CN109681363A - 高频率多脉冲汽车发动机点火电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高频率多脉冲汽车发动机点火电路，利用通用单端PWM集成开关稳压电源驱动芯片UC3842和相应的外围电路组成IC控制电路，使电源输入端(7)脚输入的给定脉冲宽度的电压在输出端(6)脚输出为脉冲组，经过驱动电阻Rd、PNP型三极管和NPN型三极管组成的驱动电路工作，传送至P沟道开关管、N沟道开关管以及二极管D2、D3，高压点火线圈B的初级绕组N1组成的双端正激变换电路，经高压点火线圈B的次级绕组N2感应产生15KV‑32KV的脉冲电压，经高压输出端HV输入到火花塞进行点火。当输出端电流达到限定值时，电流检测电阻Rx反馈到电流检测端Ix，控制输出脉冲宽度变窄，以保护电路。当故障消失，装置自动恢复正常工作。

Description

高频率多脉冲汽车发动机点火电路
技术领域
本发明涉及汽车发动机用点火电路，尤其是一种高频率多脉冲汽车发动机点火电路。
背景技术
现有的通用汽车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汽车发动机点火电路是大势所趋。
发明内容
为了克服现有技术中电路点火过程中电能转换效率低、点火效率低、体积大、成本高等缺陷，本发明提供一种采用高频率多脉冲技术的汽车发动机点火电路，点火过程中利用高频率脉冲打火，从而完成低能耗、高效率的汽车发动机点火。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高频率多脉冲汽车发动机点火电路，包括直流电源模块、高频率脉冲信号模块、驱动电路模块、点火线圈和反馈保护模块。电源模块输入18v直流电源，通过两根导线传输，一侧进入高频率脉冲信号模块，经过IC芯片控制输出高频率脉冲式方波，随后进入驱动电路，由甲乙类功放电路将信号放大，输送到高压点火线圈次级绕组；而另一侧电流经过放大后进入高压点火线圈次级绕组的另一侧，双端输入电压产生高频率压差，实现打火功能。而在打火结束后留余电能则通过反馈电路进入高频率脉冲信号模块降低脉冲宽度，从而起到保护电路的作用。
上述的高频率多脉冲汽车发动机点火电路，由P沟道开关管Q1和N沟道开关管Q2，NPN型三极管Q3和PNP型三极管Q4，二极管D2和D3，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，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所组成。
本发明的电路连接方式如下：输入电源端与滤波电容器C的一端、IC控制电路的供电端、二极管D1的负极、电阻R9、P沟道开关管Q1的漏极、三极管Q3的集电极、二极管D2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、三极管Q4的集电极、二极管D3的正极、电流检测电阻Rx的一端和公共地GND相连接，P沟道开关管Q1的源极与二极管D3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D2的正极与N沟道开关管Q2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Q2的栅极和IC控制电路的Ix端相接，驱动电阻Rd的一端与PNP型三极管Q4的基极、NPN型三极管Q3的基极和电流检测电阻Rx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Q2的栅极相连，PNP型三极管Q4和NPN型三极管Q3的发射极与P沟道开关管Q1的栅极相连，高压点火线圈的次级绕组N2的一端与高压输出端HV相连，高压点火线圈的次级绕组N2的另一端与GND相连。
上述的IC控制电路由通用的单端输出PWM集成开关稳压电源驱动芯片以及相应的外围电路所组成，设有输出端out、电流保护端Ix。
可将所述的IC控制电路与P沟道开关管Q1和N沟道开关管Q2，二极管D2和D3，PNP型三极管Q4和NPN型三极管Q3，电流检测电阻Rx、电阻Rf和驱动电阻Rd设置成集成电路或厚膜电路版。
本为新型的有益效果是，本点火电路采用高压脉冲的方式对对象进行点火，有效的提高了电能转换效率，点火成功效率，消除了传统点火方式对能源以及元器件的损耗。将电路设置在汽车发动机内后，可高效的利用多次脉冲进行接近百分百的点火作业。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明电路原理图
图2为本发明装置电路图
具体实施方式
下面结合实例及其附图对本发明做进一步详细说明。
图2是利用本发明原理制成的高频多脉冲内燃机点火装置电路图，该电路图由P沟道开关管Q1和N沟道开关管Q2，PNP型三极管Q4和NPN型三极管Q3，二极管D2和D3，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，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所组成。其中IC控制电路采用单端PWM脉宽调制芯片UC3842，确定频率的RC电阻和电容CT，脉冲宽度给定可调电阻R3和电阻R4，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，控制端K的另一端与可调电阻R3的一端以及中心端相连，电阻R1的另一端与电阻R2的一端、滤波电容器C的正极、稳压二极管D1的负极以及UC3842芯片的电源输入端(7)脚、NPN型三极管Q3的集电极，电阻R9的一端、P沟道开关管Q1的漏极、二极管D2的负极相连接，电阻R9的另一端与电阻R10一段相连。电阻R10另一端与PNP型三极管Q4的发射极、NPN型三极管Q3的发射极相连。NPN型三极管Q3的基极和PNP型三极管Q4的基极、驱动电阻Rd一端、电阻R13一端相连。P沟道开关管Q1的源极与二极管D3的负极、高压点火线圈的初级绕组N1的一端相连。电阻R2的另一端与可调电阻R3的另一端、电阻R5的一端、电阻R4的一端、UC3842芯片的(2)脚相连。电阻R5的另一端与UC3842芯片的(1)脚相连。电阻R4的另一端、电容C2的一端、可调电阻R6的一端、电阻Rf一端、电容C3一端、电容C4一端UC3842芯片公共接地脚(5)脚、电流检测电阻Rx一端、PNP型三极管Q4的集电极、二极管D3的正极、电阻R12的一端、电流检测电阻Rx的一端、稳压二极管D1的正极、滤波电容器C的负极与公共地GND相连。UC3842芯片的(3)脚与电阻Rf的另一端、可调电阻R6的中心端相连。可调电阻R6的另一端与电容C2的另一端、电阻R7的一端相连。电阻R7的另一端与电流检测电阻Rx的另一端、N沟道开关管Q2的源极相连。UC3842芯片的(4)脚与电阻R8一端、电容C3另一端相连。UC3842芯片输出端(6)脚与驱动电阻Rd另一端、电阻R11一端相连。UC3842芯片(8)脚与电阻R8另一端、电容C4另一端相连。电阻R11的另一端与电阻R12的另一端、N沟道开关管Q2的栅极相连。N沟道开关管漏极与二极管D2的负极同时连接到高压点火线圈的初级绕组N1的另一端。高压点火线圈的次级绕组N2的一端与公共地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通路时，UC3842的(2)脚得到给定脉冲宽度的电压，由电阻R8和电容C3确定工作频率；输出端out(6)脚输出要求脉冲组，一路直接驱动N沟道开关管Q2，另一路经驱动电阻Rd和电阻Rx、驱动三极管Q3和Q4驱动P沟道开关管Q1工作；P沟道开关管Q1和N沟道开关管Q2经电阻R13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，脉冲组经高压输出端HV到汽车发动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两段电压达到限定值，经UC3842电流检测端Ix(3)脚控制输出端out(6)脚脉冲自动变窄，实现保护。当故障消失，装置自动回复正常工作。用本发明原理制成的高频率多脉冲汽车发动机点火装置，具有体积小、成本低、转换效率高达92％以上、易于安装的优点，并可减少汽车发动机没有点燃的现象发生。

Claims (4)

1.一种高频多脉冲汽车发动机点火电路，其特征在于：该电路由P沟道开关管Q1和N沟道开关管Q2，PNP型三极管Q4和NPN型三极管Q3，二极管D2和D3，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汽车发动机点火电路，其特征在于：本发明的电路连接关系：输入电源端与滤波电容器C的一端、IC控制电路的供电端、二极管D1的负极、电阻R9、P沟道开关管Q1的漏极、三极管Q3的集电极、二极管D2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、三极管Q4的集电极、二极管D3的正极、电流检测电阻Rx的一端和公共地GND相连接，P沟道开关管Q1的源极与二极管D3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D2的正极与N沟道开关管Q2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Q2的栅极和IC控制电路的Ix端相接，驱动电阻Rd的一端与PNP型三极管Q4的基极、NPN型三极管Q3的基极和电流检测电阻Rx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Q2的栅极相连，PNP型三极管Q4和NPN型三极管Q3的发射极与P沟道开关管Q1的栅极相连，高压点火线圈的次级绕组N2的一端与高压输出端HV相连，高压点火线圈的次级绕组N2的另一端与GND相连。
3.根据权利要求1或2所述一种高频多脉冲汽车发动机点火电路，其特征在于：可将所述的IC控制电路与P沟道开关管Q1和N沟道开关管Q2，二极管D2和D3，PNP型三极管Q4和NPN型三极管Q3，电流检测电阻Rx、电阻Rf和驱动电阻Rd设置成集成电路或厚膜电路版。
4.根据权利要求1或2所述一种高频多脉冲汽车发动机点火电路，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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