[发明专利]电流控制设备

说明书

本发明涉及激发和限制电磁线圈电流的一种设备和方法。

电磁线圈应用在汽车上已有相当长的一段时间，为控制电磁线圈的工作电流，设计出来的控制系统有各种各样。控制系统之所以有种各样是因为系统的电源电压和电磁线圈的特性有各种各样所致。电磁线圈应用在汽车上时通常用工作电压为5伏的计算机作为电源电压为12伏或24伏的电磁线圈的接口。各电磁线圈的电阻一定要较低，以确保即使加上系统适当的最低电压时，产生的电流也足以有效地吸持相应的衔铁。

但加到低电阻电磁线圈上的系统电压较高时，产生的电流比所要求的还高，于是迫使电磁线圈将多余的能量以热的形式散发出去。举例说，若加到电阻为3欧的电磁线圈上的电压在7伏和30伏之间变化，功率就在16瓦和300瓦之间变化。制造既能用低系统电压加以激励又能散发掉高系统电压所产生的多余能量的电磁线圈不仅难而且造价高，电磁线圈的体积能大得不适合许多预期的用途。

控制加到电磁线圈的电流的一般方法是采用线性控制系统。但在线性控制系统的情况下，控制系统中的电磁线圈激发器吸收过量的激发电磁线圈所不需用的能量。这种系统的缺点是，系统提供给电磁线圈激发器和电磁线圈的能量比，例如，用开关式控制系统提供时所需要的还多。

电磁线圈控制系统中有时采用高侧电磁线圈激发器，即配置在电磁线圈电源侧的电磁线圈激发器。但这种激发器需要同时使用电平移位线路，因而既提高了造价又增加了复杂性。随着电平移位线路的日益高级化，相应接口线路的造价和复杂性也增加。另一个缺点是，应用在采用低侧电磁线圈激发器的控制系统中的半导体(例如NPN双极晶体管和N沟道场效应晶体管)比起用在高侧电磁线圈激发器中的半导体来，性能好，成本低，因而广泛选用这种半导体。

尽管上述功能元件与电磁线圈的控制结合起来使用时具有一定程度的功效，但它们对本发明经改进的方法和器件并没有带来任何好处，这稍后即将更详细地说明。

本发明的目的是提供一种经改进的、较不复杂的、较便宜的开关式电磁线圈激发器以及精确控制加到电磁线圈的电流从而最大限度地减小电磁线圈及其有关激发器所散发的功率的方法。

本发明的另一个目的是有选择地限制加到电磁线圈的电流。

本发明的另一个目的是提供一种用以精确控制加到多个电磁线圈中一个电磁线圈的电流的经改进的设备和方法。

本发明的又另一个目的是提供一种在衔铁吸引阶段能给电磁线圈提供激发电流、在衔铁被吸引之后能提供减小了的吸持电流的电磁线圈激发器。

本发明的一个特点是，对电磁线圈激发器的保护是通过短接电流源进行的，使激发器免受损伤。

本发明的另一个特点是配备有故障检测器。

为实现和体现本发明的上述和其它目的和特点，本发明的第一实施例采用了低侧开关式电磁线圈激发器，用以控制系统源或电流源的电流，从而激发电磁线圈并保持已激发的电磁线圈的激发状态。电流是根据电磁线圈控制信号并根据预定的电流基准信号施加的。为产生脉冲电流。采用了开关晶体管寻速切换通/断加到电磁线圈上的电流。表示电流流过电磁线圈的信号增加到上限值之前，电流流通，达到上限值之后，电流截止，降低到下限值时，电流再次流爱。电磁线圈的电感将得出的脉冲电流汇集成基本上恒定的电流。

电磁线圈激发器还包括检测电路，该电路用以检测流过电磁线圈的电流，并根据该电流产生表示流过其中的电流量的峰值信号。检测电路有一个电流检测电阻器与电磁线圈及开关晶体管串联连接。鉴于检测电阻器与电磁线圈串联连接，因而电阻器两端产生的电压其大小表示流过电磁线圈的电流量。

检测电阻器两端产生的电压加到一个差动放大器上，放大器的输出端接有一个峰值检波器用以产生表示流过电磁线圈的峰值电流的峰值信号。峰值信号连同预定的电流基准信号输入到一个比较器，于是产生表示两信号之间的差值的偏差信号。偏差信号连同电磁线圈控制信号一起输入到逻辑“或非”门，于是产生控制着开关晶体管的电磁线圈电流控制信号。

本发明还包括一个微处理单元，该单元的其中一个功能是产生电流给定值信号。来自微处理单元输出端的电流给定值信号为一个电流给定值电路所接收，该电路根据该信号产生电流基准信号。峰值检测器与微处理单元的输入端之间连接有一个模/数转换器。用以将模拟峰值信号转换成数字监视信号，这是表示流过电磁线圈的电流量的信号，微处理单元即用这个信号来判断系统的故障和防录差错，便于查找故障。