场效应晶体管驱动电路是5V电平驱动；开关电路由升压电感、场效应晶体管、二极管、采样电阻与耐高温高压电容组成；电压比较器由升压电压给定电位器与5V单电源供电的高精度运算放大器组成；充电电流比较器由充电电流给定电位器与5V单电源供电的高精度运算放大器组成；转速检测电路采用可重复触发的单稳态触发器；
所述电磁阀驱动高效升压电路，设置有对开关管的工作电流进行反馈检测功能，且最大工作电流可调；所述电磁阀驱动高效升压电路的升压工作机制，即开始升压的条件为，检测到转速且喷射结束。
设计计算电路结构与电路参数，对升压电感参数进行精确匹配，对CPLD可编程控制逻辑进行优化，通过软件灵活方便设置升压电压与电流，实现了升压值为100V的电磁阀驱动高效升压，满足转速高、供油持续期长、电流大的电磁阀快速驱动与响应能力。
以升压开关管导通电流与升压电容电压为控制目标组成双闭环反馈系统，设计了可靠性高、参数可灵活调整的电磁阀驱动用高效升压电路，实现对升压电流与电压的精确控制。
利用转速检测电路提供最低转速工作信号，通过电压设置与电流设置限定升压的电压值和单次充电能量，设计开关管导通电流采样电路，对充电电流进行监测与控制，设计电压检测电路对升压电压进行电平转换，通过两个比较器将模拟电压电流信号转换成数字逻辑电平反馈信号，提供给CPLD可编程逻辑器，由CPLD输出控制逻辑，以脉宽调制方式实现高效升压。
本发明的工作过程如下：
当指示升压开始的升压启动信号输入时，CPLD可编程逻辑器会检测到转速，判断充电电压反馈信号与电流反馈信号，如果电压反馈信号不到设置值，CPLD输出一定频率的PWM脉宽调制信号，控制开关管T1导通状态，如果电压反馈信号达到设置值，将关断场效应晶体管T1，停止充电，在场效应晶体管导通期间检测电流反馈信号，如果达到电流设置值，会提前关闭场效应晶体开关管T1。
转速检测电路采用可重复触发的单稳态触发器组成。
场效应晶体管驱动逻辑电路2使用施密特反相器，增加CPLD输出的驱动能力，加快场效应晶体管的导通关断速率。
升压电路3由升压电感、场效应晶体管、二极管、采样电阻与耐高温高压电容组成。场效应晶体管导通，电流上升，升压电感储能，由程序控制场效应晶体管，导通一定时间后晶体管关断，此时升压电感电压反向，与蓄电池电压叠加，通过二极管对电容充电，当电容充电到一定时间本次充电结束，其中充电电流通过精密电阻R17进行采样。
电流放大电路7由运算放大器U3B、反馈网络R10、电流给定电位器W1等组成，将电流采样电阻的mV级电压信号进行放大，放大后的电压信号进入电压比较电路6与电流设定值进行比较，达到升压电流设置值，比较器输出高电平，反馈给CPLD可编程逻辑器，当充电电流达到设置值，本次充电结束。
电压检测电路4由分压电阻与稳压管组成，把100V的升压电压转换成5V的逻辑电压，进入电压比较电路5与电压设置值进行比较，达到升压电压设置值，比较器输出高电平信号，反馈给CPLD可编程逻辑器，当升压电压达到设置值，本循环充电结束。

Claims (1)

1.一种电磁阀驱动高效升压电路，包含了开关电路（3），开关电路（3）由升压电感、场效应晶体管、二极管、采样电阻与耐高温高压电容组成，其特征在于，所述电磁阀驱动高效升压电路由CPLD可编程逻辑器（1）、场效应晶体管驱动电路（2）、电压检测电路（4）、电压比较器（5）、充电电流比较器（6）、电流放大器（7）、转速检测电路（8）组成；CPLD可编程逻辑器（1）有4个端，HV_OVER端与电压比较器（5）连接，BST_CTRL端与场效应晶体管驱动电路（2）连接，To_C_MAX端与充电电流比较器（6）连接，另一个端与转速检测电路（8）连接；开关电路（3）有3个端，分别与电压检测电路（4）、场效应晶体管驱动电路（2）和电流放大器（7）连接；电流放大器（7）接地；CPLD可编程逻辑器（1）、电压比较器（5）、电压检测电路（4）、开关电路（3）与场效应晶体管驱动电路（2）构成一个回路；CPLD可编程逻辑器（1）、充电电流比较器（6）、电流放大器（7）、开关电路（3）与场效应晶体管驱动电路（2）构成另一个回路；以升压开关管导通电流与升压电容电压为控制目标，组成双闭环反馈系统；CPLD可编程逻辑器（1）所用晶振为有源晶振；场效应晶体管驱动电路（2）是5V电平驱动；电压比较器（5）由升压电压给定电位器与5V单电源供电的高精度运算放大器组成；充电电流比较器（6）由充电电流给定电位器与5V单电源供电的高精度运算放大器组成；转速检测电路（8）采用可重复触发的单稳态触发器；所述电磁阀驱动高效升压电路，设置有对开关管的工作电流进行反馈检测功能，且最大工作电流可调；所述电磁阀驱动高效升压电路的升压工作机制，即开始升压的条件为，检测到转速且喷射结束。
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