发明名称 用以驱动螺线圈之方法及系统
摘要 一种用于具降低功率消耗率的脉冲宽度调变(PWM)螺线圈驱动器之系统及方法。供驱动一螺线圈之该系统系包括一螺线圈;一电流设定点,用以建立流过该螺线圈的一想要电流;及一递降调整器电路,其根据在该想要电流流动与流过该螺线圈实际电流之间的差而供控制通过该螺线圈的电流。该递降调整器电路具有不大于约l欧姆之一低内部电阻,其可提供该PWM螺线圈驱动器降低之功率消耗率。
申请公布号 TW463197 申请公布日期 2001.11.11
申请号 TW089113526 申请日期 2000.07.07
申请人 明尼玻公司 发明人 塔马斯I 帕坦特由斯
分类号 H01H47/32;H02M3/156 主分类号 H01H47/32
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种具一减少功率消耗率之脉冲宽度调变螺线 圈驱动器,其包含: 一螺线圈; 一流设定点电压,用以建立流过该螺线圈之一想要 的电流;及 一递降调整器电路,用以根据在该想要电流与流过 该螺线圈的该实际电流之间的一差而控制流过该 螺线圈的该实际电流。2.如申请专利范围第1项之 脉冲宽度调变螺线圈驱动器,其中该递降调整器具 有不大于约1欧姆的一低内部阻抗。3.如申请专利 范围第2项之脉冲宽度调变螺线圈驱动器,其中该 低内部阻抗有助于该脉冲宽度调变螺线圈驱动器 功率消耗的该减少率。4.如申请专利范围第1项之 脉冲宽度调变螺线圈驱动器,其中该递降调整器系 包含一输入电压接脚、一回授电压接脚、一重置 接脚、一接地接脚、及一转变电压接脚。5.如申 请专利范围第4项之脉冲宽度调变螺线圈驱动器, 其进一步包含: 一第一供应电压,其连接至该递降调整器的该输入 电压接脚; 该螺线圈的一第一端子,其连接至该转变电压接脚 ; 该螺线圈的一第二端子,其系与一电流感测电阻串 联,而该电流感测电阻亦连接至一第二供应电压; 一二极体的一阴极,其联接至该转变电压接脚; 该二极体的一阳极,其连接至一第三供应电压;及 该递降调整器的地端接脚,其连接至该第三供应电 压。6.如申请专利范围第5项之脉冲宽度调变螺线 圈驱动器,其中该二极体是一萧特基二极体。7.如 申请专利范围第5项之脉冲宽度调变螺线圈驱动器 ,其系进一步包含一第一放大器级,用以过滤及放 大跨在该电流感测电阻上的一电压,以产生该实际 电流流过该螺线圈的一电压类比。8.如申请专利 范围第7项之脉冲宽度调变螺线圈驱动器,其中该 电压类比可当作一诊断工具使用,以监督该脉冲宽 度调变螺线圈驱动器的效率。9.如申请专利范围 第7项之脉冲宽度调变螺线圈驱动器,其中该放大 器级系包含一运算放大器、电阻元件、与电容元 件。10.如申请专利范围第7项之脉冲宽度调变螺线 圈驱动器,其中当流过该螺线圈的该实际电流符合 该想要的电流流动时,该回授电压接脚是在超过该 地端接脚电压的一递降调整器操作所决定的电压 上受偏压。11.如申请专利范围第10项之脉冲宽度 调变螺线圈驱动器,其系进一步包含一第二放大器 级,用以透过该第二供应电压与该递降调整器操作 所决定电压的加总,负偏移该实际电流流过该螺线 圈的该电压类比,以产生该实际电流流动的一按比 例决定及受偏压的电压类比。12.如申请专利范围 第11项之脉冲宽度调变螺线圈驱动器,其中该第二 放大器级系包含一运算放大器与电阻元件,该第二 放大器级是一乘2的非反相放大器。13.如申请专利 范围第11项之脉冲宽度调变螺线圈驱动器,其进一 步包含一第三放大器级,用以滤波该流设定点电压 ,以产生一设定点电压。14.如申请专利范围第13项 之脉冲宽度调变螺线圈驱动器,其中该第三放大器 级是一低通滤波器,其包含一运算放大器、电阻、 与电容元件,该等电阻与电容元件可决定该低能滤 波器的一截止频率。15.如申请专利范围第13项之 脉冲宽度调变螺线圈驱动器,其进一步包含一第四 放大器级,用以将该实际电流流动的该按比例决定 及受偏压电压类比与该设定点电压相比较,以便在 该递降调整器上产生该回授电压接脚的一回授电 压,该递降调整器可响应该回授电压而在该开关接 脚上产生一转变电压之工作周期。16.如申请专利 范围第15项之脉冲宽度调变螺线圈驱动器,其中该 第四放大器级系包含一运算放大器与电阻元件。 17.如申请专利范围第15项之脉冲宽度调变螺线圈 驱动器,其中该螺线圈可控制一质量流程控制器的 转阀。18.如申请专利范围第17项之脉冲宽度调变 螺线圈驱动器,其中该流设定点电压可透过在该质 量流控制器的一数位信号处理器而决定。19.如申 请专利范围第18项之脉冲宽度调变螺线圈驱动器, 其中该数位信号处理器可与通过该转阀的一实际 流相比较,并且根据通过该转阀之一想要的流而计 算该流设定点电压,通过该转阀之该想要的流是想 要电流流动的一功能。20.如申请专利范围第19项 之脉冲宽度调变螺线圈驱动器,共进一步包含产生 一重置信号的电路,该重置信号系连接至在该递降 调整器上的该重置接脚。21.一种用以驱动在具一 减少功率消耗率的脉冲宽度调变螺线圈驱动器中 的一螺线圈之方法,该方法包含: 透过使用从一递调整器输出的一脉冲宽度调变信 号产生流过该螺线圈之一实际电流; 将流过该螺线圈的该实际电流转换成流过该螺线 圈的该实际电流之一电压类比; 产生一误差信号,该误差信号是流过该螺线圈的该 实际电流的一设定点电压与该电压类之之一功能, 该设定点电压是流过该螺线圈的一想要电流之一 功能;及 将该误差信号回授给该递降调整器,以改变该脉冲 宽度调变信号的一脉冲宽度。22.如申请专利范围 第21项之方法,其中该递降调整器具有不大于约1欧 姆之一低内部阻抗。23.如申请专利范围第22项之 方法,其中该低内部阻抗可提供该脉冲宽度调变螺 线圈驱动器功率消耗之该减少率。24.如申请专利 范围第21项之方法,其中该递降调整器系包含一输 入电压接脚、一回授电压接脚、一重置接脚、一 接地接脚、及一转变电压接脚。25.如申请专利范 围第24项之方法,其中产生流过该螺线圈的该实际 电流之该等步骤系进一步包含: 将一第一供应电压连接至该递降调整器的该输入 电压接脚; 将该螺线圈的一第一端连接至该转变电压接脚; 将该螺线圈的一第二端连接至一电流感测电阻的 一第一端; 将该电流感测电阻的一第二端连接至一第二供应 电压的该电流感测电阻; 将二极体的一阴极连接至该转变电压接脚; 将该二极体的一阳极连接至一第三供应电压;及 将该递降调整器的土端接脚连接至该第三供应电 压。26.如申请专利范围第25项之方法,其中该二极 体是一萧特基二极体。27.如申请专利范围第25项 之方法,其中转换流过该螺线圈的该实际电流之该 步骤系包含使用一第一放大器级放大及滤波跨在 该电流感测电阻上的一电压,以产生流过该螺线圈 的该实际电流之该电压类比。28.如申请专利范围 第27项之方法,其进一步包含使该电压类比监视该 脉冲宽度调变螺线圈驱动器之一效率。29.如申请 专利范围第27项之方法,其中该放大器级系包含一 运算放大器、电阻、与电容元件。30.如申请专利 范围第27项之方法,其中当流过该螺线圈的该实际 电流符合该想要的电流流动时,该回授电压接脚系 受到超过该地接脚的一递降调整器操作决定的电 压所偏压。31.如申请专利范围第30项之方法,其中 产生一误差信号之该步骤系进一步包含使用一第 二放大器级将流过该螺线圈的该实际电流流动的 该电压类比向负端偏移该第二供应电压与该递降 调整器操作决定电压的总和,以产生该实际电流流 动的一按比例决定及偏压的电压类比。32.如申请 专利范围第31项之方法,其中该第二放大器级系包 含一运算放大器与电阻元件,该第二放大器级是一 乘2的非反相放大器。33.如申请专利范围第31项之 方法,其中该产生该误差信号之该步骤系进一步包 含使用一第三放大器级滤波该流设定点电压,以产 生该设定点电压。34.如申请专利范围第33项之方 法,其中该第三放大器级是一低通滤波器,其包含 一运算放大器、电阻、与电容元件,该等电阻与电 容元件可决定该低通滤波器的一截止频率。35.如 申请专利范围第33项之方法,其中产生该错误信号 之该步骤系进一步包含使用该设定点电压比较流 过该螺线圈的该实际电流流动的该按比例决定及 受偏压的电压类比,以便在该递降调整器上使用一 第四放大器级产生该回授电压接脚之一回授电压 。36.如申请专利范围第35项之方法,其中该第四放 大器级系包含一运算放大器电阻元件。37.如申请 专利范围第35项之方法,其中该螺线圈可控制在一 质量流控制器的转阀。38.如申请专利范围第37项 之方法,其中该流设定点电压可透过在该质量流控 制器的一数位信号处理器决定。39.如申请专利范 围第38项之方法,其中该数位信号处理器可根据通 过该转阀之一想要的流而比较通过该转阀的一实 际流,及计算该设定点电压,通过该转阀的该实际 流是该想要电流流动之一功能。40.一种具功率消 耗的一减少率之脉冲宽度调变螺线圈驱动器,用以 驱动在一质量流控制器中之一转阀,该脉冲宽度调 变螺线圈驱动器系包含: 一螺线圈; 一流设定点电压,用以建立流过该螺线圈的一想要 的电流流动; 通过该螺线圈的一实际电流流动之一电压类比,该 螺线圈可当作一诊断工具使用,以监督该脉冲宽度 调变螺线圈驱动器的功率;及 一递降调整器,其使用该流设定点电压与该电压类 比之一功能以控制流过该螺线圈的一实际电流流 动,该递降调整器具有不大于约1欧姆的低内部阻 抗,可提供功率消耗的该减少率。图式简单说明: 第一图是具如同一控制元件电晶体的一控制器之 基本线控制电路; 第二图是具开关关闭的一脉冲宽度调变螺线圈电 流控制器之一基本电路; 第三图是具开关打开的一脉冲宽度调变螺线圈电 流控制器之一基本电路; 第四图是在第二图和第三图的螺线圈峰对峰电流 之一图式; 第五图是一五伏特递降调整器之一典型电路; 第六图是一PWM系统之本发明的一具体实施例,用以 控制通过一螺线圈之电流,该螺线圈可控制在一质 量流控制器中的一转阀;及 第七图系包含第六图所示电路的一具体实施例元 件値表格。
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