航空高速电磁阀驱动器的设计

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1、学术论文航空高速电磁阀驱动器的设计DesignforAviationHigh-SpeedSolenoidValveDriver四川成发航空科技股份有限公司周飞[摘要】对航空发动机的高速电磁阀维修后，需要进行测试试验。根据电磁阀的特性，需要驱动脉冲具有特殊的波形。设计采用单片机和高速开关电路产生所需要的波形，利用场效应管栅级驱动、电压比较器与PWM实现了电磁阀的快开、快关及电流平稳控制。该驱动电路具有开关效果好、功耗低、适应范围广的优点。电磁阀的开启电流、保持电流的大小、叠加高频颤振波的峰峰值、PWM信号频率和占空比均可调节。关键词：单片机电磁阀PWM驱动场效应管【ABSTRACT

2、】Aftermaintenance，aircraftengineofhigh-speedsolenoidvalveneedstesting．Accordingtothecharacteristicsofthesolenoidvalve，itisnecessarytomakedrivepulsehavespecialwavefonn。whichisgenerat-edbysinglechipmicrocomputerandhigh—speedswitchingcircuit．Usingfieldeffecttubegriddrive，volmgecompara—torandPWM，

3、quicklyopeningandclosingthesolenoid，andstablecurrentcontrolhavebeenrealized．Thedrivercircuithasswitchwithgoodresults，theadvantagesoflowpowerconsumption，wideadaptation．Openinganddos—ingofsolenoidvalve，maintainingthecurrentsize，andthevalueofhighfrequencyflutterwavesuperpositionpeak—to·peakvalue

4、，PWMsignalfrequencyanddutyratioareadjustable．级，为满足测试需要，设计了高速电磁阀驱动控制器。1驱动控制器技术要求1．1控制器输出的驱动波形驱动高速电磁阀的波形是频率可变的PWM波形，为使电磁阀快速打开，则开启电流较大；电磁阀打开后，应使驱动电流减小，维持阀打开即可，在维持电流阶段应叠加高频颤振信号，以防阀芯卡滞。控制器输出的驱动信号如图1所示。图中，。表示阀开启的电流峰值；lq电磁阀打开过程中完全闭合点电流；Iy表示维持阀打开的平均电流；AI。表示在维持电流上叠加高频颤振电流的峰峰值；T是驱动波形的周期，兀是一个驱动周期的导通时间，因

5、此驱动波形占空比为S=T／T(％)。图1控制器输出的驱动信号波形Fig．1OutputdrivingsignalwaveformofcontrollerKeywords：SinglechipmicrocomputerSolenoid1．2控制器的技术指标valvePWMdriveFieldeffecttubeDOI：10．16080巧．issnl671—833x．2015．23／24．106现代先进航空发动机几乎全部采用数字电子控制技术系统，高速数字开关阀(HSV，即高速电磁阀)是该技术液压系统中重要元件。以HSV为核心的执行器具有响应快、成本低、抗污染等特性，因而在航空发动机控

6、制系统中得以广泛使用。在航空发动机维修、维护过程中，如果对高速电磁阀进行维修、维护，需要对电磁阀进行离机测试试验，以保证电磁阀性能满足技术要求。这种离机测试试验是保证发动机整机试车顺利进行的一项重要工作。高速电磁阀具有快开、快闭的特点，其开关频率能达到毫秒106航空制造技术·2015年第23／24期电源：(27±3)VDC，1．5A；输出脉冲占空比S：0。100％，分辨率1％；输出脉冲频率：F=160XS×(1一S)±5％(Hz)；模拟信号：O～IOVDC，对应占空比0～100％；工作环境：试验室，室温；PWM输出最大峰值电流：6A；最大平均电流：3A；输出电流精度：0．5％。2

7、控制器硬件电路设计2．1控制器系统方框图根据设计技术要求，控制器可输出脉宽可调的PWM驱动信号，占空比可手动设置或由输入的电压信号控制。这些功能由单片机较容易实现。驱动波形由硬件开关电路设计实现Ⅲ，系统方框图如图2所示。2．2单片机系统电负极图2控制器系统方框图Fig．2Blockdiagramofcontrollersystem本设计使用AT89C2051组成一个精简的单片机系统【2】，主要完成以下功能。(1)按钮信号的输入。直接使用单片机的I／O接口输入按钮信号，实现手动设置