一种电磁阀驱动用的Boost快速升压电路的制作方法

本实用新型实施例涉及开关控制领域，特别涉及一种电磁阀驱动用的Boost快速升压电路。

背景技术：

在柴油机高压共轨电子控制系统中，喷嘴电磁阀由两个电压驱动。开始喷油的瞬间，电磁阀为约50-90V的Boost高压驱动，达到电磁阀快速启动的目的。Boost高压是电磁阀驱动技术中至关重要的参数，从电磁阀关闭到快速启动的过程，对应着Boost高压开放、储能电容快速放电的过程。为了安全，高压开放期间，Boost升压电路是被强制禁止工作的，即储能电容只能放电而不能充电。

在柴油机低转速或小型柴油机(工作缸数少，如四缸机)中，Boost升压电路有充足的时间完成电容充电过程，以保证电磁阀能够正常工作。但是若提高柴油机转速或大型柴油机(工作缸数多，如12缸机)中，单位时间储能电容放电次数增多，Boost升压电路中强制禁止充电的时间增加，储能电容的有效充电时间大大缩短。为了确保电磁阀能够正常工作，需要提高Boost电路的充电效率，缩短充电时间。在传统的Boost升压电路中，如果简单地提高充电频率，会导致Boost升压电路中晶体管发热严重甚至烧毁，进而影响到整个电控单元的可靠性和稳定性。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种电磁阀驱动用的Boost快速升压电路。该技术方案如下：

第一方面，提供了一种电磁阀驱动用的Boost快速升压电路，包括储能部件、负载输出电路、升压控制使能电路、PWM控制器、强力驱动控制器、开关管、采样输出电路、低压直流电源；

低压直流电源通过第一二极管与储能部件连接；

升压控制使能电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻和第二电阻，第一三极管的发射极与PWM控制器连接，第二三极管的集电极通过第一电阻与PWM控制器连接，第一三极管与第二三极管连接，强制禁止充电信号输入升压控制使能电路中第二三极管的基极；

PWM控制器与强力驱动控制器连接，强力驱动控制器通过第三电阻与开关管的栅极连接；

储能部件与开关管的漏极、负载输出电路中的第二二极管的正极连接，负载输出电路还包括第一储能电容和第二储能电容，并联的第一储能电容和第二储能电容与第二二极管的负极连接；

采样输出电路包括第一采样电阻、第二采样电阻和第三采样电阻，第一采样电阻与开关管的源极、PWM控制器分别连接，第二采样电阻和第二采样电阻串联，第二采样电阻的一端连接负载输出电路中第二二极管的负极，第二采样电阻和第三采样电阻的公共端与PWM控制器连接。

可选的，在负载输出电路中，并联的第一储能电容与第二储能电容的一端输出Boost电压，另一端接地。

可选的，在升压控制使能电路中，第一三极管的集电极通过第二电阻接地，第二三极管的发射极接地，第一电阻与第二三极管的公共端与第一三极管的基极连接。

可选的，在采样输出电路中，第一采样电阻接地，第三采样电阻接地。

可选的，PWM控制器的型号为UCC2843。

可选的，强力驱动控制器的型号为UCC27324。

可选的，储能部件为电感。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例提供的Boost快速升压电路包括储能部件、负载输出电路、升压控制使能电路、PWM控制器、强力驱动控制器、开关管、采样输出电路、低压直流电源，通过增加强力驱动控制器将原本驱动能力较弱的PWM控制器的输出增强，大大提高对开关管Q1的驱动能力，降低开关管Q1的开关损耗，解决了PWM控制器高频驱动开关管时，开关管温升高的问题，达到提高PWM控制器的输出频率和开关管Q1的开关次数、以及储能电容充电效率的效果，为柴油机在复杂工况下电磁阀动作提供了技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电磁阀驱动用的Boost快速升压电路的原理框图；

图2是根据另一示例性实施例示出的一种电磁阀驱动用的Boost快速升压电路的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

请参考图1，其示出了本实用新型一个实施例提供的电磁阀驱动用的Boost快速升压电路的原理框图。如图1所示，该电磁阀驱动用的Boost快速升压电路包括储能部件S0、负载输出电路S1、升压控制使能电路S3、PWM控制器S4、强力驱动控制器S3、开关管12、采样输出电路S2和低压直流电源11。

由MUC输出强制禁止充电信号S6，也即电磁阀高压开放信号。

可选的，低压直流电源为低压直流蓄电池。

储能部件为电感L。

升压控制使能电路S5包括两个三级管、第一电阻和第二电阻。

采样输出电路S2包括第一采样电阻，第二采样电阻和第三采样电阻；第一采样电阻用于充电电流采样，第二采样电阻和第三采样电阻用于Boost高压电压采样。

负载输出电路包括二极管、第一储能电容和第二储能电容。

强力驱动控制器S3仅增强对开关管12的驱动能力，驱动相位、脉宽、频率保持不变。在一个例子中，强力驱动控制器S3的型号为UCC27324。

以强力驱动控制器S3的型号为UCC27324，PWM控制器S4的型号为UCC2843为例，图2示例性地示出了电磁阀驱动用的Boost快速升压电路的电路示意图。

如图2所示，低压直流电源+BP通过第一二极管D1与储能部件L连接。

第一二极管D1为防反接二极管。储能部件L为电感。

升压控制使能电路S5包括第一三极管M1、第二三极管M2、第一电阻R1和第二电阻R2，第二三极管M2的集电极通过第一电阻R1与PWM控制器U1的COMP端口连接。

强制禁止充电信号S6输入升压控制使能电路S5中第二三极管M2的基极。

第一三极管M1的集电极通过第二电阻R2接地，第二三极管M2的发射极接地，第一三极管M1的发射极与PWM控制器U1的COMP端口连接，第一电阻R1与第二三极管M2的公共端与第一三极管M1的基极连接。

第一电阻R1与第二三极管M2的集电极连接。

PWM控制器U1的OUT端口与强力驱动控制器U2的INA端口和INB端口连接。

强力驱动控制器U2的OUTA端口和OUTB端口通过第三电阻R3与开关管Q1的栅极连接。

负载输出电路S1包括第一储能电容C1、第二储能电容C2和第二二极管D2。第一储能电容C1和第二储能电容C2并联，第二二极管D2的负极与第一储能电容C1的正极、第二储能电容C2的正极连接，并联的第一储能电容C1和第二储能电容C2接地。其中，第一储能电容C1和第二储能电容C2的正极电压为Boost电压。

电感L与开关管Q1的漏极、负载输出电路中的第二二极管D2的正极连接。

采样输出电路S2包括第一采样电阻R4、第二采样电阻R5和第三采样电阻R6。

第一采样电阻R4与开关管Q1的源极连接，第一采样电阻R4与开关管Q1的公共端连接PWM控制器U1的ISENSE端口。第二采样电阻R5和第三采样电阻R6串联，串联后的第二采样电阻R5和第三采样电阻R6的一端与负载输出电路S1中的第二二极管D2连接，另一端接地，具体地，第二采样电阻R5与第二二极管D2的负极连接，第三采样电阻R6接地。第二采样电阻R5和第三采样电阻R6的公共端与PWM控制器U1的VFB端口连接。

通过增加强力驱动控制器U2将原本驱动能力较弱的PWM控制器U1的输出增强，大大提高了对开关管Q1的驱动能力，降低了开关管Q1的开关损耗，有助于控制开关管Q1的温升，可以提高PWM控制器U1的输出频率，提高开关管Q1的开关次数，提高负载输出电路中储能电容的充电频率，提高了充电效率。

在本实用新型提供的电磁阀驱动用的Boost快速升压电路中，当电磁阀高压开放，即MCU输出的强制禁止充电信号S6为高有效电平时，升压控制使能电路S5中的第二三极管M2处于导通状态，第二三极管M2的集电极输出低电平给PWM控制器U1的COMP端口，PWM控制器U1的OUT端口输出低电平，强力驱动控制器S3的INA端口和INB端口输入低电平，强力驱动控制器S3的OUTA端口和OUTB端口输出低电平，开关管Q1处于截止状态；此时，低压直流电源+BP、第一二极管D1、电感L、开关管Q1、第一采样电阻R4形成的回路无电流，电感L中无反向电动势向第一储能电容C1和第二储能电容C2充电，+Boost维持原有电压。当电磁阀高压开放结束或不动作时，MCU输出的强制禁止充电信号S6为低电平(无效状态)，升压控制使能电路S5中第二三极管M2处于截止状态，第二三极管M2的集电极无电平输出，PWM控制器U1处于正常工作状态。

该Boost快速升压电路刚刚开始工作时，第一储能电容C1、第二储能电容C2的高端电压与低压直流电源+BP的电压相同，而一般柴油机的电磁阀驱动用的+Boost电压约为50-90V，显然+BP电压低于+Boost电压。当开始充电时，第三采样电阻R6的高端采样电压输入给PWM控制器U1的VFB端口，第三采样电阻R6的高端采样电低于PWM控制器U1中设定的阈值电压，且刚开始充电时流经第一采样电阻R4上的电流为零，PWM控制器U1的OUT端口输出高电平，但其直接驱动开关管Q1时，充电频率不宜太高，因此，PWM控制器U1的OUT端口输出给强力驱动控制器U2的INA端口和INB端口，再驱动开关管Q1。强力驱动控制器U2的OUTA端口和OUTB端口与PWM控制器U1的OUT端口在相位、电压、脉宽等均一致，但强力驱动控制器U2的驱动电流即驱动能力大大增强。

开关管Q1导通，低压直流电源+BP、第一二极管D1、电感L、开关管Q1、第一采样电阻R4形成的回路导通，由于电感L对电流的阻碍作用，流经第一采样电阻R4上的电流逐渐增大，第一采样电阻R4的高端电压输入给PWM控制器U1的ISENSE端口；当该电流逐渐增大至设定的阈值时，PWM控制器U1的OUT端口输出低电平，强力驱动控制器U2的OUTA端口、OUTB端口亦为低电平，开关管Q1截止，电感L为储能部件，电感L的电流不能突变，低压直流电源+BP、第一二极管D1、电感L、第二二极管D2、第一储能电容C1、第二储能电容C2组成充电回路，电感L中储存的能量给第一储能电容C1和第二储能电容C2充电，第一储能电容C1和第二储能电容C2的高端电压不断上升，该回路电流逐渐降低，直至电感L中储存的能量完全消失，此时，第一储能电容C1和第二储能电容C2的高端电压即Boost还低于目标电压；PWM控制器U1中下一个充电周期来临时，第一采样电阻R4及第三采样电阻R6的高端电压又都小于PWM控制器中U1分别设定的阈值电压，PWM控制器中U1的OUT端口输出高电平，经强力驱动控制器S3后，开关管Q1再次处于导通状态，低压直流电源+BP与第一二极管D1、电感L、开关管Q1、第一采样电阻R4形成闭环回路，电流逐渐增大，直至第一采样R4高端采样电压大于设定的电压，PWM控制器U1再次输出低电平，开关管Q1处于截止状态，电感L的反向电动势对第一储能电容C1和第二储能电容C2继续充电，第一储能电容C1和第二储能电容C2的高端电压继续上升，如此往复直至Boost电压达到设定的目标值，满足驱动电磁阀所需的高电压。

综上所述，本实用新型实施例提供的Boost快速升压电路包括储能部件、负载输出电路、升压控制使能电路、PWM控制器、强力驱动控制器、开关管、采样输出电路、低压直流电源，通过增加强力驱动控制器将原本驱动能力较弱的PWM控制器的输出增强，大大提高对开关管Q1的驱动能力，降低开关管Q1的开关损耗，解决了目前PWM控制器高频驱动开关管时，开关管温升高的问题，达到了提高PWM控制器的输出频率和开关管Q1的开关次数，以及储能电容充电效率的效果，为柴油机在复杂工况下电磁阀动作提供了技术支持。

需要说明的是：上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。