Некоторые итоги, так сказать, изыскательских работ по построению универсального драйвера. Чтоб самому не забыть, а может еще кому и пригодится.
Итак, основных путей несколько:
1. Аналоговый драйвер - как в первом посте (а-ля LM1949) с обратной связью, работает довольно просто и надежно. Не требует мощного нижнего flayback-а, верхний не нужен совсем. Из недостатков - транзистор работает в линейном режиме, соответственно с низким КПД. В стационарном оборудовании (различные тестовые стенды) недостаток не критичен и способность параметрически адаптироваться к различным типам форсунок перевешивает. Для авто радиатор(ы) могут оказаться громоздкими, особенно если большое число форсунок.
2. ШИМ драйвер - в свою очередь можно разделить управление на:
а) Без обратной связи - большинство выпускаемых ЭБУ, в них параметры ШИМ задаются в виде уставок, заранее определенных производителем блоков. Для достижения универсальности, требуется обмер используемых типов форсунок. Как правило, присутствуют нижний и верхний flayback-и. Без верхнего flayback-а выделение тепла на нижнем при определенных параметрах ШИМ может оказаться не меньше чем на транзисторе в первом варианте (в частности, неудачный опыт мегасквирта версии 2, в третьей поставили верхний). Поэтому, ИМХО, применение ШИМ без верхнего flayback-a не имеет смысла.
б) С "половинчатой" (мой термин, не придирайтесь строго - далее поясню) обратной связью, здесь контролируются параметры тока во время открытого состояния ключа - по шунту от ключа к земле - при наличии верхнего flayback-а (далее ВФл) .
с) С полной обратной связью - контроль тока непосредственно в катушке форсунки - форсунка соединена с +12В через шунт. (Оба Фл).
Формирование ШИМ сигнала может осуществляться как с помощью МК, так и аналоговым путем, либо гибридным.
Удивительно, но мало где встречается внятно описанный алгоритм управления ключем ВФл. В сети находится документ на более продвинутого коллегу LM1949 - ШИМ драйвер
L584.
На стр. 7 представлена диаграмма управляющих сигналов:
Q1 - ключ ВФл. Как видно из диаграммы он должен открываться при наличии ШИМ регулирования и отключаться во время спада тока. Собственно, к такому же выводу пришел и я, еще до того как увидел этот документ. Более того, на все время действия пикового тока можно безболезненно включать ВФл, поскольку при нарастании тока он никакого влияния не оказывает, но это существенно упрощает логику управления.
Теперь о том, почему обратная связь является "половинчатой" - шунт расположен после ключа, и во время спада тока (Q2 выкл.), при работе ВФл, ток форсунки замыкается через D1 и Q1, а ток через шунт нулевой. Соответственно, при данной схемотехнике, информации о величине спадающего тока у драйвера просто нет. Поэтому параметрически задается только ток отключения, а ток включения определяется косвенно времязадающими элементами - фактически задается время спада конденсаторами C1 и C2. Очевидно, что при подключении форсунок с другой индуктивностью картина изменится. Это хорошо видно при моделировании. Ток падает медленней чем нарастает (включен ВФл) и усреднится на величине, когда время спада сравняется с временем возрастания, а это прямо зависит от конденсаторов и индуктивности - кстати, по этой причине частота ШИМ оказывает большее влияние чем скважность - после определенного предела увеличение заполнения почти не вызывает роста тока, в то время как увеличение частоты подымает его существенно). Другими словами, для универсального драйвера эта схема также мало подходит.
Если перенести шунт к катушке и поставить дифф. усилитель, то можно задавать токи вкл/выкл непосредственно, практически независимо от параметров катушки. Тут тоже два варианта - шунт между +12В и форсункой, что иногда может быть неудобно (когда группа форсунок спарена по одному проводу), но это единственный вариант без гальванической развязки - если шунт между катушкой и ключем, то катушка при коммутации как бы "приподнимает" потенциал на входе дифф. усилителя выше напряжения питания, результат получается не корректный.
Если подключение таки требует +12В напрямую, то можно применить гальвано-развязанный датчик тока, например
ACS712.. Но, за все надо платить.
Результат моделирования, относительно простой и логичной схемы (выложу потом, когда причешу ее немного):
Работает в широком диапазоне сопротивлений и индуктивностей.
Диаграмма очень похожа на L584. Но, что примечательно, частота ШИМ является минимально необходимой (определяется токами и гистерезисом) и также может изменятся параметрически в зависимости от параметров форсунки. Выбросы напряжения и их гашение в НФл происходит в момент перехода с пикового тока на ток удержания, и при выключении (см. на графике мощность выбросов через НФл ).
Для сравнения график выбросов с отключенным управлением ВФл (2 Omh, 2 mH, 4/1 А):
Мгновенная мощность через нижний Фл достигает 140 Вт при ШИМ-мировании пикового тока и порядка 35 Вт на удержании. Среднюю за период не считал, но явно не мало.
Написал длиннее чем хотел, но тема довольно интересная, и есть еще очень много нюансов. Если что, поправляйте и дополняйте. Позже добавлю найденную информацию по токам, временам, индуктивностям некоторых форсунок.