电磁阀的电流波形图,从中可以看到电磁阀的整个工作过程。A点时刻C1开始放电,电磁阀电流迅速上升;在B点时刻电磁阀电流到达峰值电流约30A;至C点时刻C1电压从100V降到12V,12V电源开始提供电流,电路中设置了保持电流10A,D点时刻喷油脉宽结束,电磁阀关断,电容C1开始充电;E点时刻电容C1充满,电压上升到100V。
与上述类似,转子机前缸的主喷油脉宽信号INJ2与后缸的主喷油脉宽信号INJ4通过另一放电电容C2以相同方式工作。
通过设置C1和C2两个放电电容,在INJ1与INJ2、INJ3与INJ4时序重合的工作状态下保证了开启电压各自稳定在100V,从而保证了电磁阀的可靠打开。
A点到C点时刻电容在放电的过程中电压同时在下降。这完全符合前述的电磁阀工作特性。与双电压脉宽调制式驱动电路相比,电容储能式的驱动电路功耗更小。且由于电容每次储能是有限的,所以可防止在某些意外状况下电磁阀发生过载烧毁。
同时,电容储能式驱动电路无需象其他几种驱动电路那样必须通过喷油脉宽同步产生一个开启脉宽做为高压的控制信号,从而简化了电路逻辑。
PWM及高端驱动电路
本设计中PWM发生芯片选用了TL494PWM芯片,其中两路误差放大器分别用于前后两缸引燃与主喷的电流检测负反馈接口,无需另外增加运放。
高端驱动器选择了IR公司的专用浮地驱动芯片IR2103。需要注意的是IR2103外围自举电容和反向二极管的选择。在IR2103高端部分工作时,既需要保证在开关管关断过程中自举电容充电时间足够短,又应保证在开关管导通过程中电容电压下降不大,这就要求自举电容具有合适的电容量且漏电流要小。反向二极管的选择则要求在高端打开时,其反向漏电流必须足够小,以维持自举电容两端的压差。
电容器的选择
为保证高压开启部分能提供足够的能量,需对放电电容的容量进行计算。
由图3的电磁阀电流波形,对曲线进行近似积分,估算电磁阀开启所需电量C约为24MF,考虑一定的余量后,选择容量为33MF的电容。需要注意这里的放电电容应满足高压、高频、大电流工作条件下的反复充放。经过比较后本设计选用了金属化聚丙烯薄膜电容器。
高端电流检测电路
本驱动电路的另一特点是采用了高端电流检测反馈控制PWM输出。与恒定PWM占空比控制方式相比,电流闭环反馈PWM控制可在电池电压变化的情况下保证电磁阀保持电流的恒定。这一点对于保证喷油量的精确是很必要的。
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