基于56F8300的液压缸运动速度的PWM控制方法研究

　　液压缸在工业中有着广泛的应用。目前，在使用定量泵作为液压源的液压缸运动速度控制系统中，一般主要使用流量控制阀调节液压缸的运动速度。但 是，流量控制阀组成的液压系统有调速性能差，功率损失大等缺点。而 PWM(Pulse Width Mod-ulation)控制的高速开关阀所组成的液压系统，容易由微控制器实现数字控制，并且由于高速开关阀工作在全开或全关的状态，所以功率损失小， 提高了液压系统的工作效率[1,2]。

　　本文采用飞思卡尔公司的56F8300混合控制器作为主控芯片，设计了液压高速开关阀驱动器。介绍了利用 56F8300 混合控制器的 PWM 模块，实现液压缸速度的普通 PWM 控制和差动 PWM 控制的方法。

　　1 PWM 控制的液压系统原理

　　PWM 控制的液压系统由混合控制器 56F8300、驱动电路、两位三通高速开关阀和定量液压泵组成。56F8300 混合控制器是以 56800E 为内核的 16位数字信号处理器，其扩展了15位宽的PWM模块，能够产生 6 路 PWM 信号。该控制器的 PWM 信号有边缘对齐和中心对齐两种对齐方式。液压系统原理如图1 所示，由混合控制器 56F8300 发出两路PWM 信号，经过驱动电路放大后，驱动 24 V 高速开关阀。通过调节两路 PWM 信号的占空比，控制液压系统的流量，进而控制双杆液压缸的运动速度和运动方向。

　　2 高速开关阀驱动电路设计

　　高速开关阀驱动电路如图2 所示，驱动电路输入由56F8300 发出的两路 PWM 信号(PWM0 和PWM1)，经过光耦 6N138 光电隔离后，输入到FAN3299T. FAN3299T 是高速低边功率场效应管栅极驱动器，在VDD 输入电压为10 V 时，电路中场效应管 MTP3055VL 的栅极驱动电压为 10 V.高速开关阀A和高速开关阀B由功率场效应管MTP3055VL 控 制 。MTP3055VL 是N 沟 道MOSFET，其额定电压 60 V，额定电流 12 A，特别适用于低压，高速开关控制。续流二极管 IN4148并联在高速开关阀线圈的两端，当流过线圈中的电流发生变化时，线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈所构成的回路消耗掉，从而保护了电路中的 其他元件的安全。

　　3 基于56F8300 的 PWM 控制方法

　　PWM 控制的液压系统，主要有普通 PWM 控制和差动 PWM 控制两种方法[3]。

　　3.1 普通PWM 控制方法

　　普通PWM 控制的原理如图1 所示，当高速开关阀A 受 PWM0 信号控制，高速开关阀 B 常关时，活塞杆向右移动。当高速开关阀 B 受 PWM1 信号控制，高速开关阀 A 常关时，活塞杆向左移动。普通 PWM 控制时，采用 56F8300 混合控制器PWM 模块中的边缘对齐模式。如图 3 所示，以活塞杆向右移动为例，高速开关阀 A 由 PWM0 信号控制，产生左液压腔中的压力 Pa，高速开关阀 B 由PWM1 信号控制(常关)。