專利名稱：一種新型燃?xì)鈬姎忾y的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種燃?xì)鈬姎忾y的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前的燃?xì)鈬姎忾y驅(qū)動(dòng)電路，大多采用分立MOSFET驅(qū)動(dòng)，器件發(fā)熱嚴(yán)重，體積較 大，集成度低，整體可靠性不高。另外有些電路采用了高低邊同時(shí)驅(qū)動(dòng)，但缺乏相應(yīng)的診斷 功能，不能準(zhǔn)確判定故障時(shí)的問(wèn)題節(jié)點(diǎn)。鑒于這些缺陷，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下電路來(lái)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了提高電路的可靠性，改善驅(qū)動(dòng)性能而提供一種新型燃?xì)?噴氣閥的驅(qū)動(dòng)電路，具備快速關(guān)斷、Peak-Hold功能以及診斷功能。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣得以實(shí)現(xiàn)的一種新型燃?xì)鈬姎忾y的驅(qū)動(dòng)電路， 其特點(diǎn)是它包括(1)用于采集主單片機(jī)的燃?xì)鈬姎忾y控制指令，發(fā)出控制信號(hào)，并實(shí)現(xiàn) Peak-Hold功能，大的Peak電流用于啟動(dòng)噴氣閥，在噴氣閥落座后用較小的Hold電流進(jìn) 行維持，實(shí)現(xiàn)故障診斷及保護(hù)的邏輯控制單片機(jī)；(2)受邏輯控制單片機(jī)控制的，用于驅(qū) 動(dòng)噴氣閥，并實(shí)現(xiàn)電路的開(kāi)路、對(duì)地短路、對(duì)電源短路故障診斷的高邊驅(qū)動(dòng)電路；(3)受邏 輯控制單片機(jī)控制的，一方面用于驅(qū)動(dòng)噴氣閥，另一方面用于實(shí)現(xiàn)噴氣閥快速關(guān)斷的低邊 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路；(4)用于實(shí)現(xiàn)噴氣閥電流采樣并輸出至邏輯控制單片機(jī)，配合Peak-Hold 功能實(shí)現(xiàn)的功率采樣電阻及運(yùn)放電路。與傳統(tǒng)的燃?xì)鈬姎忾y驅(qū)動(dòng)電路相比，本實(shí)用新型具備高集成度、易擴(kuò)展、可靠性高 的優(yōu)點(diǎn)，具備診斷功能、Peak-Hold功能，成本低廉且易于工程實(shí)現(xiàn)。

圖1是本實(shí)用新型的工作原理方框圖。圖2是Peak-Hold功能示意圖。圖3是本實(shí)用新型的高邊驅(qū)動(dòng)電路原理圖。圖4是本實(shí)用新型的反向器電路原理圖。圖5是本實(shí)用新型的低邊MOSFET驅(qū)動(dòng)及運(yùn)放電路原理圖。圖中1—主控單片機(jī)，2——邏輯控制單片機(jī)，3——高邊驅(qū)動(dòng)電路，4——噴氣 閥，5——低邊MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，6——運(yùn)放電路，7——功率采樣電阻，8——反向器電路， 9——噴氣閥，10——低邊MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，11——運(yùn)放電路，12——功率采樣電阻，13—— 反向器電路，Ul——高邊驅(qū)動(dòng)芯片BTS5236，U2——反向器集成塊74HC240DB，U3——運(yùn)放
土夬 LM2904, Rl R20-電阻，Cl C5-電容，D1A、DIB、D2A、D2B-二極管，Ql-
MOSFET 器件 IRLR2905。
具體實(shí)施方式
整個(gè)電路構(gòu)成如圖1所示，圖1中僅顯示了驅(qū)動(dòng)兩路噴氣閥4和9的情況，當(dāng)需要 驅(qū)動(dòng)更多路噴氣閥時(shí)，電路結(jié)構(gòu)類似。虛框內(nèi)的本實(shí)用新型的燃?xì)鈬姎忾y的驅(qū)動(dòng)電路，與主 控單片機(jī)1進(jìn)行通信，響應(yīng)主控單片機(jī)1發(fā)出的噴氣驅(qū)動(dòng)指令，并通過(guò)高、低邊驅(qū)動(dòng)電路的 驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)噴氣閥的驅(qū)動(dòng)，并具備多種故障診斷功能。主控單片機(jī)1的型號(hào)為S12XE ；用于計(jì)算噴氣時(shí)間、噴氣脈寬，并據(jù)此發(fā)出噴氣驅(qū) 動(dòng)指令。邏輯控制單片機(jī)2的型號(hào)為XC2734，用于響應(yīng)主控電子控制單元的指令；通過(guò)控 制高邊驅(qū)動(dòng)電路3和低邊MOSFET驅(qū)動(dòng)電路5及10來(lái)驅(qū)動(dòng)噴氣閥4及9 ；并通過(guò)功率采樣 電阻7及12和高邊驅(qū)動(dòng)電路3實(shí)現(xiàn)電流采樣；通過(guò)高邊驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)故障診斷。高邊驅(qū)動(dòng)電路3采用了 Ul高邊驅(qū)動(dòng)芯片BTS5236，該芯片為雙路高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸 入；具備電流采樣和故障診斷功能；當(dāng)高邊驅(qū)動(dòng)芯片打開(kāi)時(shí)，噴氣閥4和9與電池接通，實(shí) 現(xiàn)噴氣閥開(kāi)通。低邊MOSFET驅(qū)動(dòng)電路5和10采用的MOSFET器件Ql的型號(hào)為IRLR2905，當(dāng)?shù)瓦?MOSFET打開(kāi)時(shí)，噴氣閥4和9分別通過(guò)功率采樣電阻7和12接地，實(shí)現(xiàn)噴氣閥開(kāi)通。運(yùn)放電路6和11采用U3運(yùn)放塊LM2904,與功率采樣電阻7和12共同實(shí)現(xiàn)電流采樣。反向器電路8和13采用型號(hào)為74HC240DB的集成塊U2用于低邊MOSFET驅(qū)動(dòng)。當(dāng)邏輯控制單片機(jī)2，通過(guò)捕獲單元，收到主控單片機(jī)1的打開(kāi)噴氣閥指令時(shí)，邏 輯控制單片機(jī)2做出動(dòng)作，打開(kāi)高邊驅(qū)動(dòng)電路3和低邊MOSFET驅(qū)動(dòng)電路5及10，并根據(jù) Peak-Hold控制邏輯，調(diào)整輸出電流。噴氣閥需要Peak-Hold功能，即在噴氣閥啟動(dòng)時(shí)需要 輸出大電流，而在噴氣閥落座后僅用一個(gè)較小電流就可以維持。如圖2所示，在邏輯控制單片機(jī)2得到主控單片機(jī)1發(fā)出的噴氣閥驅(qū)動(dòng)指令即圖2 中的a為高電平時(shí)，首先控制高邊驅(qū)動(dòng)芯片Ul和低邊MOSFET器件Ql共同導(dǎo)通，噴氣閥上 電流即圖2中的c會(huì)逐漸增加，在A處達(dá)到4. 5安培左右的峰值電流，噴氣閥落座；維持一 個(gè)短暫時(shí)間后，高邊驅(qū)動(dòng)芯片Ul的驅(qū)動(dòng)信號(hào)即圖2中的b改為PWM方式，低邊MOSFET器件 Ql的驅(qū)動(dòng)信號(hào)即圖2中的d維持為高電平；通過(guò)PWM調(diào)制，噴氣閥上電流維持在B點(diǎn)，此時(shí) 噴氣閥上的電流為1安培左右，用于維持噴氣閥工作。當(dāng)邏輯控制單片機(jī)得到主控單片機(jī) 發(fā)出的噴氣閥驅(qū)動(dòng)指令為低電平時(shí)，高邊驅(qū)動(dòng)芯片Ul和低邊MOSFET器件Ql共同關(guān)斷；圖 2中的b禾Π d高低邊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)同為低電平，噴氣閥上電流即圖2中的c也為低電平而被關(guān) 斷。如果該功能由主控單片機(jī)S12XE完成，主控單片機(jī)芯片資源會(huì)大量占用，可靠性也得不 到保證。因此，使用邏輯控制單片機(jī)XC2734產(chǎn)生高低邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電路的調(diào)試和標(biāo)定實(shí)現(xiàn) 起來(lái)就更方便。如圖3所示，高邊驅(qū)動(dòng)電路是通過(guò)型號(hào)為BTS5236的高邊驅(qū)動(dòng)芯片Ul實(shí)現(xiàn)的，采 用一片BTS5236芯片代替分立MOSFET器件，不僅可以保證產(chǎn)品一致性，而且高邊驅(qū)動(dòng)芯片 BTS5236自帶的診斷功能也可以為系統(tǒng)提供診斷。邏輯控制單片機(jī)2通過(guò)引腳IN1、IN2，控 制高邊驅(qū)動(dòng)芯片U1，當(dāng)引腳IN1、IN2輸出高電平時(shí)，高邊驅(qū)動(dòng)芯片Ul導(dǎo)通；當(dāng)引腳IN1、IN2 輸出低電平時(shí)，高邊驅(qū)動(dòng)芯片Ul關(guān)斷。圖中VEL為外部電壓。高邊驅(qū)動(dòng)芯片Ul通過(guò)IS1、 IS2引腳，輸出故障診斷信號(hào)至邏輯控制單片機(jī)2 ；邏輯控制單片機(jī)2根據(jù)ISl和IS2的反 饋，可以診斷出噴氣閥驅(qū)動(dòng)電路處于過(guò)流、對(duì)地短路、對(duì)電源短路、開(kāi)路等故障狀態(tài)。高邊驅(qū)動(dòng)芯片Ul通過(guò)0UT1、0UT2引腳分別輸出至噴氣閥4和9，當(dāng)高邊驅(qū)動(dòng)芯片Ul打開(kāi)時(shí)，使噴 氣閥與電池接通，實(shí)現(xiàn)噴氣閥開(kāi)通。如圖4、圖5所示，低邊MOSFET器件Ql采用IRLR2905 ；由于邏輯控制單片機(jī)2的電 流驅(qū)動(dòng)能力有限，因此采用了型號(hào)為74HC240DB的反向器U2，用以增大輸出能力，確保低邊 MOSFET器件Ql的正確導(dǎo)通。以噴氣閥INJl為例其一端與高邊驅(qū)動(dòng)芯片Ul的輸出OUTl 相連；另一端與低邊MOSFET器件Ql的漏極INJA back相連。當(dāng)邏輯控制單片機(jī)2的L0W_ INl引腳輸出低電平接至反向器U2的2腳時(shí)，反向器U2的18腳L0W_0UT1輸出高電平接至 低邊MOSFET器件Ql的柵極，低邊MOSFET器件Ql導(dǎo)通，噴氣閥INJl啟動(dòng)；當(dāng)邏輯控制單片 機(jī)2的L0W_mi引腳輸出高電平時(shí)，反向器U2的L0W_0UT 1引腳輸出低電平，低邊MOSFET器 件Ql被關(guān)斷，噴氣閥INJl被關(guān)斷。圖5中的電阻R14，即圖1中的功率采樣電阻7或12， 電阻R14上的電壓，通過(guò)運(yùn)放電路中的U3運(yùn)放塊LM2904放大后，送入邏輯控制單片機(jī)2的 AD引腳INJl_FeedbaCk，從而計(jì)算出噴氣閥上的電流；用于實(shí)現(xiàn)Peak-Hold功能。運(yùn)放U3 的放大倍數(shù)，由電阻R15、R17、R18進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用功率采樣電阻結(jié)合運(yùn)算放大電路的方式， 實(shí)現(xiàn)噴氣閥電流采樣，從而實(shí)現(xiàn)噴氣閥的Peak-Hold功能，Peak電流用于啟動(dòng)噴氣閥，在噴 氣閥落座后用較小的Hold電流進(jìn)行維持；其Peak電流和Hold電流易于調(diào)節(jié)，便于調(diào)試和 標(biāo)定。使用高、低邊共同驅(qū)動(dòng)噴氣閥的目的在于，當(dāng)高邊驅(qū)動(dòng)芯片Ul關(guān)閉時(shí)，由于噴氣 閥為感性負(fù)載，噴氣閥上的高壓會(huì)導(dǎo)致MOSFET器件Ql發(fā)生雪崩，消耗能量，從而實(shí)現(xiàn)噴氣 閥的快速關(guān)斷，避免長(zhǎng)時(shí)間續(xù)流的拖尾現(xiàn)象；使得噴氣閥控制更加精確。
權(quán)利要求一種新型燃?xì)鈬姎忾y的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于它包括(1)用于采集主單片機(jī)的燃?xì)鈬姎忾y控制指令，發(fā)出控制信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)Peak Hold功能，大的Peak電流用于啟動(dòng)噴氣閥，在噴氣閥落座后用較小的Hold電流進(jìn)行維持，實(shí)現(xiàn)故障診斷及保護(hù)的邏輯控制單片機(jī)；(2)受邏輯控制單片機(jī)控制的，用于驅(qū)動(dòng)噴氣閥，并實(shí)現(xiàn)電路的開(kāi)路、對(duì)地短路、對(duì)電源短路故障診斷的高邊驅(qū)動(dòng)電路；(3)受邏輯控制單片機(jī)控制的，一方面用于驅(qū)動(dòng)噴氣閥，另一方面用于實(shí)現(xiàn)噴氣閥快速關(guān)斷的低邊MOSFET驅(qū)動(dòng)電路；(4)用于實(shí)現(xiàn)噴氣閥電流采樣并輸出至邏輯控制單片機(jī)，配合Peak Hold功能實(shí)現(xiàn)的功率采樣電阻及運(yùn)放電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型燃?xì)鈬姎忾y的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于在邏輯控制 單片機(jī)與低邊MOSFET驅(qū)動(dòng)電路間設(shè)有增大電流驅(qū)動(dòng)能力，確保低邊MOSFET器件正確導(dǎo)通 的反向器電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型燃?xì)鈬姎忾y的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的 邏輯控制單片機(jī)型號(hào)為XC2734，通過(guò)捕獲引腳采集主控單片機(jī)的噴氣閥指令；通過(guò)IO輸出 控制高邊驅(qū)動(dòng)電路；通過(guò)IO輸出經(jīng)過(guò)反向器電路后控制低邊MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴氣 閥的控制；通過(guò)AD引腳，利用功率采樣電阻及運(yùn)放電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴氣閥電流的采樣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型燃?xì)鈬姎忾y的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的 高邊驅(qū)動(dòng)電路中的高邊驅(qū)動(dòng)芯片采用BTS5236。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型燃?xì)鈬姎忾y的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的 低邊MOSFET驅(qū)動(dòng)電路中的低邊MOSFET器件IRLR2905，利用MOSFET雪崩現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)感性負(fù) 載噴氣閥的快速關(guān)斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型燃?xì)鈬姎忾y的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的反向 器電路中的反向器芯片采用74HC240DB。
專利摘要一種新型燃?xì)鈬姎忾y的驅(qū)動(dòng)電路，包括用于采集主單片機(jī)的燃?xì)鈬姎忾y控制指令，發(fā)出控制信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)Peak-Hold功能，實(shí)現(xiàn)故障診斷及保護(hù)的邏輯控制單片機(jī)；受邏輯控制單片機(jī)控制的，用于驅(qū)動(dòng)噴氣閥，并實(shí)現(xiàn)電路的開(kāi)路、對(duì)地短路、對(duì)電源短路故障診斷的高邊驅(qū)動(dòng)電路；受邏輯控制單片機(jī)控制的，一方面用于驅(qū)動(dòng)噴氣閥，另一方面用于實(shí)現(xiàn)噴氣閥快速關(guān)斷的低邊MOSFET驅(qū)動(dòng)電路；用于實(shí)現(xiàn)噴氣閥電流采樣并輸出至邏輯控制單片機(jī)，配合Peak-Hold功能實(shí)現(xiàn)的功率采樣電阻及運(yùn)放電路。本實(shí)用新型集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高，具備診斷功能、Peak-Hold功能，成本低廉。
文檔編號(hào)G05B19/042GK201681278SQ20102019003
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者華旸, 胡晨, 高建華 申請(qǐng)人:馬鞍山普優(yōu)電子科技有限公司