增城高空车租赁，  增城高空车出租， 增城高空车出租公司       基于电流滞环控制的故障诊断实验分析。    在仿真分析的基础上进行了实验验证。实验的设计参数为：峰值电流为12A±1A，时间 0.5ms；保持电流为 8A±0.5A，维持 1.5ms。搭建了三路电磁阀控制系统，实验平台。

 

        1  功率主电路模块设计：设计的功率主电路模块的原理图。其中，QH、QL 分别表示于高低压电源相连的电磁阀的驱动开关管，电磁阀驱动电流的升降就依靠这两个开关管的开通关断。Q3、Q4、Q5 分别表示第一路、第二路、第三路电磁阀的选路开关管，其中的某一个开关管导通便表示该路电磁阀处于工作状态，否则表示该路电磁阀不工作。QHO、QLO、Q5O、QHS、QLS、Q5S 用于电磁阀驱动开关管的故障设置，其中 QHO、QLO、Q5O 分别用于高压电源侧驱动开关管、低压侧驱动开关管和选路开关管 Q5 的断路故障设置，正常时候这些开关管都处于开通状态，当要设置断路故障时将 QHO、QLO、Q5O 中对应的开关管设置成关断状态即可实现。同样的道理，QHS、QLS、Q5S 分别用于高压电源侧驱动开关管、低压侧驱动开关管和选路开关管 Q5 的短路故障设置，正常时候这些开关管都处于关断状态，当要设置短路故障时将 QHS、QLS、Q5S 中对应的开关管设置成关断状态实现。功率二极管 DP1、DP2、DP5 用于第一路、第二路、第三路电磁阀的关断续流。二极管 DP3 用于电压限幅，将 Valve_P 点的电压下限设置为 0。功率二极管 DP4是为了防止高低两个电源之间导通的情况。采样电阻 RS1、RS2、RS3 采用的是功率为 3W、精度为 1%的 5mΩ 的贴片电阻，选择 3W 主要是考虑电阻的通流能力，选择 1%是为了使采样的精度相对较高，5mΩ 是为了与后面的采样芯片的放大增益相匹配并考虑两倍多的裕量而且具有信号调理的作用。类似于 R33 的开关管门极驱动电阻是调节开关管驱动的 PWM 边沿的上升下降速度，此电阻越大 PWM 边沿上升下降速度越慢，表示开关管开通关断速度越慢，反之，此电阻越小，表示 PWM 边沿上升下降速度越快，开关管开通关断速度越快。此电阻与开关管的开通关断损耗以及电压应力息息相关，应该适当选择其大小。开关管 QH、QL、Q3、Q4、Q5 漏极与源极之间并联的 RCD 吸收电路有吸收开关管 QH、QL、Q3、Q4、Q5 关断时候由寄生电感产生的电压尖峰的作用。

 

 

          2  正常工作开关管驱动模块设计： 开关管的驱动芯片 U1、U2、U3、U4、U5 采用的是德州仪器（Texas Instruments）公司的 UCC5320SCD 芯片，该芯片是一个单通道的隔离型高端驱动芯片。输入端电源和输出端电源分别采用两个隔离电源进行供电。因为开关管 QH 和 QL 需要高端驱动，开关管 Q3、Q4、Q5需要低端驱动，而高端驱动既可以用于高端驱动也可以用于低端驱动，而低端驱动只能用于低端驱动不能用于高端驱动，为了方便，统一采用了此款高端驱动芯片。驱动芯片 U1、U2、U3、U4、U5 分别用于开关管 QH、QL、Q3、Q4、Q5 的驱动。图 3-10 中类似于 R17 和 R18 的组合是用于调节开关管的开通关断速度，此电阻的选取需要与 RCD 吸收电路的参数配合使用，合适选取。关断过快会导致电压尖峰过大，导致采样电阻两端的电压值过大从而烧毁电流采样芯片。

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       3  电流检测模块设计： 因为在此系统中开关管频繁的开通和关断，所以 PWM 总是无时不在，电流采样芯片必须要对瞬时的电压变化（ΔV/Δt）有很好的抑制作用，而且能够很好的抑制零漂，输入共模电压范围不能太低，至少应该考虑1 倍多的裕量。对于采样增益的选择，假设采样电流最大值 I_max 是30A，由于最终电流采样信号是给 ADC，而 ADC 的输入电压最高为 3.3V，根据公式：G=Vcc/(Rs×I_max)，并考虑一定的裕量，可以算出选择增益为 20V/V 采样芯片比较合适。因此，电磁阀电流采样芯片 U6、U7、U8 采用的是德州仪器（TexasInstruments）公司的 INA240A1 芯片，该芯片专门用于电机和阀等感性器件的电流采样，而且对零漂和瞬态电压变化具有很好的抑制作用，而且共模电压范围为-4V 到 80V，满足共模电压范围和 1 倍多的裕量要求。稳压二极管 D1、D2、D3、D4、D5、D6 是为了防止输入到电流采样芯片的电压过大而烧毁。电流采样芯片输入引脚和输出引脚的 RC 电路相当于一个低通滤波器，滤除掉电磁阀的高频电流噪声，RC 的取值根据实际电磁阀电流的最高频率和RC 滤波的截止频率 1/(2π×RC)而定，适当选择。因为电磁阀电流的采样至关重要，所以为了防止电源噪声对采样的影响，所以用 C1 和 C2、C3 和 C4、C9 和 C10 三组一大一小电容组分别对 U7、U8、U9 的输入电源进行滤波，并且在画 PCB 布线时，小电容尽量靠近芯片。

 

 

                     

        4  电压检测模块设计： 考虑电磁阀的电感和开关管寄生电感带来的关断电压尖峰，考虑一定的裕量，假设检测的最大电压值为 100V，并考虑电路的信号调理需要限制在 0 和 3.3V 之间，所以得到运放的放大系数应该为1/30.1，根据运放电路的“虚短虚断”，因此可以选用 1k 和 30.1k 的电阻实现，为了保证采样值的准确性，可以从以下几个方面改善：

 

   （1）选用的电阻尽可能的精确。本文选用的是 0.5%的精密电阻。

 

   （2）运算放大器具有低噪声、高带宽特性。本文选用的是德州仪器公司的运算放大器 TLC2272A，该运放可以采用单电源供电，具有低噪声、轨到轨、高带宽、3.6V/us 的爬升率等特点，满足系统要求。

 

  （3）在输入输出端加入相应的低通滤波电路。本文在输入输出端加入了 RC低通滤波电路。

 

  （4）电源电压尽可能干净稳定。本文在运放的供电电源上加入了滤波电容。

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