CN105351101B - 振荡自补偿点火功率集成模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种振荡自补偿点火功率集成模块，旨在提供一种使点火装置火花频率在环境温度变化条件下与常温保持一致的电流补偿回路。本发明可以通过以下措施予以实现：在振荡功率集成模块主回路中，设置电流补偿回路，两个分压电阻R1、电阻R2串联在电源正负极之间，其接点与Q1基极之间的电压基准二极管D2连接，限流电阻R3电连接在Q1集电极与Q2基极之间，Q1发射极与变压器反馈级绕组之间由限流电阻R5和二极管D5组成的并联回路；该并联回路的接点连接在主回路电阻R4与串联二极管D3、D4之间，二极管D5尾端连接于大功率晶体管Q2的发射极，限流电阻R5的另一端电连接变压器的反馈级绕组，从而构成电流流向与主回路一致的电流补偿回路。
Description
技术领域
本发明涉及一种专用于航空航天发动机点火装置的振荡功率集成模块。
背景技术
随着晶体振荡器在通讯、导航、雷达、移动通讯、程控电话、测量仪表等电子设备中的应用，对晶体振荡器提出了更新、更高的要求，集中表现在频率稳定度高、调频范围宽、线性度优、功耗低、相位噪声低、成本更加低廉等方面。如何解决好晶体振荡器频率随温度、工艺、电压等变化而变化的问题一直是工业界的热门课题。发动机点火系统是在发动机各种工况和使用条件下，适时、可靠地产生足够强的电火花，以点燃气缸内的可燃混合气。对点火系统的要求能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压。击穿电压与很多因素有关。火花应有足够的能量。当点火信号发生器产生的信号使点火控制器触发功率三极管导通时，点火线圈经过功率三极管搭铁，从而接通初级回路，电源向点火线圈初级充电。当发动机继续转动，点火信号发生器产生的信号使点火控制器触发功率三极管截止时，初级线圈无法搭铁，初级回路被切断。初级电路断开后，点火线圈的初级绕组与电容器形成由初级绕组电感L、初级电路的电阻R和电容C构成一产生衰减振荡的振荡回路。当初级电路振荡时，由于线圈铁心中磁通的大小和方向也随之迅速变化，因此在次级绕组中感应出的电动势也随之变化。次级电压u2的最大值将发生在u2振荡的第一个周波。如果次级电压的最大值不能击穿火花塞间隙，则次级电压将产生变化，在几次振荡之后消失。初级电路接通期间，铁心中储存的磁场能量为1/2Lp2。初级电路断开后，初级电流消失，它形成的磁场迅速消失，在初级绕组中产生感应电动势eL，在次级绕组L2中也产生感应电动势eM。图2所示现有技术振荡功率集成模块通常由一个大功率晶体管Q2(3DD164E)，变压器初级绕组、反馈级绕组，二极管D3、D4、D5以及电阻R4、R5组成。初始时电源加在电阻R4和二极管D4之间使Q2的B极和E极正偏，同时Q2的C极和B极反偏，Q2工作，流经Q2集电极和发射极的电流持续增加，当反馈级绕组上Ldi/dt的值大于D3、D4间的电压时，Q2截止，这时就回到初始时刻，依此循环工作持续给变压器副边输送电能。在低温条件下，由于振荡功率集成模块主回路大功率晶体管电流放大系数变小带来输入功率减少，最终导致点火装置的火花频率降低。并且大功率晶体管本身的电流放大系数随温度的降低而减小，因此振荡功率集成模块在低温条件下较常温主回路的电流要小，这就会导致点火装置的火花频率减小，不利于发动机成功起动。
发明内容
本发明目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种补偿回路电流流向与主回路一致的振荡自补偿点火功率集成模块，以解决大功率晶体管在温度变化条件下电流放大系数变化存在的缺陷，使点火装置火花频率在环境温度变化条件下与常温保持一致。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种振荡自补偿点火功率集成模块，包括振荡功率集成模块主回路，其特征在于：在所述振荡功率集成模块主回路中，设有以晶体三极管Q1为核心的电流补偿回路，该电流补偿回路包括串联在电源正负极之间的两个分压电阻R1、电阻R2，电连接在分压电阻R1、电阻R2接点与Q1基极之间的电压基准二极管D2，电连接在Q1集电极与Q2基极之间的限流电阻R3，电连接在Q1发射极与上述变压器反馈级绕组之间由限流电阻R5和二极管D5组成的并联回路；该并联回路的接点连接在所述主回路电阻R4与串联二极管D3、D4之间，二极管D5尾端连接于大功率晶体管Q2的发射极，限流电阻R5的另一端电连接变压器的反馈级绕组，从而构成电流流向与主回路一致的电流补偿回路。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
本发明加入Q1为核心的电流补偿回路后，主回路的工作机理不变，电源电压通过分压电阻R1和分压电阻R2分压，使电压基准二极管D2导通，分压电阻R2两端的电压加在Q1的B极和E极，分压电阻R1和分压电阻R2的比值设计以及串联二极管D3、D4，保证了晶体三极管Q1的集电极电压大于基极电压(电源电压从10V～30V)，这点就保证了晶体三极管Q1的初始工作。电流补偿回路的电流叠加上主回路的电流，即为点火装置总的工作电流，只要保证补偿回路的电流流向与主回路一致，那么总的工作电流就是两者数值相加，这就达到了补偿低温条件下的电流的目的，确保点火装置的火花频率与常温一致。
加入此补偿回路后，可补偿因温度降低减少的主回路电流，使点火装置的火花频率不受低温条件的影响。
本发明采用电流补偿回路解决了点火装置大功率晶体管在温度变化条件下电流放大系数变化的缺陷，使点火装置火花频率在环境温度变化条件下与常温保持一致。
附图说明
图1是本发明振荡自补偿点火功率集成模块的电路原理示意图。
图2是图1的电流补偿回路的电路原理示意图。
图中：R1、R2、R3、R4、R5为电阻，D2为电压基准二极管，D3、D4、D5为普通二极管，Q1为小功率晶体三极管，Q2为大功率晶体管，Q2的集电极接的是变压器的初级绕组、Q2的基极接的是变压器的反馈级绕组。
具体实施方式
参阅图1、图2。在以下描述的实施例中，振荡自补偿点火功率集成模块，包括振荡功率集成模块主回路。在振荡功率集成模块主回路中，设有以晶体三极管Q1为核心的电流补偿回路和为晶体三极管Q1提供工作门限的电压基准二极管D2。该电流补偿回路包括串联在电源正负极之间的两个分压电阻R1、电阻R2，电连接在分压电阻R1、电阻R2接点与Q1基极之间的电压基准二极管D2，电连接在Q1集电极与Q2基极之间的限流电阻R3，电连接在Q1发射极与上述变压器反馈级绕组之间由限流电阻R5和二极管D5组成的并联回路；该并联回路的接点连接在所述主回路电阻R4与串联二极管D3、D4之间，二极管D5尾端连接于大功率晶体管Q2的发射极，限流电阻R5的另一端电连接变压器的反馈级绕组，从而构成电流流向与主回路一致的电流补偿回路。电流补偿回路由一个小功率晶体三极管、两个分压电阻R1、电阻R2、一个晶体三极管Q1工作门限的电压基准二极管D2、两个限流电阻R3、R5，一变压器反馈绕组组成。两个串联分压电阻R1、电阻R2并联一个电压基准二极管D2组成Q1的基极和发射极正偏条件和门限电压。其中，两个串联的分压电阻R1、R2为电源分压提供电压基准二极管D2工作的门限电压，两个分别串联在晶体三极管Q1集电极与晶体三极管Q2的基极之间的限流电阻R3、串联在二极管D5与变压器反馈绕组之间的限流电阻R5调节了流经变压器反馈绕组本身的电流，反馈级绕组提供晶体三极管Q1工作的初始条件。
电源电压10V～30V，初始时电源加在电阻R4和二极管D4之间，大功率晶体管Q2的基极和发射极正偏，同时Q2的集电极和基极反偏，Q2工作，流经Q2集电极和发射极的电流持续增加，当变压器反馈级绕组上Ldi/dt的值大于串联二极管D3、D4间的电压时，Q2截止，返回到初始时刻。分压电阻R1和分压电阻R2的比值0.6，分压电阻R2两端的电压加在晶体三极管Q1的基极B和发射极E，电源电压通过分压电阻R1和分压电阻R2分压，导通电压基准二极管D2，串联二极管D3、D4，晶体三极管Q1的集电极C极电压大于B极电压，以保证晶体三极管Q1的初始工作。
Claims (7)
1.一种振荡自补偿点火功率集成模块，包括振荡功率集成模块主回路，其特征在于：在所述振荡功率集成模块主回路中，设有以晶体三极管Q1为核心的电流补偿回路，该电流补偿回路包括串联在电源正负极之间的两个分压电阻R1、电阻R2，电连接在分压电阻R1、电阻R2接点与Q1基极之间的电压基准二极管D2，电连接在Q1集电极与大功率晶体管Q2基极之间的限流电阻R3，电连接在Q1发射极与变压器反馈级绕组之间由限流电阻R5和二极管D5组成的并联回路；该并联回路的接点连接在所述主回路电阻R4与串联二极管D3、D4之间，二极管D5尾端连接于大功率晶体管Q2的发射极，限流电阻R5的另一端电连接变压器的反馈级绕组，从而构成电流流向与主回路一致的电流补偿回路。
2.如权利要求1所述的振荡自补偿点火功率集成模块，其特征在于：两个串联分压电阻R1、电阻R2并联一个电压基准二极管D2组成Q1的基极和发射极正偏条件和门限电压。
3.如权利要求1所述的振荡自补偿点火功率集成模块，其特征在于：两个串联的分压电阻R1、R2为电源分压提供电压基准二极管D2工作的门限电压，两个分别串联在晶体三极管Q1集电极与大功率晶体管Q2的基极之间的限流电阻R3、串联在二极管D5与变压器反馈绕组之间的限流电阻R5调节了流经变压器反馈绕组本身的电流，反馈级绕组提供晶体三极管Q1工作的初始条件。
4.如权利要求1所述的振荡自补偿点火功率集成模块，其特征在于：电源电压10V～30V，初始时电源加在电阻R4和二极管D4之间，大功率晶体管Q2的基极和发射极正偏，同时Q2的集电极和基极反偏，Q2工作，流经Q2集电极和发射极的电流持续增加，当变压器反馈级绕组上Ldi/dt的值大于串联二极管D3、D4间的电压时，Q2截止，返回到初始时刻。
5.如权利要求1所述的振荡自补偿点火功率集成模块，其特征在于：分压电阻R1和分压电阻R2的比值为0.6。
6.如权利要求1所述的振荡自补偿点火功率集成模块，其特征在于：分压电阻R2两端的电压加在晶体三极管Q1的基极和发射极，电源电压通过分压电阻R1和分压电阻R2分压，导通电压基准二极管D2，串联二极管D3、D4。
7.如权利要求1所述的振荡自补偿点火功率集成模块，其特征在于：晶体三极管Q1的集电极C极电压大于B极电压。
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