TLC2543在噴油器驅動控制反饋電路中的應用

中北大學機械與動力工程學院 陳林 董小瑞 王艷華

TLC2543在噴油器驅動控制反饋電路中的應用

中北大學機械與動力工程學院 陳林 董小瑞 王艷華

針對噴油器驅動控制電路設計了電流檢測反饋模塊，對該模塊電路結構進行了整體分析，并重點闡述了TLC2543模數轉換芯片的特點、時序特性及其在電流檢測模塊電路中的應用，并編寫了該芯片的控制程序，用于電流采樣和模數轉換，反饋給控制器控制噴油器驅動電路工作和噴油器工況檢測。

驅動控制電路；TLC2543芯片；電流檢測；噴油器

發動機缸內直噴技術能夠有效的實現節能減排，70年代美國Texaco的 TCCS系統和 Ford的PROCO系統就已經開始采用汽油機缸內直噴工作方式[1,2]。噴油器作為實現發動機缸內直噴技術的關鍵部件，其良好的動態響應性能對于提高發動機的動力性、燃油經濟性和降低有害氣體排放具有至關重要的作用。

1 引言

噴油器驅動控制電路主要采用電流驅動，其理想驅動電流波形如圖1所示：

為了實現對噴油器驅動電流波形的控制，噴油器驅動電路一般采用基于電流反饋的PWM控制，其中電流檢測電路串聯于噴油器驅動控制電路中。

圖1 電磁閥理想電流模型[3]

2 基于TLC2543的噴油器電流檢測電路模塊

2.1 噴油器電流檢測模塊組成

噴油器電流檢測模塊如圖2所示：

圖2 電流檢測模塊

通過噴油器電磁閥的電流流過串聯于噴油器驅動控制電路中的傳感器后，電流傳感器將電流信號轉化為電壓信號，隨后經過濾波、放大，通過A/D轉換器將模擬量轉換為ECU可以處理的數字量送給ECU進行處理，其中A/D轉換模塊采用TLC2543芯片。

2.2 TLC2543芯片特點

TLC2543是美國TI公司的12位模數轉換芯片，其具有11路模擬輸入量，串行輸出，可編程為雙極性輸出或單極性輸出，輸出數據長度可根據需要編程為8、12或16位。TLC2543DB、DW或N封裝的引腳排列如圖3所示：

圖3 DB、DW或N封裝

芯片為20引腳封裝，其中AIN0-AIN10為模擬量輸入通道。CS為片選端，在由高變低時，內部計數器復位；由低變高時，在設定時間內禁止DATAINPUT和I/O CLOCK。DATAINPUT為控制字串行數據輸入端，DATAOUT為三態串行輸出端，當片選信號為1時，處于高阻狀態，為0時處于激活狀態；EOC為轉換結束信號端子，GND為接地端，I/OCLOCK為時鐘輸入端，在前8個上升沿，DATAINPUT串行輸入的8位數據存入輸入數據寄存器，并在第四個下降沿，被選通的模擬輸入電壓開始向電容器充電，直到時鐘的最后一個下降沿為止；與此同時，將前一次轉換的數據結果輸出到DATAOUT端，在下降沿時輸出信號開始變化。REF+為正電壓基準端，最大的輸入電壓范圍由加于本端與REF-端的電壓差決定；REF-為負基準電壓端，基準電壓的低端（通常為被加到REF-）；VCC為輸入電源。

2.3 TLC2543控制字及時序圖

TLC2543控制字為一個字節，其中高四位D7-D4決定了被選擇的通道號；控制字的第三位和第二位（D3、D2）決定輸出數據長度為8、12（標準長度）或 16位；D1為 0時，最高位在前，為1時，最低位在前；D0為0時，表示輸出數據為單極性，為1時表示輸出數據為雙極性。

圖4 接口時序圖

TLC2543工作時序如圖4所示，由時序圖可以看出，在片選信號下降沿時，上次模數轉化結束時最高位數據被輸出，隨后在每一個時鐘下降沿串行輸出數據有效，可以被控制器串行讀入；在I/O CLOCK前8個時鐘周期的上升沿時，TLC2543控制字被串行寫入控制寄存器內，其中TLC2543在第四個時鐘下降沿開始采樣，并持續到設定的最后一個時鐘，在最后一個時鐘下降并經過一段時間延遲后，EOC變為低電平。采樣周期結束，開始模數轉換，轉換結束后EOC變為高電平，轉換數據被存到輸出數據寄存器，同時EOC上升沿使TLC2543回到就緒狀態，以便開始下一周期。

2.4 TLC2543與微處理器ECU接口電路及C51程序

在噴油器驅動電路中，微處理器采用51系列單片機STC89C52，TLC2543與AT89C52接口電路如圖5所示。

圖5 TLC2543與微處理器ECU接口電路

基于STC89C52的TLC2543控制模塊程序如下子程序清單所示：

3 結論

TLC2543具有11路模擬輸入通道，串行輸出轉換數據，可以極大節約控制器端口資源，轉換速率快、精度高、性能優良，可以很好地應用于噴油器驅動控制反饋電路中，檢測電流大小并實時反饋給控制器，對噴油器電磁閥的電流進行控制，使噴油器電磁閥快速響應以適應發動機各個工況，與此同時通過檢測噴油器電流大小，可以反映噴油器是否工作于正常狀態，以用于噴油器工況的檢測。

[1]Zhao Fuquan,Lai Mingchai,David L Harringt- on. A Review of Mixture Preparation and Combustion Control Strategies for Spark-I- gnited DirectInjection Gasoline Engines [C].SAE Paper 970627,1997.

[2]Carlos Queiroz,Eduardo Tomanik. Gasoline Direct Injection Engines a Bibliographical Review [C]. SAE Paper 973113,1997.

[3]項占琴，呂福在.高速強力電磁閥在柴油機電噴系統中的應用研究.內燃機工程，2000，21（3）:7～13

陳林，男，在讀碩士，車輛工程專業。