一種用于汽車電磁閥質量測試電源設計要點

1、5/5一種用于汽車電磁閥質量測試電源的設計大綱：實現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，談論解析了跨導放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結構、設計和詳盡實現(xiàn)，使用外面可編程電路對所設計濾波器帶寬進行控制，并利用ADS軟件進行電路設計和仿真驗證。仿真結果表示，該濾波器帶寬的可調范圍為126MHz，阻帶控制率大于35dB，帶內漣漪小于05dB，采用18V電源，TSMC018mCMOS工藝庫仿真，功耗小于21mW，頻響曲線湊近理想狀態(tài)。要點詞：Butte電磁閥在現(xiàn)代汽車中應用十分廣泛，電磁閥的性能與汽車的性能親密相關。施加到電磁閥的電源在實質工作時的狀態(tài)是異常復雜的，主要表現(xiàn)在電磁閥電源

2、的電壓幅度、頻率、占空比的復雜性和隨機性。為了保證電磁閥出廠的質量，本文設計并制作了一種便于模擬汽車電磁閥實質工作狀態(tài)的電源。依照電磁閥在汽車中的工作要求，對電磁閥在各種工作狀態(tài)下的質量要求進行模擬測試。同時解決測試出口電磁閥產品性能指標的難題，為我國電磁閥的出口產品供應必要的技術性能測試設備。系統(tǒng)結構與工作原理如圖1所示，整個系統(tǒng)包括單片機、IO擴展電路、DA變換電路、PWM產生電路、頻率選擇電路、光電隔斷和驅動電路及鍵盤和顯示電路。系統(tǒng)以單片機為控制中心，采用DDS芯片AD9851和PWM控制芯片SG3525為波形發(fā)生設備，采用8255A擴展單片機外面接口作為三路DA變換電路數(shù)據(jù)輸入口，三

3、路模擬電壓分別用于控制頻率、占空比和幅度。經過單片機辦理數(shù)據(jù)控制波形發(fā)生設備輸出信號的頻率和占空比，再通過后級的頻率選擇電路和光耦隔斷與驅動電路，實現(xiàn)輸出頻率、占空比和幅度可調的PWM信號。其他，人機接口采用鍵盤和LCD顯示，經過RS232串口進行通信后，由PC機實現(xiàn)。信號產生與控制電路設計系統(tǒng)要求產生頻率在O25000Hz之間占空比可調的PWM信號，采用PWM控制芯片SG3525能夠很方便地產生頻率和占空比獨立可調的PWM信號，但由于SG3525在150Hz以下頻率極不牢固，因此需要將信號分為兩個頻率段進行設計，其中低頻段為O200Hz，采用AD9851作為信號發(fā)生器，高頻段為2002500

4、0Hz，采用SG3525作為信號發(fā)生器。21低頻段PWM信號產生電路AD9851是高集成度的直接數(shù)字頻率合成器，該器件頻帶寬、頻率與相位均可控。其主要組成為：相位累加器、相位相加器、波形儲藏器、數(shù)字相乘器和DA變換器?；竟ぷ鳛椋涸诓蓸訒r鐘信號的控制下，經過由頻率碼控制的相位累加器輸出相位碼，將儲藏于只讀儲藏器中的波形量化采樣數(shù)據(jù)值按必然的規(guī)律讀出，經DA變換和低通濾波后輸出正弦信號。低頻段信號產生電路如圖2所示，設計電路中，AD9851外接30MHz有源晶振作為參照頻率源。單片機與AD9851采用高速并行接口工作方式，以AT89C55的引腳P10P17作為AD9851的并行數(shù)據(jù)輸入端口，P2

5、O，P21，P22作為IO口輸出數(shù)據(jù)對AD9851的RESET，F(xiàn)Q_UD，W_CLK進行控制。AD9851輸出頻率可變的方波送到單片機外面中斷INT0，P23為低頻PWM信號輸出端口。單片機詳盡輸入方式為：有效復位信號RESET使輸入數(shù)據(jù)地址指針指向第1個輸入寄存器，W_CLK上升沿寫入第1組8位數(shù)據(jù)，指針指向下一個輸入寄存器。連續(xù)5個W_CLK上升沿完成全部40位控制數(shù)據(jù)的輸入。此后WCLK信號上升沿無效。FQ_UD上升沿到來時這40位控制數(shù)據(jù)由輸入寄存器寫入頻率，相位控制寄存器，更新輸出頻率和相位，同時把地址指針復位到第1個輸入寄存器，等待下一組新數(shù)據(jù)的寫入。AD9851第一經過IOUT

6、引輸出頻譜純凈的正弦信號，輸出經外面無源低通濾波后，由引腳VINP進入AD9851內部高速比較器，最后由引腳VOUTN輸出獲取牢固性很好的方波。將方波引入單片機外面中斷引腳，中斷設置為下降沿觸發(fā)，將單片機端口P23設置為低頻PWM信號輸出端。如圖3所示，P23口輸出頻率與INT0一致，占空比可調的矩形波。詳盡控制占空比過程以下：單片機進入外面中斷此后，將P23置高電平，延時一段時間t，再將P23置低電平。這樣P23口就輸出占空比q=tT的矩形波，經過改變延時t就能改變占空比，延時函數(shù)以下：單片機晶振為12MHz時，此函數(shù)延時8cs，假設AD9851輸出頻率為f的方波送給INT0，比方需要產生占

7、空比為q的矩形波，則滿足以下關系：因此延時時間t=delay(1250qf)時，即可由P23口輸出頻率為f，占空比為q的矩形波。需要注意的是，若是頻率很高，T很小，由于延時函數(shù)t延時8s整數(shù)倍，因此占空比控制精度將會無法保證，頻率越高，精度越低。由于本設計低頻率段在0200Hz范圍內，AD9851送給外面中斷引腳的方波周期比較大，因此采用上述方法能夠比較精確地控制q在O100內變化，輸出比較理想的頻率占空比獨立可調的低頻PWM信號。22高頻段PWM信號產生電路SG3525是一種性能優(yōu)異、功能齊全、通用性強的單片集成脈寬調制控制器，由于它簡單可靠及使用方便靈便，大大簡化了控制電路的設計及調試。因

8、此選擇SG3525作為本設計的高頻PWM信號發(fā)生器，產生20025000Hz的PWM信號。高頻段PWM信號產生電路如圖4所示。單片機經過兩路DA變換此后產生兩個模擬電壓信號，分別用于控制SG3525的占空比和頻率。經過控制調頻三級管Q1的基極電壓Ub來調治SG3525的2腳Non上的電流大小，達到控制SG3525輸出PWM頻率的目的。經過改變控制三級管Q2的基極電壓Ub來調治SG3525的6腳RT上的電流大小，達到控制SG3525輸出PWM占空比的目的。本設計中把SG3525的11腳、14腳與12腳接地，讓PWM脈沖由13腳VC輸出，這樣既保證了13腳的輸出與鎖存器的輸出一致，而且又輸出頻率占

9、空比獨立可調PWM信號。其他，由于輸出頻率和占空比分別與控制它們的兩路模擬電壓信號為線性關系，因此軟件實現(xiàn)也很方便。頻率選擇電路需要將低頻段與高頻段PWM信號結合才能獲取完滿頻率段PWM信號，因此需要進行頻率選擇，本系統(tǒng)的頻率選擇電路如圖5所示。第一將兩路PWM信號分別變換為標準TTL電平，低頻段PWM信號經過74LS00和上拉電阻即可實現(xiàn)TTL電平，在高頻段由于SG3525輸出幅值為12V，因此需要5V穩(wěn)壓管降低幅值，再由74LS00和上拉電阻輸出TTL電平。經過單片機控制單片集成模擬開關MAX318來實現(xiàn)頻率的選擇，這里采用常開腳NO作為開關的輸入，公用端COM作為輸出信號。經過IN腳的真

10、值來切換開關狀態(tài)，分別經過單片機IO端口P23和P24控制，當IN邏輯真值為0時，斷開NO端，當邏輯真值為1時，導通N0端。同一時辰只能有一個芯片的IN腳為高電平，另一個必定為低電平，否則會使兩路信號發(fā)生串擾。光耦隔斷與驅動電路PWM控制電路與驅動電路之間需要進行電氣隔斷，以除掉主電路對信號發(fā)生電路的攪亂。PWM信號發(fā)生電路產生的PWM信號電流太小，不能夠直接驅動功率放大管，而且無法調整輸出PWM電源輸出的幅度，由此設計了光耦隔斷與驅動電路。電路如圖6所示，PWM作為整個電路的控制信號，經過光耦隔斷放大后再由兩級開關三極管來控制主電路的通斷，在電磁閥上產生頻率和占空比可變的PWM脈沖信號，同時單片機經過DA變換產生一路可變的模擬電壓信號，該信號經過電壓負反響電路以牢固輸出電壓幅度，再經過連續(xù)幾級射級隨從器以增大輸入電流以驅動功率管，經過改變輸入電壓就可以改變施加在電磁閥上的PWM電壓幅度，實現(xiàn)幅度在036V之間任意設置。結語設計的用于模擬汽車電磁閥工作狀態(tài)的PWM電源，經過矩陣鍵盤和LCD實現(xiàn)人機對話，經過單片機辦理數(shù)據(jù)來控制PWM波的頻