[实用新型]基于复杂可编程逻辑器件的数字升压变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数字升压变换器。特别是涉及一种用于柴油机高压共轨ECU单元升压变换器的基于复杂可编程逻辑器件的数字升压变换器。

背景技术

高压共轨燃油喷射系统具有很高的喷射压力，且喷油压力、喷油时刻和喷油量等喷射参数单独灵活可控。但是为了实现高压共轨系统多脉冲燃油喷射模式的灵活控制技术，对共轨喷油器的性能提出了更高的要求，要求共轨喷油器具有更快的开启和关闭响应速度。这首先要求共轨喷油器的执行元件-电磁阀具有高速响应的特征，而驱动电磁阀的能量输入形式具有关键性的作用。最优的能量输入方案是当衔铁运动刚开始时，就能得到最大作用力，在几乎整个运动过程中衔铁都以最大加速度工作，衔铁吸合时间必将最短，为此在共轨喷油器电磁阀开始工作时使用高压驱动。实际应用中也表明随着驱动电压的升高，共轨喷油器的开启速率将得到一定程度的提高，这为多脉冲燃油喷射提供了更灵活的调制方法。

目前，商业应用的升压型变换器大都是采用隔离变压器型DC-DC模块，在同等功率下，体积大、效率相对较低，且价格昂贵，不适合用于高压共轨ECU的升压变换器设计。而非隔离升压变换器大都为单片集成电流型PWM升压变换器，其将功率开关管及控制电路集成在一起，而集成的功率开关管仅承受较低的升压电压(很难达到110V的高压)，而采用功率开关管分离式的PWM升压变换器，当前现存的升压电路中存在着一些不可回避的设计困难。首先，电路设计中面临着模拟电路和数字电路的混合设计，有数字电路产生的高频开关噪音容易干扰敏感的模拟电路，如带隙基准、脉宽调制等电路；其次是次谐波振荡问题，对于PWM电流型控制变换器，当占空比超过50％时，不论电压反馈外环的状态如何，电流内环都是不稳定的，容易产生次谐波振荡问题，设计时必须要通过加入斜坡补偿电路来解决这个问题，这必将引起电路设计的复杂度；PWM电流型控制变换器中PWM工作频率依赖于振荡电路电容CT和电阻RT值，使用一般的电容、电阻虽然可以降低成本，但很难保证PWM工作频率的精度。

今天，数字电子系统的设计方法及设计手段都发生了根本性变化，正由分立数字电路向可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)以及可编程专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)转变。CPLD(复杂可编程逻辑器件)是目前应用最为广泛的可编程专用集成电路之一，是基于电子设计自动化(EDA)技术的芯片，其具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件设计一样通过编程来修改，大大提高了电子系统设计的灵活性和通用性。而基于CPLD的数字DC-DC升压变换器，不仅可以实现升压单元的全数字化设计，提高抗干扰性、可靠性，而且提高了设计的灵活性和升压单元的适应性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种利用一定频率的PWM(脉宽调制波)激励开关功率管，使储能电感不断充电和放电，而储能电感储能放电后使电压泵升，电压泵升后的高压电势能通过整流二极管储藏在电容中的用于柴油机高压共轨ECU单元升压变换器的基于复杂可编程逻辑器件的数字升压变换器。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于复杂可编程逻辑器件的数字升压变换器，包括有：控制模块，所述的控制模块连接并控制升压转换电路，所述的控制模块还连接比较电路并通过接收比较电路的信号去控制升压转换电路，所述的升压转换电路还与比较电路相连接，实现对升压电压的闭环控制。

所述的控制模块采用复杂可编程逻辑器件或简单可编程逻辑器件或现场可编程门列阵。

所述的升压转换电路包括有功率管驱动芯片U12，所述的驱动芯片U12中的：1脚连接12V电源；2、5、6、7、8、9、10、11和15脚通过电容C105接12V电源，还接地端VSS；3脚连接控制模块(C1)的输出端脚PWM1；4脚通过电容C106接地端VSS；16脚通过二极管D44接12V电源，还通过电容C109接地端VSS；13脚和功率管Q2的源极一起通过电阻R118接地端VSS；14脚通过电阻R116接功率管Q2的栅极，功率管Q2的栅极还通过二极管D45接地端VSS；功率管Q2的漏极通过电感L4连接电源端口BAT_POWER，还通过整流二极管D42分别连接110V电源及电容C104，电容C104的另一端接地端VSS，所述的电容C104的两端还连接比较电路(C3)。