专利名称：一种隔离式功率驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明属于发动机电子控制技术领域，具体涉及一种隔离式功 率驱动电路。
背景技术：
在位置式电控系统中，直列泵的齿杆需要一个螺线管方式的线 形电磁铁驱动完成，对线形电磁铁功率驱动是电控系统的关键技术， 系统电路能否进行有效脉宽调制，完成对螺线管驱动电路的精确控
制是系统成败的关键因素之一。传统的驱动方式一般是采用M0S管 完成，但系统对于M0S管无自诊断功能，当外部执行机构发生短路 时会造成系统功率器件烧坏，其他器件发生连锁损坏反应。最常用 的方法是在驱动回路中串接保险丝，但由于保险丝固有的滞后工作 特性，有时对系统起不到保护作用。对于需要光电隔离驱动的系统, 由于诊断电路较复杂，目前其他类似的系统中基本上不釆用相应的 故障诊断措施。
发明内容
本发明主要是为保证发动机电控系统在保证系统电磁兼容性， 釆用内部供电与外部电瓶隔离技术的条件下，对线形电磁铁进行隔 离驱动，同时系统能够完成故障自诊断而提出的一种隔离式功率驱 动电路。
本发明的技术方案是 一种隔离式功率驱动电路，包括带光电隔 离的功率驱动和带光电隔离的故障反馈，还包括隔离驱动及保护电 路和隔离故障诊断电路；输出保护信号通过光电器件1驱动继电器， 正常情况下给电磁铁供电，当出现故障情况时切断电磁铁供电；功 率驱动信号通过光电器件2、限流电阻1驱动M0S管，通过控制MOS 管开通、关断给电磁铁提供不同的平均驱动电流；M0S上端的高、低 电平信号通过限流电阻2反馈，驱动光电器件3，光电器件3后的信 号和功率驱动信号通过J、 K触发器件形成故障判别逻辑，正常情况 下，故障输出为低电平信号；当MOS管出现故障时，故障输出高电
4平，微处理器系统通过输出保护信号切断电磁铁供电，保证系统不
出现相关器件的损坏；
隔离驱动及保护电路的功率驱动信号U1B反相器(保证输入信
号和02输出信号同逻辑)驱动光电耦合器件02,电阻R2对驱动电 流进行限制，保证光电耦合器件02的输入端电流在正常工作范围； 电耦合器件02的输出端电阻R7和R12对24V电源供电起限流和分 压作用，保证02的输出端信号在IOV左右，通过限流电阻R8驱动 MOS管T2;输出保护信号输入到耦合器件01，电阻R1对驱动电流进 行限制，保证光电耦合器件Ol的输入端电流在正常工作范围；电耦 合器件01输出端电阻R3、 R4对24V形成分压，当光电器件导通后， 三极管Tl导通，继电器K1吸合，线形电磁铁Rx上接通24V，在MOS 管T2导通时能够给线形电磁铁Rx施加24V电压，其中二极管Dl用 于继电器断开后线圈电流的吸收，D2用于M0S管T2关断时，线形电 磁铁Rx的续流，保证T2给线形电磁铁Rx线圈的电流是连续的；跨 接器KJ和功率电阻R9作为模拟负载，用于外界不接负载时的故障 诊断；
隔离故障诊断电路的输入信号为右端的MOS管反馈信号113，通 过电阻R5驱动三极管T3, T3驱动光电器件03,其中电阻R6用于保 证信号U3悬空时三极管T3输入端为固定的低电平信号，电阻Rll 用于限流；光电器件03的输出端控制J、K触发器U23A的清零端CD, 同时隔离驱动及保护电路中功率驱动信号U2经U1B反相的信号U2， 输入到U23A的时钟端CLK,正常情况下故障输出信号为低电平，当 功率驱动电路发生"短路"或"断路"时故障输出信号为高电平， 电阻R10在光电器件03关断时保证U23A的清零端CD为高电平，不 出现电路出现"清零"误动作。
本发明的有益效果本发明的电路在功率驱动、故障诊断、保 护三方面都采用光电隔离方式，系统釆用继电器、MOS管和触发器组 成，结构简单、功能可靠。系统能够在线完成对MOS管及执行机构 "短路"、"断路"的故障诊断，在系统发生故障时，切断执行机构 电源，达到保护系统的目的。有效解决了发动机电控系统的电磁兼 容性及隔离大功率驱动难题。
5本发明共有4幅附图，其中图4为本发明的最佳实施例，亦可
作说明书摘要的附图。
图l、为一种隔离式功率驱动电路的隔离驱动及保护电路图； 图2、为一种隔离式功率驱动电路的隔离故障诊断电路； 图3、为一种隔离式功率驱动电路的工作波形图。 图4、为一种隔离式功率驱动电路的电路框图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的最佳实施例作进一步描述。 一种隔离式功率驱动电路，包括带光电隔离的功率驱动和带光
电隔离的故障反馈，还包括隔离驱动及保护电路和隔离故障诊断电路。
如图4所示，输出保护信号通过光电器件1驱动继电器，正常
情况下给电磁铁供电，当出现故障情况时切断电磁铁供电；功率驱 动信号通过光电器件2、限流电阻1驱动M0S管，通过控制MOS管开 通、关断给电磁铁提供不同的平均驱动电流；M0S上端的高、低电平 信号通过限流电阻2反馈，驱动光电器件3，光电器件3后的信号和 功率驱动信号通过J、 K触发器件形成故障判别逻辑，正常情况下， 故障输出为低电平信号；当MOS管出现故障时，故障输出高电平， 微处理器系统通过输出保护信号切断电磁铁供电，保证系统不出现 相关器件的损坏。
如图1所示，隔离驱动及保护电路的功率驱动信号U1B反相器 (保证输入信号和02输出信号同逻辑)驱动光电耦合器件02 ，电阻 R2对驱动电流进行限制，保证光电耦合器件02的输入端电流在正常 工作范围；电耦合器件02的输出端电阻R7和R12对24V电源供电 起限流和分压作用，保证02的输出端信号在IOV左右，通过限流电 阻R8驱动M0S管T2;输出保护信号输入到耦合器件01,电阻Rl对 驱动电流进行限制，保证光电耦合器件Ol的输入端电流在正常工作 范围；电耦合器件Ol输出端电阻R3、 R4对24V形成分压，当光电 器件导通后，三极管T1导通，继电器K1吸合，线形电磁铁Rx上接 通24V，在M0S管T2导通时能够给线形电磁铁Rx施加24V电压，其 中二极管Dl用于继电器断开后线圈电流的吸收，D2用于M0S管T2 关断时，线形电磁铁Rx的续流，保证T2给线形电磁铁Rx线圈的电流是连续的；跨接器KJ和功率电阻R9作为模拟负载，用于外界不接
负载时的故障诊断；
如图2所示，隔离故障诊断电路的输入信号为右端的M0S管反 馈信号U3，通过电阻R5驱动三极管T3， T3驱动光电器件03,其中 电阻R6用于保证信号U3悬空时三极管T3输入端为固定的低电平信 号，电阻R11用于限流；光电器件03的输出端控制J、 K触发器U23A 的清零端CD,同时隔离驱动及保护电路中功率驱动信号U2经U1B 反相的信号U2，输入到U23A的时钟端CLK,正常情况下故障输出信 号为低电平，当功率驱动电路发生"短路"或"断路"时故障输出 信号为高电平，电阻R10在光电器件03关断时保证U23A的清零端 CD为高电平，不出现电路出现"清零"误动作。
如图3所示，U2为功率驱动波形，U3为M0S上端的波形，在tl 时刻为MOS管T2发生短路时的波形，在t2时刻为MOS管T2发生断 路时的波形，U2'为功率驱动波形的反相，U5为反馈波形到U23A置 位端的波形，U6为故障诊断输出波形。正常工作状态下，U2，的下降 沿会触发U23A输出端Q的波形U6为高电平，但这个高电平会被置 位端CD的波形U5的低电平清零；当MOS出现故障("短路"或"断 路")时，U2，的下降沿会触发U23A输出端Q的波形U6为高电平， 系统输出故障状态。
权利要求
1、一种隔离式功率驱动电路，包括带光电隔离的功率驱动和带光电隔离的故障反馈，其特征在于还包括隔离驱动及保护电路和隔离故障诊断电路；输出保护信号通过光电器件1驱动继电器，正常情况下给电磁铁供电，当出现故障情况时切断电磁铁供电；功率驱动信号通过光电器件2、限流电阻1驱动MOS管，通过控制MOS管开通、关断给电磁铁提供不同的平均驱动电流；MOS上端的高、低电平信号通过限流电阻2反馈，驱动光电器件3，光电器件3后的信号和功率驱动信号通过J、K触发器件形成故障判别逻辑，正常情况下，故障输出为低电平信号；当MOS管出现故障时，故障输出高电平，微处理器系统通过输出保护信号切断电磁铁供电，保证系统不出现相关器件的损坏；隔离驱动及保护电路的功率驱动信号U1B反相器(保证输入信号和02输出信号同逻辑)驱动光电耦合器件02，电阻R2对驱动电流进行限制，保证光电耦合器件02的输入端电流在正常工作范围；电耦合器件02的输出端电阻R7和R12对24V电源供电起限流和分压作用，保证02的输出端信号在10V左右，通过限流电阻R8驱动MOS管T2；输出保护信号输入到耦合器件01，电阻R1对驱动电流进行限制，保证光电耦合器件01的输入端电流在正常工作范围；电耦合器件01输出端电阻R3、R4对24V形成分压，当光电器件导通后，三极管T1导通，继电器K1吸合，线形电磁铁Rx上接通24V，在MOS管T2导通时能够给线形电磁铁Rx施加24V电压，其中二极管D1用于继电器断开后线圈电流的吸收，D2用于MOS管T2关断时，线形电磁铁Rx的续流，保证T2给线形电磁铁Rx线圈的电流是连续的；跨接器KJ和功率电阻R9作为模拟负载，用于外界不接负载时的故障诊断；隔离故障诊断电路的输入信号为右端的MOS管反馈信号U3，通过电阻R5驱动三极管T3，T3驱动光电器件03，其中电阻R6用于保证信号U3悬空时三极管T3输入端为固定的低电平信号，电阻R11用于限流；光电器件03的输出端控制J、K触发器U23A的清零端CD，同时隔离驱动及保护电路中功率驱动信号U2经U1B反相的信号U2’输入到U23A的时钟端CLK，正常情况下故障输出信号为低电平，当功率驱动电路发生“短路”或“断路”时故障输出信号为高电平，电阻R10在光电器件03关断时保证U23A的清零端CD为高电平，不出现电路出现“清零”误动作。
全文摘要
本发明属于发动机电子控制技术领域，具体涉及一种隔离式功率驱动电路。该电路包括带光电隔离的功率驱动和带光电隔离的故障反馈，还包括隔离驱动及保护电路和隔离故障诊断电路。输出保护信号通过光电器件1驱动继电器，给电磁铁供电，当出现故障情况时切断电磁铁供电；功率驱动信号通过光电器件2、限流电阻1驱动MOS管，通过控制MOS管开通、关断给电磁铁提供不同的平均驱动电流；MOS上端的高、低电平信号通过限流电阻2反馈，驱动光电器件3，光电器件3后的信号和功率驱动信号通过J、K触发器件形成故障判别逻辑，输出低电平信号或高电平信号。结构简单、功能可靠，有效解决了发动机电控系统的电磁兼容性及隔离大功率驱动难题。
文档编号F02D41/30GK101520012SQ200910131868
公开日2009年9月2日 申请日期2009年4月9日 优先权日2009年4月9日
发明者孟长江, 智海峰, 孝 王, 白思春, 范燕朝, 褚全红, 利 贾 申请人:中国兵器工业集团第七○研究所