CN105041535A - 一种用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，所述的驱动装置由蓄电池电源、DC/DC升压电路、数字信号处理器、PWM驱动器、功率开关管和电流检测模块组成，所述的蓄电池电源连接DC/DC升压电路，所述的数字信号处理器分别连接PWM驱动器和电流检测模块，所述的PWM驱动器分别连接DC/DC升压电路和功率开关管，所述的功率开关管分别连接蓄电池电源、DC/DC升压电路、电流检测模块和喷油器电磁阀。本发明揭示了一种用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，该驱动装置通过采用高端双电压分时供电技术和低端电流反馈PWM控制技术，显著提升了电磁阀开启与关闭速度，大大减少了能耗，并且提高了喷油精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱动装置，尤其涉及一种用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，属于电器技术领域。
背景技术
电磁阀是一种用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，在电控燃油喷射系统中应用广泛。电磁阀性能的好坏主要取决于电磁阀驱动电路，特别是在电控燃油喷射系统中可以决定喷油精度。现有喷射系统电磁阀驱动电路关闭和开启时间都比较长，关闭过程中电流峰值大，不能满足复杂喷射的要求。
目前，大多数电磁阀驱动电路采用单电源电压控制，为了获得比较快的开启速度，通常要提供比较高的电压，但是由于未对电磁阀开启阶段电流进行控制，导致很大的电流峰值，而且在开关频率限制的情况下常会出现比较大的保持电流值，这样部分电流将会转化成热量，大大增加了电磁阀能耗，同时关闭响应也比较慢，对电磁阀的寿命以及控制精度产生很大的不利影响。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，该驱动装置通过采用高端双电压分时供电技术和低端电流反馈PWM控制技术，显著提升了电磁阀开启与关闭速度，大大减少了能耗，并且提高了喷油精度。
本发明是一种用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，所述的驱动装置由蓄电池电源、DC/DC升压电路、数字信号处理器、PWM驱动器、功率开关管和电流检测模块组成，所述的蓄电池电源连接DC/DC升压电路，所述的数字信号处理器分别连接PWM驱动器和电流检测模块，所述的PWM驱动器分别连接DC/DC升压电路和功率开关管，所述的功率开关管分别连接蓄电池电源、DC/DC升压电路、电流检测模块和喷油器电磁阀。
在本发明一较佳实施例中，所述的DC/DC升压电路采用了典型的BOOST电路结构，其在数字信号处理器输出信号的电压反馈闭环控制下，将蓄电池电源电压24V升压且稳定在80V。
在本发明一较佳实施例中，所述的数字信号处理器采用28035DSP芯片，该芯片内部集成有3个比较器，可由比较器直接触发芯片内的PWM模块产生电流控制信号。
在本发明一较佳实施例中，所述的数字信号处理器接收电流检测模块输送的电磁阀实时工作电压信号，并通过片内程序将此电压信号与参考电压经比较器比较后输出PWM控制信号，再经PWM驱动器放大后输出至功率开关管，完成在高压供电和低压供电阶段对峰值电流与保持电流的控制。
在本发明一较佳实施例中，所述的功率开关管采用型号为IRF540ZS的MOSFET继电器，其通过数字信号处理器输出的控制信号控制电磁阀的开启与关闭，且两端并联有电阻电容吸收回路来进行保护。
在本发明一较佳实施例中，所述的功率开关管包括第一功率开关管、第二功率开关管和第三功率开关管，其中，第一功率开关管分别连接DC/DC升压电路、PWM驱动器和喷油器电磁阀，其可完成在电磁阀开启阶段采用80V高压供电。
在本发明一较佳实施例中，所述的第二功率开关管分别连接蓄电池电源、PWM驱动器和喷油器电磁阀，其可完成在喷油阶段采用40V低压供电。
在本发明一较佳实施例中，所述的第三功率开关管的源极连接电流检测模块中的采样电阻，通过采样电阻取样实时工作电流，产生取样电压，再由电流检测模块将此信号输送至数字信号处理器。
本发明揭示了一种用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，该驱动装置通过采用高端双电压分时供电技术和低端电流反馈PWM控制技术，显著提升了电磁阀开启与关闭速度，大大减少了能耗，并且提高了喷油精度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明实施例用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
图1是本发明实施例用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置的结构框图；该驱动装置由蓄电池电源、DC/DC升压电路、数字信号处理器、PWM驱动器、功率开关管和电流检测模块组成，所述的蓄电池电源连接DC/DC升压电路，所述的数字信号处理器分别连接PWM驱动器和电流检测模块，所述的PWM驱动器分别连接DC/DC升压电路和功率开关管，所述的功率开关管分别连接蓄电池电源、DC/DC升压电路、电流检测模块和喷油器电磁阀。
本发明提及的用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置以28035DSP芯片为控制核心，通过在电磁阀开启阶段采用80V高压供电以达到加快开启响应速度的目的；在喷油阶段采用24V低压供电以达到保持电磁阀可靠开启和快速关闭电磁阀的目的；对电磁阀低端采用电流反馈PWM控制技术，以达到降低能耗的目的。其中，28035DSP芯片是一种新型高性能的32位定点数字信号处理器，其内部有7个独立的PWM模块，可提供多达11路PWM输出；该DSP芯片内部集成有3个比较器，通过相关寄存器的设置可由比较器直接触发PWM模块产生电流控制信号。由于28035DSP芯片的驱动力有限，同时为了保护DSP芯片，采用了型号为SN74HC240的PWM驱动器将DSP输出的小信号进行放大，PWM驱动器再将输出信号输送至功率开关管，实现对喷油器电磁阀的开启与关闭。该DSP芯片通过内部设置的分析处理程序来计算喷油时刻和喷油量，完成开启高电压、高压阶段参考电流设置、关闭高电压开启低电压、低压阶段参考电流设置等工作。DSP芯片内部的比较器模块与电流检测模块相连，其可将电流检测模块输送的电磁阀实时工作电压信号与参考电压进行比较，而后输出PWM控制信号，再经PWM驱动器放大后输出至功率开关管，从而实现在高压供电和低压供电阶段对峰值电流与保持电流的控制。
本发明中用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置使用的80V高电压由DC/DC升压电路将蓄电池电源电压24V升压变换而来，其中，DC/DC升压电路采用了典型的BOOST电路结构；由于DC/DC升压电路电压输出波纹较大，动态响应时间较长，且一次喷射之后输出电压有一定的下降，故DC/DC升压电路通过数字信号处理器实现电压反馈闭环控制，以使输出电压稳定在80V。该高性能驱动装置中的功率开关管采用型号为IRF540ZS的MOSFET继电器，其漏源额定电压达100V，漏极连续工作电流达36A，脉冲漏极电流高达140A，完全能满足控制需求；由于功率开关管直接与电磁阀相连，当线圈关断时会产生反电动势，故在开关管两端并联上电阻电容吸收回路进行保护。该功率开关管包括第一功率开关管、第二功率开关管和第三功率开关管，其中，第一功率开关管分别连接DC/DC升压电路、PWM驱动器和喷油器电磁阀，其可完成在电磁阀开启阶段采用80V高压供电；第二功率开关管分别连接蓄电池电源、PWM驱动器和喷油器电磁阀，其可完成在喷油阶段采用40V低压供电；第三功率开关管的源极连接电流检测模块中的采样电阻，通过采样电阻取样实时工作电流，产生取样电压，再由电流检测模块将此信号输送至数字信号处理器。
本发明揭示了一种用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，该驱动装置通过采用高端双电压分时供电技术和低端电流反馈PWM控制技术，显著提升了电磁阀开启与关闭速度，大大减少了能耗，并且提高了喷油精度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，其特征在于，所述的驱动装置由蓄电池电源、DC/DC升压电路、数字信号处理器、PWM驱动器、功率开关管和电流检测模块组成，所述的蓄电池电源连接DC/DC升压电路，所述的数字信号处理器分别连接PWM驱动器和电流检测模块，所述的PWM驱动器分别连接DC/DC升压电路和功率开关管，所述的功率开关管分别连接蓄电池电源、DC/DC升压电路、电流检测模块和喷油器电磁阀。
2.根据权利要求1所述的用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，其特征在于，所述的DC/DC升压电路采用了典型的BOOST电路结构，其在数字信号处理器输出信号的电压反馈闭环控制下，将蓄电池电源电压24V升压且稳定在80V。
3.根据权利要求1所述的用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，其特征在于，所述的数字信号处理器采用28035DSP芯片，该芯片内部集成有3个比较器，可由比较器直接触发芯片内的PWM模块产生电流控制信号。
4.根据权利要求3所述的用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，其特征在于，所述的数字信号处理器接收电流检测模块输送的电磁阀实时工作电压信号，并通过片内程序将此电压信号与参考电压经比较器比较后输出PWM控制信号，再经PWM驱动器放大后输出至功率开关管，完成在高压供电和低压供电阶段对峰值电流与保持电流的控制。
5.根据权利要求1所述的用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，其特征在于，所述的功率开关管采用型号为IRF540ZS的MOSFET继电器，其通过数字信号处理器输出的控制信号控制电磁阀的开启与关闭，且两端并联有电阻电容吸收回路来进行保护。
6.根据权利要求5所述的用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，其特征在于，所述的功率开关管包括第一功率开关管、第二功率开关管和第三功率开关管，其中，第一功率开关管分别连接DC/DC升压电路、PWM驱动器和喷油器电磁阀，其可完成在电磁阀开启阶段采用80V高压供电。
7.根据权利要求6所述的用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，其特征在于，所述的第二功率开关管分别连接蓄电池电源、PWM驱动器和喷油器电磁阀，其可完成在喷油阶段采用40V低压供电。
8.根据权利要求6所述的用于喷油器电磁阀的高性能驱动装置，其特征在于，所述的第三功率开关管的源极连接电流检测模块中的采样电阻，通过采样电阻取样实时工作电流，产生取样电压，再由电流检测模块将此信号输送至数字信号处理器。
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