CN110230565A - 智能点火驱动模块、电路以及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种性能稳定、功能可靠的智能点火驱动模块，包括模块信号输入端和模块信号输出端，包括与所述的模块信号输入端相连接的比较器、与所述比较器相连接的最大停留时间计时模块、与所述的比较器相连接的逻辑判断模块、与所述的逻辑判断模块相连接的绝缘栅双极型晶体管；所述的逻辑判断模块接收所述的最大停留时间计时模块和比较器的信号判断是否启动所述的绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管输出端与模块信号输出端相连接，所述的模块信号输入端包括高电压输入端和低电压输入端，所述的高电压输入端和低电压输入端分别与比较器相连接，所述的比较器还并联有一个比较电阻。
Description
技术领域
本发明涉及智能点火驱动模块。
背景技术
在汽车发动机点火系统中，点火线圈是一种为点燃发动机气缸内的空气和燃油混合物提供点火能量的执行部件，它是一种基于电磁感应原理的特殊脉冲升压器，它将8-16V的低电压按设定频率通断使之次级产生20-40KV的电压通过火花塞产生电火花。由于点火线圈的精密属性，不同性能的点火线圈需要配合专用的驱动电路以满足功能性的要求。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供了一种性能稳定、功能可靠的智能点火驱动模块。
为达到以上目的，本发明提供了一种智能点火驱动模块，包括模块信号输入端和模块信号输出端，包括与所述的模块信号输入端相连接的比较器、与所述比较器相连接的最大停留时间计时模块、与所述的比较器相连接的逻辑判断模块、与所述的逻辑判断模块相连接的绝缘栅双极型晶体管；所述的逻辑判断模块接收所述的最大停留时间计时模块和比较器的信号判断是否启动所述的绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管输出端与模块信号输出端相连接，所述的模块信号输入端包括高电压输入端和低电压输入端，所述的高电压输入端和低电压输入端分别与比较器相连接，所述的比较器还并联有一个比较电阻。
优选的，包括与所述的比较器的输出端相连接的峰值过滤器，正负峰值小于预设时间Ts的输入被所述的峰值过滤器过滤。
优选的，包括停留时间输入端，所述的停留时间输入端与所述的最大停留时间计时模块相连接，通过对停留时间电容器的设置可以改变最大停留时间。
优选的，所述的停留时间输入端为停留时间电容器。
优选的，所述的最大停留时间计时模块与停留时间输入端之间设置有硬关闭开关，所述的硬关闭开关的一端与绝缘栅双极型晶体管相连接，当硬关闭开关开启时，绝缘栅双极型晶体管被关闭。
根据本发明的另一方面，提供了一种智能点火驱动电路，包括如上所述的智能点火驱动模块、与所述的模块信号输出端相连接的三极管；所述三极管的基极与模块信号输出端相连接、集电极连接有点火线圈。
优选的，所述的三极管的发射级通过感测电阻接地，所述的智能点火驱动模块设置有感测电压输入端，所述的感测电压输入端连接于所述的三极管的发射级。
优选的，所述的点火线圈包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈的一端与所述的三极管的基极相连接，另一端与所述的电压输入端相连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种智能点火驱动系统，包括ECU，包括如上所述的智能点火驱动电路，所述的ECU形成两路输出信号并分别与所述的智能点火驱动模块的高电压输入端和低电压输入端相连接。
由于采用了以上技术方案，本发明是一种性能稳定、功能可靠的智能点火驱动模块。
附图说明
附图1为智能点火驱动模块的电路结构框图；
附图2为智能点火驱动电路的典型应用示意图；
附图3为智能点火驱动模块的示意图；
附图4为智能点火驱动电路的驻留时间和软关机（SSD）关系示意图；
附图5为智能点火驱动电路的CSSD电容器与最大停留时间的关系示意图。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见附图1与附图2所示，附图1为智能点火驱动模块的电路结构框图，附图2为智能点火驱动电路的典型应用示意图。一种性能稳定、功能可靠的点火控制系统，包括ECU和智能点火驱动电路，ECU形成两路输出信号并分别与智能点火驱动模块的高电压输入端和低电压输入端相连接。
智能点火驱动电路包括智能点火驱动模块、与模块信号输出端相连接的三极管，三极管的基极与模块信号输出端相连接、集电极连接有点火线圈。三极管的发射级通过感测电阻接地，智能点火驱动模块设置有感测电压输入端，感测电压输入端连接于三极管的发射级。点火线圈包括初级线圈和次级线圈，初级线圈的一端与三极管的基极相连接，另一端与电压输入端相连接。
智能点火驱动模块（CIM2002）包括模块信号输入端、电压输入端和模块信号输出端、与模块信号输入端相连接的比较器、与所述比较器相连接的最大停留时间计时模块、与比较器相连接的逻辑判断模块、与逻辑判断模块相连接的绝缘栅双极型晶体管；逻辑判断模块接收最大停留时间计时模块和比较器的信号判断是否启动绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管输出端与模块信号输出端相连接，模块信号输入端包括高电压输入端和低电压输入端，高电压输入端和低电压输入端分别与比较器相连接，比较器还并联有一个比较电阻。
智能点火驱动模块还包括与比较器的输出端相连接的峰值过滤器，正负峰值小于预设时间Ts的输入被峰值过滤器过滤。
智能点火驱动模块还包括停留时间输入端，停留时间输入端与最大停留时间计时模块相连接，通过对停留时间电容器的设置可以改变最大停留时间，停留时间输入端为停留时间电容器，最大停留时间计时模块与停留时间输入端之间设置有硬关闭开关，硬关闭开关的一端与绝缘栅双极型晶体管相连接，当硬关闭开关开启时，绝缘栅双极型晶体管被关闭。
CIM2002设计用于直接驱动点火IGBT，控制线圈的电流和火花事件。线圈电流通过输入引脚控制。当差分输入被驱动到高位时，CIM2002的输出被启用以打开IGBT并开始对线圈充电。CIM2002专用于差分输入设计解决方案。其特点包括：持差分或单端输入，以抑制地面移动干扰；信号线输入缓冲器；输入峰值滤波器；从点火或蓄电池线路操作 ；地面偏移公差：：-5 V至18 V；可编程最大停留时间；通过Vsense引脚控制IGBT限流；最大停留时间结束后的硬关机；符合SOP-8包装和RoHS。
CIM2002中包含一个最大停留时间计时器，如果输入保持激活时间超过编程时间，该计时器将关闭IGBT。输入峰值滤波器抑制持续时间小于7微秒的单端输入信号。这个时间间隔可以通过一个外部电容器来修改。当超过最大停留时间时，CIM2001将进入硬关闭（HSD）模式，立即关闭点火IGBT。在充电过程中，CIM2002还将限制IGBT的集电极电流至IC（LIM）。这又是通过点火IGBT发射极引线中的感测电阻实现的，该感测电阻将信号输入到CIM2001的Vsense管脚。
参见附图3所示，附图3为智能点火驱动模块的示意图。CIM2002是一款先进的点火IGBT控制IC，可在Sop8封装或模具销售中使用。这种功能齐全的智能点火IGBT驱动器在点火驱动器的尺寸和系统性能非常重要的“通电线圈”应用中尤其有利。
表1
PIN脚类型备注：
“P” 表示电源插脚；
“G” 表示接地针脚。所有车速传感器针脚内部电阻短路；
“O”, “I/O”, “A”表示仅输出、输入/输出和模拟类型；
“PU” or “PD” 表示内部上拉或下拉的PIN脚。
功能描述
1、 差分输入信号的输入和峰值滤波器
当INH和INL引脚之间的差分输入信号电压达到VINHD时，将打开IGBT对线圈充电。当差分输入电压低于VINLD时，通过IGBT的线圈电流将被关闭。输入线上小于tspike持续时间的正负峰值将被过滤掉，并且不会打开/关闭IGBT。
2、 最大停留时间和硬关机（HSD）
参见附图4和5，附图4为智能点火驱动电路的驻留时间和软关机（SSD）关系示意图，附图5为智能点火驱动电路的CSSD电容器与最大停留时间的关系示意图。当IGBT打开时，根据外部CSSD电容器的值启动延迟计时器。如果在时间tdmax之后没有收到有效的下降沿，IGBT将立即关闭。
电气特性：
1、绝对最大额定值：
超过绝对最大额定值的应力可能会损坏设备。该装置可能无法在推荐的操作条件下工作或可操作，不建议将零件施加应力至这些水平。此外，长期暴露在高于推荐操作条件的应力下可能会影响设备的可靠性。绝对最大额定值仅为应力额定值。
表2
2、电气特性
表3
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰均涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种智能点火驱动模块，包括模块信号输入端和模块信号输出端，其特征在于：包括与所述的模块信号输入端相连接的比较器、与所述比较器相连接的最大停留时间计时模块、与所述的比较器相连接的逻辑判断模块、与所述的逻辑判断模块相连接的绝缘栅双极型晶体管；所述的逻辑判断模块接收所述的最大停留时间计时模块和比较器的信号判断是否启动所述的绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管输出端与模块信号输出端相连接，所述的模块信号输入端包括高电压输入端和低电压输入端，所述的高电压输入端和低电压输入端分别与比较器相连接，所述的比较器还并联有一个比较电阻。
2.根据权利要求1所述的智能点火驱动模块，其特征在于：包括与所述的比较器的输出端相连接的峰值过滤器，正负峰值小于预设时间Ts的输入被所述的峰值过滤器过滤。
3.根据权利要求1所述的智能点火驱动模块，其特征在于：包括停留时间输入端，所述的停留时间输入端与所述的最大停留时间计时模块相连接，通过对停留时间电容器的设置可以改变最大停留时间。
4.根据权利要求3所述的智能点火驱动模块，其特征在于：所述的停留时间输入端为停留时间电容器。
5.根据权利要求3所述的智能点火驱动模块，其特征在于：所述的最大停留时间计时模块与停留时间输入端之间设置有硬关闭开关，所述的硬关闭开关的一端与绝缘栅双极型晶体管相连接，当硬关闭开关开启时，绝缘栅双极型晶体管被关闭。
6.一种智能点火驱动电路，其特征在于：包括如权利要求1-5任一项所述的智能点火驱动模块、与所述的模块信号输出端相连接的三极管；所述三极管的基极与模块信号输出端相连接、集电极连接有点火线圈。
7.根据权利要求6所述的智能点火驱动电路,其特征在于：所述的三极管的发射级通过感测电阻接地，所述的智能点火驱动模块设置有感测电压输入端，所述的感测电压输入端连接于所述的三极管的发射级。
8.根据权利要求6所述的智能点火驱动电路，其特征在于：所述的点火线圈包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈的一端与所述的三极管的基极相连接，另一端与所述的电压输入端相连接。
9.一种智能点火驱动系统，包括ECU，其特征在于：包括如权利要求6-8任一项所述的智能点火驱动电路，所述的ECU形成两路输出信号并分别与所述的智能点火驱动模块的高电压输入端和低电压输入端相连接。
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