CN102926910A - 一种带停车断电和限流保护功能的汽车点火控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带停车断电和限流保护功能的汽车点火控制电路，由电阻R1-R13，电容C1-C5，二极管D1-D3，三极管Q1-Q2，集成运算放大器U组成，R1一端连电源，另一端连D1负极、C1、R2、R3、R9、R10、U脚（8）；R3另一端连R5、U脚（6）；R2另一端连R4、U脚（7）、（3）、C3、R8及D3负极；R4另一端连R6、C2及U脚（5）；C3连R8、C4、U脚（4）；C4另一端连D3正极、C5、R9及U脚（2）；R10另端连U脚（1）、R11、C5；R11另一端连Q1基极、Q2集电极；Q1发射极连R12、R13；R12另一端连Q2基极。优点：降低成本,采购方便。

Description

一种带停车断电和限流保护功能的汽车点火控制电路

技术领域

本发明涉及一种汽车点火控制电路，尤其涉及一种带停车断电和限流保护功能的汽车点火控制电路。

背景技术

随着汽车工业的快速发展和市场竞争的需求极大地促进了汽车电子技术的应用和发展，在发动机电子控制系统中，尤其是汽车点火系统中应用了大量电子技术。点火系统经历了传统触点式点火系统、半导体辅助点火系统、采用无触点电子点火的普通电子点火系统和微机控制点火系统的发展过程，目前，这四种点火系统依然适应不同场合并存应用。

点火系统的基本工作原理是通过控制点火线圈一次侧电流的大小和断电时刻来控制点火的能量和时刻，保证发动机气缸内的混合气彻底燃烧。目前，在普通汽车电子点火系统中采用霍尔点火信号发生器会出现一种状态，即在汽车停车时，发动机已经停止转动，但点火开关还处于闭合状态下时，霍尔点火信号发生器所处的位置是不确定的，若停在某一特定位置时，霍尔点火信号发生器会始终输出高电平，这个高电平会使点火线圈有电流通过，如果不及时切断开关就有可能将点火控制电路及点火线圈烧毁，将蓄电池电能耗尽，损坏电源。此外，还有一种情况，即在霍尔信号发生器的点火信号因某种原因其脉冲宽度超过要求值时，点火线圈流过的电流会大幅上升，且持续增大，对这种大电流也必须遏制。针对上述情况，目前在应用普通电子点火系统的汽车上广泛采用的点火控制电路为一种具有停车断电保护功能和限流保护功能的点火控制电路。然而，这种电路需要采用进口专用点火集成电路芯片并配制相应外围电路，再通过厚膜生产工艺制造而成，结构复杂、制作成本高、价格昂贵、采购不便利。如何实现利用通用集成电路芯片代替进口芯片，简化结构，降低成本、便于采购成为生产厂家关注的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于针对上述问题，提供一种利用通用集成电路芯片代替进口专用芯片使结构简化、降低成本并便于采购的带停车断电和限流保护功能的汽车点火控制电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种带停车断电和限流保护功能的汽车点火控制电路,其特征在于是由电阻R1～R13，电容C1～C5，稳压二极管D1，二极管D2～D3，三极管Q1～Q2，集成运算放大器U组成，其中电阻R1一端连接点火线圈T的电源正极端、另一端连接稳压二极管D1负极、电容C1、电阻R2、R3、R9、R10的一端及集成运算放大器U的电源脚（8）；稳压二极管D1正极及电容C1的另一端接地；电阻R3的另一端连接电阻R5的一端及集成运算放大器U的第2反向输入脚（6）；电阻R2的另一端连接电阻R4的一端、集成运算放大器U的第2输出脚（7）、第1正向输入脚（3）、电容C3的一端、电阻R8的一端及二极管D3负极；电阻R4的另一端连接电阻R6的一端、电容C2的一端及集成运算放大器U的第2正向输入脚（5）；电阻R5的另一端接地；电阻R6的另一端连接二极管D2的负极、电阻R7的一端及点火信号S1输入端；电容C2的另一端接地；电容C3的另一端连接电阻R8的另一端、电容C4的一端、集成运算放大器U的接地脚（4）并接地；电容C4的另一端连接二极管D3正极、电容C5的一端、电阻R9的另一端及集成运算放大器U的第1反向输入脚（2）；电阻R10的另一端连接运算放大器U的第1输出脚（1）、电阻R11的一端、电容C5的另一端；电阻R11的另一端连接三极管Q1的基极、三极管Q2的集电极；三极管Q1的发射极连接电阻R12的一端、电阻R13的一端；电阻R12的另一端接三极管Q2的基极；三极管Q2的发射极及电阻R13的另一端接地；三极管Q1的集电极连接点火线圈T初级绕组负极端。

上述汽车点火控制电路设置在铝基电路板上，并装放在带铝散热板的塑料壳内。

本发明的有益效果是：采用集成运算放大器代替了价格昂贵不便采购的点火专用集成电路，性能可靠，质量稳定，工艺成熟，同时实现停车断电保护和限流保护功能，实现电路结构简化，降低成本且采购方便；尤其，应用时，将上述汽车点火控制电路制作在铝基电路板上，并装放在带铝散热板的塑料壳内，使散热效率大大提高，可有效延长本发明的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的电路结构及在点火电路中的应用示意图。

图中：A火花塞，T点火线圈，U集成运算放大器，R1～R13电阻，C1～C5电容，Q1～Q2三极管，D1稳压二极管，D2～D3二极管。

以下结合附图和实施例对本发明详细说明。

具体实施方式

图1示出一种带停车断电和限流保护功能的汽车点火控制电路,其特征在于是由电阻R1～R13，电容C1～C5，稳压二极管D1，普通二极管D2～D3，三极管Q1～Q2，集成运算放大器U组成。电路的具体连接为：电阻R1一端连接点火线圈T的电源正极端（+12V）、另一端连接稳压二极管D1负极、电容C1、电阻R2、R3、R9、R10的一端及集成运算放大器U的电源脚8；稳压二极管D1正极及电容C1的另一端接地；电阻R3的另一端连接电阻R5的一端及集成运算放大器U的第2反向输入脚6；电阻R2的另一端连接电阻R4的一端、集成运算放大器U的第2输出脚7、第1正向输入脚3、电容C3的一端、电阻R8的一端及二极管D3负极；电阻R4的另一端连接电阻R6的一端、电容C2的一端及集成运算放大器U的第2正向输入脚5；电阻R5的另一端接地；电阻R6的另一端连接二极管D2的负极、电阻R7的一端及点火信号S1输入端；电容C2的另一端接地；电容C3的另一端连接电阻R8的另一端、电容C4的一端、集成运算放大器U的接地脚4并接地；电容C4的另一端连接二极管D3正极、电容C5的一端、电阻R9的另一端及集成运算放大器U的第1反向输入脚2；电阻R10的另一端连接运算放大器U的第1输出脚1、电阻R11的一端、电容C5的另一端；电阻R11的另一端接三极管Q1的基极、三极管Q2的集电极；三极管Q1的发射极连接电阻R12的一端、电阻R13的一端；电阻R12的另一端连接三极管Q2的基极；三极管Q2的发射极及电阻R13的另一端接地；三极管Q1的集电极连接点火线圈T初级绕组负极端。这里，集成运算放大器U采用了市售集成运算放大器LM2903芯片，为一具有双电压比较器的芯片。

上述汽车点火控制电路设置在铝基电路板上，并装放在带铝散热板的塑料壳内。

上述电路应用于普通汽车电子点火系统中，其点火信号S1由汽车上的霍尔点火信号发生器产生，点火控制电路接收到该信号后进行处理，适时控制点火线圈T的初级电流通断同时控制电流的大小，保证点火准确，保证点火能量。上述集成运算放大器U采用了通用LM2903芯片作为本电路的核心器件，具有使用可靠，质量稳定，工艺成熟，并具有停车断电保护功能及点火线圈初级绕组电流限流功能。其工作原理是：

点火线圈T的电源正极端的+12V通过电阻R1给集成运算放大器U（以下简称LM2903芯片）的电源脚8供电，稳压二极管D1将LM2903芯片的供电电压稳定在6.2V，电阻R4是起正反馈作用的反馈电阻，电阻R3与电阻R5串联接在地与LM2903芯片电源脚8之间，电阻R3、R5的连接点与LM2903芯片的第2反向输入脚6连接，为LM2903芯片设置工作点，电阻R2是LM2903芯片第2输出脚7的供电电阻，电阻R10是LM2903芯片第1输出脚1的供电电阻，电阻R9为LM2903芯片第1反向输入脚2设置工作点，同时作为停车保护电路的一部分。电阻R8、电容C3、二极管D3、电容C4均为停车保护电路的一部分。电阻R11是串联耦合电阻，三极管Q1是限流三极管，三极管Q2是输出功率管，电阻R13是限流电阻，调整它的阻值可以调整点火线圈初级绕组限流值。

汽车上的霍尔点火信号发生器产生的信号S1通过调整电路R7、R6、C2、D2输入到LM2903芯片的第2正向输入脚5，根据LM2903芯片的工作原理可知，其为具有双电压比较器集成电路芯片，LM2903芯片的第2输出脚7、第2反向输入脚6、第2正向输入脚5组成第一电压比较器，LM2903芯片的第2反向输入脚6设定比较电压基准，LM2903芯片的第2输出脚7输出进行比较后的点火控制信号。当第2正向输入脚5的电压高于第2反向输入脚6的电压时，第2输出脚7就输出高电平，当第2正向输入脚5的电压低于第2反向输入脚6的电压时，第2输出脚7就输出低电压，第2输出脚7的信号直接送到第1正向输入脚3。同理，LM2903芯片的第1输出脚1、第1反向输入脚2、第1正向输入脚3组成第二电压比较器，工作原理与前述第一电压比较器相同，第1反向输入脚2是基准电压设定脚，第1正向输入脚3是输入信号端，第1输出脚1是输出信号端，第1正向输入脚3输入点火控制信号，第1输出脚1输出与第1正向输入脚3同相的点火信号。

在第二个电压比较器中还加入了停车断电保护电路，其工作原理是：正常的霍尔点火控制信号S1是一个方波信号，点火器会正常的工作，当停车未关闭点火开关时，霍尔点火信号控制器会输出一个恒定的高电平约为12V的信号，通过调整电路R7、R6、C2输入到LM2903芯片的第2正向输入脚5，根据LM2903芯片的工作原理可知，LM2903芯片的第2输出脚7输出高电平，同时第1反向输入脚3就是高电平，并对电容C3充电，由于电容C3的容量较低，容量值为0.033～0.047μF，很快充满，所以电容C 3很快变为高电平，这个高电平与LM2903芯片的第1反向输入脚2电平进行比较，第1反向输入脚2的电平受电阻R1、R8、R9、二极管D3、电容C4控制，刚开始时，由于电容C4的容量较高，容量值为0.47uF～0.68uF，+12V电源通过电阻R1、R9对电容C4充电时间较长，所以第1反向输入脚2电平比第1正向输入脚3的电平低，根据LM2903芯片的工作原理，第1输入脚1输出高电平，通过串联耦合电阻R11使三极管Q1的基极变为高电压,三极管Q1开始导通，点火线圈T的初级绕组有电流开始流动经过一段时间后电容C4充满电后,LM2903芯片的第1正向输入脚3电平比第1反向输入脚2低了，根据LM2903芯片的工作原理可知第1输出脚1输出电平变低，低电平通过电阻R11加到三极管Q1的基极，三极管Q1切断点火线圈初级电流，由于第1反正向输入脚2电平是缓慢变高所以第1输出脚1的电平缓慢变低，三极管Q1断电流速度缓慢，这样起到了停车慢断电保护功能。

点火线圈初级绕组限流保护功能的实现:

还有一种情况在霍尔信号发生器的点火信号S1因某种原因脉冲宽度超过要求值时，点火线圈流过的电流会上升的非常大，且一直在增大，这种大电流是必须避免的，采用本电路会将电流限制在一定值，不会无限制的增长。该电路由三极管Q1、Q2、电阻R12、R13及LM2903芯片组成。电路的工作原理是：当点火信号为高电平时，三极管Q1导通，点火线圈T初级电流逐渐增大，在电阻R13产生压降，Q1的发射极的电压就会上升，当上升到0.7V时，这个电压通过电阻R12加到三极管Q2的基极使三极管Q2趋于导通，Q2的集电极电平趋于变低，进而使三极管Q1基极电位下降，就使三极管Q1的电流趋于下降，这就限制了三极管Q1集电极电流即点火线圈初级绕组电流进一步增大，通过设定合适的电阻R13的值可以设定合适线圈工作限流值。

在本实例中上述电路设置在铝基电路板中并放置在带有铝散热板的塑料壳内，使散热效率大大提高，可有效延长本发明的使用寿命。本电路具有停车保护、点火线圈初级绕组限流功能，工作稳定可靠，成本低，制作工艺成熟等优点。

以上所述，仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明的形状材料和结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种带停车断电和限流保护功能的汽车点火控制电路,其特征在于是由电阻R1～R13，电容C1～C5，稳压二极管D1，二极管D2～D3，三极管Q1～Q2，集成运算放大器U组成，其中电阻R1一端连接点火线圈T的电源正极端、另一端连接稳压二极管D1负极、电容C1、电阻R2、R3、R9、R10的一端及集成运算放大器U的电源脚（8）；稳压二极管D1正极及电容C1的另一端接地；电阻R3的另一端连接电阻R5的一端及集成运算放大器U的第2反向输入脚（6）；电阻R2的另一端连接电阻R4的一端、集成运算放大器U的第2输出脚（7）、第1正向输入脚（3）、电容C3的一端、电阻R8的一端及二极管D3负极；电阻R4的另一端连接电阻R6的一端、电容C2的一端及集成运算放大器U的第2正向输入脚（5）；电阻R5的另一端接地；电阻R6的另一端连接二极管D2的负极、电阻R7的一端及点火信号S1输入端；电容C2的另一端接地；电容C3的另一端连接电阻R8的另一端、电容C4的一端、集成运算放大器U的接地脚（4）并接地；电容C4的另一端连接二极管D3正极、电容C5的一端、电阻R9的另一端及集成运算放大器U的第1反向输入脚（2）；电阻R10的另一端连接运算放大器U的第1输出脚（1）、电阻R11的一端、电容C5的另一端；电阻R11的另一端连接三极管Q1的基极、三极管Q2的集电极；三极管Q1的发射极连接电阻R12的一端、电阻R13的一端；电阻R12的另一端连接三极管Q2的基极；三极管Q2的发射极及电阻R13的另一端接地；三极管Q1的集电极连接点火线圈T初级绕组负极端。

2.根据权利要求1所述的一种带停车断电和限流保护功能的汽车点火控制电路,其特征在于该汽车点火控制电路设置在铝基电路板上，并装放在带铝散热板的塑料壳内。