专利名称：驱动螺线管的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及驱动螺线管的系统和方法，更具体地说，涉及用于驱动控制质量流量控制器(MFC)中的阀门的螺线管的系统和方法。
背景技术：
许多制造工艺要求严格地控制气体进入处理腔的过程的引入速率。这些类型的过程使用质量流量控制器(MFC)控制气体的流动速率。MFC可以通过实现螺线管激励电路控制一个阀门来控制气体。进入该腔的流动速率是与阀门开口成比例的。反过来，该阀门开口是与流过螺线管绕组的电流成比例的。
典型的螺线管激励器的基本线路表示在图1中。螺线管激励器10包括一个电压源12，诸如晶体管的一个控制元件14和负载，设备螺线管16。通过螺线管16的电流由VL/RL给出，式中VL是由设备14控制的在螺线管16两端的电压，和RL是螺线管16的电阻。RL可以由于螺线管16中的工作温度而变化。螺线管激励器10通过使用控制元件14改变在螺线管16两端的电压而不断地被控制。螺线管16的阻抗是电感性的和电阻性的。典型的电感值在1H-4H之间的范围，而相应的电阻值范围约从100Ω-300Ω。在螺线管激励器10中用于驱动螺线管激励器10的电流的电源电压12可以在24伏(±12伏)至36伏(±18伏)的范围内。在螺线管16两端施加的电压VL典型地在10伏和18伏之间，这取决于工作参数，诸如期望的阀门开口和MFC设备两端的压降。
不幸地，在图1中表示了典型的螺线管激励器10的两个缺点。第一个缺点是螺线管16施加的力是与通过它的线圈的电流成比例的，并且仅仅与它两端的电压成反例。如果控制螺线管电压，在反馈环路中引入另外的时延并且这个时延可以引起稳定性问题。
图1中表示的电路的第二个缺点是在控制元件14中常常浪费功率，特别当在电源电压12和螺线管16两端的电压VL之间的差是大的时候。表示电源电压12为Vs并且给定Vs、VL和RL，则控制元件14中的耗散功率等于(Vs-VL)×VL/RL。耗散功率随着控制元件14发热而耗散。因为两个理由这个耗散是不受欢迎的。首先，耗散功率减少该系统的整个功率分配并且可能违反由用户对MFC强加的功率限制。而且，由于缺乏诸如在该单元内的风扇的强制冷却，通过控制元件14产生的热可能产生问题。
因此，希望螺线管激励器耗散尽可能小的热，以使减少或者消除冷却机构的需要。而且，希望减少在螺线管激励器中的控制元件的能量消耗，以使控制元件最小化对该系统的整个功率分配提出的要求。
发明内容
本发明提供用于驱动螺线管的一个系统和方法，实质上消除或者减少与先前开发的用于驱动螺线管的系统和方法相关的缺点和问题。
更具体地说，本发明提供用于脉宽调制的(PWM)螺线管激励器的系统和方法。用于驱动螺线管的该系统包括一个螺线管、用于建立流过该螺线管的期望的电流的一个电流设置点和根据期望的电流和流过该螺线管的实际的电流之间的差用于控制通过该螺线管电流的一个递减的调节电路。
通过减少由于通过诸如晶体管的控制元件耗散浪费的功率数量，本发明提供一个重要的技术优点。由于与它相关的低电阻，递减调节器提供一个最小的电压降。因此，通过递减调节器的内阻耗散最小的功率。这减少了驱动该螺线管需要的整个功率分配，因此减少了实现该螺线管激励器相关的费用。
本发明的另一个技术优点是大大减少了诸如在典型的螺线管激励器中使用晶体管之类的控制元件的能量损耗相关的热。因此，不需要诸如在该单元内的风扇的强制冷却。
参见下面的叙述、结合附图可以获得本发明的更完整的理解和它的优点，其中同样的标号表示同样的特征，其中图1是以晶体管作为控制元件的一个控制器的基本线性控制电路；图2是具有接通的开关的脉宽调制的螺线管电流控制器的基本电路图；图3是具有打开的开关的脉宽调制的螺线管电流控制器的基本电路图；图4是图2和3的螺线管中的波峰--波峰电流的图形表示；图5是用于5伏递减调节器的典型电路；图6是本发明用于PWM系统的一个实施例，用于控制通过螺线管的电流，该螺线管控制质量流量控制器中的阀门；和图7是包含用于图6表示的电路的一个实施例的部件值的一个表。
具体实施例方式
在图中表示本发明的优选实施例，同样的数字用于指出不同附图的同样的和相应的部分。
本发明提供应用递减调节器到螺线管功率控制的系统和方法。更具体地说，本发明提供用于驱动螺线管的一个系统。该系统包括一个螺线管、用于建立流过该螺线管的期望的电流的一个电流设置点和根据期望的电流和流过该螺线管的实际的电流之间的差用于控制通过该螺线管电流的一个递减的调整电路。
脉宽调制的(PWM)螺线管电流控制器20的基本电路表示在图2和图3中。在这个电路中，电压源22与电子开关24串联连接，电子开关24可以由开关控制器控制。电子开关24与包括与二极管32并联的一个螺线管26的负载串联连接。螺线管26表示为与电阻30串联的电感28。图2表示当电子开关24闭合时该电路的状态，而图3表示当电子开关24打开时该电路的状态。当电子开关24闭合时，正如在图2中那样，在由螺线管26的电阻30电感28表示的负载上建立电流。在这个“接通”周期建立的电流存储在电感28中。当电子开关24打开时，正如图3中表示的那样，由于由该电阻30和二极管32两端的电压降引起反向电压降，在电感28中存储的电流减少。通过实现这个转换的功率源施加在螺线管26两端的等效的稳态驱动电压VSSD为VSSD＝V*[ton/(ton+toff)]，式中V是电压源22，ton是开关闭合的时间长度，而toff是开关打开的时间长度。
图4是在电子开关24打开和闭合期间螺线管26中的波峰--波峰电流的图形表示。波峰--波峰电流i(t)取决于电感28和电阻30以及PWM信号(ton+toff)的周期。如果适当地控制电子开关24的接通/断开周期以保持螺线管26中期望的电流电平i(t)，可以实现电流控制。比值[ton/(ton+toff)]被称作占空因数。在电子开关24闭合的瞬间，螺线管26中的电流i(t)开始从它的初始值i1增加到它的终值i2，在该点电子开关24打开。由于通过电感器的电流不能即时地变化的事实，这个增加不是瞬时的。相反，在电子开关24的闭合和电子开关24的打开之间为指数曲线。同样地，当电子开关24打开时，电感28中的电流i(t)开始从初始值i2指数地减少到电子开关24再一次闭合时的终值i1。根据电子开关24的打开和闭合定时重复这个过程本身。通过螺线管26的电流的平均值iAV大约等于[(i1+i2)/2]。
图5是一个5伏递减开关调节器34。这个电路的中心是递减调节器集成电路36(降式开关调节器)。递减调节器集成电路36可以是在市场上买得到的、通常在5伏(3.3伏或者2.7伏等等)开关电源控制中使用的价格便宜的精密集成电路。在图5中，递减调节器集成电路36表示为LM2674，它是加利福尼亚州Santa Clara的国立半导体公司的产品。这个特别的递减调节器集成电路36具有260kHz的内部控制的频率、PWM控制和反馈补偿以及大约0.25欧姆的低内阻。本发明不限制为该LM2674器件。在市场上存在许多递减调节器并且也可被用于本发明。在市场上递减调节器的内阻的典型的范围约从0.1至1欧姆。
递减调节器集成电路36正常地是参考地38并且在存储电容器50两端产生5伏输出40。通过在“接通”期间在正的开关电压电源44和5伏输出40之间以及在“断开”期间在地38和5伏输出40之间转换适当地大小的电感器42来保持5伏输出40。当电感器42连接在正的开关电压44和5伏输出40之间时，正的开关电压44通过在递减控制器36内的开关装置连接到输入电压43(8伏或者更大)。
电感器42的开关电压电源44还连接到二极管46的负极。二极管46的正极接地以便在“断开”期间提供电流通路。存储电容器50连接在5伏输出40和地38之间。要求5伏电源电压的负载52与存储电容器50并联连接。当递减调节器集成电路36利用打开的开关48首先接通时，在存储电容器50两端的5伏输出40是零(在电容器两端的电压不能即时地变化)。因此，在PWM周期内的最大的脉冲宽度全部开关电压电源44施加到电感器42。电感器电流54开始流过电感器42并且可以通过二极管46保持，即使在控制周期的“断开”部分期间功率从电感器42去除了。在后来的接通/断开周期期间将建立电感器电流54，直到在电感器电流54和负载电流56之间建立平衡为止。
在图5中的电路的稳态操作方式中，在存储电容器50两端的5伏输出40由递减调节器集成电路36内的控制电路精确调节。如果负载电流56从该稳态电平增加或减小，反馈控制VFB将使得递减调节器集成电路36分别增加或减小开关电压电源44的占空因数[ton/(ton+toff)]，因此保持负载52两端的5伏输出40。类似地，如果5伏输出40增加或减小，开关电压电源44的脉冲宽度分别减少或者增加以保持负载52两端的5伏输出。
本发明的一个实施例表示在图6中。这个电路使用用于螺线管62中的电流控制的递减调节器集成电路60。递减调节器可以包括一个输入电压引线，一个反馈电压引线，一个复位引线，一个地引线和一个开关电压引线。螺线管62可以控制质量流量控制器(MFC)中的阀门。递减调节器集成电路60从正的电压源64和负的电压源66供电。正的电源电压64和负的电源电压66的电压线路用电容器对C1，C2和C6，C7滤波。滤波可以保护电源线路和连接到该电源线路的任何其它电路免于由递减调节器集成电路60的转接动作产生的瞬变。正的电源电压64和负的电源电压66的范围相对于地68分别可以是(+12伏—+18伏)和(-12伏—-18伏)。
螺线管62通过电流检测电阻器R26连接在递减调节器集成电路60的开关电压70和负的电源电压66之间。二极管D1也连接在递减调节器集成电路60的开关电压70和负的电源电压66之间。在电流检测电阻器R26两端的小的电压降(典型地在螺线管全电流时为几百mV)可以由运算放大器72和支持部件(R17-25，C8-10)放大，产生螺线管电流76的电压模拟74。运算放大器72可以连接为具有参考地68的输入的差动放大器。因此，使用图7中列出的部件值，在0mA电流时，螺线管电流76的电压模拟74是0V，而在110mA时，螺线管电流76的电压模拟74是5伏。
在通过螺线管62的螺线管电流76匹配激活MFC中的阀门要求的期望的螺线管电流时，递减调节器集成电路60要求反馈电压104是高于调节器地78的电位5伏。但是，调节器地78连接到负的电源电压66。因此，电压模拟74必须负偏移-V2+5伏，其中-V2是负的电源电压66。这个任务可以由运算放大器80和它的支持部(R8-13)执行。假定与R11比较R12的值是可忽略的和使用图7为R8-13规定的电阻的值，运算放大器80的正的节点电压82等于 在线性操作方式中，运算放大器80的负的节点电压84必须在可忽略的补偿电压内匹配运算放大器80的正的节点电压。因此，仅仅如果
这些电压才相等。式中VB是偏压86，运算放大器80的输出电压。因此，解决具有图7中规定的注明的部件值的偏压86，得到VB＝5-V2[式3]流量设置点电压88输入给运算放大器90和相应的部件(R1，R2，C4，C5)。流量设置点电压88可以通过一个数字信号处理器而建立，该处理器是MFC的一部分。数字信号处理器可以包括比较通过MFC的阀门的流动速率值与期望的流动速率的软件。然后该软件可以产生一个阀门设置点电压88。阀门设置点电压88用于产生设置点电压92，设置点电压92用于产生反馈电压104。设置点电压92与成比例标度和偏移的电压模拟74比较。设置点电压92和电压模拟74之间的差由递减调节器集成电路60用于确定开关电压70的脉冲宽度，反过来它控制螺线管电流76。
阀门设置点电压88连接到运算放大器90和支持部件R1-2，C4-5，形成有源的低通滤波器94。有源低通滤波器94在59.2Hz可以具有-3dB衰减和具有图7中的分量值的0.686阻尼系数(近似Butterworth低通滤波器响应)。注意，在这里不要求Butterworth滤波响应。这可以利用其它滤波器实现，诸如Chebyshev或者Bessel滤波器，然而Butterworth滤波器提供具有适度的时域过冲的平坦的频率响应。阀门设置点电压88可以是在0和5伏之间的稳定的直流电平或者在每秒610(或者更大)脉冲(pps)的脉冲宽度调制信号。有源低通滤波器94可以减少基频的或者610Hz分量100倍，减少二次谐波200倍，等等。因此，有源低通滤波器94的输出是设置点电压92，它可以是直流设置点电压或者平均PWM设置点电压，二者都在0伏至5伏范围内。
设置点电压92、电压模拟74和偏压86在差动放大器级96中组合。使用正如在图7中规定的部件值，运算放大器100的正的节点电压98由下式给出 式中V(i)代表螺线管电流76的电压模拟74。使用图7中的部件值，运算放大器100的负节点102的电压由下式给出 式中Vsp是设置点电压92，而VFB是反馈电压102。设置式4等于式5，得到VFB＝V(i)-VSP+(5-V2). [式6]运算放大器100的输出VFB是反馈电压102，包括电压模拟74和设置点电压92之间的差。偏置反馈电压74高于负的电源电压66(-V2)5伏，满足递减调节器集成电路60的操作需要。
在MFC的数字信号处理器的初始化过程中，它可以希望禁止图6表示的PWM螺线管激励器，直到初始化完成为止。而且如果紧急关闭或者维护，它也可能需要禁止PWM螺线管激励器。在任一情况，与电阻性的部件R5-7，R12，R15-16和二极管D1以及D2结合的晶体管Q1和晶体管Q2可以提供禁止图6表示的PWM螺线管激励电路的装置。
复位节点106或者断开节点108可以驱动至接近地电平，因此晶体管Q1接通，而它的集电极牵引到5伏。晶体管Q1的集电极通过R15连接到晶体管Q2的基极。偏压晶体管Q2的基极，这种方式可以引起晶体管Q2接通。反过来，递减调节器集成电路60的接通/断开(ON/OFF)引线110可以牵引到负的电源66，而递减调节器集成电路60可以关断。如果复位节点106或者断开节点108不牵引到低值(即连接到+5V或者保留浮动)，则晶体管Q1和晶体管Q2二者都可以被禁止，接通/断开引线110保持从负的电源电压66断开，并且递减调节器集成电路60保持接通。电阻器R12可用于稍微正的偏置运算放大器80的输出86，以便保证当设置点电压92是0伏时递减调节器集成电路60关闭。
本发明可用来驱动质量流量控制器中的阀门。质量流量控制器可以包括具有接口电路、传感器线性化、导数控制、比例控制和闭环控制算法的一个流量传感器。参考1999年7月9日由T.I.Pattantyus等人提交的、名称为“Improved Mass Flow Sensor InterfaceCircuit”的美国专利申请号No.09/350,746中披露的流量传感器接口电路。另外，参考1999年7月9日由T.I.Pattantyus和F.Tariq提交的、名称为“Method and System for Sensor ResponseLinearization”的美国专利申请号No.09/350,747披露的线性化方法。还参考1999年7月9日由E.Vyers等人提交的、名称为“A System andMethod For A Digital Mass Flow Controller”的美国专利申请号No.09/351,120中披露的导数控制方法。另外，参考1999年7月9日由E.Vyers提交的、名称为“System and Method for a Variable GainVariable Gain Proportional-Integral(PI)Controller”的美国专利申请号No.09/351,098披露的比例控制方法。最后，参考1999年7月9日由K.Tinsley提交的、名称为“System and Method of Operation ofa Digital Mass Flow Controller”的美国专利申请号No.09/350,744中揭露的高级数字控制算法。重要的是注意，本发明不限制为在包括上面的部件的质量流量控制器中使用。
有许多给出递减调节器的详细叙述的源、数据单、申请报告。在这里参考1998年9月标题为“LM2674 SIMPLE SWITCHER功率变换器高效率500mA递减电压调节器”的国际半导体数据表。重要的是注意不限制为使用National Semiconductor公司的器件。其它调节器IC也可以使用。
该电路的一个技术优点是在递减调节器集成电路60中浪费的功率小。由在图6表示的螺线管激励器耗散的功率数量取决于包括螺线管62、二极管DI、正的电源电压64、负的电源电压66和递减调节器集成电路60的所有的部件。当递减调节器集成电路60接通时由递减调节器集成电路60耗散的功率小，这是因为通过认真设计而最小化在递减调节器集成电路60两端的电压降。认真设计使在递减调节器集成电路60中的内阻低(约0.1-约1.0欧姆)。在“断开”周期(当内部的开关到递减调节器集成电路60是打开时)期间在二极管DI两端的电压也是小的，特别如果使用肖特基二极管更是如此。因此，图6的电路中耗散的大多数的功率是消耗在保持螺线管电流76。由于递减调节器集成电路60的低内阻，与由现有技术控制元件消耗的功率比较，递减调节器可以具有降低的功率消耗率。因此，该螺线管激励电路比现有技术方法可以具有低的功率消耗率。
本发明的另一个技术优点是电压模拟74用于两个目的。第一个目的是它可用于对该用户指示MFC是适当地工作。第二，它可用作动态的反馈信号，动态的反馈信号与设置点电压92(阀门设置点电压88的函数)比较确定递减调节器集成电路60的反馈电压104。反馈电压104控制在螺线管62两端的开关电压70的占空因数，反过来控制螺线管电流76。
由大多数的商用的递减调节器集成电路提供的另外的优点是内置短路保护。如果螺线管62短路，递减调节器集成电路60的输出电流将超过最大的可允许的极限，引起开关电压30几乎即时地关断。图6中的电路可以不确定地与短路的输出一起运行，对该电路的任何部分没有任何损害。
虽然在此参见说明的实施例详细描述了本发明，但是应该懂得，仅仅通过举例叙述并且不是在限制意义中的解释。因此另外应当懂得，本领域的普通的技术人员参考这个叙述将明白并且可以进行本发明的实施例细节和本发明的另外的实施例的很多变化。所有的这样的变化和另外的实施例也在按照权利要求书的本发明的精神和真正的范围内。
权利要求
1.一种具有降低的功率消耗率的脉宽调制的螺线管激励器，包括一个螺线管；一个流量设置点电压，用于建立流过所述螺线管的期望的电流；和一个递减调节电路，根据所述期望电流和流过所述螺线管的所述实际的电流之差控制流过所述螺线管的所述实际的电流。
2.根据权利要求1的脉宽调制的螺线管激励器，其中所述递减调节器具有不大于大约1欧姆的低内阻。
3.根据权利要求2的脉宽调制的螺线管激励器，其中所述低内阻有助于所述脉宽调制的螺线管激励器的功率消耗的所述降低率。
4.根据权利要求1的脉宽调制的螺线管激励器，其中所述递减调节器包括一个输入电压引线，一个反馈电压引线，一个复位引线，一个地引线和一个开关电压引线。
5.根据权利要求4的脉宽调制的螺线管激励器，还包括连接到所述递减调节器的所述输入电压引线的第一电源电压；连接到所述开关电压引线的所述螺线管的第一端子；串联连接到电流检测电阻器的所述螺线管的第二端子，该电流检测电阻器也连接到第二电源电压；连接到所述开关电压引线的二极管的负极；连接到第三电源电压的所述二极管的正极；和连接到所述第三电源电压的所述递减调节器的所述地引线。
6.根据权利要求5的脉宽调制的螺线管激励器，其中所述二极管是一个肖特基二极管。
7.根据权利要求5的脉宽调制的螺线管激励器，还包括第一放大级，用于滤波和放大所述电流检测电阻器两端的电压，以产生流过所述螺线管的所述实际的电流的电压模拟。
8.根据权利要求7的脉宽调制的螺线管激励器，其中所述电压模拟用作为诊断工具，以便监视所述脉宽调制的螺线管激励器的性能。
9.根据权利要求7的脉宽调制的螺线管激励器，其中所述放大级包括一个运算放大器，电阻性的部件和电容性的部件。
10.根据权利要求7的脉宽调制的螺线管激励器，其中当流过所述螺线管的所述实际的电流匹配所述期望的电流时，所述反馈电压引线以递减调节器操作地确定的、高于所述地引线电压的电压偏置。
11.根据权利要求10的脉宽调制的螺线管激励器，还包括第二放大级，通过所述第二电源电压和所述递减调节器操作地确定的电压的和负偏移流过所述螺线管的所述实际的电流的所述电压模拟，产生所述实际的电流的标度的和偏置的电压模拟。
12.根据权利要求11的脉宽调制的螺线管激励器，其中所述第二放大级包括一个运算放大器和电阻性的部件，所述第二放大级是二倍的非倒相放大器。
13.根据权利要求11的脉宽调制的螺线管激励器，还包括第三放大级，用于滤波所述流量设置点电压，产生设置点电压。
14.根据权利要求13的脉宽调制的螺线管激励器，其中所述第三放大级是一个低通滤波器，包括一个运算放大器和电阻性的以及电容性的部件，所述电阻性的以及电容性的部件确定所述低通滤波器的截止频率。
15.根据权利要求13的脉宽调制的螺线管激励器，还包括第四放大级，用于比较所述实际的电流的所述标度的和偏置的电压模拟与所述设置点电压以产生一个反馈电压，用于所述递减调节器的所述反馈电压引线，所述递减调节器响应所述反馈电压产生用于在所述转换引线的开关电压的占空因数。
16.根据权利要求15的脉宽调制的螺线管激励器，其中所述第四放大级包括一个运算放大器和电阻性的部件。
17.根据权利要求15的脉宽调制的螺线管激励器，其中所述螺线管控制质量流量控制器中的一个阀门。
18.根据权利要求17的脉宽调制的螺线管激励器，其中所述流量设置点电压由所述质量流量控制器中的数字信号处理器确定。
19.根据权利要求18的脉宽调制的螺线管激励器，其中所述数字信号处理器比较流过所述阀门的实际的流量和根据流过所述阀门的期望的流量计算所述流量设置点电压，通过所述阀门的所述期望的流量是所述期望的电流的函数。
20.根据权利要求19的脉宽调制的螺线管激励器，还包括产生复位信号的电路，连接到所述递减调节器的所述复位引线。
21.用于驱动在具有降低的功率消耗率的脉宽调制的螺线管激励器中的螺线管的方法，所述方法包括使用从递减调节器输出的脉冲宽度调制信号产生流过所述螺线管的实际的电流；将流过所述螺线管的所述实际的电流转换为流过所述螺线管的所述实际的电流的电压模拟；产生一个误差信号，该误差信号是设置点电压和流过所述螺线管的所述实际的电流的所述电压模拟的函数，所述设置点电压是流过所述螺线管的期望的电流的函数；和反馈所述误差信号给所述递减调节器，以便改变所述脉宽调制信号的脉冲宽度。
22.根据权利要求21的方法，其中所述递减调节器具有不大于大约1欧姆的低内阻。
23.根据权利要求22的方法，其中所述低内阻有助于所述脉宽调制的螺线管激励器的功率消耗的所述降低率。
24.根据权利要求21的方法，其中所述递减调节器包括一个输入电压引线，一个反馈电压引线，一个复位引线，一个地引线和一个开关电压引线。
25.根据权利要求24的方法，其中产生流过所述螺线管的所述实际的电流的步骤还包括连接第一电源电压到所述递减调节器的所述输入电压引线；连接所述螺线管的第一端到所述开关电压引线；连接所述螺线管的第二端到电流检测电阻器的第一端；连接所述电流检测电阻器的第二端到第二电源电压；连接二极管的负极到所述开关电压引线；连接所述二极管的正极到第三电源电压；和连接所述递减调节器的所述地引线到所述第三电源电压。
26.根据权利要求25的方法，其中所述二极管是一个肖特基二极管。
27.根据权利要求25的方法，其中转换流过所述螺线管的所述实际的电流的步骤还包括利用第一放大级放大和滤波在所述电流检测电阻器两端的电压的步骤，以便产生流过所述螺线管的所述实际的电流的所述电压模拟。
28.根据权利要求27的方法，还包括使用所述电压模拟监视所述脉宽调制的螺线管驱动器的性能。
29.根据权利要求27的方法，其中所述放大级包括一个运算放大器，电阻性的部件和电容性的部件。
30.根据权利要求27的方法，其中当流过所述螺线管的所述实际的电流匹配所述期望的电流时，所述反馈电压引线以递减调节器操作地确定的、高于所述地引线电压的电压偏置。
31.根据权利要求30的方法，其中产生误差信号的步骤还包括用第二放大级通过所述第二电源电压和所述递减调节器操作地确定的电压的总和负偏移流过所述螺线管的所述实际的电流的所述电压模拟，产生所述实际的电流的标度的和偏置的电压模拟。
32.根据权利要求31的方法，其中所述第二放大级包括一个运算放大器和电阻性的部件，所述第二放大级是二倍的非倒相放大器。
33.根据权利要求31的方法，其中产生所述误差信号的步骤还包括利用第三放大级滤波所述流量设置点电压，产生所述设置点电压。
34.根据权利要求33的方法，其中所述第三放大级是一个低通滤波器，包括一个运算放大器和电阻性的以及电容性的部件，所述电阻性的以及电容性的部件确定所述低通滤波器的截止频率。
35.根据权利要求33的方法，其中产生所述误差信号的步骤还包括比较流过所述螺线管的所述实际的电流的标度的和偏置的电压模拟与所述设置点电压，在所述递减调节器使用第四放大级产生用于所述反馈电压引线的反馈电压。
36.根据权利要求35的方法，其中所述第四放大级包括一个运算放大器和电阻性的部件。
37.根据权利要求35的方法，其中所述螺线管控制质量流量控制器中的一个阀门。
38.根据权利要求37的方法，其中所述流量设置点电压由所述质量流量控制器中的数字信号处理器确定。
39.根据权利要求38的方法，其中所述数字信号处理器比较流过所述阀门的实际的流量和根据流过所述阀门的期望的流量计算所述流量设置点电压，通过所述阀门的所述期望的流量是所述期望的电流的函数。
40.用于驱动质量流量控制器中的阀门的具有降低功率消耗率的脉宽调制的螺线管激励器，所述脉宽调制的螺线管激励器包括一个螺线管；一个流量设置点电压，用于建立流过所述螺线管的期望的电流；流过所述螺线管的实际的电流的电压模拟，用于作为诊断工具以监视所述脉宽调制的螺线管激励器的性能；和一个递减调节器，使用所述流量设置点电压和所述电压模拟的功能控制流过所述螺线管的实际的电流，所述递减调整器具有不大于大约1欧姆的低内阻，其有助于所述降低功率消耗率。
全文摘要
本发明涉及具有降低功率消耗率的脉宽调制的(PWM)螺线管激励器的系统和方法。用于驱动螺线管的该系统包括一个螺线管、用于建立流过该螺线管的期望的电流的一个电流设置点和根据期望的电流和流过该螺线管的实际的电流之间的差用于控制通过该螺线管电流的一个递减的调整电路。递减调节电路具有不大于大约1欧姆的低内阻,其有助于PWM螺线管驱动器的降低功率消耗率。
文档编号H01H47/32GK1369101SQ00811266
公开日2002年9月11日 申请日期2000年6月21日 优先权日1999年7月10日
发明者塔玛斯·I·帕坦尤斯 申请人:米里坡公司