[发明专利]一种模块化电子节气门可靠驱动器

权利要求书

1.一种模块化电子节气门可靠驱动器，包括电源控制器、开关电源模块、保护控制器、故障与失效指示灯和冗余备份设计，所述电源控制器、开关电源模块、保护控制器、故障与失效指示灯和冗余备份设计之间通过CAN网络连接，其特征在于：所述电源控制器包括单片机、第一电流采样电路、差分放大器、模数转换器、数模转换器、加法器、温度传感器和通讯接口；所述电流采样电路获取开关电源模块输出的电流值，通过模数转换器转换为数字信号供单片机采集；所述温度传感器用于采集开关电源模块的温度，所述单片机用于调整开关电源模块的功率输出；所述开关电源模块包括BUCK开关电源控制器和外围电路，所述BUCK开关电源控制器通过利用BUCK降压型开关电源的原理将负载电压降压并稳压至恒定电压值；所述保护控制器包括电压采样电路、第二电流采样电路、MOSFET管及MOSFET驱动电路；所述MOSFET管当电压采样电路检测到开关电源模块发生异常或者失效时，切断开关电源模块的输出，用于保护电子节气门的电源系统安全；所述单片机综合电压和电流信号，通过通信接口与其他模块进行通讯，通过数模转换器与加法器控制开关电源模块的反馈端；所述电源控制器上还集成安装有保护控制程序；所述冗余备份设计包括电源系统主控制器和通讯接口；所述冗余备份设计与其他模块并联连接，用于分摊其他模块的负载功率，当某个模块失效时，切断该模块并通过剩余模块继续正常供电；同时还用于检测各模块的输出功率与开关电源温度；所述冗余备份设计通过功率平均算法实现，基于自主均流法的电流平均原理，自动选择输出电流最大电源模块为主模块，其余模块为从模块；以主模块的电流为目标值，调节开关电源主从模块反馈值的差，即差模反馈量，从而调节从模块开关电源输出电流；根据所有模块输出电压的平均值与目标稳压值的差，调整所有模块开关电源的反馈偏置，即共模反馈量，实现电源系统的稳压；最终实现电子节气门系统的稳压与均流； 保护控制程序的电路中MOS驱动电路将单片机的0~5V信号转换为0~12V的MOS管驱动信号；输出为推挽输出形式，在电源发生异常时，保护控制器输出GATE信号到保护执行电路中，使MOS管关断，从而实现电源模块的保护；通过多模块电源并联，实现电源模块的冗余备份；电源系统在某些电源模块失效的情况下，仍然能够保持输出不变，同时负载均分到各模块上；功率平均算法的核心是模块与电源系统控制器的通讯；其中，电源系统控制器的功能主要包括：获取各模块的电流值并选出电流最大值，向各模块发送目标电压值与目标电流值；电源模块按照电源系统控制器给定的功率，调节PWM输出，从而实现通过调节开关电源反馈量间接调节输出功率；包括如下步骤：

（1）通过ADC转换，获取当前电源模块输出电压、电流、温度值；

（2）检查电压电流与温度值是否异常，若异常则使GATE输出高电平，切断MOS管，且控制故障指示灯变红，否则继续执行步骤（3）；

（3）读出内存中目标电压与电流值；

（4）以电压值为基准，电流值与温度值为负反馈修正值，计算出PWM输出值；

（5）调节PWM模块输出占空比；

（6）重复步骤（1）；

其中除主循环外还有外部中断事件，用于电源模块与电源系统控制器：

（1）从电源系统控制器接收当前目标电压与目标电流数据包，并覆盖内存上的数据；

（2）接收完毕后向电源系统控制器发送当前测量电流。

2.根据权利要求1所述的一种模块化电子节气门可靠驱动器，其特征在于：所述故障与失效指示灯为RGB的LED灯，用于在检修时提示检修人员检查故障并排除故障。