CN108518520A - 高速开关阀的双电压驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高速开关阀的双电压驱动电路，其高压控制信号PWM1连接在高压控制开关V1的控制端上；高压电压源U1的输出端连接高压控制开关V1的其中一端；低压电压源U2的输出端经二极管D1接高压控制开关V1的另一端和二极管D2的阴极端；驱动控制信号PWM2连接在驱动控制开关V2的控制端上；驱动控制开关V2的一端接地，驱动控制开关V2的另一端接电阻RZ的其中一端；电阻RZ的另一端接稳压管DWZ的阴极，稳压管DWZ的阳极接二极管D2的阳极。本发明电路结构简单，成本低廉，不仅可有效缩减阀芯吸合、释放的滞后时间，而且高、低压电源的交替使用大大减小了线圈发热，提高了高速开关阀的使用寿命。

Description

高速开关阀的双电压驱动电路
技术领域
本发明涉及高速开关阀技术领域，具体涉及一种高速开关阀的双电压驱动电路。
背景技术
高速开关阀是汽油乘用车涡轮增压系统的一个关键部件，由于高速开关阀的电磁铁受到电磁吸力，阀芯受到弹簧力的作用，高速开关阀的响应过程总是会滞后于PWM信号的开、断。在高速开关阀的驱动电路中提高驱动电压能快速实现高速开关阀的吸合响应，但是，电压增加，线圈的温升加快，会降低阀芯使用寿命。
现阶段我国研制的高速开关阀驱动电路主要采用单电压驱动，单电压驱动技术是只有单一的驱动电源，驱动电压同时承担提供开启电流和释放电流的功能，表现为：当驱动电压过低时，电流无法上升到阀芯开启需要的电流值，高速开关阀的运动受阻；当驱动电压提高时，阀芯开启时间缩短，但是大电压必将提供大电流，在阀芯释放过程中电流无法快速下降为零，导致高速开关阀的释放时间增加。
如何提供一种既能够满足高速开关阀的快速开启、释放要求，同时又能够减少能量损失，提高高速开关阀使用寿命的驱动电路成为本领域急需解决的问题。
发明内容
本发明针对现有单电压驱动的高速开关阀驱动电路无法满足高速开关阀的快速开启和释放要求的问题，提供一种高速开关阀的双电压驱动电路。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
高速开关阀的双电压驱动电路，由高压电压源U1，低压电压源U2，高压控制开关V1，驱动控制开关V2，二极管D1、D2，稳压管DWZ，以及电阻RZ组成；高压控制信号PWM1连接在高压控制开关V1的控制端上；高压电压源U1的输出端连接高压控制开关V1的其中一端；低压电压源U2的输出端接二极管D1的输入端，二极管D1的输出端接高压控制开关V1的另一端和二极管D2的阴极端，并形成本双电压驱动电路的其中一个输出端；驱动控制信号PWM2连接在驱动控制开关V2的控制端上；驱动控制开关V2的一端接地，驱动控制开关V2的另一端接电阻RZ的其中一端，并形成本双电压驱动电路的另一个输出端；电阻RZ的另一端接稳压管DWZ的阴极，稳压管DWZ的阳极接二极管D2的阳极。
上述方案中，所述高压控制开关V1和驱动控制开关V2均为晶体管，其中晶体管栅极作为开关的控制端，晶体管的源极和漏极分别作为开关的两端。
与现有技术相比，本发明电路结构简单，成本低廉，不仅可有效缩减阀芯吸合、释放的滞后时间，而且高、低压电源的交替使用大大减小了线圈发热，提高了高速开关阀的使用寿命。
附图说明
图1为一种高速开关阀的双电压驱动电路的原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
参见图1，一种高速开关阀的双电压驱动电路，由高压电压源U1，低压电压源U2，高压控制开关V1，驱动控制开关V2，二极管D1、D2，稳压管DWZ，以及电阻RZ组成。高压控制信号PWM1连接在高压控制开关V1的控制端上；高压电压源U1的输出端连接高压控制开关V1的其中一端；低压电压源U2的输出端接二极管D1的输入端，二极管D1的输出端接高压控制开关V1的另一端和二极管D2的阴极端，并形成本双电压驱动电路的其中一个输出端。驱动控制信号PWM2连接在驱动控制开关V2的控制端上；驱动控制开关V2的一端接地，驱动控制开关V2的另一端接电阻RZ的其中一端，并形成本双电压驱动电路的另一个输出端。电阻RZ的另一端接稳压管DWZ的阴极，稳压管DWZ的阳极接二极管D2的阳极。
高压控制开关V1和驱动控制开关V2均为晶体管IRFP150，其中晶体管栅极作为开关的控制端，晶体管的源极和漏极分别作为开关的两端。高压控制开关V1的通断直接影响高压电源是否接入开关阀的驱动电路，其主要由PWM1进行控制。驱动控制开关V2通断直接影响电源(U1或U2)与高速开关阀间所形成的闭环控制回路，其主要由PWM2进行控制。
由于驱动控制信号PWM2的作用是控制开关阀的吸合与释放，因此驱动控制信号PWM2的占空比即为高速开关阀的占空比。
高速开关阀的双电压驱动电路与高速开关阀连接，并工作于阀芯的开启阶段、完全开启阶段和释放阶段。高压控制信号PWM1和驱动控制信号PWM2分别控制高压控制开关V1和驱动控制开关V2的开关，由此实现双电压驱动的数字精确控制。
当高压控制信号PWM1和高压电压源U1均为高电平时，高压控制开关V1接通，本双电压驱动电路为高压驱动阶段。具体到图1所示的电路中，当高压控制信号PWM1信号为高电平，驱动控制信号PWM2信号为低电平时，高压控制开关V1闭合，驱动控制开关V2断开，此时作用于高速开关阀的驱动电压是高电压U1，U2则经过R1、R2后得到的电压，此时的驱动电压为高压。
当驱动控制信号PWM2和低压电压源U2为高电平时，驱动控制开关V2接通，本双电压驱动电路为低压维持阶段。具体到图1所示的电路中，当高压控制信号PWM1信号为低电平，驱动控制信号PWM2信号为高电平时，高压控制开关V1断开，驱动控制开关V2闭合，此时只有低压源进行工作，作用于高速开关阀的驱动电压为低压U2。
当高压控制信号PWM1和驱动控制信号PWM2都为低电平时，驱动电源断开，通过二极管D2、稳压管DWZ和电阻RZ三者组成了高速开关阀的释能回路。
使用时，通过数控电源变压，使得U1＝25V，U2＝5V,设工作频率为30HZ,高压控制信号PWM1的占空比为0.1，驱动控制信号PWM2的占空比为0.5。开始时，驱动电路为U1驱动，高速开关阀线圈电流瞬间上升至最大值，高速开关阀开始吸合运动；当PWM1为0时，PWM2正常工作，驱动电路为U2驱动，线圈电流快速下降直至电压为5V时的较小值，阀芯正常吸合；当PWM1、PWM2同时为0时，高速开关阀线圈失电，由于前期的低压维持作用，电流能在短时间内下降为0，高速开关阀开始释放运动。
本发明针对阀芯运动所处的不同阶段对高速开关阀的控制电路提供不同的工作电压，能够有效提高高速开关阀的控制特性且起到减小能量损耗的目的。
需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。

Claims (2)

1.高速开关阀的双电压驱动电路，其特征是：由高压电压源U1，低压电压源U2，高压控制开关V1，驱动控制开关V2，二极管D1、D2，稳压管DWZ，以及电阻RZ组成；
高压控制信号PWM1连接在高压控制开关V1的控制端上；高压电压源U1的输出端连接高压控制开关V1的其中一端；低压电压源U2的输出端接二极管D1的输入端，二极管D1的输出端接高压控制开关V1的另一端和二极管D2的阴极端，并形成本双电压驱动电路的其中一个输出端；
驱动控制信号PWM2连接在驱动控制开关V2的控制端上；驱动控制开关V2的一端接地，驱动控制开关V2的另一端接电阻RZ的其中一端，并形成本双电压驱动电路的另一个输出端；
电阻RZ的另一端接稳压管DWZ的阴极，稳压管DWZ的阳极接二极管D2的阳极。
2.根据权利要求1所述的高速开关阀的双电压驱动电路，其特征是，所述高压控制开关V1和驱动控制开关V2均为晶体管，其中晶体管栅极作为开关的控制端，晶体管的源极和漏极分别作为开关的两端。
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