[发明专利]一种水下航行器变排量燃料泵斜盘角控制驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及水下热动力技术领域，具体为一种水下航行器变排量燃料泵斜盘角控制驱动器。

背景技术

目前，国内外水下航行器使用的燃料泵多为变排量燃料泵，通过斜盘角控制器控制直流电机，调节变排量燃料泵的斜盘角，改变燃料流量，从而达到航行器变速的目的。斜盘角控制器通常采用MCS-51系列单片机设计的转速控制器，其主要缺点在于该种斜盘角控制器没有直流电机的功率驱动功能，需要另外附加直流电机驱动器，导致系统繁杂，需要在宝贵的水下航行器内部空间内额外安装多种设备；另外MCS-51系列单片机的指令执行速度较低，除了MUL和DIV外所有指令都需要12或24个系统时钟周期，最大系统时钟频率为12-24MHz。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有水下航行器变排量燃料泵斜盘角控制器自身无驱动能力，附加直流电机驱动器后系统繁杂，指令执行速度较低的不足，本发明提出了一种水下航行器变排量燃料泵斜盘角控制驱动器。

技术方案

本发明采用CIP-51和H桥组合使用，以H桥作为直流电机的功率驱动单元，将控制与驱动单元集成，简化了现有的转速控制器+直流电机驱动器的繁杂系统。

本发明的技术方案为：

所述一种水下航行器变排量燃料泵斜盘角控制驱动器，其特征在于：包括CIP-51内核的MCU主控模块、高速磁耦隔离模块、H桥电机功率驱动模块、电平转换模块和复位开关；上位机斜盘角位置指令模量和斜盘角当前位置反馈模量分别输入CIP-51内核的MCU主控模块进行实时比较，MCU主控模块输出的旋向信号和PWM信号经过高速磁耦隔离模块隔离后输入H桥电机功率驱动模块，H桥电机功率驱动模块的后级联接被控的直流电机；水下航行器电源经电平转换模块转换后分别为MCU主控模块和H桥电机功率驱动模块供电；复位开关联接MCU主控模块；所述H桥电机功率驱动模块包括上下两个半桥，每个半桥包括一个H桥驱动芯片和两个功率MOSFET管，H桥驱动芯片外围采用自举电路，自举电路中的自举电容能够提供功率MOSFET管的栅极电荷和每个周期内电平转换模块的要求电荷。

所述的一种水下航行器变排量燃料泵斜盘角控制驱动器，其特征在于：自举电路中的自举电容为最小电容值的两倍，最小电容值由自举电容需要提供的最小电荷Q决定，其中Q_g为功率MOSFET管的栅极电荷；f为工作频率；I_q(max)为功率MOSFET管的最大静态电流；I_c(leak)为自举电容的漏电流；Q_ls为每个周期内电平转换模块的要求电荷。

所述的一种水下航行器变排量燃料泵斜盘角控制驱动器，其特征在于：经过高速磁耦隔离模块隔离后的旋向信号分为两路，一路旋向信号通入上半桥驱动芯片的IN脚，另一路旋向信号经过反相器件后通入下半桥驱动芯片的IN脚；经过高速磁耦隔离模块隔离后的PWM信号分为两路，一路PWM信号通入上半桥驱动芯片的SD脚，另一路PWM信号通入下半桥驱动芯片的SD脚。

所述的一种水下航行器变排量燃料泵斜盘角控制驱动器，其特征在于：H桥驱动芯片外围有配置电阻。

有益效果

本发明提出的一种水下航行器变排量燃料泵斜盘角控制驱动器，采用CIP-51内核的主控芯片，其指令集与现有技术中采用的MCS-51指令集完全兼容，可用标准803x/805x汇编器和编译器进行软件开发，方便实用；该芯片是完全集成的低功耗混合信号片上系统，无需外部配置芯片，不与其他数字处理芯片配合使用，结构简单；此外，CIP-51工作在25MHz的时钟频率时，其峰值速度可达到25MIPS，与标准的MCS-51相比，指令执行速度有很大提高。采用CIP-51与H桥组合使用，完全能够实现泵角执行电机的控制，无需额外附加直流电机驱动器，简化了水下航行器变排量燃料泵的斜盘角控制系统，节省了宝贵的航行器内部空间。

附图说明

图1：本发明提出的控制驱动器的方框图；

图2：H桥电机功率驱动模块电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

实施例：

参照附图1，实施例中提出的水下航行器变排量燃料泵斜盘角控制驱动器包括CIP-51内核的MCU主控模块、高速磁耦隔离模块、H桥电机功率驱动模块、电平转换模块和复位开关。