CN201206526Y - 一种点火线圈驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种点火线圈驱动电路，该点火线圈驱动电路包括绝缘栅双极型晶体管(P1)以及保护电路，该保护电路包括三极管(T1)和调压电阻(VR1)，调压电阻(VR1)并联在三极管(T1)的基极和发射极之间，且该三极管(T1)的发射极接地，该三极管(T1)的集电极和基极分别与绝缘栅双极型晶体管(P1)的栅极和源极相连。通过使用本实用新型提供的保护电路，可以限制绝缘栅双极型晶体管IGBT中流通的电流，防止次级点火线圈因初级点火线圈中的电流过大而被烧毁。

Description

一种点火线圈驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种点火线圈驱动电路。

背景技术

发动机是整个汽车的核心动力部位，而电子点火式内燃发动机中点火线圈的失效将直接导致整车抛锚。因此，为了提高整车的性能，提高点火线圈的安全防护措施已成为迫切需要解决的问题。在电子点火式内燃发动机中，点火方式采用对高电感线圈快速充放磁来产生高的瞬时电压，再通过二次线圈的变压作用产生更高的电压，从而通过火花塞放电产生火花来点燃燃料。如果发动机电子管理***的控制导通时间过长，将会导致点火线圈充磁饱和，使电流瞬时增大，从而烧毁次级点火线圈。

图1是现有的点火线圈驱动电路，该电路包括初级点火线圈1、次级点火线圈2、火花塞3、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)P1以及电阻R11，连接关系如图1所示，电阻R11未与IGBT P1的栅极相连的一端作为点火信号输入端5，IGBTP1的源极作为点火地6并接地，初级点火线圈1未与IGBT P1的漏极相连的一端作为点火电源端7。当点火信号输入端5输入的点火信号为高电平时，所述IGBT P1导通，与其连接的初级点火线圈1产生瞬时电流。由于所述初级点火线圈1具有抑制电流的作用，所以电流会缓慢增大，直到线圈充磁饱和后电流达到最大值。当充磁饱和达一定时间时，所述点火信号从高电平变为低电平，使IGBT P1截止，从而初级点火线圈1的电流被瞬时切断，在初级点火线圈1中产生很大的感应电压。由于次级点火线圈2的匝数要远大于初级点火线圈1的匝数，所以在次级点火线圈2上产生的感应电压也远大于在初级点火线圈1上产生的感应电压，因此得到高感应电压，该高压通过所述火花塞3的放电来产生火花，从而完成点火。

现有点火线圈驱动电路由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)控制，然而，目前使用的常为普通型IGBT，不具备限流功能，电流增大后点火线圈长时间处于充磁状态，容易损坏点火线圈。目前也存在一部分智能的IGBT，它与普通型的IGBT相比，具有避免点火信号加载时间过长而导致点火线圈损坏的功能，但由于所述智能IGBT的价格过于昂贵，使其应用受到了限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有点火线圈驱动电路使点火线圈长时间处于充磁状态而容易导致点火线圈损坏的缺点，提供一种不易导致点火线圈损坏的点火线圈驱动电路。

本实用新型提供的点火线圈驱动电路包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，其中，该点火线圈驱动电路还包括保护电路，所述保护电路包括第一三极管和调压电阻，所述调压电阻并联在所述第一三极管的基极和发射极之间，且该第一三极管的发射极接地，该第一三极管的集电极和基极分别与所述IGBT的栅极和源极相连。

该点火线圈驱动电路还包括点火线圈，火花塞，点火线圈包括互相耦合的初级点火线圈和次级点火线圈、火花塞与次级点火线圈电连接，初级点火线圈与绝缘栅双极型晶体管的漏极连接。

当本实用新型提供的点火线圈驱动电路工作时，点火信号由IGBT的栅极输入。当点火信号为高电平时，IGBT导通，从而初级点火线圈开始充磁，初级点火线圈中的电流开始缓慢增大，电阻两端的电压也随着电流的增大而增大。当电阻两端的电压达到保护电路中第一三极管的导通电压时，第一三极管导通，从而使得IGBT的栅极处的电压为零，IGBT截止，这样初级点火线圈中的电流减小，电阻两端的电压也减小。当电阻两端的电压减小到低于第一三极管的导通电压时，第一三极管截止，IGBT导通，初级点火线圈中的电流又开始缓慢增大。因此，本实用新型的点火线圈驱动电路可以限制流经所述初级点火线圈的电流，从而达到了防止因初级点火线圈中的瞬间电流变化过大而烧坏次级次级线圈的目的，并且保护电路成本低，易于广泛使用。

附图说明

图1是现有的点火线圈驱动电路的电路示意图；

图2是本实用新型的一种实施方式所提供的点火线圈驱动电路的电路示意图；

图3是根据本实用新型的第一优选实施方式的点火线圈驱动电路的电路示意图；

图4是根据本实用新型的第二优选实施方式的点火线圈驱动电路的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图来详细描述本实用新型。

图2是本实用新型的一种实施方式提供的点火线圈驱动电路的电路示意图。如图2所示，该点火线圈驱动电路包括IGBT P1，其中，该点火线圈驱动电路还包括保护电路，所述保护电路包括第一三极管T1和电阻VR1，所述电阻VR1并联在所述第一三极管T1的基极和发射极之间，且该第一三极管T1的发射极接地，该第一三极管T1的集电极和基极分别与所述IGBT P1的栅极和源极相连。该点火线圈驱动电路还包括点火线圈，火花塞3，点火线圈包括互相耦合的初级点火线圈1和次级点火线圈2、火花塞与次级点火线圈2电连接，初级点火线圈1与绝缘栅双极型晶体管P1的漏极连接。

所述IGBT P1与第一三极管T1构成了一个负反馈电路，达到了对充磁电流限流的目的，并且可以通过改变电阻VR1的阻值可以使充磁电流限定在指定的范围内。

IGBT P1可以选用BTS2140、MGP15N40CL、NGD15N41CL等。所述第一三极管T1和电阻VR1可以是任何三极管和阻值范围为1-10Ω的电阻，例如所述第一三极管T1可以选用9014型三极管，电阻VR1可以选用10Ω的电阻。

如图2所示，IGBT P1的栅极作为点火信号输入端5，输入点火信号，一般情况下，所述点火信号是发动机电子管理***(EMS)产生的5V逻辑门信号。保护电路中的第一三极管T1的集电极连接到IGBT P1的栅极(即点火信号输入端5)，第一三极管T1的基极与IGBT P1的源极相连。这样，当点火信号为高电平时，IGBT P1导通，从而初级点火线圈1开始充磁，初级点火线圈1中的电流开始缓慢增大，电阻VR1两端的电压也随着电流的增大而增大。当电阻VR1两端的电压达到第一三极管T1的导通电压时，第一三极管T1导通，从而使得IGBT P1栅极处的电压为零，则IGBT P1截止，初级点火线圈1中的电流减小，电阻VR1两端的电压也减小。当电阻VR1两端的电压减小到低于第一三极管T1的导通电压时，第一三极管T1截止，IGBT P1导通，初级点火线圈1中的电流又开始缓慢增大，然后再重复上述过程，由此形成循环，从而达到限制初级点火线圈1中的电流的目的。

如图3所示，为本实用新型的第一优选实施方式，其中所述保护电路还可以包括第一电阻R1、第二电阻R2、场效应管M1、第二三极管T2和工作电源8，所述场效应管M1的漏极分别与第一电阻R1的一端和第二三极管T2的基极电连接，场效应管M1的源极接地，第二三极管T2的集电极分别与第二电阻R2的一端和所述第一三极管T1的集电极电连接，第二三极管T2的发射极接地，第一电阻(R1)的另一端和第二电阻(R2)的另一端连接并都与工作电源8连接。其中，当工作时，场效应管M1的栅极作为点火信号输入端5，第一电阻R1、第二电阻R2另一端都与工作电源8连接，例如可以是13V的汽车蓄电池。

所述第一电阻R1、第二电阻R2、场效应管M1和第二三极管T2可以是任何能够实现上述功能的器件，所述第一电阻R1和第二电阻R2可以选用阻值为200Ω至2KΩ的电阻，所述第二三极管T2可以选用9014，803等NPN型三极管，所述场效应管M1可以选用1A/25V，M1工作电源为车载电瓶电压13.5伏左右，因此选择工作电压25V，远超过额定电压，由于M1负载电阻R1最大可取，则负载电流最大为不超过100毫安，因此选1A，远大于额定电流。

根据第一优选实施方式，其工作过程如下：从点火信号输入端5输入的点火信号经过场效应管M1隔离反相，然后又经过第二三极管T2缓冲反相，进而控制IGBT P1的导通和截止。例如，当点火信号为高电平时，场效应管M1导通，从而节点B处的电位为低电平，第二三极管T2截止，此时由于第二电阻R2的上拉作用，节点C处的电位为高电平，从而控制IGBT P1导通。而当点火信号为低电平时，场效应管M1截止，此时由于第一电阻R1的上拉作用，从而节点B处的电位为高电平，第二三极管T2导通，节点C处的电位为低电平，从而控制IGBT P1截止。

由于在对初级点火线圈1充磁时，初级点火线圈1上的电压达到几百伏特，而次级点火线圈2上的电压高达到几千伏特，高电压的后级电路可能会损坏前级电路的点火信号，所以利用场效应管M1的缓冲作用可以很好地保护点火信号。

如图4所示，为本实用新型的第二优选实施方式。由于在第二三极管T2处于截止状态时，IGBT P1的栅极处的电压可能较大以致于损坏IGBT P1，因此，优选情况下，如图4所示，本实用新型提供的点火线圈保护电路还包括第三电阻R3，该第三电阻R3并联在所述第一三极管T1的集电极和发射极之间。所述第三电阻R3是IGBT P1栅极的分压电阻，所起的作用是减小第一三极管T1栅极处的控制电压，从而防止电压过大而损坏IGBT P1。

由于点火信号的电平有时可能不足以使场效应管M1导通，为了提高点火信号的稳定性，优选情况下，所述保护电路还包括第四电阻R4，该第四电阻R4的一端与场效应管M1的栅极电连接。在具体使用时，将所述第四电阻R4的另一端与工作电源8电连接，该第四电阻R4所起到的作用是提高点火信号的电位。当点火信号为低电平时，第四电阻R4就直接与地连接，基点A处的电位为零，当点火信号不为零时，即可能处于不足以使场效应管M1导通的不稳定状态时，第四电阻R4与产生点火信号的电路构成通路，从而第四电阻R4确保基点A处的电位为一固定的高电平。

通过使用本实用新型提供的点火线圈保护电路，可以很好地对初级点火线圈的充磁电流进行限制，进而避免因初级点火线圈中的电流过大而损坏次级点火线圈。而且，本实用新型提供的点火线圈保护电路中所使用的元器件均为普通器件，成本低，易于广泛使用。

Claims (7)

1、一种点火线圈驱动电路，该点火线圈驱动电路包括绝缘栅双极型晶体管(P1)，其特征在于，该点火线圈驱动电路还包括保护电路，所述保护电路包括第一三极管(T1)和调压电阻(VR1)，所述调压电阻(VR1)并联在所述第一三极管(T1)的基极和发射极之间，且该第一三极管(T1)的发射极接地，该第一三极管(T1)的集电极和基极分别与所述绝缘栅双极型晶体管(P1)的栅极和源极相连。

2、根据权利要求1所述的点火线圈驱动电路，其特征在于，所述保护电路还包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、场效应管(M1)和第二三极管(T2)，所述场效应管(M1)的漏极分别与第一电阻(R1)的一端和第二三极管(T2)的基极电连接，场效应管(M1)的源极接地，第二三极管(T2)的集电极分别与所述第二电阻(R2)的一端和所述第一三极管(T1)的集电极电连接，第一电阻(R1)的另一端和第二电阻(R2)的另一端连接，第二三极管(T2)的发射极接地。

3、根据权利要求2所述的点火线圈驱动电路，其特征在于，所述保护电路还包括工作电源(8)，与第一电阻(R1)的另一端和第二电阻(R2)的另一端连接。

4、根据权利要求2所述的点火线圈驱动电路，其特征在于，所述保护电路还包括第三电阻(R3)，该第三电阻(R3)并联在所述第一三极管(T1)的集电极和发射极之间。

5、根据权利要求2-4中任一项权利要求所述的点火线圈驱动电路，其特征在于，所述保护电路还包括第四电阻(R4)，该第四电阻(R4)的一端与场效应管(M1)的栅极电连接，第四电阻(R4)的另一端与第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的另一端连接。

6、根据权利要求5所述的点火线圈驱动电路，其特征在于，该点火线圈驱动电路还包括点火线圈，火花塞(3)，点火线圈包括互相耦合的初级点火线圈(1)和次级点火线圈(2)、火花塞(3)与次级点火线圈(2)电连接，初级点火线圈(1)与绝缘栅双极型晶体管(P1)的漏极连接。

7、根据权利要求1-4中任一项所述的点火线圈驱动电路，其特征在于，该点火线圈驱动电路还包括点火线圈，火花塞(3)，点火线圈包括互相耦合的初级点火线圈(1)和次级点火线圈(2)、火花塞(3)与次级点火线圈(2)电连接，初级点火线圈(1)与绝缘栅双极型晶体管(P1)的漏极连接。

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