电磁气门驱动电路设计探析

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1、电磁气门驱动电路设计探析电磁气门驱动电路设计探析作者简介：潘献镇（1987-）,男，开平市机电中等职业技术学校，汽修中学二级教师，汽车维修高级工。研究方向：汽车维修。（广东开平/529381）摘要：本文在国外和国内电磁气门驱动机构研究的基础上，从汽车传统的气门领域的发展情况着手，结合最新的汽车气门领域的发展情况，特别是电磁气门驱动的优势和发展状况，结合现有的电磁气门的工作原理和结构设计的优点设计，并根据相关的控制理论，重新设计了电磁气门的驱动电路，重新选择相对应的材料来设计各个模块，并对电磁气门驱

2、动电路的性能试验提出了方法，为今后的进一步研究和开发打下坚实基础。关键词：电磁气门；驱动电路设计;性能试验中图分类号：G712文献标识码:A文章编号:1005-1422（2014）07-0176-03—.电磁气门电磁阀对功率驱动电路的耍求在电磁气门的能量输入方式中，功率驱动模块起到决定性的作用，它对电磁气门的工作过程有很大影响。为了实现电磁阀的高速响应性和强电磁作用力，驱动功率电路应满足以下要求：（1）在电磁气门的初始阶段（开启时刻），应该能保证气门能在弹簧的作用下迅速开启。（2）在电磁气门从开启

3、向关闭的运动过程中，功率驱动模块应以尽可能高的速度为上电磁铁提供能量，使其产生足够大的电磁作用力，缩短响应时间，从而满足电磁阀的快速响应特性。（3）在电磁气门的闭合阶段，工作间隙很小，此时电磁线圈只要通入较小的保持电流便能产生足够大电磁吸力。同时，小的电流也能减小线圈发热，降低能量消耗。从功率驱动电路的耍求可以看到，电磁气门机构的驱动电路应有如下特性：（1）电路中电流应该有快速的动态响应特性；（2）电流应该可调；（3）有过电流保护功能。二、电磁气门的驱动电路图设计方案的确定在电磁气门驱动（EMVA

4、）控制系统的研究方而，目前比较成熟的功率驱动类型有三种，即增压式、调压式和电容式。1•增压式驱动方式是使用增压电路提供远高于车用电压12V的电压来驱动电磁铁的线圈，能够满足电磁阀的快速响应特性。但其电路设计比较复杂，能耗较高。2•调压式驱动方式分为线性调压式和脉宽调制(PulseWidthModulation,PWM)调压式驱动。线性调压式采用12V车用电压，经过对电压进行线性调节得到合理的驱动电流。PWM(脉宽调制)调压式在目前控制系统中应用较多，相对于线性调压它具有电路简单、节约能耗等优点。3

5、.电容式驱动方式是通过对高压电容放电，从而提供给电磁线圈瞬间高变化速率电流使控制阀迅速达到工作位置，工作气隙减小到只需很低的电流便能维持正常T作时，由12V车用电瓶电压提供此维持电流。三种驱动类型各有特色，乂相互有交叉应用Z处，通过比较，采用PWM(脉宽调制)调压式驱动模块。为了保证功率驱动电路的正常工作，需要对驱动电路选取功率开关元件。对于PWM(脉宽调制)驱动模块，目前应用在这种驱动模块的功率开关元件主要有达林顿晶体管(DT)、功率场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅型双极型晶体管(IGBT)

6、,它们各有口己的特点：1.达林顿晶体管(DT)是电流驱动型器件，它将两只或更多只晶体管的集电极连在一起，而将第一只晶体管的发射极直接耦合到第二只晶体管的基极，依次连接而成，最后引出E、B、C三个电极。达林顿晶体管有很高的放大系数，能够提高驱动能力，获得大屯流输出。2.功率场效应晶体管(MOSFET)是电压驱动型器件，开关损耗儿乎为零，工作频率高，可以并联使用，没有二次击穿问题，使用方便，容易驱动，但其额定电流一般小于80Ao3.绝缘栅型双极型晶体管(IGBT)是一种复合功率器件，有高功率和易驱动的

7、双重优点，但是其价格昂贵，开关速度比较低。综合以上因素，对PWM(脉宽调制)调压式驱动模块，决定采用功率场效应晶体管(MOSFET),因为其价格便宜且所用电路简单，虽然额定电流一般小于80A但能满足电磁气门驱动20A的要求。•实习实训・电磁气门驱动电路设计探析三、电磁气门的功率保护电路的设计目前常见电磁气门的功率保护电路有以下-〔种:1.稳压二极管保护电路：在感性元件的两端对接•个稳压二极管和一个普通二极管。当电磁线圈断电后，产生的反向电动势快速升高使稳压管击穿而导通，能量在稳压管中消耗掉。2.二

8、极管保护电路：这种方式很常见，即在感性元件的两端连接一个普通二极管，利用感性元件的内阻将感性元件所储存的磁场能量消耗掉。3.二极管一电阻保护电路：即在感性元件的两端接上一个普通二极管和一个电阻。这种方式消耗电感元件所储存的磁场能量速度比较快。综合分析以上三种保护电路，根据所选的驱动模块，釆用二极管一电阻保护电路。其电路结构如图1所示：图1二极管-电阻保护电路四、抗干扰设计电子控制系统必须具有很高的可靠性和抗干扰性能，才能保证它的正常工作。因此在设计控制系统吋，必须釆取一些必要的措施