中北大学机械与动力工程学院 陈林 董小瑞 王艳华

TLC2543在喷油器驱动控制反馈电路中的应用

中北大学机械与动力工程学院 陈林 董小瑞 王艳华

针对喷油器驱动控制电路设计了电流检测反馈模块，对该模块电路结构进行了整体分析，并重点阐述了TLC2543模数转换芯片的特点、时序特性及其在电流检测模块电路中的应用，并编写了该芯片的控制程序，用于电流采样和模数转换，反馈给控制器控制喷油器驱动电路工作和喷油器工况检测。

驱动控制电路；TLC2543芯片；电流检测；喷油器

发动机缸内直喷技术能够有效的实现节能减排，70年代美国Texaco的 TCCS系统和 Ford的PROCO系统就已经开始采用汽油机缸内直喷工作方式[1,2]。喷油器作为实现发动机缸内直喷技术的关键部件，其良好的动态响应性能对于提高发动机的动力性、燃油经济性和降低有害气体排放具有至关重要的作用。

1 引言

喷油器驱动控制电路主要采用电流驱动，其理想驱动电流波形如图1所示：

为了实现对喷油器驱动电流波形的控制，喷油器驱动电路一般采用基于电流反馈的PWM控制，其中电流检测电路串联于喷油器驱动控制电路中。

图1 电磁阀理想电流模型[3]

2 基于TLC2543的喷油器电流检测电路模块

2.1 喷油器电流检测模块组成

喷油器电流检测模块如图2所示：

图2 电流检测模块

通过喷油器电磁阀的电流流过串联于喷油器驱动控制电路中的传感器后，电流传感器将电流信号转化为电压信号，随后经过滤波、放大，通过A/D转换器将模拟量转换为ECU可以处理的数字量送给ECU进行处理，其中A/D转换模块采用TLC2543芯片。

2.2 TLC2543芯片特点

TLC2543是美国TI公司的12位模数转换芯片，其具有11路模拟输入量，串行输出，可编程为双极性输出或单极性输出，输出数据长度可根据需要编程为8、12或16位。TLC2543DB、DW或N封装的引脚排列如图3所示：

图3 DB、DW或N封装

芯片为20引脚封装，其中AIN0-AIN10为模拟量输入通道。CS为片选端，在由高变低时，内部计数器复位；由低变高时，在设定时间内禁止DATAINPUT和I/O CLOCK。DATAINPUT为控制字串行数据输入端，DATAOUT为三态串行输出端，当片选信号为1时，处于高阻状态，为0时处于激活状态；EOC为转换结束信号端子，GND为接地端，I/OCLOCK为时钟输入端，在前8个上升沿，DATAINPUT串行输入的8位数据存入输入数据寄存器，并在第四个下降沿，被选通的模拟输入电压开始向电容器充电，直到时钟的最后一个下降沿为止；与此同时，将前一次转换的数据结果输出到DATAOUT端，在下降沿时输出信号开始变化。REF+为正电压基准端，最大的输入电压范围由加于本端与REF-端的电压差决定；REF-为负基准电压端，基准电压的低端（通常为被加到REF-）；VCC为输入电源。

2.3 TLC2543控制字及时序图

TLC2543控制字为一个字节，其中高四位D7-D4决定了被选择的通道号；控制字的第三位和第二位（D3、D2）决定输出数据长度为8、12（标准长度）或 16位；D1为 0时，最高位在前，为1时，最低位在前；D0为0时，表示输出数据为单极性，为1时表示输出数据为双极性。

图4 接口时序图

TLC2543工作时序如图4所示，由时序图可以看出，在片选信号下降沿时，上次模数转化结束时最高位数据被输出，随后在每一个时钟下降沿串行输出数据有效，可以被控制器串行读入；在I/O CLOCK前8个时钟周期的上升沿时，TLC2543控制字被串行写入控制寄存器内，其中TLC2543在第四个时钟下降沿开始采样，并持续到设定的最后一个时钟，在最后一个时钟下降并经过一段时间延迟后，EOC变为低电平。采样周期结束，开始模数转换，转换结束后EOC变为高电平，转换数据被存到输出数据寄存器，同时EOC上升沿使TLC2543回到就绪状态，以便开始下一周期。

2.4 TLC2543与微处理器ECU接口电路及C51程序

在喷油器驱动电路中，微处理器采用51系列单片机STC89C52，TLC2543与AT89C52接口电路如图5所示。

图5 TLC2543与微处理器ECU接口电路

基于STC89C52的TLC2543控制模块程序如下子程序清单所示：

3 结论

TLC2543具有11路模拟输入通道，串行输出转换数据，可以极大节约控制器端口资源，转换速率快、精度高、性能优良，可以很好地应用于喷油器驱动控制反馈电路中，检测电流大小并实时反馈给控制器，对喷油器电磁阀的电流进行控制，使喷油器电磁阀快速响应以适应发动机各个工况，与此同时通过检测喷油器电流大小，可以反映喷油器是否工作于正常状态，以用于喷油器工况的检测。

[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]项占琴，吕福在.高速强力电磁阀在柴油机电喷系统中的应用研究.内燃机工程，2000，21（3）:7～13

陈林，男，在读硕士，车辆工程专业。