专利名称：限流电磁线圈激发器的制作方法
技术领域：
本发明涉及激发和限制电磁线圈电流的一种设备和方法。
电磁线圈应用在汽车上已有相当长的一段时间，为控制电磁线圈的工作电流，设计出来的控制系统有各种各样。控制系统之所以有各种各样是因为系统的电源电压和电磁线圈的特性有各种各样所致。电磁线圈应用在汽车上时通常用工作电压为5伏的计算机作为电源电压为12伏或24伏的电磁线圈的接口。各电磁线圈的电阻一定要较低，以确保即使加上系统适当的最低电压时，产生的电流也足以有效地吸持相应的衔铁。
但加到低电阻电磁线圈上的系统电压较高时，产生的电流比所要求的还高，于是迫使电磁线圈将多余的能量以热的形式散发出去。举例说，若加到电阻为3欧的电磁线圈上的电压在7伏和30伏之间变化，功率就在16瓦和300瓦之间变化。制造既能用低系统电压加以激励又能散发掉高系统电压所产生的多余能量的电磁线圈不仅难而且造价高，电磁线圈的体积能大得不适合许多预期的用途。
控制加到电磁线圈的电流的一般方法是采用线性控制系统。但在线性控制系统的情况下，控制系统中的电磁线圈激发器吸收过量的激发电磁线圈所不需用的能量。这种系统的缺点是，系统提供给电磁线圈激发器和电磁线圈的能量比，例如，用开关式控制系统提供时所需要的还多。
电磁线圈控制系统中有时采用高侧电磁线圈激发器，即配置在电磁线圈电源侧的电磁线圈激发器。但这种激发器需要同时使用电平移位线路，因而既提高了造价又增加了复杂性。随着电平移位线路的日益高级化，相应接口线路的造价和复杂性也增加。另一个缺点是，应用在采用低侧电磁线圈激发器的控制系统中的半导体(例如NPN双极晶体管和N沟道场效应晶体管)比起用在高侧电磁线圈激发器中的半导体来，性能好，成本低，因而广泛选用这种半导体。
尽管上述功能元件与电磁线圈的控制结合起来使用时具有一定程度的功效，但它们对本发明经改进的方法和器件并没有带来任何好处，这稍后即将更详细地说明。
本发明的目的是提供一种经改进的、较不复杂的、较便宜的开关式电磁线圈激发器以及精确控制加到电磁线圈的电流从而最大限度地减小电磁线圈及其有关激发器所散发的功率的方法。
本发明的另一个目的是有选择地限制加到电磁线圈的电流。
本发明的另一个目的是提供一种用以精确控制加到多个电磁线圈中一个电磁线圈的电流的经改进的设备和方法。
本发明的又另一个目的是提供一种在衔铁吸引阶段能给电磁线圈提供激发电流、在衔铁被吸引之后能提供减小了的吸持电流的电磁线圈激发器。
本发明的一个特点是，对电磁线圈激发器的保护是通过短接电流源进行的，使激发器免受损伤。
本发明的另一个特点是配备有故障检测器。
为实现和体现本发明的上述和其它目的和特点，本发明的第一实施例采用了低侧开关式电磁线圈激发器，用以控制系统源或电流源的电流，从而激发电磁线圈并保持已激发的电磁线圈的激发状态。电流是根据电磁线圈控制信号并根据预定的电流基准信号施加的。为产生脉冲电流。采用了开关晶体管寻速切换通/断加到电磁线圈上的电流。表示电流流过电磁线圈的信号增加到上限值之前，电流流通，达到上限值之后，电流截止，降低到下限值时，电流再次流爱。电磁线圈的电感将得出的脉冲电流汇集成基本上恒定的电流。
电磁线圈激发器还包括检测电路，该电路用以检测流过电磁线圈的电流，并根据该电流产生表示流过其中的电流量的峰值信号。检测电路有一个电流检测电阻器与电磁线圈及开关晶体管串联连接。鉴于检测电阻器与电磁线圈串联连接，因而电阻器两端产生的电压其大小表示流过电磁线圈的电流量。
检测电阻器两端产生的电压加到一个差动放大器上，放大器的输出端接有一个峰值检波器用以产生表示流过电磁线圈的峰值电流的峰值信号。峰值信号连同预定的电流基准信号输入到一个比较器，于是产生表示两信号之间的差值的偏差信号。偏差信号连同电磁线圈控制信号一起输入到逻辑“或非”门，于是产生控制着开关晶体管的电磁线圈电流控制信号。
本发明还包括一个微处理单元，该单元的其中一个功能是产生电流给定值信号。来自微处理单元输出端的电流给定值信号为一个电流给定值电路所接收，该电路根据该信号产生电流基准信号。峰值检测器与微处理单元的输入端之间连接有一个模/数转换器。用以将模拟峰值信号转换成数字监视信号，这是表示流过电磁线圈的电流量的信号，微处理单元即用这个信号来判断系统的故障和防录差错，便于查找故障。
本发明的第二实施例包括一个低侧开关式电磁线圈激发器，用以控制来自系统电源或电流源的电流激发多个电磁线圈中的一个线圈并保持其激发状态。第二实施例的电磁线圈激发器其作用方式与第一实施例的类似，但还包括一组复合晶体管放大器和各电磁线圈的有关线路。它还包括各电磁线圈的逻辑“或非”门，各“或非”门输入有各别的电磁线圈控制信号，以选择多个电磁线圈中特定的一个线圈。
本发明的第三实施例包括一个高侧开关式电磁线圈激发器，供控制来自系统电源或电流源的电流激发电磁线圈并维持其激发状态。第三实施例的电磁线圈激发器与第一实施例的主要区别在于，开关晶体管配置在电流源与电磁线圈之间，因此电磁线圈激发器叫做高侧电磁线圈激发器。该电磁线圈激发器的作用方式与第一实施例的类似，但还包括一个电流控制晶体管，供接收电磁线圈电流控制信号并根据该信号控制开关晶体管之用。
参看附图阅读下面就本发明最佳实施例的详细说明不难搞清楚本发明的上述和其它目的和特点。
结合附图参阅下面的详细说明不难更全面地理解本发明及其附带的优点，附图中类似的编号和符号表示所有视图中相应的元件。
图1是简化了的高侧电磁线圈激发器的原理示意图。
图2是简化了的低侧电磁线圈激发器的原理示意图。
图3是用以控制电流激发电磁线圈并使其保持激发状态的低侧开关式电磁圈激发器的原理示意图。
图4是电流基准信号的曲线图。
图5是开关式电流波形的曲线图。
图6是图4的开关式电流波形经放大部分的曲线图。
图7是电磁线圈测试脉冲的曲线图。
图8是用以控制电流激发多个电磁线圈中的其中一个线圈并保持其激发状态的低侧开关式电磁线圈激发器的原理示意图。
图9是高侧电磁圈激发器的原理示意图。
电磁线圈激发器可以分为两大总类高侧电磁线圈激发器和低侧电磁线圈激发器。图1示出了简化了的高侧电磁线圈激发器的原理示意图。总的以编号10表示的高侧电磁线圈激发器一般配置在系统电源或电流源12与由此受控制的有关电磁线圈14之间。该高侧电磁线圈激发器还包括电源16、微处理单元18、缓冲器20和开关晶体管22。
附图的图2示出了简化了的低侧电磁线圈激发器10的原理示意图。总的以编号24表示的低侧电磁线圈激发器一般配置在由此受控的电磁线圈14与地之间。该低侧电磁线圈激发器还包括电源16、微处理单元18、缓冲器20和开关晶体管2b。低侧电磁线圈激发器的好处在于，其中可选用的半导体器件比高侧电磁线圈激发器在选择范围方面更广，性能方面更合乎要求，价钱方面更便宜。本发明中公开的三个实施例中的头两个，电磁线圈激发器的设计即利用了这些因素。
电磁线圈必须设计得使其具有充分的磁动势或安匝数，以确保能够吸引相应的衔铁。而衔铁一旦被吸引，磁路中的磁阻就下降，于是可以用较小的电注保持衔铁处理其吸持位置。若采用衔铁一经被吸引能够降低流过电磁线圈的电流的控制电路，必然也减少了电磁线圈必须散发掉的过量能量，从而也减小了电磁线圈的体积、重量和造价。由于吸持电流比起动电流小，因而衔铁的释放时间缩短了。采用这种控制电路能够大大改进电磁线圈的性能/造价比，因而本发明三个实施例的电磁线圈激发器控制电路中采用了这种控制电路。
控制加到电磁线圈的电流的方法一般采用线性控制系统，但这种控制系统中有关的电磁线圈激发器就得吸收过量的激发电磁线圈所不需要的能量。这个缺点可以通过采用开关式控制系统加以克服，这是将电流脉冲提供给电磁线圈的控制系统。在这种系统国，电磁线圈的电感将脉冲汇集成基本上稳态的电流。采用这种系统可以最大限度地减小加到电磁线圈上的功率，因而本发明公开的三个实施例的电磁线圈都采用了这种系统。
附图的图3中示出了本发明公开的第一实施例。从图中可以看到总编号以28表示的低侧开关式电磁线圈激发器的原理示意图1该激发器用以控制电流激发电磁线圈14并使其保持激发状态。加到电磁线圈14的控制电流实际上是三个因素的函数电磁线圈控制信号30、电流基准信号32和流过电磁线圈14的电流测定值。电磁线控制信号30表示应对电磁线圈14进行激发。电流基准信号32提供基准，表示流过电磁线圈14的实际电流的信号即与该基准加以比较的，流过电磁线圈14的电流分别超过和下降得低于预定的极限值时，控制电流加到电磁线圈的过程的电路就分别断开和接通。电流导通和截止的快速切换采用了开关晶体管34或开关装置，从而使脉冲电流加到电磁线圈14上。开关晶体管34有一个基极35，集电极33接电磁线图14，发射极37通过检流电阻器36接地。电磁线圈的电感将得出的脉冲电流汇集成基本上稳态的电流。开关晶体管34的集电极33与发射极37之间连接有一个场衰减保护二极管39，供保护开关晶体管34之用。电流基准信号32调定得使其提供的电流足以在预定的“拉入”阶段激发电磁线圈14并吸引有关的衔铁(图中未示出)。上面说过，衔铁一旦被吸引，电磁线斩14的磁阻就减小，于是保持衔铁处于其吸持位置所需的电流也减小。这时，电流基准信号32就减小到保持衔铁于其吸持位置所需要的电平。
流过电磁线圈14的电流是通过测定与电磁线圈14及开关晶体管34串联连接的检测电阻器36两端的电压监视的。鉴于检测电阻器36与电磁线圈14串联连接，因而检测电阻器36两端产生的电压值表示流经电磁线圈14的电流量。检测电阻器36是检测电路或检测装置的一部分，总的以编号38表示，它还包括微分放大器40和总的以编号42表示的峰值检测器。
差动放大器40有一个倒相输入端44、不例相输入端46和输出端48。峰值检测器42包括峰值检测器电容器50、峰值检测器泄放电阻器51和峰值检测器二极管52，该二极管有负极54和正极56。峰值检测器二极管52的正极56接差动放大器40的输出端48，峰值检测器电容器50和峰值检测器泄放电阻器51连接在峰值检测器二极管的负共54与地之间，峰值检测器电容器50与峰值检测器二极管52的负极之间的连接点实际上是峰值检测器42的输出端58。
开关晶体管34的发射极37还通过差动放大器输入电阻器47接差动放大器40的不倒相输入端46，在差动放大器40的不倒相输入端46，在差动放大器40的倒相输入端44与地之间连接有第一差动放大器增益电阻器60。第二差动放大器增益电阻器62连接在差动放大器40的倒相输入端44与峰值检测器二极管52的负极54之间。
电磁线图28应该可以设计得使电流检测电阻器36配置在开关晶体管34的集电极电路中，从而使电流无论开关晶体管34是否导通都要流经检测电阻器36。这样做简化了流过电磁线圈的电流的监视过程，但由于检流电阻器36两端的电压读数必须经过电平移位，因而差动放大器40就会变得更复杂，造价更高。这个问题可能的一个解决办法是将电压加以划分使其降低到差动放大器40可接受的电平范围内，然后加以放大，但这样做既复杂又花费大。另一个可能的解决办法是采用诺顿放大器(Nortonampifier)，但由于目前可使用的这种放大器的性能变化特征，因而实践证明这样做是不切实际的。
如图3所示的那样将检流电阻器36放大开关晶体管34的发射极电路中看来是解决这个问题的理想办法，但这一来电磁线圈电流只有当开关晶体管34导通才检测得到，开关晶体管34截止时，测出的假电流电平为零。但适当规定各有关元件的值可以使衰减率达到能模拟电磁线圈14中电流衰减率的程度。
第一和第二差动放大器增益电阻器(分别为60和62)的阻值比确定了差动放大器40的增益，第一和第二差动放大器增益电阻器(分别为60和62)电阻的绝对值确定峰值检测器电容器50的放电率。放电率t按下式确定
其中，R为峰值检测器放电电阻(图3中，R＝R62+R60)C为峰值检波器电容L为电磁线圈电感R为电磁线圈电阻(可能的话加反馈电阻)放大器增益Ar可用下式求出Ar= ((R62+R60))/(R60) =1+ (R62)/(R60)峰值检波器放电电阻器(图中未示出)可以放在峰值检测器电容器两端，但如图3的电路中所示，通过按(1)式和(2)式适当选择第一和第二差动放大器增益电阻器(分别为60和62)的电阻值可以取消该电阻器。
峰值检测器42还保护电磁线圈激发器28使其不致因接电流源12短路而损坏。若电感线圈28接电流源12短路，就会迫使瞬时电平远高于电流基准信号32所表示的电平的电流流经检流电阻器36中。于是差动放大器40将峰值检波器42的输出电压泵激到最大值。
通过一般感性负荷驱动的电流的上升率作为负荷时间常数的函数而变得缓慢下来，该时间常数为负荷电感与电阻的比值(L/R)。因此有关的控制电路能将电流维持在预定范围内。然而，在短路的情况下，上升率几乎是瞬间的，因而控制电路的有关各元件响应得不能快到足以合电流保持在该范围内的程度。在此情况下，电流只受系统电压或电流源、检流电阻器36的电阻值和输出器件的增益的限制。
在第一实施例的电磁线圈激发器28中，一旦控制电路响应且开关晶体管34截止，要峰值检波器响应得足以使开关晶体管34再次导通需要相当长的时间。高电平电流短时间的类峰值会加强流过的电流占优势的低电平情况。因此电磁线圈激发器28耗散的功率变小，因而能承受持续接电流源短路的情况。
要提供上述短路保护，除要满足(1)式规定的条件外还必须满足另外一些要求。峰值检波器42的工作范围必须大于正常工作范围。典型的例子包括电磁线圈激发器28，其中通过检流电阻器36的1安电流用也现在峰值检波器42的输出端58的1伏电压表示。同样，吸引或拉入衔铁的2安电流用2伏电流用2伏电压表示。短路会使峰值检波器42的输出端58激发到3.5或4伏相当高的电平。电压要从这个电平衰减到1或2伏的电平需要相当长的时间，因而在短路过程中的工作循环短。另一个必须加以满足的要求是保持差动放大器40所激励的阻抗高得足以使差动放大器40能快速响应。
此外，所公开的第一实施例中还包括比较器44或比较装置，该比较器有一个倒相输入端66、不倒相输入端68和输出端70。第一比较器增益电阻器72连接在比较器64的不例相输入端68与峰值检测器42的输出端58之间。第二比较器增益电阻器74连接在比较器64的不例相输入端68与比较器64的输出端70之间。此外还有一个逻辑“或非”门76，门76具有控制输入端78、基准输入端80和输出端82，其控制输入端78接收电磁线圈控制信号30，其基准输入端80接比较器64的输出端70。逻辑“或非”门的输出端82接开关晶体管34的基极35。
电磁线圈14受激发时，在检流电阻器36两端由此产生的电压加到差动放大器的不倒相输入端46。接差动放大器40输出端48的峰值检波器42产生表示流经电磁线圈14的峰值电流的峰值信号。峰值信号输入到比较器68的不倒相输入端，预定的电流基准信号32输入到比较器68的倒相输入端66，于是产生表示该两信号之间的差值的偏差信号。偏差信号连同电磁线圈控制信号30输入到逻辑“或非”门76，于是产生电磁线圈电流控制信号加到并控制开关晶体管34。电磁线圈电流经测定超过预定的上限值时，电磁线圈电流控制信号切换开关晶体管34使其截止，若电磁线圈控制信号30仍然存在且当电磁线圈电流经测定已下降到预定的下限值以下时，电磁线圈电流控制信号就切换开关晶体管34使其导通。
所公开的第一实施例中还包括反馈二极管84。反馈二极管44连接在电磁线圈14两端使电磁线圈14可以放电。反馈二极管84具有负极86和正极88，负极86通过反馈电阻器90接电流源12以提高电路的截止性能，反馈电阻器90使电磁线圈14可以放电得比其充电过程还快。
所公开的第一实施例还包括微处理单元18、电流给定值电路，总的以编号92表示，和模/数转换器94。电流给定值电路92连接在微处理单元18的输出端96与比较器64的倒相输入端66之间，模/数转换器94则连接在峰值检测器42的输出端58与微处理单元18的输入端98之间。
电流给定值电路92包括第一给定值电阻器100，连接在微处理单元18的输出端96与比较器64的倒相输入端66之间;第二给定值电阻器102，连接在比较器64的倒相输入端66与正电压源之间;第三给定值电阻器104，连接在比较器64的倒相输入端66与地之间;和给定值电容器106，连接在比较器64的倒相输入端66与地之间。
微处理单元18的其中一项功能是产生电流给定值信号。该电流给定值信号的切始幅值保持一段预定的“拉入”时间，在以后的时间幅值减小。电流给定值电路92接收来自微处理单元18的电流给定值信号，并根据该信号产生电流基准信号32。
图4是表示电基准信号32的曲线图，总的用编号32表示。电流基准信号32响应电流给定值信号，因而其由此而产生的相应初始幅值(用初始部分108表示)能吸引电磁线图的衔铁。在以后的时间，电流基准信号32相应的幅值也减小(用以后的部分110表示)，因而加到电磁线圈的电流能够保持衔铁处于吸持位置。初始部分108的幅值和持续时间表示衔铁吸引或拉入电流，它是系统电压的函数。
图5是典型电流波形的曲线图。图中总的表示出了在拉入时间，即有关电磁线圈衔铁开始被吸率的时间期间，流经电磁线圈电流的电平，和吸持时间期间，即衔铁保持在其被吸持位置期间，流经电磁线圈电流的电平。图6是图5开关式电流波形经放大的部分的曲线图，该部分用图6表示。图6所示的波形反映了在预定的上下限值之间变化的电磁线圈电流。图示的电磁线圈电流的时间和幅值是比较器滞后和电路延迟的函数。
微处理单元18(图3)的另一项功能是监视电磁线圈电流并记录任何不正常现象以便对系统的各种问题作出判断。理是由于这个原因所以峰值检波器42的输出端58通过模/数转换器94接微处理单元18。模/数转换器94将模拟峰值信号转换成数字监视信号输入到微处理单元18。
若检测出电流超过预定的电平，则记录下不正常情况，必要时可以将电磁线圈激发器28关掉。电流经检测低于预定的电平，可能表明电磁线圈14断开或开路，或者输出脚接地短路。这时就又要采取适当的措施或检修，并记录下不正常情况。
防抱死制动系统是应用电磁线圈激发器时的一个独特情况，因为有关的电磁线圈较不常工作。测试在这种应用情况下的电磁线圈的方法通常是往电磁线圈上加上如图7曲线所示的一系列测试短脉冲112。脉冲宽度在1/2毫秒与2毫秒之间的范围，脉冲之间的时间在60毫秒与100毫秒之间，脉冲幅值在300与500毫安之间。信号各方面的变化随电磁线圈的性能而定，但一般最好使信号的脉冲宽长为1毫秒，幅值为400毫安，脉冲之间的时间为80毫秒。
在该系列测试脉冲112期间的中间时刻，测定检流电阻器36所检测出的电流(图3)。测试用的脉冲短得不足以使电磁线图14有所反应，这种反应时间一般在5与7毫秒之间。但脉冲112的持续时间通常长得足以产生可测出的通过电磁线圈14的电流，而测出的电流值应在预定的范围内，不然就要把误差记录下来。
图8示出了本发明公开的第二实施例。从图中可以看到一个低侧开关式电磁线圈激发器，总的以编号114表示，用以控制加到其中一个许多电磁线圈14的电流。电磁线圈激发器114与第一实施例的相应激发器28类似，只是各电磁线图14的逻辑选通器件有一个逻辑“或非”门76，各电磁线圈的开关器件有一个复合晶体管放大器116。
复合晶体管放大器实质上是这样一种晶体管电路，该电路有一个激发器晶体管118和一个输出晶体管120，两晶体管的集电极连接在一起，激发器晶体管的发射极118直接接输出晶体管120的基极，从而使激发器晶体管118的发射极电流等于输出晶体管120的基极电流。这种电路实际上的作用与一个具有一个基极端子122、一个集电极端子124和一个发射极端子126的复合晶体管一样。图中所示的复合晶体管放大器116也有一个场衰减保护二极管128连接在输出晶体管120的公共集电极与发射极之间。
诸电磁线图14各个连接在电流源12与其有关的复合晶体管放大器116的集电极端子124之间。各复合晶体管放大器116的基极端子122与地之间都连接有基极电阻器130，各复合晶体管放大器的集电极端子124与地之间都连接有开关电容器132。各复合晶体管放大器116的基极端子122还接其中一个“或非”门76的输出端82。和第一实施例中一样，各电磁线圈14两端串联有一个反馈电阻器136。
检测电路或检测装置，总的用编号138表示，也与第一实施例中的相应电路38类似，只是加上了一个输入电阻器146连接着差动放大器40的不例相输入端46与各复合晶体管放大器116的发射极端子126，还有一个输入电容器148连接在差动放大器40的不倒相输入端与地之间。第二实施例的比较器64或比较装置还包括比较器输出端电阻器150连接在比较器64的输出端与正电压源之间。
各个电磁线圈控制信号30输入到各“或非”门76以选取特定电磁线圈14。和第一实施例中一样，电磁线圈控制信号30启动“或非”门76与所选取的电磁线圈14有关的半个部分。在信号30存在的情况下，每当比较器64所产生的偏差信号表明流经电磁线圈14的电流小于下限值时，与电磁线圈14有关的复合晶体管放大器116就切换，将电流提供给电磁线圈14。
流经所选取的电磁线圈14的电流超过上限值时，与其有关的达林顿放大器就切换，阻止电流流到电磁线圈14。除选择多个电磁线图14的其中一个线圈而不是只选择一个可接受的电磁线圈14之外，电磁线圈激发器114的工作情况与第一实施例的相应激发器28类似。
附图的图9示出了本发明公开的第三实施例。这和第一实施例的电磁线圈激发器28类似，控制着来自系统电源或电流源12的电流激发电磁线圈14并使其保持处于激发器，总的用编号151表示，而不是低侧电磁线圈激发器。低侧和高侧电磁线圈激发器所使用的元件有很多相同，但这些元件有很多是配置方式不同。主要区别在于高侧电磁线圈激发器配置在电流源12与电磁线圈14之间，而不是象低侧电磁线圈激发器那样配置在电磁线圈14与地之间。
高侧电磁线圈激发器的开关装置包括开关晶体管152和开关二极管160，开关晶体管152具有集电极154、基极156和发射极158，开关二极管160的负极162接开关晶体管152的发射极158和电流源12，正极164接开关晶体管152的集电极154。开关装置还包括电流控制晶体管166，该晶体管具集电极168、基极170和发射极172。
第一开关电阻器174连接在电流源12与开关晶体管152的基极156之间，第二开关电阻器176连接在开关晶体管152的基极156与电流控制晶体管166的集电极168之间。电流控制晶体管166的发射极172接地，基极170接“或非”门76的输出端82。
检测电路或检测器件，总的用编号180表示，也与第一实施例中的检测电路38类似，只是电磁线圈14连接在检流电阻器36与地之间。其它元件包括开关电容器182和反馈二极管184，电容器182连接在电磁线圈14的两端，二极管184的正极186接地，负极188连接在由检流电阻器36和电磁线圈14组成的串联电路的两端。
此外还设有第一输入电阻器190和第二输入电阻器192，电阻器190连接在差动放大器40的倒相输入端44与电磁线圈14不接地的一端之间，电阻器192则连接在差动放大器40的不倒相输入端46与反馈二极管184的负极188之间。第三差动放大器增益电阻器194也连接在差动放大器40的不倒相输入端46与地之间。高侧电磁线圈激发器151还包括隔离二极管196，该二极管的正极198接开关品体管152集电极154，负极200接反馈二极管184的正极188。
和第二实施例的比较器64或比较装置一样，第三实施例的比较器64还包括比较器输出电阻器150连接在比较器64的输出端70与正电压源之间。高侧电磁线圈激发器151需要一个采用一些电阻器、精确度约0.1%的名符其实心微分放大器40。此外，由于该差动放大器增益网络略有不同，因而峰值检测器电容器50两端跨接有单独的峰值检测器泄放电阻器202。电磁线圈激发器157的工作情况与第一实施例的激发器28类似。
虽然这里没有展示出来，但应该理解的是，熟悉本技术领域的人们不难以与第二实施例的低侧电磁线圈激发器114所示的类似的方式修改第三实施例的高侧电磁线圈激发器151控制电流加到多个电磁线圈14的其中一个线圈的过程。
到此为止，我们已详细介绍了实现本发明的最佳方式，但熟悉本发明有关的技术领域的人士会考虑其它如下面权利要求书所述的实现本发明的各种设计和实施例的。
权利要求
1.一种设备，用以根据电磁线圈控制信号并根据预定的电流基准信号控制来自其电源的电流激发电磁线圈(14)并保持其激发状态，该器件其特征在于开关装置(34，116，152)，用以快速切换加到电磁线圈(14)上电流的接通和断开，从而产生脉冲电流，电磁线圈的电感将该脉冲电流汇集成基本上稳态的电流；检测装置(38，138，180)，用以检测流经电磁线圈(14)的电流，并根据该电流产生表示流过电磁线圈(14)的电流量的峰值信号；比较装置(64)，用以将峰值信号与预定的电流基准信号加以比较，并产生表示两信号之差的偏差信号；和逻辑选通装置(76)，用以用偏差信号选通电磁线圈控制信号，并在峰值信号达到预定的最高和最低电平时产生电磁线圈电流控制信号切换开关装置(34，116，152)使其断开和接通。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于微处理单元(18)，用以产生电流给定值信号，该信号的幅值在预定期间内为初始幅值，在以后的时间降低，电磁线圈(14)在该预定期间内进入激发状态，且在以后的时间内保持激发状态;电流给定值电路(92)，用以接收来自微处理单元(18)输出端(96)的电流给定值信号，并根据该信号产生电流基准信号，该基准信号的幅值在所述预定期间为初始幅值，在以后的时间内为对应于电流给定值信号幅值的较低幅值;和模/数转换器(94)，连接在峰值检波器(42)的输出端(58)与微处理单元(18)的输入端(98)之间，用以将模拟峰值信号转换成表示流经电磁线圈(14)的电流置的数字监示信号。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，电流给定值电路(92)包括第一给定值电阻器(100)，连接在微处理单元(18)的输出端(96)与比较装置(64)之间;第二给定值电阻器(102)，连接在比较装置(64)与正电压源之间;第三给定值电阻器(104)，连接在比较装置(64)与地之间;和给定值电容器(106)，连接在比较装置(64)与地之间，电流给定值电路(92)产生的电流基准信号是来自其电源的电流的函数。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，开关装置包括晶体管(34)，则电磁线圈(14)连接在电流源与开关晶体管(34)的集电极(33)之间。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，检测装置(38)包括检流电阻器(36)连接在开关晶体管(34)的发射极(37)与地之间;差动放大器(40)，具有倒相输入端(44)、不倒相输入端(46)和输出端(48)，其不倒相输入端(46)接开关晶体管(34)的发射极(37);和峰值检测器(42)，具有输入端(56)和输出端(58)，其输入端(56)接差动放大器(40)的输出端(48)。
6.如权利要求3所述的设备，其特征在于，电流激发有关电磁线圈控制信号从多个电磁线圈(14)选取的其中一个线圈(14)，并保持其激发状态;开关装置包括与各多个电磁线圈(14)有关的复合晶体管放大器(116)、集电有(124)和发射极(126)等端子，各多个电磁线圈(14)连接在电流源与其有关的复合晶体管放大器(116)的集电极端子之间;检测装置(138)，接各达复合晶体管放大器(116)的发射极端子(12b)，检测装置(138)所产生的峰值信号表示流经已激发的电磁线圈(14)的电流量;和逻辑选通装置，包括与各多个电磁线圈(14)有关的“或非”门，各“或非”门具有第一输入端(78)、第二输入端(80)和输出端(82)，要激发多个电磁线圈有关的一个线圈时，其各第一输入端(78)接收电磁线圈控制信号，其各第二输入端(80)接比较器(64)的输出端，其各输出端(82)接与受激发的电磁线圈(14)有关的复合晶体管放大器(116)的基极(122)。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，检测装置(138)包括检流电阻器(36)，连接在复合晶体管放大器(116)的发射极端子(126)与地之间;差动放大器(40)，具有倒相输入端(44)、不倒相输入端(46)和输出端(48)，其不倒相输入端(46)接复合晶体管放大器(116)的发射极端子(126);和峰值检波器，具有输入端(56)和输出端(56)，其输入端(56)接差动放大器(40)的输出端(48)。
8.如权利要求3所述的设备，其特征在于，开关装置包括开关晶体管(152)，具有集电极(154)、基极(156)和发射极(158);开关二极管(160)，其负极(162)接开关晶体管(152)的发射极(158)和电流源，其正极(164)接开关晶体管(152)的集电极(154);电流控制晶体管(166)，具有集电极(168)、基极(170)和发射极(172)，发射极(172)接地;第一开关电阻器(174)，连接在电流源与开关晶体管(152)的基极(156)之间;第二开关电阻器(176)，连接在开关晶体管(152)的基极(156)与电流控制晶体管(166)的集电极(169)之间。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，电磁线圈(14)具有接地的接地端和产接地端，检测装置包括隔离二极管(196)，具有负极(200)和正极(198)，正极(198)接开关晶体管(152)的集电极(154);检测电阻器(36)，连接在隔离二极管(196)的负极(200)与电磁线圈(14)的不接地端之间;差动放大器(40)，具有倒相输入端(44)、不倒相输入端(46)和输出端(48);第一输入电阻器(192)，连接在差动放大器(40)的不倒相输入端(46)与隔离二极管(196)的负极(200)之间;第二输入电阻器(190)，连接在差动放大器(40)的倒相输入端(44)与电磁线圈(14)的不接地端之间;电磁线圈电容器(182)，连接在电磁线圈(14)两端;和峰值检测器(42)，具有输入端(56)和输出端(58)，其输入端(56)接差动放大器(40)的输出端(48)。
10.控制来自电源的电流激发至少一个电磁线圈并使其保持激发状态的一种方法，其特征在于该方法包括下列步骤提供预定的电流基准信号;要激发该电磁线圈时提供电磁线圈控制信号以选取至少一个电磁线圈(14);测定表示流经所选取的电磁线圈(14)的电流;产生表示流经所选取的电磁线圈(14)的峰值电流的峰值信号;将峰值信号与电流基准信号加以比较;产生表示峰值信号与电流基准信号之间的差值的偏差信号;用偏差信号选通电磁线圈控制信号;若偏差信号低于预定电平，产生电磁线圈控制信号;往至少一个电磁线圈(14)上加电流直到偏差信号高于预定电平为止;偏差信号上升到预定电平以上时，从该至少一个电磁线圈(14)除去电流;重复以上各步骤，以提供流经该至少一个电磁线圈(14)的快速脉动电流，电磁线圈电感将该脉冲电流汇集成基本上稳态的电流;且在该至少一个电磁线圈(14)再也不处于受激状态时除去电磁线圈控制信号。
全文摘要
电磁线圈激发器被加上电磁线圈的激发电流，历时预定时间后加较低的吸持电流。开关装置使所加的电流在上下限值范围内脉动，微处理单元确定电磁线圈电流的幅值。将表示所要求电流幅值的信号与表示所测出的电磁线圈电流的信号加以比较，用所产生的差值信号控制开关装置。与电磁线圈串联连接的电阻器两端产生的电压输入到差动放大器，差动放大器的输出端上连接有峰值检测器，这样，减小了电磁线圈激发器散失的功率。
文档编号G05F1/56GK1092199SQ9312127
公开日1994年9月14日 申请日期1993年12月22日 优先权日1992年12月22日
发明者L·A·卡龙, E·F·韩德利, W·P·郭, E·J·兰恩 申请人:易通公司