一種隔離式功率驅動電路的製作方法

2023-06-29 08:42:21 1

專利名稱：一種隔離式功率驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於發動機電子控制技術領域，具體涉及一種隔離式功 率驅動電路。
背景技術：
在位置式電控系統中，直列泵的齒杆需要一個螺線管方式的線 形電磁鐵驅動完成，對線形電磁鐵功率驅動是電控系統的關鍵技術， 系統電路能否進行有效脈寬調製，完成對螺線管驅動電路的精確控
制是系統成敗的關鍵因素之一。傳統的驅動方式一般是採用M0S管 完成，但系統對於M0S管無自診斷功能，當外部執行機構發生短路 時會造成系統功率器件燒壞，其他器件發生連鎖損壞反應。最常用 的方法是在驅動迴路中串接保險絲，但由於保險絲固有的滯後工作 特性，有時對系統起不到保護作用。對於需要光電隔離驅動的系統, 由於診斷電路較複雜，目前其他類似的系統中基本上不釆用相應的 故障診斷措施。

發明內容
本發明主要是為保證發動機電控系統在保證系統電磁兼容性， 釆用內部供電與外部電瓶隔離技術的條件下，對線形電磁鐵進行隔 離驅動，同時系統能夠完成故障自診斷而提出的一種隔離式功率驅 動電路。
本發明的技術方案是 一種隔離式功率驅動電路，包括帶光電隔 離的功率驅動和帶光電隔離的故障反饋，還包括隔離驅動及保護電 路和隔離故障診斷電路；輸出保護信號通過光電器件1驅動繼電器， 正常情況下給電磁鐵供電，當出現故障情況時切斷電磁鐵供電；功 率驅動信號通過光電器件2、限流電阻1驅動M0S管，通過控制MOS 管開通、關斷給電磁鐵提供不同的平均驅動電流；M0S上端的高、低 電平信號通過限流電阻2反饋，驅動光電器件3，光電器件3後的信 號和功率驅動信號通過J、 K觸發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MOS管出現故障時，故障輸出高電
4平，微處理器系統通過輸出保護信號切斷電磁鐵供電，保證系統不
出現相關器件的損壞；
隔離驅動及保護電路的功率驅動信號U1B反相器(保證輸入信
號和02輸出信號同邏輯)驅動光電耦合器件02,電阻R2對驅動電 流進行限制，保證光電耦合器件02的輸入端電流在正常工作範圍； 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驅動 MOS管T2;輸出保護信號輸入到耦合器件01，電阻R1對驅動電流進 行限制，保證光電耦合器件Ol的輸入端電流在正常工作範圍；電耦 合器件01輸出端電阻R3、 R4對24V形成分壓，當光電器件導通後， 三極體Tl導通，繼電器K1吸合，線形電磁鐵Rx上接通24V，在MOS 管T2導通時能夠給線形電磁鐵Rx施加24V電壓，其中二極體Dl用 於繼電器斷開後線圈電流的吸收，D2用於M0S管T2關斷時，線形電 磁鐵Rx的續流，保證T2給線形電磁鐵Rx線圈的電流是連續的；跨 接器KJ和功率電阻R9作為模擬負載，用於外界不接負載時的故障 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驅動三極體T3, T3驅動光電器件03,其中電阻R6用於保 證信號U3懸空時三極體T3輸入端為固定的低電平信號，電阻Rll 用於限流；光電器件03的輸出端控制J、K觸發器U23A的清零端CD, 同時隔離驅動及保護電路中功率驅動信號U2經U1B反相的信號U2， 輸入到U23A的時鐘端CLK,正常情況下故障輸出信號為低電平，當 功率驅動電路發生"短路"或"斷路"時故障輸出信號為高電平， 電阻R10在光電器件03關斷時保證U23A的清零端CD為高電平，不 出現電路出現"清零"誤動作。
本發明的有益效果本發明的電路在功率驅動、故障診斷、保 護三方面都採用光電隔離方式，系統釆用繼電器、MOS管和觸發器組 成，結構簡單、功能可靠。系統能夠在線完成對MOS管及執行機構 "短路"、"斷路"的故障診斷，在系統發生故障時，切斷執行機構 電源，達到保護系統的目的。有效解決了發動機電控系統的電磁兼 容性及隔離大功率驅動難題。


5本發明共有4幅附圖，其中圖4為本發明的最佳實施例，亦可
作說明書摘要的附圖。
圖l、為一種隔離式功率驅動電路的隔離驅動及保護電路圖； 圖2、為一種隔離式功率驅動電路的隔離故障診斷電路； 圖3、為一種隔離式功率驅動電路的工作波形圖。 圖4、為一種隔離式功率驅動電路的電路框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的最佳實施例作進一步描述。 一種隔離式功率驅動電路，包括帶光電隔離的功率驅動和帶光
電隔離的故障反饋，還包括隔離驅動及保護電路和隔離故障診斷電路。
如圖4所示，輸出保護信號通過光電器件1驅動繼電器，正常
情況下給電磁鐵供電，當出現故障情況時切斷電磁鐵供電；功率驅 動信號通過光電器件2、限流電阻1驅動M0S管，通過控制MOS管開 通、關斷給電磁鐵提供不同的平均驅動電流；M0S上端的高、低電平 信號通過限流電阻2反饋，驅動光電器件3，光電器件3後的信號和 功率驅動信號通過J、 K觸發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MOS管出現故障時，故障輸出高電平， 微處理器系統通過輸出保護信號切斷電磁鐵供電，保證系統不出現 相關器件的損壞。
如圖1所示，隔離驅動及保護電路的功率驅動信號U1B反相器 (保證輸入信號和02輸出信號同邏輯)驅動光電耦合器件02 ，電阻 R2對驅動電流進行限制，保證光電耦合器件02的輸入端電流在正常 工作範圍；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驅動M0S管T2;輸出保護信號輸入到耦合器件01,電阻Rl對 驅動電流進行限制，保證光電耦合器件Ol的輸入端電流在正常工作 範圍；電耦合器件Ol輸出端電阻R3、 R4對24V形成分壓，當光電 器件導通後，三極體T1導通，繼電器K1吸合，線形電磁鐵Rx上接 通24V，在M0S管T2導通時能夠給線形電磁鐵Rx施加24V電壓，其 中二極體Dl用於繼電器斷開後線圈電流的吸收，D2用於M0S管T2 關斷時，線形電磁鐵Rx的續流，保證T2給線形電磁鐵Rx線圈的電流是連續的；跨接器KJ和功率電阻R9作為模擬負載，用於外界不接
負載時的故障診斷；
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驅動三極體T3， T3驅動光電器件03,其中 電阻R6用於保證信號U3懸空時三極體T3輸入端為固定的低電平信 號，電阻R11用於限流；光電器件03的輸出端控制J、 K觸發器U23A 的清零端CD,同時隔離驅動及保護電路中功率驅動信號U2經U1B 反相的信號U2，輸入到U23A的時鐘端CLK,正常情況下故障輸出信 號為低電平，當功率驅動電路發生"短路"或"斷路"時故障輸出 信號為高電平，電阻R10在光電器件03關斷時保證U23A的清零端 CD為高電平，不出現電路出現"清零"誤動作。
如圖3所示，U2為功率驅動波形，U3為M0S上端的波形，在tl 時刻為MOS管T2發生短路時的波形，在t2時刻為MOS管T2發生斷 路時的波形，U2'為功率驅動波形的反相，U5為反饋波形到U23A置 位端的波形，U6為故障診斷輸出波形。正常工作狀態下，U2，的下降 沿會觸發U23A輸出端Q的波形U6為高電平，但這個高電平會被置 位端CD的波形U5的低電平清零；當MOS出現故障("短路"或"斷 路")時，U2，的下降沿會觸發U23A輸出端Q的波形U6為高電平， 系統輸出故障狀態。
權利要求
1、一種隔離式功率驅動電路，包括帶光電隔離的功率驅動和帶光電隔離的故障反饋，其特徵在於還包括隔離驅動及保護電路和隔離故障診斷電路；輸出保護信號通過光電器件1驅動繼電器，正常情況下給電磁鐵供電，當出現故障情況時切斷電磁鐵供電；功率驅動信號通過光電器件2、限流電阻1驅動MOS管，通過控制MOS管開通、關斷給電磁鐵提供不同的平均驅動電流；MOS上端的高、低電平信號通過限流電阻2反饋，驅動光電器件3，光電器件3後的信號和功率驅動信號通過J、K觸發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MOS管出現故障時，故障輸出高電平，微處理器系統通過輸出保護信號切斷電磁鐵供電，保證系統不出現相關器件的損壞；隔離驅動及保護電路的功率驅動信號U1B反相器(保證輸入信號和02輸出信號同邏輯)驅動光電耦合器件02，電阻R2對驅動電流進行限制，保證光電耦合器件02的輸入端電流在正常工作範圍；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驅動MOS管T2；輸出保護信號輸入到耦合器件01，電阻R1對驅動電流進行限制，保證光電耦合器件01的輸入端電流在正常工作範圍；電耦合器件01輸出端電阻R3、R4對24V形成分壓，當光電器件導通後，三極體T1導通，繼電器K1吸合，線形電磁鐵Rx上接通24V，在MOS管T2導通時能夠給線形電磁鐵Rx施加24V電壓，其中二極體D1用於繼電器斷開後線圈電流的吸收，D2用於MOS管T2關斷時，線形電磁鐵Rx的續流，保證T2給線形電磁鐵Rx線圈的電流是連續的；跨接器KJ和功率電阻R9作為模擬負載，用於外界不接負載時的故障診斷；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驅動三極體T3，T3驅動光電器件03，其中電阻R6用於保證信號U3懸空時三極體T3輸入端為固定的低電平信號，電阻R11用於限流；光電器件03的輸出端控制J、K觸發器U23A的清零端CD，同時隔離驅動及保護電路中功率驅動信號U2經U1B反相的信號U2』輸入到U23A的時鐘端CLK，正常情況下故障輸出信號為低電平，當功率驅動電路發生「短路」或「斷路」時故障輸出信號為高電平，電阻R10在光電器件03關斷時保證U23A的清零端CD為高電平，不出現電路出現「清零」誤動作。
全文摘要
本發明屬於發動機電子控制技術領域，具體涉及一種隔離式功率驅動電路。該電路包括帶光電隔離的功率驅動和帶光電隔離的故障反饋，還包括隔離驅動及保護電路和隔離故障診斷電路。輸出保護信號通過光電器件1驅動繼電器，給電磁鐵供電，當出現故障情況時切斷電磁鐵供電；功率驅動信號通過光電器件2、限流電阻1驅動MOS管，通過控制MOS管開通、關斷給電磁鐵提供不同的平均驅動電流；MOS上端的高、低電平信號通過限流電阻2反饋，驅動光電器件3，光電器件3後的信號和功率驅動信號通過J、K觸發器件形成故障判別邏輯，輸出低電平信號或高電平信號。結構簡單、功能可靠，有效解決了發動機電控系統的電磁兼容性及隔離大功率驅動難題。
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 優先權日2009年4月9日
發明者孟長江, 智海峰, 孝 王, 白思春, 範燕朝, 褚全紅, 利 賈 申請人:中國兵器工業集團第七○研究所