高速开关阀控系统的双可调闭环控制降压电路及工作方法

本发明涉及用于高速开关阀驱动方法领域，具体涉及一种高速开关阀控系统的双可调闭环控制降压电路及工作方法。

背景技术：

1、高速开关阀是指仅工作在全开或全关状态，通过改变开启和关闭时间的比值来调节输出离散流量的阀，因具有抗油污能力强、工作效率高以及成本低等优势，得到了广泛的关注。高速开关阀通常采用pwm控制其开关状态，但受到其本身的结构限制，高速开关阀的开启与闭合并不能完全跟随pwm信号。造成控制精度低，响应速度慢等问题。因此，提升高速开关阀的启闭速度对于提高动态性能及其阀控系统的准确性具有重要意义。

2、目前国内对于高速开关阀的研究聚焦于机械结构优化与控制算法开发两方面，针对高速开关阀专用控制电路的研究少。而开发高速开关阀专用电路，对于提高高速开关阀性能，拓展高速开关阀应用场景，有着重大的意义，因此正逐渐受到关注，如2022年5月10日公开的cn114458813a，一种应用于高速开关阀的多电压驱动方法及驱动电路；和2018年9月11日公开的cn108518520a，一种电磁式高速开关阀的高速开关阀的双电压驱动电路，其供电模块需要提供多个稳定的供电电压。在实际应用中，上述设计会造成标准电源接口数量增加、电源接口尺寸大、电压波动等问题，降低了产品的稳定性。此外，由于供电电压不可调节，致使高速开关阀驱动电路仅能应用于某一特定工况。

技术实现思路

1、为实现解决上述问题，本发明专利提供了一种高速开关阀控系统的双可调闭环控制降压电路，包括：供电电源，用于为整个电路供电；

2、调压模块，两个所述调压模块分别和所述供电电源电性连接，所述调压模块包括闭环控制稳压芯片，所述闭环控制稳压芯片的输入引脚连接所述供电电源，所述闭环控制稳压芯片的反馈引脚和输出引脚之间连接有输出电压调整电阻，所述输出电压调整电阻的阻值可调节，所述输出电压调整电阻和所述闭环控制稳压芯片的反馈引脚连接后通过分压电阻连接地线，通过调节所述输出电压调整电阻与所述分压电阻之间的分压比例，使得电压反馈至闭环控制稳压芯片的反馈引脚的比例发生变化，从而调节所述闭环控制稳压芯片的输出电压，实现两个所述调压模块可以输出两个不同的电压；

3、驱动模块，每一所述调压模块电性连接一所述驱动模块，所述驱动模块包括和所述闭环控制稳压芯片的输出引脚连接的驱动电源，和所述驱动电源的输出端相连的mos驱动模块，和所述mos驱动模块的信号输入端相连的光耦隔离模块，所述mos驱动模块的输出端连接高速开关阀驱动线圈，所述光耦隔离模块能避免高速开关阀驱动线圈产生的感生电流进入所述主控芯片，所述驱动模块用于将所述调压模块的输出电压传递给高速开关阀；

4、主控芯片，所述主控芯片通过所述第二调压模块供电，所述主控芯片的数字输出接口和所述光耦隔离模块的输入端相连，所述主控芯片能向所述mos驱动模块发送命令控制电路通断。

5、进一步的，两个所述调压模块分为第一调压模块和第二调压模块，两个所述驱动模块分为高压驱动模块和低压驱动模块，其中所述第一调压模块和所述高压驱动模块相连，所述第二调压模块和所述低压驱动模块相连。

6、进一步的，所述调压模块还包括：输入端稳压电容、复位端上拉电阻、第一软启动电容、第二软启动电容、软启动电感、软启动电阻和输出端稳压电容；

7、其中，所述输入端稳压电容的一端连接供电电源，所述输入端稳压电容的另一端连接地线，所述输出端稳压电容的一端连接所述闭环控制稳压芯片的输出引脚，所述输出端稳压电容的另一端连接地线，所述复位端上拉电阻的一端连接地线，所述复位端上拉电阻的另一端连接所述闭环控制稳压芯片的使能引脚，所述软启动电感连接在所述输出端稳压电容和所述闭环控制稳压芯片的输出引脚之间，所述第一软启动电容的一端连接所述闭环控制稳压芯片的输出引脚，所述第一软启动电容的另一端连接所述闭环控制稳压芯片的启动引，所述第一软启动电容与所述软启动电感用于限制启动瞬间的电流，避免瞬时电流冲击；所述第二软启动电容的一端连接所述闭环控制稳压芯片的软启动引脚，所述第二软启动电容另一端连接地线，所述软启动电阻连接在所述闭环控制稳压芯片的软启动引脚和所述第二软启动电容之间，所述软启动电阻能调节所述第二软启动电容充电速度，从而调节软启动时间。

8、进一步的，所述光耦隔离模块包括：光耦合器、限流电阻；

9、其中，所述光耦合器的二级管正极anode引脚与所述主控芯片的数字输出接口连接，所述光耦合器的二极管负极cathode引脚连接地线，所述光耦合器的信号输出端collector引脚与所述mos驱动模块的信号输入端相连，为mos驱动模块提供控制信号，所述限流电阻连接于所述光耦合器的二极管正极anode引脚与所述主控芯片的数字输出接口之间，用于限制通过所述光耦合器中二极管的电流。

10、进一步的，所述高压驱动模块的mos驱动模块包括：高压驱动mos管和第一上拉电阻；

11、其中，所述高压驱动mos管的源极与所述驱动电源的输出端相连，所述高压驱动mos管的漏极与高速开关阀驱动线圈正极相连，所述高压驱动mos管的栅极通过第一上拉电阻与所述驱动电源的输出端相连并与所述光耦合器的collector引脚相连。

12、进一步的，所述低压驱动模块的mos驱动模块包括：低压驱动mos管、第二上拉电阻和肖特基二极管；

13、其中，所述低压驱动mos管的源极通过所述肖特基二极管与所述驱动电源的输出端相连，同时，所述肖特基二极管制止了在所述低压驱动mos管关闭所述高压驱动mos管打开时，所述高压驱动模块的驱动电源通过所述低压驱动mos管的漏极与源极之间pn结形成的二极管，对所述第二调压模块输出端稳压电容进行充电，避免了高低电压切换时，电容需要放电，造成高低电压切换时间延长，所述低压驱动mos管的漏极与高速开关阀驱动线圈的正极相连，所述低压驱动mos管的栅极通过所述第二上拉电阻与所述低压驱动模块的驱动电源的输出端相连并与所述光耦合器的collector引脚相连。

14、进一步的，所述第二调压模块和所述主控芯片间连接有芯片稳压模块，用于在第二调压模块电压调整时，保证芯片供电电压稳定。

15、上述高速开关阀控系统的双可调闭环控制降压电路应用于高速开关阀的工作方法，其中，所述第一调压模块向所述高压驱动模块输出10v～24v的高压，所述第二调压模块向所述低压驱动模块输出5v～15v的低压；

16、所述高速开关阀控系统的双可调闭环控制降压电路应用于高速开关阀的工作方法包括以下三种模式：

17、高响应模式：

18、所述主控芯片仅向所述高压驱动模块输出方波，所述高压驱动模块使用高电压驱动高速开关阀开启，高速开关阀受到的电磁力大，开启速度快，开启响应快，开启死区小，开启动态性能好，该工作模式适用于对高速开关阀开启响应速度要求高，能保证线圈良好散热，对功耗限制低的工况；

19、低功耗模式：

20、所述主控芯片仅向所述低压驱动模块输出方波，所述低压驱动模块使用低电压驱动高速开关阀开启，高速开关阀受到的电磁力小，功耗低，发热少，该工作模式适用于对高速开关阀功耗限制高的工况；

21、低功耗，高响应模式：

22、在阀芯动作阶段，所述主控芯片仅向所述高压驱动模块输出方波，所述高压驱动模块输出高电压，使得阀芯迅速开启，阀芯达到最大位移后，所述主控芯仅向所述低压驱动模块输出方波，所述低压驱动模块输出低电压，以维持高速开关阀阀芯的最大位移，此工作模式下，高速开关阀开启响应速率快、开启动态性能好且功耗低。

23、本发明仅需软件调整主控芯片的控制程序，使主控芯片输出波形变化，即可实现三种工作模式之间的切换，无需改变硬件电路，在实际应用中，具有高灵活性。

24、借由以上的技术方案，本发明的有益效果如下：

25、1、本技术将驱动模块与调压模块有机的结合在一起，可以极大的简化外部供电电路，提高设备稳定性，减小供电接口体积，实现小型化驱动电路设计；

26、2、本技术中高压驱动模块与低压驱动模块可根据用户需求与高速开关阀负载工况进行调整，提高了电路的适应性，进一步拓宽了高速开关阀的应用场景；

27、3、本技术中所提出的闭环可调稳压电路能利用稳压芯片的负反馈功能，将稳压电容正极电压经过分压电阻和输出电压调整电阻反馈至闭环控制稳压芯片的反馈引脚，并根据反馈电压实时调整电压输出引脚的电压，在高速开关阀阻抗变化与感生电动势突变时，该闭环可调稳压电路可以保证输出稳定的电压信号。

28、为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。