專利名稱：螺線管驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及螺線管驅(qū)動(dòng)電路，特別涉及這樣的螺線管驅(qū)動(dòng)電路其捕 獲并存儲(chǔ)隨后在電路中再度使用的能量。
背景技術(shù)：
為了快速螺線管致動(dòng)，希望盡可能快地增大和減小通過(guò)螺線管的電感 電流。對(duì)于傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器電路(即高側(cè)和低側(cè)驅(qū)動(dòng)器)中，電感電流的上 升和下降速率由施加到螺線管線圏電感-電阻時(shí)間常數(shù)L/R的電壓決定，L -螺線管線圈的電感值，R-線圏的電阻值。
存在對(duì)這樣的改進(jìn)螺線管驅(qū)動(dòng)器的需要其改進(jìn)了螺線管的致動(dòng)速度、 可控性以及能量效率。也存在對(duì)具有增強(qiáng)的可控性和致動(dòng)時(shí)間的螺線管操 作短管閥的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明被指向一種螺線管驅(qū)動(dòng)電路，其包括從螺線管吸收能量以及向 螺線管釋放能量的升壓能量?jī)?chǔ)存裝置。開(kāi)關(guān)裝置控制升壓裝置、螺線管以
及電源之間的連接。這使得對(duì)電路的電壓激勵(lì)能夠基于升壓裝置以及螺線 管的特性可變，并因此使得螺線管的響應(yīng)時(shí)間能夠基于升壓裝置以及螺線 管的特性可變。通過(guò)提供兩種不同的螺線管上升和衰減速率并通過(guò)捕獲和 再度使用螺線管中儲(chǔ)存的能量，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路增強(qiáng)了螺線管響應(yīng)，提 高了效率。


圖l是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的示例性原理圖2為一流程圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的螺線管電流控制過(guò)
程；
圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的示例性原理圖； 圖4為本發(fā)明再一實(shí)施例的示例性原理圖； 圖5為本發(fā)明又一實(shí)施例的示例性原理圖6為一流程圖，其示出了才艮據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的螺線管電流控制 過(guò)程。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的電路包括向螺線管供給升壓能量的升壓能量?jī)?chǔ)存裝置， 例如電容器。這一附加電,供了比傳統(tǒng)高或低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路更快的螺線管 電流上升和衰減速率。具體而言，本發(fā)明的電路的電流上升和下降時(shí)間不 是由L/R時(shí)間常數(shù)決定。作為替代的是，這些時(shí)間由電容器完全放電至螺 線管線閨電感或從電感吸收能量所需要的時(shí)間決定。時(shí)間常數(shù)h小于或等 于大約1.57x (LxC)"2秒，其中，L-螺線管線圏的電感值，O能量
儲(chǔ)存裝置的電容值。注意，盡管下面的例子中假定能量?jī)?chǔ)存裝置是電容器， 在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下也可使用其它裝置。
通過(guò)能量?jī)?chǔ)存裝置提供的升高的電壓為螺線管提供了更快的初始上升 速率和更快的結(jié)束下降速率，造成在螺線管致動(dòng)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的更為迅速 的螺線管響應(yīng)。通過(guò)使用高的電容器電壓以及在電容器完全放電到Vt池之 前停止放電，可獲得小于t廣L57x (LxC) 1/2秒的響應(yīng)時(shí)間。因此，取 決于所希望的響應(yīng)速度，放電可以是部分的，也可以是完全的。這允許螺 線管線圏電感中的電流更快地上升，而不受傳統(tǒng)的L/R時(shí)間常數(shù)的限制。 開(kāi)關(guān)時(shí)間也可由螺線管電流以及電容器電壓來(lái)決定。
電路中的螺線管可以采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)來(lái)驅(qū)動(dòng)，允許螺線管 中的電流^皮控制在小于由螺線管104規(guī)定的最終DC值V/R (供給電壓除 以螺線管電阻)的水平。結(jié)果，電路100足夠靈活地用較慢的L/R時(shí)間常 數(shù)運(yùn)行，促進(jìn)了PWM的運(yùn)行。電路IOO的改變不同速度的螺線管電流上
升和衰減時(shí)間的能力提供了提高的螺線管驅(qū)動(dòng)控制。
圖1為才艮據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電路100的簡(jiǎn)化原理圖。圖2示出了采 用這里介紹的電路的多種實(shí)施例控制螺線管電流的過(guò)程。
參照?qǐng)D1，電路100包括提供能量以驅(qū)動(dòng)螺線管線圈104的電源102， 例如電池或電源。電路100還包括升壓能量?jī)?chǔ)存裝置C1，例如升壓電容 器或其它裝置；兩個(gè)開(kāi)關(guān)S1、 S2;兩個(gè)二極管D1、 D2，其引導(dǎo)電流通過(guò) 電路IOO。開(kāi)關(guān)S1、 S2可以為任何類型，例如半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，例如金屬氧化 物場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)、場(chǎng)效應(yīng)管(FET)、雙極型結(jié)型晶體管(BJT )、 可控硅整流器(SCR)或者絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。開(kāi)關(guān)Sl、 S2 由開(kāi)關(guān)控制器150中的控制邏輯進(jìn)行控制，控制器150可以是通過(guò)時(shí)滯開(kāi) 關(guān)或其它任何合適的控制策略來(lái)控制電路100中的多種運(yùn)行模式的模擬電 路或控制器。
在此實(shí)施例中，其中一個(gè)二極管Dl的陰極連接在第一開(kāi)關(guān)Sl和螺線 管104之間，二極管Dl的陽(yáng)極連接至電源102的正端。這種配置因此允 許螺線管104的部分放電以提供迅速的致動(dòng)。圖1還示出了電路運(yùn)行的不 同階段的電流路徑，其將在下面詳細(xì)闡釋。
參照?qǐng)Dl和2，在初始運(yùn)行狀態(tài)過(guò)程中，兩個(gè)開(kāi)關(guān)S1、 S2都處于斷開(kāi) 狀態(tài)(塊201)。假設(shè)在這種狀態(tài)下能量被儲(chǔ)存在升壓電容器C1中。當(dāng)開(kāi) 關(guān)S1、 S2閉合時(shí)，電流從升壓電容器C1流經(jīng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)Sl、 S2以及螺線 管104，如圖1所示，作為電流路徑l (塊202)。由于電流流動(dòng)，升壓電 容器Cl以由升壓電容器Cl的大小和螺線管104的大小所決定的速率力文 電，直至升壓電容器Cl的電壓達(dá)到電池電壓。電容器Cl的大小是基于 L/R的值以及所希望的電路響應(yīng)速度選擇的，且改變電容器Cl的大小改 變了電路100的運(yùn)行。
例如，如果電容器Cl和螺線管104都很小，當(dāng)電容器Cl達(dá)到電池電 壓時(shí)其將會(huì)完全放電。由于電容器電壓和電池電壓處于相似的水平，電流 水平的變化將會(huì)越接近目標(biāo)電流越'隄。
然而，如果電容器C1大且螺線管104小，電容器C1將會(huì)僅僅部分放
電并仍然高于電池電壓。較大的電容器Cl通過(guò)將電容器電壓保持在較高 水平而使電路ioo中較快的響應(yīng)時(shí)間成為可能。結(jié)果，電路100將會(huì)以更
快的速率達(dá)到目標(biāo)電流。
在這一點(diǎn)上，控制器150指示第一開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，使得第一二極管D1 開(kāi)始傳導(dǎo)電流(塊203)。流經(jīng)螺線管104的電流以較^1的速率上升并流 過(guò)電流路徑2。注意，這一階段是視情況可選的；如果希望獲得較快的電 流上升時(shí)間，升壓電容器Cl可被充電至較高的水平，從而使得電容器電 壓保持在高水平并在其完全放電之前達(dá)到電池電壓，允許以更快的速率達(dá) 到目標(biāo)電流水平。
當(dāng)螺線管104中的電流已經(jīng)達(dá)到最終希望的水平時(shí)，第二、較低開(kāi)關(guān) S2斷開(kāi)且第一開(kāi)關(guān)Sl閉合(塊204)。螺線管104電感中的磁場(chǎng)"崩潰 (collapse)" ， 4吏得電感電流通過(guò)螺線管104循環(huán)，以保持螺線管104的 磁場(chǎng)。這又使得電流根據(jù)電流路徑3流經(jīng)作為控向二極管的第二二極管 D2。在這一點(diǎn)上，由于電路100中的阻性損耗，電流水平以較低的速率逐 漸下降。當(dāng)電流下降至所希望的第二較低水平時(shí)，控制器150閉合第二開(kāi) 關(guān)S2并斷開(kāi)第一開(kāi)關(guān)Sl，使得第一二極管傳導(dǎo)來(lái)自電池102的供應(yīng)電流 并引導(dǎo)電流重新根據(jù)電流路徑2流動(dòng)，以增大螺線管的電流水平(塊205 )。 這一點(diǎn)發(fā)生時(shí)的水平可由控制器150基于例如系統(tǒng)對(duì)電流紋波、開(kāi)關(guān)損耗、 噪音發(fā)生等等的承受能力來(lái)進(jìn)行選擇和控制。
因此，螺線管104中的電流能夠得到控制以進(jìn)4亍PWM運(yùn)行。在一個(gè) 實(shí)施例中，控制器150通過(guò)彼此異相地交替斷開(kāi)和閉合開(kāi)關(guān)Sl、 S2來(lái)以 較慢的速率獲得PWM操作，使得螺線管電流在電流路徑2 (從電池102 對(duì)螺線管104充電)和電流路徑3 (從螺線管到電容器Cl再循環(huán)電流)之 間切換(塊206)。
為了提高運(yùn)行效率，在螺線管104被致動(dòng)之后，本發(fā)明的電路100可 以恢復(fù)或重新使用儲(chǔ)存在螺線管104的電感中的磁場(chǎng)能量。能量被捕獲在 升壓電容器Cl中并在下一個(gè)螺線管致動(dòng)期間,皮重新使用。這種能量捕獲 可在螺線管電流迅速下降至零時(shí)進(jìn)行。具體而言，希望具有根據(jù)第一、更
快的時(shí)間常數(shù)^的電流水平響應(yīng)。為了做到這點(diǎn)，控制器150斷開(kāi)兩個(gè)開(kāi) 關(guān)S1、 S2,以便吸引電流從螺線管104經(jīng)過(guò)電流路徑4和二極管D1、 D2 流入升壓電容器Cl (塊207)。升壓電容器Cl將會(huì)充電至高于電池102 的電壓的電壓水平；確切的水平由螺線管104的電感值、在放電期間流經(jīng) 螺線管104的電流量以及電容值控制。
注意，由于電池102位于電路100中的螺線管的放電路徑中，電池102 也有助于升壓電容器Cl的再度充電。結(jié)果，取決于具體的電路構(gòu)造，本 發(fā)明的電路100笫一快速速率和第二慢速速率進(jìn)行電流上升和衰減。這改 進(jìn)了響應(yīng)時(shí)間以及螺線管運(yùn)行的控制。此外，電路構(gòu)造還通過(guò)使用螺線管 放電期間所捕獲的能量改進(jìn)了效率。
如上所述，能夠通過(guò)改變能量?jī)?chǔ)存裝置Cl的儲(chǔ)存容量來(lái)改變圖1中 電路100的運(yùn)行。如果圖1中的電路IOO中使用了更大的電容器C1，由于 增大的電容器儲(chǔ)存容量，可以獲得甚至更快的致動(dòng)時(shí)間。在這種情況下的 電容器Cl達(dá)到高于電池102的電壓的電壓，且對(duì)于螺線管104作為升壓 電源運(yùn)行。這種增大的儲(chǔ)存容量允許電容器Cl僅僅部分而不是完全放電， 以幾乎恒定的電壓下并以比圖1中的電路更快的速率向螺線管104供給電 流，直至螺線管電流達(dá)到所希望的水平。
使用更大的電容器Cl還允許將來(lái)自螺線管104放電能量再度捕獲到 升壓電容器C1中。然而，在這種情況下，斷開(kāi)兩個(gè)開(kāi)關(guān)S1、 S2以將螺線 管電流迅速降為零迫使螺線管電壓增大至V螺線管=V電容器+ I x R - V電池。由 于電容器C1的初始電壓因電容器C1的部分放電而高于電池電壓，故而， 這種增大使得螺線管104以比圖1中的電路更快的速率將其磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)移至 升壓電容器C1。
圖3示出了本發(fā)明的電路IOO的另一可能的實(shí)施例。如上面描述的， 本發(fā)明的電路100可以使用從螺線管放電恢復(fù)的磁場(chǎng)能量以增大隨后的運(yùn) 行周期中的螺線管104的致動(dòng)速度。然而，實(shí)際上，由于阻性損耗、渦流 損耗以及鐵損，能夠從螺線管104回收并儲(chǔ)存在升壓電容器Cl中的能量 常常小于運(yùn)行實(shí)際需要的能量。結(jié)果，來(lái)在每次螺線管致動(dòng)之后需要將額
外的能量供給升壓電容器C1，以便保持高的致動(dòng)速度。
為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，圖3中電路100包括耦合至開(kāi)關(guān)控制器150的比較 器250。電路100的大體運(yùn)行與上面關(guān)于圖2介紹的一致，只是加入了圖2 中以虛線標(biāo)記的附加步驟。在此實(shí)施例中，在螺線管104被致動(dòng)之前，比 較器250首先檢查升壓電容器Cl兩端之間的電壓是否小于所希望的升壓 電壓(塊254)。如果是，表示從之前的螺線管致動(dòng)放出的能量不足以對(duì) 于運(yùn)行充分地增大螺線管的致動(dòng)速度。
為了增大儲(chǔ)存在升壓電容器Cl中的能量，開(kāi)關(guān)控制器150斷開(kāi)并閉 合第二開(kāi)關(guān)S2。閉合第二開(kāi)關(guān)S2使得更大的電流從電池102經(jīng)過(guò)電流路 徑2流至螺線管104，而打開(kāi)第二開(kāi)關(guān)S2則4吏得由于螺線管104中的崩潰 磁場(chǎng)產(chǎn)生的電流經(jīng)由電流路徑4流入用于儲(chǔ)能的升壓電容器Cl。控制器 150繼續(xù)斷開(kāi)和閉合第二開(kāi)關(guān)S2以便對(duì)升壓電容器Cl充電，直至比較器 250向控制器150指示電容器電壓已經(jīng)達(dá)到所希望的升壓電壓值(塊256 )。 在這一點(diǎn)上，控制器150斷開(kāi)笫二開(kāi)關(guān)S2，且圖2中的過(guò)程如上面描述地 繼續(xù)。結(jié)果，本實(shí)施例允許螺線管104作為用于電容器Cl的有效電壓升 高電源運(yùn)行。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的電路100。電路100被設(shè)計(jì)為當(dāng) 電容器為螺線管104提供電流時(shí)電容器完全放電。和上面描述的實(shí)施例一 樣，本發(fā)明的電路100具有這樣的時(shí)間常數(shù)其由升壓電容器Cl向螺線 管104釋放能量或從螺線管104吸收能量所需的時(shí)間決定，而不是嚴(yán)格按 照L/R時(shí)間常數(shù)。此實(shí)施例與固1所示實(shí)施例的不同之處在于在電流路徑 3中放置了附加二極管D3以及將二極管Dl的位置移動(dòng)到開(kāi)關(guān)Sl之上的 位置，二極管D3在螺線管104中的磁場(chǎng)崩潰時(shí)傳導(dǎo)電流。該電路將電容 器Cl隔離在螺線管104兩端之間而不是4象圖1中一樣將其放置為與電池 102串聯(lián)。這產(chǎn)生了在線圏關(guān)斷期間具有更快響應(yīng)的電路IOO。
圖4中的電路IOO以圖2中在上面描述的方式運(yùn)行。在此實(shí)施例中， 升壓電容器Cl充電至基于螺線管104所儲(chǔ)存的能量的電壓水平減去二極 管D2和D3上的電壓降。注意，在此實(shí)施例中，由于二極管D1的新位置
阻止了螺線管104反復(fù)充電和放電以提高此電路100中電容器Cl的電壓， 升壓電容器C1能夠達(dá)到的電壓水平低于圖1中升壓電容器C1能夠達(dá)到的 電壓。
圖5示出了本發(fā)明的電路100的又一實(shí)施例。此實(shí)施例與圖4所示實(shí) 施例類似，除了其包括附加開(kāi)關(guān)S3和去磁儲(chǔ)存裝置C2以外，開(kāi)關(guān)S3被 布置為與附加二極管D3并聯(lián)，去磁儲(chǔ)存裝置C2例如為另一電容器，其被 布置為與附加二極管D3串聯(lián)。這產(chǎn)生了兩個(gè)附加的電流路徑，其將在下 面詳細(xì)介紹。圖6為一流程圖，其示出了圖5中的電路的運(yùn)行。注意，二 極管D3和開(kāi)關(guān)S3可以合并在一個(gè)裝置——比如MOSFET——之中。
參照?qǐng)D5和6，電路100在其運(yùn)行周期開(kāi)始時(shí)〗吏所有三個(gè)開(kāi)關(guān)S1、 S2 和S3斷開(kāi)(塊300)。假設(shè)在此階段，能量升壓電容器C1和去磁電容器 C2都凈皮充電到標(biāo)稱運(yùn)行值。
于是，笫三開(kāi)關(guān)S3剛好在螺線管104將被致動(dòng)之前閉合，使得電流從 去磁電容器C2經(jīng)由電流路徑6流過(guò)螺線管104(塊302)。在一實(shí)施例中， 此步驟對(duì)螺線管104去磁。例如，去磁可通過(guò)施加通過(guò)螺線管的、取決于 去磁電容器C2的大小而或?yàn)槊}沖或?yàn)樗p正弦的電流來(lái)進(jìn)行。如果去磁 電容器C2大(例如高于升壓電容器C1值的10。/。)，則第三開(kāi)關(guān)S3將會(huì) 閉合短的一段時(shí)間(例如幾十微秒)以進(jìn)行脈沖去磁。如果去磁電容器C2 小(例如升壓電容器C1值的1%到10%的數(shù)量級(jí))，則開(kāi)關(guān)S3將閉^^較 長(zhǎng)的時(shí)間周期(例如幾毫秒)以進(jìn)行衰減正弦去磁。注意，在正弦去磁期 間，去磁電容器C2將在此步驟中以通過(guò)電流路徑5和6的減小的幅值和 交替的極性完全充電和放電(塊302)。
在螺線管104被去磁之后，笫三開(kāi)關(guān)S3斷開(kāi)且開(kāi)關(guān)Sl和S2閉合以 開(kāi)始螺線管致動(dòng)(塊304 )，使得電流從升壓電容器Cl經(jīng)由電流路徑1流 過(guò)兩個(gè)閉合開(kāi)關(guān)S1、 S2以及螺線管104。與上面描述的幾個(gè)實(shí)施例類似， 此實(shí)施例中的升壓電容器Cl具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電池102的電壓的電壓以;5UL 夠的容量，從而在以幾乎恒定的電壓向螺線管104供給電流直至螺線管電 流達(dá)到所希望水平的同時(shí)僅輕徵故電。一旦這一點(diǎn)發(fā)生，第一開(kāi)關(guān)Sl斷開(kāi)，
如上面在之前的實(shí)施例中描述的一樣，以較慢的速率經(jīng)由電流路徑2使電 流流過(guò)二極管Dl (塊306)。
圖7的過(guò)程中其余的步驟308、 310、 312和314與圖2的塊204、 205、 206和207相同。注意，當(dāng)?shù)谝缓偷诙_(kāi)關(guān)S1和S2在過(guò)程結(jié)束斷開(kāi)以《更 將螺線管電流迅速降低至零時(shí)，螺線管電壓升高至(V妙電容器+ V扭電容器) + (IxR) -V電池(塊314)。這使得電感將其磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)移到去磁電容 器C2和升壓電容器Cl上。去磁電容器C2變化為大約等于V升壓電容器-V電 池的電壓。由于電池102在放電路徑中，電池102也有助于對(duì)兩個(gè)電容器 Cl、 C2充電。
上面的電路可用于任何使用螺線管閥的場(chǎng)合。例如，通過(guò)對(duì)短管和端 蓋去磁以使短管能夠移動(dòng)到另一位置，驅(qū)動(dòng)器電路可用于增強(qiáng)短管閥的可 控性。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，本 發(fā)明的電路可用于其它場(chǎng)合。
通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電路中引入電感器-電容器能量轉(zhuǎn)移原理，本發(fā)明提高了由 電路驅(qū)動(dòng)的螺線管的致動(dòng)速度，并提供了可選擇的時(shí)間常數(shù)以改進(jìn)PWM 能力。此外，本發(fā)明的電路中捕獲和再度使用儲(chǔ)存能量提高了電路的能量 效率。根據(jù)發(fā)明的原理運(yùn)行的短管閥具有降低的致動(dòng)時(shí)間和增強(qiáng)的可控性。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，本發(fā)明的電路的開(kāi)關(guān)時(shí)間能夠基于螺線管的響 應(yīng)或系統(tǒng)其他部分的響應(yīng)(例如短管響應(yīng)、壓力上升速率(pressure rate rise)、系統(tǒng)下游的行為等等)得到控制和改變。
上面的描述是示例性的而不是由其中的限制限定。在上面講解的啟發(fā) 下可作出對(duì)本發(fā)明的多種修改和變型。已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例， 但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明了 ，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行某些修改。因而、 此，應(yīng)當(dāng)明了，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以以具體介紹以外的 方式實(shí)現(xiàn)。出于此原因，應(yīng)當(dāng)^所附權(quán)利要求以決定本發(fā)明的真實(shí)范圍 和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1. 一種驅(qū)動(dòng)電路(100)，其包含:螺線管(104)；儲(chǔ)存能量的升壓裝置(C1)；以及至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(S1，S2，S3)，其通過(guò)在第一狀態(tài)中從所述升壓裝置向所述螺線管引導(dǎo)能量以及在第二狀態(tài)中從所述螺線管向所述升壓裝置引導(dǎo)能量，控制經(jīng)過(guò)所述螺線管和所述升壓裝置的電流，其中，所述螺線管的電流上升速率和電流下降速率中的至少一個(gè)由所述螺線管和所述升壓裝置控制。
2. 權(quán)矛J^求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述升壓裝議電絲。
3. 權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述升壓裝置具有這樣的儲(chǔ)存大小 其小于或等于所述螺線管完全充電的能量?jī)?chǔ)存要求，以允許所述升壓裝置的完全 放電。
4. 權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述升壓裝置具有這樣的儲(chǔ)存大小 其大于用于所述螺線管完全充電的能量?jī)?chǔ)存要求，以允許所述升壓裝置的部M 電。
5. 權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所ii^少一錯(cuò)^l半"^^開(kāi)關(guān)。
6. 權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其還包舍.比較器(250)，其對(duì)所希望的升壓電壓和所述升壓裝置兩端之間的電壓進(jìn) 行tb^;以及開(kāi)關(guān)控制器(150)，如果所述比較m旨示所述升壓裝置兩端之間的電壓低 于所i^斤希望的升壓電壓，所述開(kāi)關(guān)控制器控制所趕少一個(gè)開(kāi)關(guān)，以便^^斤述 螺線管向所述升壓裝n電。
7. 權(quán)被求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其還包含用于對(duì)所述螺線管進(jìn)行去磁的去 膽置(C2)。
8. 權(quán)利要求7所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述去M^1A具有提供樂(lè)辦去磁 的值的電^H。
9. 權(quán)矛J^求7所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述去^^^A具有提供衰減正弦去^r的值的電^n。
10. —種驅(qū)動(dòng)電路(IOO)，其包舍 螺減管(104);電源(102);儲(chǔ)存能量的升壓裝置(Cl);第一開(kāi)關(guān)(Sl)和第二開(kāi)關(guān)(S2)，其通#第一狀態(tài)中>^斤述升壓裝置向 所述螺線管放出能量以及在第二1^態(tài)中>^斤述螺線管向所述升壓裝置引導(dǎo)能量， 控制經(jīng)i^斤述螺線管和所述升壓裝置的電流，開(kāi)關(guān)控制器(150) ， M制第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)的操怍；第一電流控向裝置(Dl)和笫二電流控向裝置(D2)，其基于第-^關(guān)和第 二開(kāi)關(guān)的狀態(tài)有選擇地？ 1導(dǎo)電流通it^斤述螺線管、所述電源以;S^斤述升壓裝置；其中，所述螺線管的電流上fHt率和電流下J^l率中的至少一個(gè)由所述螺哉 管和所述升壓裝置以第一速率以及l(fā)t于所絲""il率的第二速率進(jìn)^f誰(shuí)制。
11. 權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中， 第4第二開(kāi)關(guān)被布置為與所述螺線管串聯(lián)，所i^二開(kāi)關(guān)和所述螺哉管被布置為與所述電源并聯(lián)，且 所i^二開(kāi)關(guān)被布置為與所述升壓裝置并聯(lián)。
12. 權(quán)禾，溪求10所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述第一電流控向裝置被布置為 與所述電源串聯(lián)，所錄二電^^"向裝置被布置為串絲所鄉(xiāng)二開(kāi)關(guān)和所迷升 壓裝置之間。
13. ;i3^，J^"求10所述的驅(qū)動(dòng)電路，其還包含比較器(250) ， *#所希望的升壓電壓與所述升壓裝置兩端之間的電壓進(jìn) 行她；以及開(kāi)關(guān)控制器(150)，如^^斤述升壓裝置兩端之間的電壓低于所述所希望的 升壓電壓，所述開(kāi)關(guān)控制器控制所^一與笫二開(kāi)關(guān)中的至少一個(gè)iM"所述升壓 裝置進(jìn)行充電。
14.權(quán)利要求io所述的驅(qū)動(dòng)電路，其還包^l^皮布置為與所述螺線管以;s^斤 述第二開(kāi)關(guān)并聯(lián)的笫三電流控向裝置(D3)。
15. 權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)電路，其還包含 被布置為與所述螺哉管并聯(lián)的第三電流控向裝置(D3); 耦合至所述笫三電流控向裝置的去膽置(C2);以及 被布置為與所述第三電流控向裝置并聯(lián)的笫三開(kāi)關(guān)(S3)。
16. —種運(yùn)行驅(qū)動(dòng)電路的方法，所述驅(qū)動(dòng)電路具有螺哉管、電源、儲(chǔ)存能量 的升壓裝置以及控制經(jīng)i^斤述螺線管的電流的至少一襯關(guān)，所述方法包拾通過(guò)以第一速率從所述升壓裝置向所述螺線管釋故電流來(lái)對(duì)所述螺線管進(jìn)行充電(202， 304 )，以及以慢于所述第一速率的笫二速率從所述電源對(duì)述螺線管進(jìn)行充電(203， 306 );對(duì)所述螺哉管進(jìn)4械電(207， 314);以及通#所述升壓裝置中捕獲改電步驟期間來(lái)自所述螺線管的能量，在改電步 驟期間對(duì)所述升壓裝置進(jìn)行充電(256 )。
17. 權(quán)利要求16所述的方法，其還包含在減小步驟之前重復(fù)對(duì)所述螺線管 進(jìn)行充電和對(duì)所述螺哉管進(jìn)行改電的步驟。
18. 權(quán)利要求16所述的方法，其還包舍將所述升壓裝置兩端之間的電壓與所希望的升壓電壓進(jìn)行比較(254 );以及如果所述升壓裝置兩面三刀端之間的電壓低于所述所希望的升壓電壓,用所述電源對(duì)所述升壓裝置進(jìn)行充電(256 )。
19. 權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述電路還包含去磁裝置，且其中， 所述方法還包含在對(duì)所述螺線管進(jìn)行充電的步驟之前從所述去磁裝置向所述螺 線管樹(shù)電流(302)。
20. 權(quán)利要求19所述的方法，其中，從所述去磁裝置釋放電流的步驟進(jìn)行脈沖去磁
21. 權(quán)利要求19所述的方法,其中,從所述去磁裝置釋放電流的步驟進(jìn)行衰減正弦去磁.
22. —種驅(qū)動(dòng)電路，其包>^. 螺減管(104);儲(chǔ)存能量的升壓裝置(Cl)，其中，所述螺線管的電流上升速率和電流下降 速率中的至少一個(gè)以第一速率以及不同于所i^-"i4率的笫二速率發(fā)生；控制器(150)，期艮據(jù)多個(gè)運(yùn)^^iU^制通i^斤述螺線管和所述升壓裝置 的電流，其中，在第一運(yùn)皿式中，電流以第一速率^M^斤述升壓裝置力^J，J所述螺線管； 在第二逸^^式中，電流以第二速率在所述螺線管和所述升壓裝置之間 交替流動(dòng)。
23. 權(quán)利要求22所述的驅(qū)動(dòng)電路，其還包含多*關(guān)(Sl， S2)，其中， 所述控制器決定進(jìn)行第一和第二運(yùn)^[莫式的至少一*關(guān)時(shí)間。
24. 權(quán)利要求22所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述控制器才娥螺線管電流、升 壓裝置電壓、螺線管響應(yīng)或夕Nl5系統(tǒng)響應(yīng)中的至少一個(gè)^制電流。
25. 權(quán)矛J^求22所述的驅(qū)動(dòng)電路，其還包含t嫩器(250)，所述tb^H^ 所述升壓裝置兩端之間的電壓與所需要的升壓電壓進(jìn)行H^，其中，如果所述升 壓裝置兩端之間的電壓低于所述所希望的升壓電壓，所述控制器^M^斤述螺線管向 所述升壓裝置引導(dǎo)電流.
26. 權(quán)矛J^求22所述的驅(qū)動(dòng)電路，其還包含去^^置(C2)，其中，所述 控制器^^斤述螺線管向所述去^^置引導(dǎo)電流，以便^J斤述螺哉管向所述去錄
全文摘要
一種螺線管驅(qū)動(dòng)電路(100)，其包括從螺線管(104)捕獲能量或向螺線管(104)釋放能量的升壓能量?jī)?chǔ)存裝置(1)，例如電容器。開(kāi)關(guān)(S1，S2)控制升壓裝置(C1)、螺線管(104)以及電源(102)之間的連接。這使得螺線管的響應(yīng)時(shí)間可基于升壓裝置以及螺線管的特性可變。通過(guò)提供兩種不同的螺線管電流上升和衰減速率以及通過(guò)捕獲和再度使用螺線管中儲(chǔ)存的能量，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路增強(qiáng)了螺線管的響應(yīng)并提高了效率。
文檔編號(hào)H01F7/18GK101379573SQ200780004729
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月10日
發(fā)明者S·W·史密斯, S·拉達(dá)莫漢, T·J·斯托爾茨 申請(qǐng)人:伊頓公司