CN103438264A - 一种基于悬浮电源的高端驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于悬浮电源的高端驱动电路，它由电路1和电路2两部分组成，本发明用DC-DC变换的方式，得到一个比功率电源电压Vbat高一个MOS管驱动门限电压的电压源VH，这个电压源VH加到MOS管上进行驱动。由于是采用外置的DC-DC变换电路，所提供的驱动电源是一个稳定的电压源，其能量能够保证高端驱动长时间的导通，驱动频率也不受限制。该电路高端电流的采集采用的是通用的普通放大器，该放大器利用悬浮电源和功率电源的电压差进行供电，能够保证放大器的工作电压，对升压功率源电压不限制，对提升电磁阀的响应速度有利。

Description

一种基于悬浮电源的高端驱动电路

技术领域

本发明属于驱动电路领域，具体涉及一种基于悬浮电源的高端驱动电路。

背景技术

在单体泵、高压共轨控制中，高速电磁阀驱动问题是关键技术之一，通常的驱动方式是高位、低位相结合的控制方式，低位控制一般采用逻辑电平直接驱动MOS的电路，而高端驱动需要借助专用的高端驱动芯片电路来完成，对高端驱动电流的采集也需要专用的仪用放大器。目前的高端驱动芯片都是内部集成电压自举电路，在芯片外连接自举电容，对高端驱动电流的采集也采用专用的仪用放大器来完成。这种方式在实际使用中会出现两个方面的问题：一是受芯片内部自举电路的限制，外部自举电容不能够选取的太大，导致自举电路的能量不能保证较长时间的驱动；另一方面，自举电路需要在每一次驱动之后进行一次充电，会限制高端驱动的工作频率。由于目前的电磁阀驱动在开始阶段都采用一个比电瓶电压高的升压功率源进行先期的驱动，高端电流采集专用仪用放大器的工作电压会限制升压功率源的最高电压，先期的驱动不能够更好地提升电磁阀的响应速度。

发明内容

本发明所要解决的问题就是要提供能够保证放大器的工作电压，对升压功率源电压不限制，对高端驱动时间及频率不限制，对提升电磁阀的响应速度有利的一种基于悬浮电源的高端驱动电路。

本发明的技术方案：一种基于悬浮电源的高端驱动电路，它由电路1和电路2两部分组成，所述电路1中，电瓶电压Vbat与 U1的+V脚、SHDN脚，U1的REF脚与电容C1的一端连接，U1的AGND脚和GND脚的公共端通过GND后与电容C1另一端连接，U1的EXT脚连接到MOS管T1的G脚，U1的CS脚连接到MOS管T1的S脚和电阻R3之间，电阻R3的另一端与GND连接，U1的FB脚连接到电阻R1和R2的公共连接端，电阻R2的另一端连接到GND；电阻R1的另一端分别与二极管D1的负极、电解电容E2的正端、电容C2的一端到输出电压VL，其中电解电容E2的负端、电容C2的另一端连接到GND，所述二极管D1的正极与变压器L1的1脚连接，变压器L1的2脚通过电瓶电压Vbat和电解电容E1串接后与GND连接，3脚与GND连接，4脚与MOS管T1的D脚和二极管D2的正极的公共连接端连接，二极管D2的负极依次与电解电容E3的正端、电容C3的一端连接到输出电压VH，电解电容E3的负端、电容C3的另一端连接到GND。

所述电路2中，电瓶电压Vbat与电阻R6一端连接，R6的另一端与MOS管T2的D脚、电阻R7的一端连接，R7的另一端与电阻R8的一端、集成块U2A的正输入3脚连接，R8的另一端连接到电压VH上，集成块U2A的负输入2脚连接到分压电阻R9、R10的公共连接端，R9的另一端连接到电压VH上，R10的另一端连接到电瓶电压Vbat上，集成块U2A的输出1脚连接电阻R4的一端、开关管T3的G脚、二极管D4的负极、开关管T4的D脚，R4的另一端连接到电压VH上、开关管T3的D脚；集成块U2A的电源8脚连接到悬浮电压VH上，4脚连接到电瓶电压Vbat上；开关管T3的S脚连接到二极管D4的正极、限流电阻R5的一端，R5的另一端连接到MOS管T2的G脚；开关管T4的G脚连接到驱动输入端PWM，S脚连接到GND；MOS管T2的S脚连接到输出OUT、吸收二极管D3的负极、滤波R11的一端，吸收二极管D3的正极连接到GND；滤波电阻R11的另一端连接到滤波电容C4的一端、二极管D5的正极、集成块U3A的正输入3脚，二极管D5的负极连接到电压VL，电容C4的另一端连接到GND；集成块U3A的负输入2脚和输出1脚相联到输出反馈FK2，电源8脚连接到电压VL，4脚连接到GND。

本发明的有益效果：

本发明首先用DC-DC变换的方式，得到一个比功率电源电压Vbat高一个MOS管驱动门限电压的电压源VH，这个电压源VH加到MOS管上进行驱动。由于是采用外置的DC-DC变换电路，所提供的驱动电源是一个稳定的电压源，其能量能够保证高端驱动长时间的导通，驱动频率也不受限制。该电路高端电流的采集采用的是通用的普通放大器，该放大器利用悬浮电源和功率电源的电压差进行供电，能够保证放大器的工作电压，对升压功率源电压不限制，对提升电磁阀的响应速度有利。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2 为DC-DC工作波形图，

图3 为MOS管控制及反馈图。

 

具体实施方式

    如图1所示，电路1是DC-DC变换电路，主要通过变换模块U1的EXT控制MOS管T1的通断，电容C1决定变换电路的工作频率，MOS管T1的通断控制变压器L1线圈2脚到4脚的电流，通过整流二极管D2，在滤波电容E3、C3上形成悬浮的电压VH，其中采样电阻R3采集通过线圈电流值，反馈到变换模块U1中，限制其最大电流。变压器T1线圈2脚到4脚的电流变换会在线圈3脚到1脚之间形成感应电流，通过整流二极管D1，在滤波电容E2、C2上形成驱动电路和外界电路接口匹配的电压VL，VL电压通过分压电阻R1、R2形成分压，反馈到变换模块U1中，控制驱动MOS的占空比，控制VL达到稳定的电压，同时使得悬浮电压VH比电瓶电压Vbat高一个固定的电压值，此电压值能够保证达到MOS控制的门限值，给电路2提供对MOS的控制和高端采样放大器芯片的供电。如图2所示，I0是控制的电流限，Ics为反馈的线圈电流值；V0是控制的电压限，Vfb为反馈的电压值；EXT为输出控制波形。

电路2是闭环驱动控制及故障诊断电流，主要作用是对MOS的驱动，用高端电流采集的方式完成对控制电流的闭环控制，同时利用一个反馈电路完成对功率MOS的故障状态进行反馈。输入信号逻辑电平PWM控制开关管T4的通断，通过单向导通二极管D4、上拉电阻R4控制开关管T3的通断，T3输出的信号通过限流电阻R5控制MOS管T2的通断，输出功率驱动信号OUT。采样电阻采集通过MOS的控制电流，在MOS的D脚形成电压V1，此电压信号V1通过分压电阻R7、R8和悬浮电压信号VH进行分压形成电压采样反馈电压V2；分压电阻R9、R10对悬浮电压信号VH、电瓶电压Vbat信号的电压差分压得到目标电流控制信号电压V3。如图3所示，当通过采样电阻R6的电流I大于设定的目标电流I0时，V1↓→V2↓，当V2﹤V3时，U2A输出低电平FK1，把开关管T3的G脚拉低，开关管T3关断，MOS管T2关断，通过采样电阻R6的电流减小；当通过采样电阻R6的电流I小于设定的目标电流I0时，V1↑→V2↑，当V2﹥V3时，U2A输出高电平FK1，把开关管T3的G脚受输入信号PWM控制，开关管T3导通，MOS管T2导通，通过采样电阻R6的电流增加；形成电流闭环控制。连接输出端OUT的二极管D3主要起续流作用，滤波电阻R11、滤波电容C4对输出的OUT信号进行滤波，同时电容R11还起到限流作用，通过限压二极管D5把输入到跟随器U3A正输入端的电压限制在-0.7V～VL+0.7V之间，保护跟随器U3A，跟随器U3A输出和外部故障诊断电路的接口信号FK2。

Claims (1)

1.一种基于悬浮电源的高端驱动电路，其特征是它由电路1和电路2两部分组成，

所述电路1中，电瓶电压Vbat与 U1的+V脚、SHDN脚，U1的REF脚与电容C1的一端连接，U1的AGND脚和GND脚的公共端通过GND后与电容C1另一端连接，U1的EXT脚连接到MOS管T1的G脚，U1的CS脚连接到MOS管T1的S脚和电阻R3之间，电阻R3的另一端与GND连接，U1的FB脚连接到电阻R1和R2的公共连接端，电阻R2的另一端连接到GND；电阻R1的另一端分别与二极管D1的负极、电解电容E2的正端、电容C2的一端到输出电压VL，其中电解电容E2的负端、电容C2的另一端连接到GND，所述二极管D1的正极与变压器L1的1脚连接，变压器L1的2脚通过电瓶电压Vbat和电解电容E1串接后与GND连接，3脚与GND连接，4脚与MOS管T1的D脚和二极管D2的正极的公共连接端连接，二极管D2的负极依次与电解电容E3的正端、电容C3的一端连接到输出电压VH，电解电容E3的负端、电容C3的另一端连接到GND；

所述电路2中，电瓶电压Vbat与电阻R6一端连接，R6的另一端与MOS管T2的D脚、电阻R7的一端连接，R7的另一端与电阻R8的一端、集成块U2A的正输入3脚连接，R8的另一端连接到电压VH上，集成块U2A的负输入2脚连接到分压电阻R9、R10的公共连接端，R9的另一端连接到电压VH上，R10的另一端连接到电瓶电压Vbat上，集成块U2A的输出1脚连接电阻R4的一端、开关管T3的G脚、二极管D4的负极、开关管T4的D脚，R4的另一端连接到电压VH上、开关管T3的D脚；集成块U2A的电源8脚连接到悬浮电压VH上，4脚连接到电瓶电压Vbat上；开关管T3的S脚连接到二极管D4的正极、限流电阻R5的一端，R5的另一端连接到MOS管T2的G脚；开关管T4的G脚连接到驱动输入端PWM，S脚连接到GND；MOS管T2的S脚连接到输出OUT、吸收二极管D3的负极、滤波R11的一端，吸收二极管D3的正极连接到GND；滤波电阻R11的另一端连接到滤波电容C4的一端、二极管D5的正极、集成块U3A的正输入3脚，二极管D5的负极连接到电压VL，电容C4的另一端连接到GND；集成块U3A的负输入2脚和输出1脚相联到输出反馈FK2，电源8脚连接到电压VL，4脚连接到GND。

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