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CN115001276A - 带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路及其应用的无人机发动机 - Google Patents

带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路及其应用的无人机发动机 Download PDF

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CN115001276A
CN115001276A CN202210840588.6A CN202210840588A CN115001276A CN 115001276 A CN115001276 A CN 115001276A CN 202210840588 A CN202210840588 A CN 202210840588A CN 115001276 A CN115001276 A CN 115001276A
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Abstract

本发明公开一种带故障诊断保护的峰值‑保持驱动电路及其应用的无人机发动机，包括微控制器、功率驱动单元、电流检测单元和逻辑控制单元，电流检测单元和逻辑控制单元构成控制电路；微控制器输出喷油信号，并接收电流检测单元反馈的两路比较器信号以完成故障诊断及保护；功率驱动单元根据逻辑控制单元输入的逻辑信号控制喷油器驱动电路的开启和关断；电流检测单元根据检测到的电流值输出两路比较器信号；逻辑控制单元根据微控制器的喷油信号和电流检测单元的两路比较器信号，输出逻辑驱动信号。

Description

带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路及其应用的无人机发 动机
技术领域
本发明涉及峰值-保持驱动电路技术，具体涉及一种带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路及其应用的无人机发动机。
背景技术
无人机发动机中，应用于进气道喷射式的喷油器，其线圈内阻较大，通常采用饱和电压驱动的方式；而应用于缸内直喷方式的喷油器，通常线圈内阻较小且电感较大，需要专用的控制器实现峰值-保持驱动。峰值-保持驱动是一种适用于驱动任何喷油器甚至线圈的驱动方式，驱动过程分为两段：初段采用高电压驱动，提升喷油器线圈电流上升速率，实现喷油器快速开启；后段采用低电压驱动或脉宽调制驱动，控制喷油器线圈电流维持在保证喷油器开启的最小值，降低线圈功耗以减少发热。
峰值-保持驱动电路包括驱动电路和控制电路两个部分，其中控制电路根据电流信号，输出控制驱动电路的调制信号。控制电路一般有三种方案：
第一种是使用具有高速模数转换功能的微控制器，由微控制器获取电流值，并根据内部代码执行相应的控制逻辑，从而输出驱动信号。该方案的优点是可以实现任何复杂的控制策略，缺点是对微控制器性能要求高，占用资源多，且需要有完备的软件逻辑策略。对于成熟稳定且一致性较好的喷油器产品，可以通过对驱动电压、电流以及目标喷油器参数的标定，确定保持电流阶段驱动的占空比，从而消除对电流采样电阻或电流传感器的需求，达到降低成本的目的，因此得到大批量采用。
第二种是使用具有串行外围接口（SPI）通讯的专用集成芯片电路，核心微控制器以通讯的方式发送喷油指令，包括喷油起始时刻、喷油脉宽、峰值电流数值、保持电流分段数及各段保持电流数值，集成芯片根据指令信息及内置电流传感器采样值，完成逻辑判断并输出驱动信号。该方案的优点是集成芯片体积小功能强，微控制器代码简单，所有控制参数可调且准确，能够轻易的实现指定样式的三段峰值-保持电流，缺点是芯片价格较贵，且多为专用芯片，一般用于多段保持电流驱动的大批量生产场合，不在零售市场出售。
第三种是使用分立元件搭建控制电路，根据微控制器输出的喷油信号实现完整的峰值-保持电流控制。这种方案的控制参数可调且准确，对控制器的性能没有要求，也无需修改原有微控制器代码，适合在喷油器驱动单元开发初期使用；这种方案逻辑和电路均较为复杂，需要的电流传感器也会增加成本。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路及其应用的无人机发动机，本发明适用于低内阻高电感喷油器或线圈。
技术方案：本发明的一种带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路，包括微控制器、功率驱动单元、电流检测单元和逻辑控制单元，电流检测单元和逻辑控制单元构成控制电路；所述电流检测单元采用带双路比较器的电流感应放大器，其接收功率驱动单元中电流采样电阻两端的电压信号Rs+和Rs-，并接收微控制器的喷油信号Drive，进而对第一路比较器锁存控制，然后根据电流信号Current和锁存控制信号输出第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2，并经过电阻Rpu1和电阻Rpu2上拉后输出给逻辑控制单元；所述微控制器集成于电子控制单元ECU，微控制器输出喷油信号Drive并接收电流检测单元反馈的两路比较器信号（C1和C2）和电流信号Current进而实现故障诊断；所述逻辑控制单元根据微控制器的喷油信号Drive和电流检测单元的第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2来输出逻辑信号Logical Drive；所述功率驱动单元接收逻辑控制单元的逻辑信号Logical Drive和微控制器的喷油信号Drive分别作为高侧驱动输入和低侧驱动输入，输出的驱动信号（即是指功率驱动单元中半桥芯片后的输出信号）分别驱动高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL，高侧MOSFET芯片QH一端连接电源，低侧MOSFET芯片QL一端连接功率地，高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL之间还依次连接有电流采样电阻Rs和喷油器Injector的接插件，进而控制驱动电路的开启和关断。
其中，电流感应放大器的作用就是根据Rs+和Rs-的电压差值，放大20倍后，从第二引脚OUT输出Current电压信号，比较器均使用该信号分压后和参考电压比较。
进一步地，所述电流检测单元中还包括由滤波电阻Rf+和Rf-以及滤波电容Cf构成的两路RC滤波电路，通过两路RC滤波电路将功率驱动单元的电压信号Rs+和电压信号Rs-输入电流感应放大器，电流感应放大器的放大倍率为G (V/V)，（例如采用INA203电流感应放大器，则其放大功率为20V/V），则电流感应放大器的输出电压
Figure DEST_PATH_IMAGE002
与功率驱动电流
Figure DEST_PATH_IMAGE004
以及电流采样电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE006
的关系满足：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
；
所述电流感应放大器集成有两路比较器（包括第一路比较器和第二路比较器,第一路比较器的参考电压选择1.2V，第二路比较器的参考电压为默认0.6V）输出电压
Figure 46705DEST_PATH_IMAGE002
直接接入第一路比较器，同时经过分压电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE010
和分压电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE012
分压后接入第二路比较器，则使得两路比较器输出高电平信号的最小驱动电流
Figure DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure DEST_PATH_IMAGE016
分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure DEST_PATH_IMAGE020
；
然后控制电流采样电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE022
以及分压电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE024
和分压电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE026
，使得峰值电流为
Figure DEST_PATH_IMAGE028
且保持电流为
Figure DEST_PATH_IMAGE030
；此时电流检测放大器在驱动电流高于峰值电流和保持电流时分别输出高电平的第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2，接着经过电阻Rpu1和电阻Rpu2上拉后输出给逻辑控制单元。
进一步地，对第一路比较器锁存控制的具体内容为：第一路比较器上集成的锁存器由喷油信号Drive控制，当喷油信号Drive为低电平时，锁存器复位，此时第一路比较器信号C1的电平仅与驱动电流I相关；当喷油信号为高电平时，锁存器工作，即驱动电流I达到峰值电流
Figure 263095DEST_PATH_IMAGE028
后，第一路比较器信号C1变为高电平且被锁存，使得驱动电流I低于峰值电流
Figure 291094DEST_PATH_IMAGE028
时，第一路比较器信号C1维持高电平，直至喷油信号Drive变为低电平使得锁存器复位，这一功能确保了单次峰值-保持电流驱动过程仅输出单个峰值电流波形。
进一步地，所述逻辑控制单元配置有多功能逻辑门（SN74LVC1G58），多功能逻辑门接收微控制的喷油信号Drive以及电流检测单元的第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2，并输出逻辑信号Logical Drive；多功能逻辑门上设有In0通道、In1通道和In2通道，逻辑控制单元根据In0、In1、In2三个通道输入信号的电平改变输出信号Y的电平，然后将喷油信号Drive输入In0通道，第二比较器信号C2输入In1通道，第一路比较器信号C1输入In2通道，则输出信号Y即为逻辑信号Logical Drive。
进一步地，所述功率驱动单元采用半桥驱动电路，包含有半桥驱动芯片UCC27212（实现栅极驱动）和自举电容Cboot，半桥驱动芯片分别通过HI引脚和LI引脚输入逻辑信号Logical Drive和喷油信号Drive，然后半桥驱动芯片分别通过HO引脚和LO引脚将驱动信号输出，其中通过HO引脚将驱动信号经过栅极驱动电阻Rgh输入高侧MOSFET芯片QH的栅极，通过LO引脚将驱动信号经过栅极驱动电阻Rgl输入低侧MOSFET芯片QL的栅极，进而实现驱动高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL；所述高侧MOSFET芯片QH的漏极接电源Vbst，源极接电流采样电阻Rs，还通过肖特基二极管D1连接功率地PGND形成续流回路；所述低侧MOSFET芯片QL源极接功率地PGND，漏极接喷油器Injector，还通过肖特基二极管D2连接电源Vbst形成续流回路。
本发明中功率驱动单元的半桥芯片作用为驱动栅极，将输入的逻辑信号HI、LI信号分别转化为12V驱动电信号HO、LO输送到MOSFET的栅极。栅极驱动电阻Rg用来调整驱动电流强度，栅极放电电阻Rgsl用来确保无驱动信号时栅极为低电平。
进一步地，当输入功率驱动单元的喷油信号Drive和逻辑信号Logical Drive均为高电平时，半桥驱动芯片控制高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL开启，喷油器驱动电流I从供电端Vbst依次经过高侧MOSFET芯片QH、喷油器Injector、电流采样电阻Rs、低侧MOSFET芯片QL到功率地PGND，实现对喷油器的驱动；
当输入功率驱动单元的喷油信号Drive为高电平且逻辑信号Logical Drive为低电平时，高侧MOSFET芯片QH关闭，低侧MOSFET芯片QL开启，此时进入续流模式，电流从功率地PGND依次经过续流二极管D1、喷油器Injector、电流采样电阻Rs、低侧MOSFET芯片QL到功率地PGND，直至喷油器驱动电流下降为0；且此时续流回路两端均为功率地PGND，电动势相等，因此驱动电流下降趋势较为缓和，可以降低逻辑控制单元的调制频率；
当输入功率驱动单元的喷油信号Drive和逻辑信号Logical Drive均为低电平，半桥驱动芯片控制高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL关闭，此时进入续流模式，电流从功率地PGND依次经过续流二极管D1、喷油器Injector、电流采样电阻Rs、续流二极管D2到供电端Vbst，直至喷油器驱动电流下降为0，且续流回路输入端为功率地PGND，输出端为供电端Vbst，驱动电流在向供电端Vbst充电的过程中快速下降，可以加速喷油器的关闭过程，并可以回收部分能源且减少发热。
上述功率驱动单元中，逻辑信号Logical Drive通过控制高侧MOSFET芯片QH的开关，也就是高侧调制，实现峰值-保持电流驱动；同理，逻辑信号通过控制低侧MOSFET芯片QL的开关，也就是低侧调制，同样可以实现峰值-保持电流驱动。但考虑到自举电容的充放电过程，建议采用高侧调制方式。
上述功率驱动单元采用了半桥驱动电路，同样可以采用单低侧驱动或双电源驱动。采用单低侧驱动仅需输入逻辑信号Logical Drive，但其无法应用上述半桥电路的可变续流方案，造成喷油器关闭过程缓慢、续流回路热负荷升高等问题；双电源驱动优点是在保持电流阶段使用低压电源驱动节省电能，但驱动电流波形与上述单电源供电的半桥驱动电路的基本一致，且增加了一路高侧驱动芯片及MOSFET芯片。因而上述采用单电源供电半桥驱动电路的功率驱动单元是保证驱动效果的最简功率驱动单元。
进一步地，所述微控制器进行故障诊断的过程包括以下步骤：
步骤（1）、微控制器输出喷油信号Drive前，先使能电流检测单元中两路比较器信号的输入捕捉功能，随着喷油信号Drive输出，两路输入捕捉先后检测到第二路比较器信号C2的上升沿、第一路比较器信号C1的上升沿以及第二路比较器信号C2的下降沿，同时记录对应时刻；其中，喷油信号Drive起始时刻至第二路比较器信号C2上升沿时刻的时间间隔，即为电流上升至保持值所用时间
Figure DEST_PATH_IMAGE032
；喷油信号Drive起始时刻至第一路比较器信号C1上升沿时刻的时间间隔，即为电流上升至峰值所用时间
Figure DEST_PATH_IMAGE034
；第一路比较器信号C1上升沿时刻至第二路比较器信号C2下降沿时刻的时间间隔，即为电流由峰值电流向保持电流过渡所用时间
Figure DEST_PATH_IMAGE036
；
步骤（2）进入电流保持阶段，为避免第二路比较器信号C2在电流保持阶段的高低电平频繁切换对微控制器的资源占用，暂时关断两路比较器信号的输入捕捉功能，直至下一次微控制器输出喷油信号Drive前，再次使能两路比较器信号的输入捕捉功能；在固定的驱动电压Vbst下，由于喷油器内部电阻电感特性稳定，
Figure 488988DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 537716DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 703118DEST_PATH_IMAGE036
均为固定值，通过预标定的方式将
Figure 738070DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 351323DEST_PATH_IMAGE034
和
Figure 446318DEST_PATH_IMAGE036
记录在微控制器中；
接着微控制器根据每次燃油喷射过程检测到的两路比较器电平信号及
Figure 99016DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 531134DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 156151DEST_PATH_IMAGE036
与标定值对比，判断当前峰值-保持驱动电路及喷油器的状态，具体的判断逻辑如下：
步骤（2-1）驱动过程中，若先后检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的高电平，并且获取的时间参数
Figure 218785DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 906249DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 345321DEST_PATH_IMAGE036
与标定值差异在10%以内，则判定峰值-保持驱动电路及喷油器正常；
步骤（2-2）驱动过程中，若无法检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的高电平，且喷油信号Drive的脉宽大于
Figure 824844DEST_PATH_IMAGE034
标定值两倍以上时，则判定喷油器或者MOSFET芯片QH、QL三者中至少有一个断路；
步骤（2-3）驱动过程中，若检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的高电平，但时间参数
Figure 120696DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 482407DEST_PATH_IMAGE034
远小于标定值，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，如果随后检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的低电平，则判定喷油器短路，峰值-保持驱动电路正常；如果长期未检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的低电平，则判断喷油器及高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL均短路；
步骤（2-4）驱动过程中，若检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的高电平，且获取的时间参数
Figure 397273DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 105204DEST_PATH_IMAGE034
与标定值差异在10%以内，但在随后两倍的
Figure 509641DEST_PATH_IMAGE036
时间内仍未能检测到第二路比较器信号C2的低电平，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，并判定高侧MOSFET芯片QH短路，喷油器正常；
步骤（2-5）驱动过程中，若依次检测到第一路比较器信号C1、第二路比较器信号C2的高电平和第二比较器信号C2的低电平，且获取的时间参数
Figure 561910DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 139522DEST_PATH_IMAGE034
与标定值差异在10%以内，但
Figure 390375DEST_PATH_IMAGE036
低于标定值的90%，则判定续流二极管D1断路。
进一步地，若微控制器包括高速模数转换模块，则通过电流信号Current进行故障诊断，此时微控制器进行故障诊断的过程如下：
步骤（A）、在微控制器输出喷油信号Drive时开始实时记录驱动电流值，标记出驱动电流到达峰值电流的时刻、驱动电流在达到峰值电流后首次到达保持电流的时刻，以及微控制器关闭输出喷油信号Drive后驱动电流降低为0的时刻；其中，喷油信号Drive起始时刻至峰值电流时刻即为
Figure 903396DEST_PATH_IMAGE034
，峰值电流时刻至之后首次到达保持电流时刻即为
Figure 318328DEST_PATH_IMAGE036
，喷油信号Drive关闭后至驱动电流降低为0的时刻即为
Figure DEST_PATH_IMAGE038
；
其中，
Figure 840576DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 273831DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 223333DEST_PATH_IMAGE038
均为固定值，并通过预标定的方式将
Figure 420834DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 418877DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 582005DEST_PATH_IMAGE038
记录在微控制器中；
步骤（B）、微控制器根据每次燃油喷射过程检测到的电流波形及
Figure 810730DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 121625DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 720097DEST_PATH_IMAGE038
与标定值对比，判断当前峰值-保持驱动电路及喷油器的状态，具体的判断逻辑如下：
步骤（B1）、驱动过程中，若检测到标准的电流波形，且时间参数
Figure 534469DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 950407DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 483019DEST_PATH_IMAGE038
与标定值差异在10%以内，则判定峰值-保持驱动电路及喷油器正常；
步骤（B2）、驱动过程中，若检测不到标准的电流波形，且喷油信号Drive的脉宽大于
Figure 619603DEST_PATH_IMAGE034
标定值两倍以上时，判定喷油器、高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL三者中至少有一个断路；
步骤（B3）、驱动过程中，检测到电流超过设定的峰值电流20%以上，且
Figure 554061DEST_PATH_IMAGE034
远小于标定值，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，如果随后检测到电流下降，则判定喷油器短路，峰值-保持驱动电路正常；如果随后检测到电流持续超过峰值电流，则喷油器、高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL均短路；
步骤（B4）、驱动过程中，检测到电流持续上升且超过峰值，但时间参数
Figure 891632DEST_PATH_IMAGE034
与标定值差异在10%以内，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，并判定高侧MOSFET芯片QH短路，喷油器正常；
步骤（B5）、驱动过程中，检测到电流达到峰值后向保持值过渡，时间参数
Figure 849224DEST_PATH_IMAGE034
与标定值差异在10%以内，但
Figure 117394DEST_PATH_IMAGE036
低于标定值的90%，则判定续流二极管D1断路；
步骤（B6）、驱动过程中，检测到标准的电流波形，且时间参数
Figure DEST_PATH_IMAGE040
、
Figure DEST_PATH_IMAGE042
与标定值差异在10%以内，但
Figure DEST_PATH_IMAGE044
大于标定值两倍以上时，判定低侧MOSFET芯片QL短路或续流二极管D2断路，喷油器正常。
本发明还公开一种无人机发动机，包括直喷喷油器，所述直喷喷油器的线圈连接于带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明采用带双路比较器的电流感应放大器，配合可配置多功能门，以最少的芯片数量和最小的元器件面积实现了峰值-保持电流驱动的控制电路，简化电子控制单元硬件及软件的复杂度，并提供了完整的故障诊断保护。
（2）本发明能够根据微控制器性能提供两种故障诊断方法，第一种程序简单，第二种功能全面，可根据应用场合灵活使用。
（3）本发明功率驱动单元中的逻辑信号通过控制高侧MOSFET芯片的开关，也就是高侧调制，实现峰值-保持电流驱动；逻辑信号也可通过控制低侧MOSFET芯片的开关，也就是低侧调制，实现峰值-保持电流驱动。
（4）除半桥驱动电路，本发明还可应用于单低侧驱动电路或双电源驱动电路，同样可以实现带故障诊断保护的峰值-保持驱动。
（5）本发明的电流检测单元包含的锁存器功能，使得单个喷油信号周期内，第一路比较器输出信号C1在变为高电平后得以维持，进而确保峰值-保持电流驱动过程仅输出单个峰值电流波形。
附图说明
图1为本发明的峰值-保持驱动电路整体框架图；
图2为本发明中功率驱动单元电路示意图；
图3为本发明中电流检测单元电路示意图；
图4为本发明中逻辑控制单元电路示意图；
图5为本发明中微控制器单元电路示意图；
图6为实施例中驱动电流随时间变化示意图；
图7为实施例1中驱动电流示意图；
图8为实施例2中驱动电流示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示，本实施例的一种带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路，包括微控制器、功率驱动单元、电流检测单元和逻辑控制单元，电流检测单元和逻辑控制单元构成控制电路；电流检测单元采用带双路比较器的电流感应放大器，其接收功率驱动单元中电流采样电阻两端的电压信号Rs+和Rs-以及接收微控制器的喷油信号Drive，进而对第一路比较器锁存控制，然后根据电流信号Current和锁存控制信号输出的第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2，并经过电阻Rpu1和电阻Rpu2上拉后输出给逻辑控制单元；微控制器集成于电子控制单元ECU，微控制器输出喷油信号Drive并接收电流检测单元反馈的两路比较器信号和电流信号Current进而实现故障诊断；逻辑控制单元根据微控制器的喷油信号Drive和电流检测单元的第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2来输出逻辑信号Logical Drive；功率驱动单元接收逻辑控制单元的逻辑信号Logical Drive和微控制器的喷油信号Drive分别作为高侧驱动输入和低侧驱动输入，输出的驱动信号分别驱动高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL，高侧MOSFET芯片QH一端连接电源，低侧MOSFET芯片QL一端连接功率地，高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL之间还依次连接有电流采样电阻Rs和喷油器Injector的接插件，进而来控制驱动电路的开启和关断。
如图3所示，电流检测单元还包括由为滤波电阻Rf+和Rf-以及滤波电容Cf构成的两路RC滤波电路，通过两路RC滤波电路将功率驱动单元的电压信号Rs+和电压信号Rs-输入电流感应放大器，本实施例中电流感应放大器采用INA203，其放大倍率为20V/V，则电流感应放大器的输出电压
Figure 280260DEST_PATH_IMAGE002
与功率驱动电流
Figure 710104DEST_PATH_IMAGE004
以及电流采样电阻
Figure 154992DEST_PATH_IMAGE006
的关系满足：
Figure DEST_PATH_IMAGE046
；
电流感应放大器INA203内部集成有两路比较器输出电压
Figure 289170DEST_PATH_IMAGE002
直接接入第一路比较器，同时经过分压电阻
Figure 932641DEST_PATH_IMAGE010
和分压电阻
Figure 736649DEST_PATH_IMAGE012
分压后接入第二路比较器，则使得两路比较器输出两路高电平信号的最小驱动电流
Figure 465571DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 888593DEST_PATH_IMAGE016
分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE048
；
Figure DEST_PATH_IMAGE050
；
然后控制电流采样电阻
Figure 120991DEST_PATH_IMAGE022
以及分压电阻
Figure 954955DEST_PATH_IMAGE024
和分压电阻
Figure 171173DEST_PATH_IMAGE026
，来使得峰值电流为
Figure 319257DEST_PATH_IMAGE028
且保持电流为
Figure 875004DEST_PATH_IMAGE030
；此时电流检测放大器在驱动电流高于峰值电流和保持电流时分别输出高电平的第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2，接着经过电阻Rpu1和电阻Rpu2上拉后输出给逻辑控制单元。
本实施例的第一路比较器上集成的锁存器由喷油信号Drive控制，当喷油信号Drive为低电平时，锁存器复位，此时第一路比较器信号C1的电平仅与驱动电流I相关；当喷油信号为高电平时，锁存器工作，即驱动电流I达到峰值电流
Figure 817552DEST_PATH_IMAGE028
后，第一路比较器信号C1变为高电平且被锁存，使得驱动电流I低于峰值电流
Figure 832650DEST_PATH_IMAGE028
，第一路比较器信号C1维持高电平，直至喷油信号Drive变为低电平使得锁存器复位。
如图4所示，本实施例的逻辑控制单元配置有多功能逻辑门，多功能逻辑门接收微控制的喷油信号Drive以及电流检测单元的第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2，并输出逻辑信号Logical Drive；多功能逻辑门上设有In0通道、In1通道和In2通道，逻辑控制单元根据In0、In1、In2三个通道输入信号的电平改变输出信号Y的电平，然后将喷油信号Drive输入In0通道，第二比较器信号C2输入In1通道，第一路比较器信号C1输入In2通道，则输出信号Y即为逻辑信号Logical Drive。
本实施例的逻辑门真值表1所示，其中L代表低电平，H代表高电平。
表1
In0 In1 In2 Y
L L L L
L L H H
L H L L
L H H L
H L L H
H L H H
H H L H
H H H L
在单次完整的峰值-保持驱动周期内，驱动电流和逻辑控制单元的输入信号随时间变化如表2和图6所示。
表2
时间 T0 T1 T2 T3 T4 T4-T5 T5 T6
Drive(In0) L H H H H H L L
C2(In1) L L H H L H/L H/L L
C1(In2) L L L H H H L L
Logical Drive(Y) L H H L H L/H L L
在图6中，T1时刻，驱动信号Drive由低变高，逻辑信号Logical Drive也由低变高，驱动喷油器电流持续上升；T2时刻驱动电流达到保持电流，第二路比较器信号C2由低变高，逻辑信号Logical Drive维持高电平；T3时刻，驱动电流上升至峰值电流，第一路比较器信号C1由低变高，此时逻辑信号Logical Drive由高变低，驱动电流下降并向保持电流过渡，此后第一路比较器信号C1由驱动信号Drive锁存，维持高电平信号；T4时刻驱动电流下降至低于保持电流，第二路比较器信号C2由高变低，逻辑信号Logical Drive由低变高；在T5时刻前，逻辑信号Logical Drive与第二路比较器信号C2的变化趋势相反，使得驱动电流波动并稳定在保持电流；T5时刻，驱动信号Drive由高变低，锁存器复位，第一路比较器信号C1变为低电平，此时无论第二路比较器信号C2电平状态，逻辑控制单元输出信号Logical Drive均为低电平，输出驱动关断直至T6时刻电流下降至0。简言之，图6中输出驱动后电流到达峰值，并下降到保持电流后恒定，直至关断驱动电流下降为0，整体形成一个标准的电流波形。至此，完成一次完整的峰值-保持驱动过程。
如图2所示，本实施例的功率驱动单元采用半桥驱动电路，包括半桥驱动芯片和自举电容Cboot，半桥驱动芯片分别通过HI引脚和LI引脚输入逻辑信号Logical Drive和喷油信号Drive，然后半桥驱动芯片分别通过HO引脚和LO引脚将驱动信号输出，其中通过HO引脚将驱动信号经过栅极驱动电阻Rgh输入高侧MOSFET芯片QH的栅极，通过LO引脚将驱动信号经过栅极驱动电阻Rgl输入低侧MOSFET芯片QL的栅极，进而实现驱动高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL；高侧MOSFET芯片QH的漏极接电源Vbst，源极接电流采样电阻Rs，还通过肖特基二极管D1连接功率地PGND形成续流回路；所述低侧MOSFET芯片QL源极接功率地PGND，漏极接喷油器Injector，还通过肖特基二极管D2连接电源Vbst形成续流回路。其中当输入功率驱动单元的喷油信号Drive和逻辑信号Logical Drive均为高电平时，半桥驱动芯片控制高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL开启，电流从供电端Vbst依次经过高侧MOSFET芯片QH、喷油器Injector、电流采样电阻Rs、低侧MOSFET芯片QL到功率地PGND，实现对喷油器的驱动；
当输入功率驱动单元的喷油信号Drive为高电平且逻辑信号Logical Drive为低电平时，高侧MOSFET芯片QH关闭，低侧MOSFET芯片QL开启，此时进入续流模式，电流从功率地PGND依次经过续流二极管D1、喷油器Injector、电流采样电阻Rs、低侧MOSFET芯片QL到功率地PGND，直至喷油器驱动电流下降为0；且此时续流回路两端均为功率地PGND，电动势相等；
当输入功率驱动单元的喷油信号Drive和逻辑信号Logical Drive均为低电平，半桥驱动芯片控制高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL关闭，此时进入续流模式，电流从功率地PGND依次经过续流二极管D1、喷油器Injector、电流采样电阻Rs、续流二极管D2到供电端Vbst，直至喷油器驱动电流下降为0，且续流回路输入端为功率地PGND，输出端为供电端Vbst。
如图5所示，本实施例的微控制器可采用任何包含输出控制和输入捕捉的这两项基本功能的微控制器，其输出喷油信号Drive，并接收电流检测放大器INA203的第一路比较器信号C1及第二路比较器信号C2。如果微控制器包含高速模数转换功能，可接收电流检测放大器INA203输出的电流信号Current并根据该信号进行故障诊断保护。由于本发明涉及的故障诊断策略对微控制器资源占用少，性能需求低，可将微控制器作为驱动控制和故障诊断子模块，并集成于无人机发动机电子控制单元内。此处无人机发动机电子控制单元根据当前发动机节气门开度、发动机转速、发动机工况、环境温度、缸头温度、排气温度、燃油温度等一系列发动机状态及环境状态参数，计算发动机工作所需要的燃油喷射相位和喷射持续时间，也就是输出喷油信号Drive的时刻及脉宽。
本实施例的一种峰值-保持驱动电路的故障诊断方法，包括以下步骤：
步骤（1）、微控制器输出喷油信号Drive前，先使能电流检测单元中两路比较器信号的输入捕捉功能，随着喷油信号Drive输出，两路输入捕捉先后检测到第二路比较器信号C2的上升沿、第一路比较器信号C1的上升沿以及第二路比较器信号C2的下降沿，同时记录对应时刻；其中，喷油信号Drive起始时刻至第二路比较器信号C2上升沿时刻的时间间隔，即为电流上升至保持值所用时间
Figure DEST_PATH_IMAGE052
；喷油信号Drive起始时刻至第一路比较器信号C1上升沿时刻的时间间隔，即为电流上升至峰值所用时间
Figure 987688DEST_PATH_IMAGE040
；第一路比较器信号C1上升沿时刻至第二路比较器信号C2下降沿时刻的时间间隔，即为电流由峰值电流向保持电流过渡所用时间
Figure 460257DEST_PATH_IMAGE042
；
步骤（2）进入电流保持阶段，暂时关断两路比较器信号的输入捕捉功能，直至下一次微控制器输出喷油信号Drive前，再次使能两路比较器信号的输入捕捉功能；在固定的驱动电压Vbst下
Figure 901603DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 92413DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 519983DEST_PATH_IMAGE036
均为固定值，通过预标定的方式将
Figure 112639DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 475618DEST_PATH_IMAGE034
和
Figure 888145DEST_PATH_IMAGE036
记录在微控制器中；
接着微控制器根据每次燃油喷射过程检测到的两路比较器电平信号及
Figure 712881DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 160043DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 615295DEST_PATH_IMAGE036
与标定值对比，判断当前峰值-保持驱动电路及喷油器的状态，具体的判断逻辑如下：
步骤（2-1）驱动过程中，若先后检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的高电平，并且获取的时间参数
Figure 718381DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 550070DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 163323DEST_PATH_IMAGE036
与标定值差异在10%以内，则判定峰值-保持驱动电路及喷油器正常；
步骤（2-2）驱动过程中，若无法检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的高电平，且喷油信号Drive的脉宽大于
Figure 55056DEST_PATH_IMAGE034
标定值两倍以上时，则判定喷油器或者MOSFET芯片QH、QL三者中至少有一个断路；
步骤（2-3）驱动过程中，若检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的高电平，但时间参数
Figure 379858DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 15239DEST_PATH_IMAGE034
远小于标定值，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，如果随后检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的低电平，则判定喷油器短路，峰值-保持驱动电路正常；如果长期未检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的低电平，则判断喷油器及高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL均短路；
步骤（2-4）驱动过程中，若检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的高电平，且获取的时间参数
Figure 499309DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 561943DEST_PATH_IMAGE034
与标定值差异在10%以内，但在随后两倍的
Figure 374042DEST_PATH_IMAGE036
时间内仍未能检测到第二路比较器信号C2的低电平，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，并判定高侧MOSFET芯片QH短路，喷油器正常；
步骤（2-5）驱动过程中，若依次检测到第一路比较器信号C1、第二路比较器信号C2的高电平和第二路比较器信号C2的低电平，且获取的时间参数
Figure 547534DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 636844DEST_PATH_IMAGE034
与标定值差异在10%以内，但
Figure 870379DEST_PATH_IMAGE036
低于标定值的90%，则判定续流二极管D1断路。
如果本实施例的微控制器中包括高速模数转换模块，则可通过电流信号Current进行故障诊断，此时峰值-保持驱动电路的故障诊断方法如下：
步骤（A）、在微控制器输出喷油信号Drive时开始实时记录驱动电流值，标记出驱动电流到达峰值电流的时刻、驱动电流在达到峰值电流后首次到达保持电流的时刻，以及微控制器关闭输出喷油信号Drive后驱动电流降低为0的时刻；其中，喷油信号Drive起始时刻至峰值电流时刻即为
Figure 169773DEST_PATH_IMAGE034
，峰值电流时刻至之后首次到达保持电流时刻即为
Figure 881377DEST_PATH_IMAGE036
，喷油信号Drive关闭后至驱动电流降低为0的时刻即为
Figure 277724DEST_PATH_IMAGE038
；
其中，
Figure 744477DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 327905DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 46463DEST_PATH_IMAGE038
均为固定值，并通过预标定的方式将
Figure 297315DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 449817DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 254962DEST_PATH_IMAGE038
记录在微控制器中；
步骤（B）、微控制器根据每次燃油喷射过程检测到的电流波形及
Figure 511631DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 616990DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 425546DEST_PATH_IMAGE038
与标定值对比，判断当前峰值-保持驱动电路及喷油器的状态，具体的判断逻辑如下：
步骤（B1）、驱动过程中，若检测到标准的电流波形（如图6所示），且时间参数
Figure 249146DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 43926DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 269371DEST_PATH_IMAGE038
与标定值差异在10%以内，则判定峰值-保持驱动电路及喷油器正常；
步骤（B2）、驱动过程中，若检测不到标准的电流波形，且喷油信号Drive的脉宽大于
Figure 999561DEST_PATH_IMAGE034
标定值两倍以上时，判定喷油器、高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL三者中至少有一个断路；
步骤（B3）、驱动过程中，检测到电流超过设定的峰值电流20%以上，且
Figure 44877DEST_PATH_IMAGE034
远小于标定值，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，如果随后检测到电流下降，则判定喷油器短路，峰值-保持驱动电路正常；如果随后检测到电流持续超过峰值电流，则喷油器、高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL均短路；
步骤（B4）、驱动过程中，检测到电流持续上升且超过峰值，但时间参数
Figure 643349DEST_PATH_IMAGE034
与标定值差异在10%以内，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，并判定高侧MOSFET芯片QH短路，喷油器正常；
步骤（B5）、驱动过程中，检测到电流达到峰值后向保持值过渡，时间参数
Figure 723300DEST_PATH_IMAGE034
与标定值差异在10%以内，但
Figure 873659DEST_PATH_IMAGE036
低于标定值的90%，则判定续流二极管D1断路；
步骤（B6）、驱动过程中，检测到标准的电流波形，且时间参数
Figure 406272DEST_PATH_IMAGE040
、
Figure 808434DEST_PATH_IMAGE042
与标定值差异在10%以内，但
Figure 742892DEST_PATH_IMAGE044
大于标定值两倍以上时，判定低侧MOSFET芯片QL短路或续流二极管D2断路，喷油器正常。
本实施例的一种无人机发动机，包括直喷喷油器，所述直喷喷油器的线圈连接于上述带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路。
实施例1：
本实施例峰值-保持驱动电路应用于某直喷式喷油器，并对其进行故障诊断保护，具体内容为：
首先标定该直喷式喷油器内阻为2.70Ω，电感为2.55mH，阈值电流为5A；然后设置保持电流为6A，峰值电流为12A，根据前述公式，精密电流采样电阻
Figure 313419DEST_PATH_IMAGE022
为5mΩ，分压电阻
Figure 333328DEST_PATH_IMAGE024
为0Ω，
Figure 539181DEST_PATH_IMAGE026
不焊接即可，具体驱动电流见图7。
驱动过程中，如果能够先后检测到两路比较器信号的高电平，并且获取的时间参数
Figure 328146DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 820307DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 530774DEST_PATH_IMAGE036
均与标定值差异在10%以内，则判定峰值-保持驱动电路及喷油器正常。
驱动过程中，如果无法检测到两路比较器信号的高电平，且喷油信号Drive的脉宽大于
Figure 337056DEST_PATH_IMAGE034
标定值两倍以上时，则判定喷油器或者MOSFET芯片QH、QL三者中至少有一个断路。
驱动过程中，若检测到两路比较器信号的高电平，但时间参数
Figure 793576DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 659901DEST_PATH_IMAGE034
远小于标定值，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，如果随后检测到两路比较器信号的低电平，则判定喷油器短路，峰值-保持驱动电路正常；如果长期未检测到两路比较器信号的低电平，则喷油器及MOSFET芯片QH、QL均短路。
驱动过程中，若检测到两路比较器信号的高电平，获取的时间参数
Figure 326506DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 936479DEST_PATH_IMAGE034
，与标定值差异在10%以内，但在随后两倍的
Figure 496773DEST_PATH_IMAGE036
仍未能检测到第二比较器信号的低电平，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，并判定高侧MOSFET芯片QH短路，喷油器正常。
驱动过程中，若依次检测到第一比较器信号C1的高电平、第二路比较器信号C2的高电平和第二路比较器信号C2的低电平，获取的时间参数
Figure 268420DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 484638DEST_PATH_IMAGE034
与标定值差异在10%以内，但
Figure 570405DEST_PATH_IMAGE036
低于标定值的90%，则判定续流二极管D1断路。
实施例2：
本实施例将峰值-保持驱动简化为保持驱动，也就是恒流驱动，应用于某直喷式喷油器，并对其进行故障诊断保护，具体内容为：
首先标定喷油器内阻为2.70Ω，电感为2.55mH，目标驱动电流10A；然后设置峰值电流和保持电流均为10A，精密电流采样电阻
Figure 188469DEST_PATH_IMAGE022
为6mΩ，分压电阻
Figure 708181DEST_PATH_IMAGE024
与
Figure 411694DEST_PATH_IMAGE026
阻值相同即可，具体驱动电流见图8。
驱动过程中，如果能够同时检测到第一路比较器信号C1的高电平和第二路比较器信C2的高电平，并且获取的时间参数
Figure 301153DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 773723DEST_PATH_IMAGE034
与标定值差异在10%以内，则判定恒流驱动电路及喷油器正常。
驱动过程中，如果无法检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的高电平，且喷油信号Drive的脉宽大于
Figure 215068DEST_PATH_IMAGE034
标定值两倍以上时，则判定喷油器或者MOSFET芯片QH、QL三者中至少有一个断路。
驱动过程中，如果检测到第一路比较器信号C1的高电平和第二路比较器信C2的高电平，但时间参数
Figure 405878DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 833448DEST_PATH_IMAGE034
远小于标定值，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，如果随后检测到第一路比较器信号C1的低电平和第二路比较器信C2的低电平，则判定喷油器短路，恒流驱动电路正常；如果长期未检测到第一路比较器信号C1的低电平和第二路比较器信C2的低电平，则喷油器及MOSFET芯片QH、QL均短路。
驱动过程中，如果能够检测到第一路比较器信号C1的低电平和第二路比较器信C2的低电平，获取的时间参数
Figure 426104DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 523504DEST_PATH_IMAGE034
均与标定值差异在10%以内，但在随后
Figure 201610DEST_PATH_IMAGE034
时间内未能检测到第二路比较器信号C2的低电平，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，并判定高侧MOSFET芯片QH短路，喷油器正常。

Claims (9)

1.一种带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路，其特征在于：包括微控制器、功率驱动单元、电流检测单元和逻辑控制单元，电流检测单元和逻辑控制单元构成控制电路；
所述电流检测单元采用带双路比较器的电流感应放大器，其接收功率驱动单元中电流采样电阻两端的电压信号Rs+和Rs-以及接收微控制器的喷油信号Drive，进而对第一路比较器锁存控制，然后根据电流信号Current和锁存控制信号输出第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2，并经过电阻Rpu1和电阻Rpu2上拉后输出给逻辑控制单元；
所述微控制器集成于电子控制单元ECU，微控制器输出喷油信号Drive并接收电流检测单元反馈的第一路比较器信号C1及第二路比较器信号C2和电流信号Current进而实现故障诊断；
所述逻辑控制单元根据微控制器的喷油信号Drive和电流检测单元的第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2来输出逻辑信号Logical Drive；
所述功率驱动单元接收逻辑控制单元的逻辑信号Logical Drive和微控制器的喷油信号Drive分别作为高侧驱动输入和低侧驱动输入，输出的驱动信号分别驱动高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL，高侧MOSFET芯片QH一端连接电源，低侧MOSFET芯片QL一端连接功率地，高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL之间还依次连接有电流采样电阻Rs和喷油器Injector的接插件，进而控制驱动电路的开启和关断。
2.根据权利要求1所述的带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路，其特征在于：所述电 流检测单元还包括由为滤波电阻Rf+和Rf-以及滤波电容Cf构成的两路RC滤波电路，通过两 路RC滤波电路将功率驱动单元的电压信号Rs+和电压信号Rs-输入电流感应放大器，所述电 流感应放大器的放大倍率为G(V/V)，则电流感应放大器的输出电压
Figure 835797DEST_PATH_IMAGE001
与功率驱动电流
Figure 611992DEST_PATH_IMAGE002
以及电流采样电阻
Figure 860570DEST_PATH_IMAGE003
的关系满足：
Figure 990200DEST_PATH_IMAGE004
；
所述电流感应放大器内部集成有两路比较器输出电压
Figure 414360DEST_PATH_IMAGE001
直接接入第一路比较器，同 时经过分压电阻
Figure 971243DEST_PATH_IMAGE005
和分压电阻
Figure 972697DEST_PATH_IMAGE006
分压后接入第二路比较器，则使得两路比较器输出高电平 信号的最小驱动电流
Figure 171597DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 574897DEST_PATH_IMAGE008
分别为：
Figure 427315DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 916065DEST_PATH_IMAGE010
；
然后控制电流采样电阻
Figure 387498DEST_PATH_IMAGE011
以及分压电阻
Figure 645304DEST_PATH_IMAGE012
和分压电阻
Figure 183470DEST_PATH_IMAGE013
，使得峰值电流为
Figure 159516DEST_PATH_IMAGE014
且保持 电流为
Figure 169061DEST_PATH_IMAGE015
；此时电流检测放大器在驱动电流I高于峰值电流和保持电流时分别输出高电平 的第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2，接着经过电阻Rpu1和电阻Rpu2上拉后输出 给逻辑控制单元。
3.根据权利要求2所述的带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路，其特征在于：对第一 路比较器锁存控制的具体内容为：第一路比较器上集成的锁存器由喷油信号Drive控制，当 喷油信号Drive为低电平时，锁存器复位，此时第一路比较器信号C1的电平仅与驱动电流I 相关；当喷油信号为高电平时，锁存器工作，即驱动电流I达到峰值电流
Figure 546952DEST_PATH_IMAGE014
后，第一路比较 器信号C1变为高电平且被锁存，使得驱动电流I低于峰值电流
Figure 741173DEST_PATH_IMAGE014
时，第一路比较器信号C1 维持高电平，直至喷油信号Drive变为低电平使得锁存器复位。
4.根据权利要求1所述的带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路，其特征在于：所述逻辑控制单元配置有多功能逻辑门，多功能逻辑门接收微控制的喷油信号Drive以及电流检测单元的第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2，并输出逻辑信号Logical Drive；多功能逻辑门上设有In0通道、In1通道和In2通道，逻辑控制单元根据In0、In1、In2三个通道输入信号的电平改变输出信号Y的电平，将喷油信号Drive输入In0通道，第二比较器信号C2输入In1通道，第一路比较器信号C1输入In2通道，则输出信号Y即为逻辑信号LogicalDrive。
5.根据权利要求1所述的带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路，其特征在于：所述功率驱动单元采用半桥驱动电路，包含有半桥驱动芯片，所述半桥驱动芯片分别通过HI引脚和LI引脚输入逻辑信号Logical Drive和喷油信号Drive，然后半桥驱动芯片分别通过HO引脚和LO引脚将驱动信号输出；其中通过HO引脚将驱动信号经过栅极驱动电阻Rgh输入高侧MOSFET芯片QH的栅极，通过LO引脚将驱动信号经过栅极驱动电阻Rgl输入低侧MOSFET芯片QL的栅极，进而实现驱动高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL；
所述高侧MOSFET芯片QH的漏极接电源Vbst，源极接电流采样电阻Rs，还通过肖特基二极管D1连接功率地PGND形成续流回路；所述低侧MOSFET芯片QL源极接功率地PGND，漏极接喷油器Injector，还通过肖特基二极管D2连接电源Vbst形成续流回路。
6.根据权利要求5所述的带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路，其特征在于：当输入功率驱动单元的喷油信号Drive和逻辑信号Logical Drive均为高电平时，半桥驱动芯片控制高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL开启，喷油器驱动电流I从供电端Vbst依次经过高侧MOSFET芯片QH、喷油器Injector、电流采样电阻Rs、低侧MOSFET芯片QL到功率地PGND，实现对喷油器的驱动；
当输入功率驱动单元的喷油信号Drive为高电平且逻辑信号Logical Drive为低电平时，高侧MOSFET芯片QH关闭，低侧MOSFET芯片QL开启，此时进入续流模式，电流从功率地PGND依次经过续流二极管D1、喷油器Injector、电流采样电阻Rs、低侧MOSFET芯片QL到功率地PGND，直至喷油器驱动电流下降为0；且此时续流回路两端均为功率地PGND，电动势相等；
当输入功率驱动单元的喷油信号Drive和逻辑信号Logical Drive均为低电平，半桥驱动芯片控制高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL关闭，此时进入续流模式，电流从功率地PGND依次经过续流二极管D1、喷油器Injector、电流采样电阻Rs、续流二极管D2到供电端Vbst，直至喷油器驱动电流下降为0，且续流回路输入端为功率地PGND，输出端为供电端Vbst。
7.根据权利要求1所述的带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路，其特征在于：所述微控制器进行故障诊断的过程包括以下步骤：
步骤（1）、微控制器输出喷油信号Drive前，先使能电流检测单元中两路比较器信号的 输入捕捉功能，随着喷油信号Drive输出，两路输入捕捉先后检测到第二路比较器信号C2的 上升沿、第一路比较器信号C1的上升沿以及第二路比较器信号C2的下降沿，同时记录对应 时刻；其中，喷油信号Drive起始时刻至第二路比较器信号C2上升沿时刻的时间间隔，即为 电流上升至保持值所用时间
Figure 204516DEST_PATH_IMAGE016
；喷油信号Drive起始时刻至第一路比较器信号C1上升沿时 刻的时间间隔，即为电流上升至峰值所用时间
Figure 17751DEST_PATH_IMAGE017
；第一路比较器信号C1上升沿时刻至第二 路比较器信号C2下降沿时刻的时间间隔，即为电流由峰值电流向保持电流过渡所用时间
Figure 250149DEST_PATH_IMAGE018
；
步骤（2）进入电流保持阶段，暂时关断两路比较器信号的输入捕捉功能，直至下一次微 控制器输出喷油信号Drive前，再次使能两路比较器信号的输入捕捉功能；在固定的驱动电 压Vbst下
Figure 631583DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 316642DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 933568DEST_PATH_IMAGE018
均为固定值，通过预标定的方式将
Figure 20473DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 822076DEST_PATH_IMAGE017
和
Figure 994431DEST_PATH_IMAGE018
记录在微控制器 中；
接着微控制器根据每次燃油喷射过程检测到的两路比较器电平信号及
Figure 149469DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 356460DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 578231DEST_PATH_IMAGE018
与 标定值对比，判断当前峰值-保持驱动电路及喷油器的状态，具体的判断逻辑如下：
步骤（2-1）驱动过程中，若先后检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的 高电平，并且获取的时间参数
Figure 237883DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 196611DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 992529DEST_PATH_IMAGE018
与标定值差异在10%以内，则判定峰值-保持驱 动电路及喷油器正常；
步骤（2-2）驱动过程中，若无法检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的 高电平，且喷油信号Drive的脉宽大于
Figure 135934DEST_PATH_IMAGE017
标定值两倍以上时，则判定喷油器或者MOSFET芯 片QH、QL三者中至少有一个断路；
步骤（2-3）驱动过程中，若检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的高电 平，但时间参数
Figure 282882DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 45302DEST_PATH_IMAGE017
远小于标定值，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，如果随后检 测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的低电平，则判定喷油器短路，峰值-保持 驱动电路正常；如果长期未检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的低电平， 则判断喷油器及高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL均短路；
步骤（2-4）驱动过程中，若检测到第一路比较器信号C1和第二路比较器信号C2的高电 平，且获取的时间参数
Figure 961305DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 760765DEST_PATH_IMAGE017
与标定值差异在10%以内，但在随后两倍的
Figure 395009DEST_PATH_IMAGE018
时间内仍未 能检测到第二路比较器信号C2的低电平，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，并判定高 侧MOSFET芯片QH短路，喷油器正常；
步骤（2-5）驱动过程中，若依次检测到第一路比较器信号C1、第二路比较器信号C2的高 电平和第二比较器信号C2的低电平，且获取的时间参数
Figure 695540DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 731629DEST_PATH_IMAGE017
与标定值差异在10%以内， 但
Figure 951258DEST_PATH_IMAGE018
低于标定值的90%，则判定续流二极管D1断路。
8.根据权利要求1所述的带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路，其特征在于：若微控制器包括高速模数转换模块，则通过电流信号Current进行故障诊断，此时微控制器进行故障诊断的过程如下：
步骤（A）、在微控制器输出喷油信号Drive时开始实时记录驱动电流值，标记出驱动电 流到达峰值电流的时刻、驱动电流在达到峰值电流后首次到达保持电流的时刻，以及微控 制器关闭输出喷油信号Drive后驱动电流降低为0的时刻；其中，喷油信号Drive起始时刻至 峰值电流时刻即为
Figure 338377DEST_PATH_IMAGE017
，峰值电流时刻至之后首次到达保持电流时刻即为
Figure 442599DEST_PATH_IMAGE018
，喷油信号 Drive关闭后至驱动电流降低为0的时刻即为
Figure 67615DEST_PATH_IMAGE019
；
其中，
Figure 599091DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 316249DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 224162DEST_PATH_IMAGE019
均为固定值，并通过预标定的方式将
Figure 969264DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 671641DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 626828DEST_PATH_IMAGE019
记录在微控制 器中；
步骤（B）、微控制器根据每次燃油喷射过程检测到的电流波形及
Figure 72852DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 672461DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 545739DEST_PATH_IMAGE019
与标定 值对比，判断当前峰值-保持驱动电路及喷油器的状态，具体的判断逻辑如下：
步骤（B1）、驱动过程中，若检测到标准的电流波形，且时间参数
Figure 738954DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 723091DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 442785DEST_PATH_IMAGE019
与标定值 差异在10%以内，则判定峰值-保持驱动电路及喷油器正常；
步骤（B2）、驱动过程中，若检测不到标准的电流波形，且喷油信号Drive的脉宽大于
Figure 486964DEST_PATH_IMAGE017
标定值两倍以上时，判定喷油器、高侧MOSFET芯片QH和低侧MOSFET芯片QL三者中至少有一 个断路；
步骤（B3）、驱动过程中，检测到电流超过设定的峰值电流20%以上，且
Figure 416743DEST_PATH_IMAGE017
远小于标定 值，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，如果随后检测到电流下降，则判定喷油器短路， 峰值-保持驱动电路正常；如果随后检测到电流持续超过峰值电流，则喷油器、高侧MOSFET 芯片QH和低侧MOSFET芯片QL均短路；
步骤（B4）、驱动过程中，检测到电流持续上升且超过峰值，但时间参数
Figure 204571DEST_PATH_IMAGE017
与标定值差 异在10%以内，此时微控制器迅速关闭喷油信号Drive，并判定高侧MOSFET芯片QH短路，喷油 器正常；
步骤（B5）、驱动过程中，检测到电流达到峰值后向保持值过渡，时间参数
Figure 778771DEST_PATH_IMAGE017
与标定值 差异在10%以内，但
Figure 993852DEST_PATH_IMAGE018
低于标定值的90%，则判定续流二极管D1断路；
步骤（B6）、驱动过程中，检测到标准的电流波形，且时间参数
Figure 394615DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 986134DEST_PATH_IMAGE021
与标定值差异在 10%以内，但
Figure 414841DEST_PATH_IMAGE022
大于标定值两倍以上时，判定低侧MOSFET芯片QL短路或续流二极管D2断路， 喷油器正常。
9.一种无人机发动机，其特征在于：包括直喷喷油器，所述直喷喷油器的线圈连接于权利要求1至6任意一项所述的带故障诊断保护的峰值-保持驱动电路。
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