CN105863923A - 一种高频多脉冲内燃机点火电路 - Google Patents

一种高频多脉冲内燃机点火电路 Download PDF

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张炜
李琦颖
任载峰
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Abstract

本发明公开了一种高频多脉冲内燃机点火电路，该电路由P沟道开关管V1和N沟道开关管V2，PNP型三极管T1和NPN型三极管T2，二极管D1和二极管D2，由闭合磁路磁芯与初级绕组N1和次级绕组N2组成的高压点火线圈B，设有输出端out、电流保护端Ix的IC控制电路，驱动电阻Rd，电阻Rf、电流检测电阻Rx，滤波电容器C，高压输出端HV，控制端K、输入电源端Ec和公共地GND组成。该电路采用双端正激电路设有回能二极管，提高了转换电路效率。利用P沟道开关管和N沟道开关管组合成双端正激变换电路，简化了驱动电路，降低了成本，提高了变换频率，进而缩小了磁芯面积和体积，提高了点燃几率。

Description

一种高频多脉冲内燃机点火电路
技术领域
本发明涉及内燃机用点火电路，特别是涉及一种高频多脉冲内燃机点火电路。
背景技术
现有的通用内燃机发动机中的点火装置，大多采用开放磁路高压点火线圈，驱动电路采用触点式和半导体(电子)无触点式。半导体无触点式驱动使用寿命长，正在逐步替代触点式。但是半导体无触点式驱动大都采用单只半导体开关管驱动开放式磁路磁芯制成的高压线圈进行工作，在开关管关断瞬间，高压点火线圈存储的能量产生的尖峰电压需要阻容吸收进行消耗，以保护驱动管，导致开放式磁路磁芯损大，电能转换效率一般只有65％左右。另一方面，驱动电路为单脉冲点火，不易点燃，而且单脉冲工作驱动点火线圈的电流工作频率低，点火线圈的匝数多，铁心面积大，制作出的点火线圈体积大，成本高。随着电子技术的发展，利用新的技术替代现有内燃机点火电路已经是大势所趋。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种高频多脉冲内燃机点火电路。该电路利用一只P沟道开关管和一只N沟道开关管、两只二极管和高压点火线圈的初级绕组构成双端正激开关电路，由IC控制电路输出脉冲组，驱动一只N沟道开关管；由一只PNP型三极管和一只NPN型三极管组成驱动电路，驱动P沟道开关管，在高压点火线圈的次级绕组感应出高压脉冲组，进行点火工作。当IC控制电路关断输出时，由两只二极管构成的能量反馈电路将存储在点火线圈的能量释放回电源。当过电流时，由一只电流检测电阻将检测到的信号传给IC控制电路，自动减小驱动脉冲宽度，以保护电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种高频多脉冲内燃机点火电路由P沟道开关管V1和N沟道开关管V2，PNP型三极管T1和NPN型三极管T2，二极管D1和二极管D2，由闭合磁路磁芯绕制的初级绕组N1和次级绕组N2组成的高压点火线圈B，设有输出端out、电流保护端Ix的IC控制电路，驱动电阻Rd，电阻Rf、电流检测电阻Rx，滤波电容器C，高压输出端HV，控制端K、输入电源端Ec和公共地GND组成。
一种高频多脉冲内燃机点火电路的连接关系如下：输入电源端Ec与滤波电容器C的一端、IC控制电路的供电端、P沟道开关管V1的源极、PNP型三极管T1的发射极和二极管D1的负极相接，滤波电容器C的另一端与IC控制电路的GND、电阻Rf的一端、NPN型三极管T2的发射极、二极管D2的正极、电流检测电阻Rx的一端和高压点火线圈B的次级绕组N2的另一端与公共地GND相连接，P沟道开关管V1的漏极与二极管D2的负极和高压点火线圈B的初级绕组N1的一端相连接，二极管D1的正极与N沟道开关管V2的漏极和高压点火线圈B的初级绕组N1的另一端相接，电流检测电阻Rx的另一端与N沟道开关管V2的源极和IC控制电路的电流保护端Ix相接，驱动电阻Rd的一端与PNP型三极管T1的基极、NPN型三极管T2的基极和电阻Rf的一端相连，驱动电阻Rd的另一端与IC控制电路的输出端out、N沟道开关管V2的栅极相连，PNP型三极管T1和NPN型三极管T2的集电极与P沟道开关管V1的栅极相连，高压点火线圈B的次级绕组N2的一端与高压输出端HV相连。
所述的IC控制电路由通用单端输出PWM集成开关稳压电源驱动芯片和相应的外围电路所组成。
可将所述的IC控制电路与P沟道开关管V1和N沟道开关管V2，二极管D1、D2，PNP型三极管T1和NPN型三极管T2，电流检测电阻Rf、电阻Rx和驱动电阻Rd设置成集成电路或厚膜电路板。
图1是一种高频多脉冲内燃机点火电路原理图，其工作原理是：将输入电源端Ec和公共地GND接入12V内燃机工作电源，控制端K与内燃机点火控制电路IC连接，工作时由控制端K给入点火信号，由PWM集成开关稳压电源驱动芯片组成的IC控制电路的输出端out端输出高电平，一路直接驱动N沟道开关管V2，另一路经驱动电阻Rd至电阻Rf一端，驱动NPN型三极管T2导通，PNP型三极管T1关断，驱动P沟道开关管V1工作；电流经P沟道开关管V1和N沟道开关管V2经高压点火线圈B的初级绕组N1和电流检测电阻Rx进行PWM脉宽调制式工作，工作频率在5KHZ-100KHZ，在高压点火线圈B的次级绕组N2感应出点火高压，经高压输出端HV驱动火花塞点火。当P沟道开关管V1和N沟道开关管V2关断时，存储在高压点火线圈B内的能量经二极管D1和二极管D2释放回输入电源端Ec；当点火开关控制端K断开时，IC控制电路的输出端out停止输出。当火花塞和高压线路出现故障时，电流检测电阻Rx两端电压达到限定电压，IC控制电路的电流保护端Ix得到限定电压，使IC控制电路输出脉冲变窄，避免整体高频脉冲内燃机点火电路过电流，当故障消除后恢复正常工作。
本发明有益效果在于，由于高压点火线圈采用闭合磁路磁芯，可减少磁芯的漏磁，进而提高了转换效率。采用双端正激电路设有回能二极管，提高了转换电路效率，降低了开关管承受电压，降低了成本。利用P沟道开关管和N沟道开关管组合成双端正激变换电路，简化了驱动电路，降低了成本。脉冲组高压点火提高了点燃几率，提高了变换频率，进而缩小了磁芯面积和体积。
附图说明
图1高频多脉冲内燃机点火电路原理图
图2高频多脉冲内燃机点火装置电路图
具体实施方式
下面结合实施例及其附图2对本发明做进一步详细说明。
本发明是一种高频多脉冲内燃机点火电路，图2是一种高频多脉冲内燃机点火装置电路图。该电路由P沟道开关管V1和N沟道开关管V2，PNP型三极管T1和NPN型三极管T2，二极管D1和二极管D2，闭合磁路磁芯绕制的初级绕组N1和次级绕组N2组成的高压点火线圈B，设有输出端out、电流保护端Ix的IC控制电路，驱动电阻Rd，电阻Rf、电流检测电阻Rx，滤波电容器C，高压输出端HV，控制端K、输入电源端Ec和公共地GND组成。一种高频多脉冲内燃机点火装置电路的连接关系如下：输入电源端Ec与滤波电容器C的一端、IC控制电路的供电端、P沟道开关管V1的源极、PNP型三极管T1的发射极和二极管D1的负极相接，滤波电容器C的另一端与IC控制电路的GND、电阻Rf的一端、NPN型三极管T2的发射极、二极管D2的正极、电流检测电阻Rx的一端和公共地GND、高压点火线圈B的次级绕组N2的另一端相连接，P沟道开关管V1的漏极与二极管D2的负极和高压点火线圈B的初级绕组N1的一端相连接，二极管D1的正极与N沟道开关管V2的漏极和高压点火线圈B的初级绕组N1的另一端相接，电流检测电阻Rx的另一端与N沟道开关管V2的源极和IC控制电路的电流保护端Ix相接，驱动电阻Rd的一端与PNP型三极管T1的基极、NPN型三极管T2的基极和电阻Rf的一端相连，驱动电阻Rd的另一端与IC控制电路的输出端out、N沟道开关管V2的栅极相连，PNP型三极管T1和NPN型三极管T2的集电极与P沟道开关管V1的栅极相连，高压点火线圈B的次级绕组N2的一端与高压输出端HV相连。
图2其中IC控制电路由单端PWM脉宽调制芯片采用uc3842，确定频率的RC电阻RT和电容CT，脉冲宽度给定的可调电阻W和电阻R5，开关控制用三极管T3和电阻R1、R2、R3和R4组成。IC电路各部分的连接关系是：控制端K与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与电阻R2的一端和三极管T3的基极相连，电阻R2的另一端与电阻R3的一端、可调电阻W的一端和中心端、uc3842的7脚和输入电源端Ec相连，电阻R3的另一端与三极管T3的集电极相连，三极管T3的发射极与可调电阻W的另一端、电阻R5的一端、uc3842的2脚和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与UC3842的1脚相连，电阻RT的一端与UC3842的8脚相连，电阻RT的另一端与电容CT的一端和UC3843的4脚相连，电容CT的另一端与电阻R5的另一端、UC3842的5脚和公共地GND相连。
工作时，电源输入端Ec接入电源，当点火开关的控制端K给入低电平，三极管T3关断，UC3842的2脚得到给定脉冲宽度的电压，由电阻RT和电容CT确定频率工作；输出端out6)输出要求的脉冲组，一路直接驱动N沟道开关管V2，另一路经驱动电阻Rd和电阻Rf、驱动PNP型三极管T1和NPN型三极管T2驱动P沟道开关管V1工作；由P沟道开关管V1和N沟道开关管V2与经电流检测电阻Rx和高压点火线圈B的初级绕组N1构成双端正激变换电路；经高压点火线圈B的次级绕组N2感应出高压15KV-32KV脉冲组，脉冲组经高压输出端HV到内燃机的火花塞进行高压点火。当输出端出现故障，电流达到设定值时，电流检测电阻Rx两端电压达到限定值，经uc3842的3脚电流检测端Ix控制6脚输出端out脉冲自动变窄，实现保护。当故障消失，装置自动恢复正常工作。
用本发明的原理制成的高频多脉冲内燃机点火装置，具有体积小、成本低、可靠性高、转换效率高达92％以上、易于安装，并可减少内燃机没有点燃现象的发生。

Claims (4)

1.一种高频多脉冲内燃机点火电路，其特征在于：该电路由P沟道开关管V1和N沟道开关管V2，PNP型三极管T1和NPN型三极管T2，二极管D1和二极管D2，由闭合磁路磁芯绕制的初级绕组N1和次级绕组N2组成的高压点火线圈B，设有输出端out、电流保护端Ix的IC控制电路，驱动电阻Rd，电阻Rf、电流检测电阻Rx，滤波电容器C，高压输出端HV，控制端K、输入电源端Ec和公共地GND组成。
2.根据权利要求1所述一种高频多脉冲内燃机点火电路，其特征在于：该电路的连接关系：输入电源端Ec与滤波电容器C的一端、IC控制电路的供电端、P沟道开关管V1的源极、PNP型三极管T1的发射极和二极管D1的负极相接，滤波电容器C的另一端与IC控制电路的GND、电阻Rf的一端、NPN型三极管T2的发射极、二极管D2的正极、电流检测电阻Rx的一端和高压点火线圈B的次级绕组N2的另一端与公共地GND相连接，P沟道开关管V1的漏极与二极管D2的负极和高压点火线圈B的初级绕组N1的一端相连接，二极管D1的正极与N沟道开关管V2的漏极和高压点火线圈B的初级绕组N1的另一端相接，电流检测电阻Rx的另一端与N沟道开关管V2的源极和IC控制电路的电流保护端Ix相接，驱动电阻Rd的一端与PNP型三极管T1的基极、NPN型三极管T2的基极和电阻Rf的一端相连，驱动电阻Rd的另一端与IC控制电路的输出端out、N沟道开关管V2的栅极相连，PNP型三极管T1和NPN型三极管T2的集电极与P沟道开关管V1的栅极相连，高压点火线圈B的次级绕组N2的一端与高压输出端HV相连。
3.根据权利要求1或2所述一种高频多脉冲内燃机点火电路，其特征在于：可将所述的IC控制电路与P沟道开关管V1和N沟道开关管V2，二极管D1、D2，PNP型三极管T1和NPN型三极管T2，电流检测电阻Rf、电阻Rx和驱动电阻Rd设置成集成电路或厚膜电路板。
4.根据权利要求1或2所述一种高频多脉冲内燃机点火电路，其特征在于：所述的IC控制电路由通用单端输出PWM集成开关稳压电源驱动芯片和相应的外围电路所组成。
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