專利名稱：一種隔離式功率驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隔離式功 率驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
在位置式電控系統(tǒng)中，直列泵的齒桿需要一個(gè)螺線管方式的線 形電磁鐵驅(qū)動完成，對線形電磁鐵功率驅(qū)動是電控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)， 系統(tǒng)電路能否進(jìn)行有效脈寬調(diào)制，完成對螺線管驅(qū)動電路的精確控
制是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵因素之一。傳統(tǒng)的驅(qū)動方式一般是采用M0S管 完成，但系統(tǒng)對于M0S管無自診斷功能，當(dāng)外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生短路 時(shí)會造成系統(tǒng)功率器件燒壞，其他器件發(fā)生連鎖損壞反應(yīng)。最常用 的方法是在驅(qū)動回路中串接保險(xiǎn)絲，但由于保險(xiǎn)絲固有的滯后工作 特性，有時(shí)對系統(tǒng)起不到保護(hù)作用。對于需要光電隔離驅(qū)動的系統(tǒng), 由于診斷電路較復(fù)雜，目前其他類似的系統(tǒng)中基本上不釆用相應(yīng)的 故障診斷措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是為保證發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)在保證系統(tǒng)電磁兼容性， 釆用內(nèi)部供電與外部電瓶隔離技術(shù)的條件下，對線形電磁鐵進(jìn)行隔 離驅(qū)動，同時(shí)系統(tǒng)能夠完成故障自診斷而提出的一種隔離式功率驅(qū) 動電路。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種隔離式功率驅(qū)動電路，包括帶光電隔 離的功率驅(qū)動和帶光電隔離的故障反饋，還包括隔離驅(qū)動及保護(hù)電 路和隔離故障診斷電路；輸出保護(hù)信號通過光電器件1驅(qū)動繼電器， 正常情況下給電磁鐵供電，當(dāng)出現(xiàn)故障情況時(shí)切斷電磁鐵供電；功 率驅(qū)動信號通過光電器件2、限流電阻1驅(qū)動M0S管，通過控制MOS 管開通、關(guān)斷給電磁鐵提供不同的平均驅(qū)動電流；M0S上端的高、低 電平信號通過限流電阻2反饋，驅(qū)動光電器件3，光電器件3后的信 號和功率驅(qū)動信號通過J、 K觸發(fā)器件形成故障判別邏輯，正常情況 下，故障輸出為低電平信號；當(dāng)MOS管出現(xiàn)故障時(shí)，故障輸出高電
4平，微處理器系統(tǒng)通過輸出保護(hù)信號切斷電磁鐵供電，保證系統(tǒng)不
出現(xiàn)相關(guān)器件的損壞；
隔離驅(qū)動及保護(hù)電路的功率驅(qū)動信號U1B反相器(保證輸入信
號和02輸出信號同邏輯)驅(qū)動光電耦合器件02,電阻R2對驅(qū)動電 流進(jìn)行限制，保證光電耦合器件02的輸入端電流在正常工作范圍； 電耦合器件02的輸出端電阻R7和R12對24V電源供電起限流和分 壓作用，保證02的輸出端信號在IOV左右，通過限流電阻R8驅(qū)動 MOS管T2;輸出保護(hù)信號輸入到耦合器件01，電阻R1對驅(qū)動電流進(jìn) 行限制，保證光電耦合器件Ol的輸入端電流在正常工作范圍；電耦 合器件01輸出端電阻R3、 R4對24V形成分壓，當(dāng)光電器件導(dǎo)通后， 三極管Tl導(dǎo)通，繼電器K1吸合，線形電磁鐵Rx上接通24V，在MOS 管T2導(dǎo)通時(shí)能夠給線形電磁鐵Rx施加24V電壓，其中二極管Dl用 于繼電器斷開后線圈電流的吸收，D2用于M0S管T2關(guān)斷時(shí)，線形電 磁鐵Rx的續(xù)流，保證T2給線形電磁鐵Rx線圈的電流是連續(xù)的；跨 接器KJ和功率電阻R9作為模擬負(fù)載，用于外界不接負(fù)載時(shí)的故障 診斷；
隔離故障診斷電路的輸入信號為右端的MOS管反饋信號113，通 過電阻R5驅(qū)動三極管T3, T3驅(qū)動光電器件03,其中電阻R6用于保 證信號U3懸空時(shí)三極管T3輸入端為固定的低電平信號，電阻Rll 用于限流；光電器件03的輸出端控制J、K觸發(fā)器U23A的清零端CD, 同時(shí)隔離驅(qū)動及保護(hù)電路中功率驅(qū)動信號U2經(jīng)U1B反相的信號U2， 輸入到U23A的時(shí)鐘端CLK,正常情況下故障輸出信號為低電平，當(dāng) 功率驅(qū)動電路發(fā)生"短路"或"斷路"時(shí)故障輸出信號為高電平， 電阻R10在光電器件03關(guān)斷時(shí)保證U23A的清零端CD為高電平，不 出現(xiàn)電路出現(xiàn)"清零"誤動作。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的電路在功率驅(qū)動、故障診斷、保 護(hù)三方面都采用光電隔離方式，系統(tǒng)釆用繼電器、MOS管和觸發(fā)器組 成，結(jié)構(gòu)簡單、功能可靠。系統(tǒng)能夠在線完成對MOS管及執(zhí)行機(jī)構(gòu) "短路"、"斷路"的故障診斷，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，切斷執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電源，達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)的目的。有效解決了發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的電磁兼 容性及隔離大功率驅(qū)動難題。


5本發(fā)明共有4幅附圖，其中圖4為本發(fā)明的最佳實(shí)施例，亦可
作說明書摘要的附圖。
圖l、為一種隔離式功率驅(qū)動電路的隔離驅(qū)動及保護(hù)電路圖； 圖2、為一種隔離式功率驅(qū)動電路的隔離故障診斷電路； 圖3、為一種隔離式功率驅(qū)動電路的工作波形圖。 圖4、為一種隔離式功率驅(qū)動電路的電路框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實(shí)施例作進(jìn)一步描述。 一種隔離式功率驅(qū)動電路，包括帶光電隔離的功率驅(qū)動和帶光
電隔離的故障反饋，還包括隔離驅(qū)動及保護(hù)電路和隔離故障診斷電路。
如圖4所示，輸出保護(hù)信號通過光電器件1驅(qū)動繼電器，正常
情況下給電磁鐵供電，當(dāng)出現(xiàn)故障情況時(shí)切斷電磁鐵供電；功率驅(qū) 動信號通過光電器件2、限流電阻1驅(qū)動M0S管，通過控制MOS管開 通、關(guān)斷給電磁鐵提供不同的平均驅(qū)動電流；M0S上端的高、低電平 信號通過限流電阻2反饋，驅(qū)動光電器件3，光電器件3后的信號和 功率驅(qū)動信號通過J、 K觸發(fā)器件形成故障判別邏輯，正常情況下， 故障輸出為低電平信號；當(dāng)MOS管出現(xiàn)故障時(shí)，故障輸出高電平， 微處理器系統(tǒng)通過輸出保護(hù)信號切斷電磁鐵供電，保證系統(tǒng)不出現(xiàn) 相關(guān)器件的損壞。
如圖1所示，隔離驅(qū)動及保護(hù)電路的功率驅(qū)動信號U1B反相器 (保證輸入信號和02輸出信號同邏輯)驅(qū)動光電耦合器件02 ，電阻 R2對驅(qū)動電流進(jìn)行限制，保證光電耦合器件02的輸入端電流在正常 工作范圍；電耦合器件02的輸出端電阻R7和R12對24V電源供電 起限流和分壓作用，保證02的輸出端信號在IOV左右，通過限流電 阻R8驅(qū)動M0S管T2;輸出保護(hù)信號輸入到耦合器件01,電阻Rl對 驅(qū)動電流進(jìn)行限制，保證光電耦合器件Ol的輸入端電流在正常工作 范圍；電耦合器件Ol輸出端電阻R3、 R4對24V形成分壓，當(dāng)光電 器件導(dǎo)通后，三極管T1導(dǎo)通，繼電器K1吸合，線形電磁鐵Rx上接 通24V，在M0S管T2導(dǎo)通時(shí)能夠給線形電磁鐵Rx施加24V電壓，其 中二極管Dl用于繼電器斷開后線圈電流的吸收，D2用于M0S管T2 關(guān)斷時(shí)，線形電磁鐵Rx的續(xù)流，保證T2給線形電磁鐵Rx線圈的電流是連續(xù)的；跨接器KJ和功率電阻R9作為模擬負(fù)載，用于外界不接
負(fù)載時(shí)的故障診斷；
如圖2所示，隔離故障診斷電路的輸入信號為右端的M0S管反 饋信號U3，通過電阻R5驅(qū)動三極管T3， T3驅(qū)動光電器件03,其中 電阻R6用于保證信號U3懸空時(shí)三極管T3輸入端為固定的低電平信 號，電阻R11用于限流；光電器件03的輸出端控制J、 K觸發(fā)器U23A 的清零端CD,同時(shí)隔離驅(qū)動及保護(hù)電路中功率驅(qū)動信號U2經(jīng)U1B 反相的信號U2，輸入到U23A的時(shí)鐘端CLK,正常情況下故障輸出信 號為低電平，當(dāng)功率驅(qū)動電路發(fā)生"短路"或"斷路"時(shí)故障輸出 信號為高電平，電阻R10在光電器件03關(guān)斷時(shí)保證U23A的清零端 CD為高電平，不出現(xiàn)電路出現(xiàn)"清零"誤動作。
如圖3所示，U2為功率驅(qū)動波形，U3為M0S上端的波形，在tl 時(shí)刻為MOS管T2發(fā)生短路時(shí)的波形，在t2時(shí)刻為MOS管T2發(fā)生斷 路時(shí)的波形，U2'為功率驅(qū)動波形的反相，U5為反饋波形到U23A置 位端的波形，U6為故障診斷輸出波形。正常工作狀態(tài)下，U2，的下降 沿會觸發(fā)U23A輸出端Q的波形U6為高電平，但這個(gè)高電平會被置 位端CD的波形U5的低電平清零；當(dāng)MOS出現(xiàn)故障("短路"或"斷 路")時(shí)，U2，的下降沿會觸發(fā)U23A輸出端Q的波形U6為高電平， 系統(tǒng)輸出故障狀態(tài)。
權(quán)利要求
1、一種隔離式功率驅(qū)動電路，包括帶光電隔離的功率驅(qū)動和帶光電隔離的故障反饋，其特征在于還包括隔離驅(qū)動及保護(hù)電路和隔離故障診斷電路；輸出保護(hù)信號通過光電器件1驅(qū)動繼電器，正常情況下給電磁鐵供電，當(dāng)出現(xiàn)故障情況時(shí)切斷電磁鐵供電；功率驅(qū)動信號通過光電器件2、限流電阻1驅(qū)動MOS管，通過控制MOS管開通、關(guān)斷給電磁鐵提供不同的平均驅(qū)動電流；MOS上端的高、低電平信號通過限流電阻2反饋，驅(qū)動光電器件3，光電器件3后的信號和功率驅(qū)動信號通過J、K觸發(fā)器件形成故障判別邏輯，正常情況下，故障輸出為低電平信號；當(dāng)MOS管出現(xiàn)故障時(shí)，故障輸出高電平，微處理器系統(tǒng)通過輸出保護(hù)信號切斷電磁鐵供電，保證系統(tǒng)不出現(xiàn)相關(guān)器件的損壞；隔離驅(qū)動及保護(hù)電路的功率驅(qū)動信號U1B反相器(保證輸入信號和02輸出信號同邏輯)驅(qū)動光電耦合器件02，電阻R2對驅(qū)動電流進(jìn)行限制，保證光電耦合器件02的輸入端電流在正常工作范圍；電耦合器件02的輸出端電阻R7和R12對24V電源供電起限流和分壓作用，保證02的輸出端信號在10V左右，通過限流電阻R8驅(qū)動MOS管T2；輸出保護(hù)信號輸入到耦合器件01，電阻R1對驅(qū)動電流進(jìn)行限制，保證光電耦合器件01的輸入端電流在正常工作范圍；電耦合器件01輸出端電阻R3、R4對24V形成分壓，當(dāng)光電器件導(dǎo)通后，三極管T1導(dǎo)通，繼電器K1吸合，線形電磁鐵Rx上接通24V，在MOS管T2導(dǎo)通時(shí)能夠給線形電磁鐵Rx施加24V電壓，其中二極管D1用于繼電器斷開后線圈電流的吸收，D2用于MOS管T2關(guān)斷時(shí)，線形電磁鐵Rx的續(xù)流，保證T2給線形電磁鐵Rx線圈的電流是連續(xù)的；跨接器KJ和功率電阻R9作為模擬負(fù)載，用于外界不接負(fù)載時(shí)的故障診斷；隔離故障診斷電路的輸入信號為右端的MOS管反饋信號U3，通過電阻R5驅(qū)動三極管T3，T3驅(qū)動光電器件03，其中電阻R6用于保證信號U3懸空時(shí)三極管T3輸入端為固定的低電平信號，電阻R11用于限流；光電器件03的輸出端控制J、K觸發(fā)器U23A的清零端CD，同時(shí)隔離驅(qū)動及保護(hù)電路中功率驅(qū)動信號U2經(jīng)U1B反相的信號U2’輸入到U23A的時(shí)鐘端CLK，正常情況下故障輸出信號為低電平，當(dāng)功率驅(qū)動電路發(fā)生“短路”或“斷路”時(shí)故障輸出信號為高電平，電阻R10在光電器件03關(guān)斷時(shí)保證U23A的清零端CD為高電平，不出現(xiàn)電路出現(xiàn)“清零”誤動作。
全文摘要
本發(fā)明屬于發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隔離式功率驅(qū)動電路。該電路包括帶光電隔離的功率驅(qū)動和帶光電隔離的故障反饋，還包括隔離驅(qū)動及保護(hù)電路和隔離故障診斷電路。輸出保護(hù)信號通過光電器件1驅(qū)動繼電器，給電磁鐵供電，當(dāng)出現(xiàn)故障情況時(shí)切斷電磁鐵供電；功率驅(qū)動信號通過光電器件2、限流電阻1驅(qū)動MOS管，通過控制MOS管開通、關(guān)斷給電磁鐵提供不同的平均驅(qū)動電流；MOS上端的高、低電平信號通過限流電阻2反饋，驅(qū)動光電器件3，光電器件3后的信號和功率驅(qū)動信號通過J、K觸發(fā)器件形成故障判別邏輯，輸出低電平信號或高電平信號。結(jié)構(gòu)簡單、功能可靠，有效解決了發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的電磁兼容性及隔離大功率驅(qū)動難題。
文檔編號F02D41/30GK101520012SQ200910131868
公開日2009年9月2日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者孟長江, 智海峰, 孝 王, 白思春, 范燕朝, 褚全紅, 利 賈 申請人:中國兵器工業(yè)集團(tuán)第七○研究所