CN112727659B - 一种点火线圈的高频保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种点火线圈的高频保护电路。当检测到控制信号脉宽过大且频率过高时，控制点火线圈从间歇性工作过渡到不工作；后续若检测到控制信号和频率低于预设阀值，控制点火线圈恢复正常工作。本实施例一方面防止了点火线圈因导通时间过长、工作频率过高导致的点火线圈超负荷工作、过热损坏，另一方面避免了点火线圈完全停止工作而造成汽车行车状态下立即停车的风险。

Description

一种点火线圈的高频保护电路

技术领域

本申请涉及电路结构技术领域，具体涉及一种点火线圈的高频保护电路。

背景技术

目前，大多数用于汽车电喷发动机控制系统的点火模块，每接收一个汽车ECU输出的方波控制信号，完成一次汽车点火线圈初级的导通和关断。现有控制技术有两个特点：一方面，控制信号高电平时，线圈初级导通，高电平持续时间多长，则初级线圈在此时间段内都导通，点火模块和点火线圈持续发热；另一方面，控制信号频率增大，点火模块和点火线圈工作频率跟随增大，发热量将急剧上升。例如当控制信号频率为200HZ时，点火模块和点火线圈工作频率也为200HZ(超负荷工作，容易过热损坏)。

发明内容

本申请实施例提供一种点火线圈的高频保护电路，一方面防止点火线圈因导通时间过长、工作频率过高而导致的损坏，另一方面避免因点火线圈完全停止工作造成汽车行车状态下出现立即停车的风险。

本申请实施例的第一方面提供了一种点火线圈的高频保护电路，其特征在于，所述电路对ECU提供的点火控制信号进行预处理，控制芯片接收预处理后的ECU信号，判断控制信号脉宽与频率是否超出预设的超负荷工况，然后输出正确的点火控制信号：若判断ECU信号的脉宽、频率低于预设的超负荷工况，控制点火线圈正常点火；若判断ECU信号的脉宽、频率超出预设的超负荷工况，控制点火线圈从间歇性工作平稳过渡到不工作。后续检测到ECU信号的脉宽、频率低于预设的超负荷工况，恢复正常工作。

所述电路包括：信号预处理模块、MCU控制驱动IGBT模块、电源电压转换保护模块。其中信号预处理模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2、电容C8、比较器U1B；MCU控制驱动IGBT模块包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C3、电容C4、比较器U1A；电源电压转换保护模块包括电容C6、电容C7、双向保护TVS D1，其中，

所述信号预处理模块通过所述MCU控制驱动IGBT模块与所述电源电压转换保护模块相连接。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述信号预处理模块接收ECU提供的信号，滤波、整形、转换后，输入给MCU进行检测判断，所述信号预处理模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2、电容C8、比较器U1B，其中

所述R1、C1、C8、R3、R4组成输入信号一级滤波电路，将ECU输入的差分信号滤波后输入到比较器U1B的正相输入PIN5；所述R2、R6组成分压电路，输入到比较器U1B的反相输入PIN6作为基准电压；所述R3、R7、U1B、R8组成正反馈电路，增大比较器电平翻转的迟滞电压，使输入信号转换更加稳定，抗干扰性更强。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述MCU控制驱动IGBT模块，接收信号预处理电路输出的信号，检测信号高电平时间、频率后，所述MCU的PIN10根据判断逻辑输出高电平或低电平，再通过比较器U1驱动IGBT按设置的逻辑导通、关断，所述MCU控制驱动IGBT模块包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C3、电容C4、比较器U1A，其中，

所述R10、R11组成分压电路，输入到比较器U1A的正相输入PIN3作为基准电压，初始状态MCU的PIN10输出常高电压，使U1A输出常低电平。所述MCU的PIN15/PIN16接收到高电平时，PIN10输出低电平，此时U1A输出高电平，驱动IGBT导通，稳压后的5V电源通过R13给IGBT基极提供驱动电压。所述MCU检测到PIN15/PIN16高电平持续时间超过规定值(例如30ms)时，控制PIN10输出高电平，使IGBT关断，避免长时间导通过热烧毁。所述R15、R16组成电流采样电路，采样后将电流值大小信息输入MCU的PIN9，当检测到电流值大于设置值(如26A)时，控制PIN10输出高电平，使IGBT关断，避免流过IGBT的电流过大，导致IGBT短时间过热烧毁。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述电源电压转换保护模块给信号预处理电路、MCU和IGBT驱动电路提供稳定、可靠的工作电压，所述电源电压转换保护模块包括电容C6、电容C7、双向保护TVS D1，其中，

所述D1确保输入的电源电压钳位在±28V，避免浪涌电压击穿损坏后级电路。所述C5、C6、C7、U3组成π型电源稳压滤波电路，给后级控制电路提供干净的工作电压。

实施本申请实施例，至少具有如下有益效果：

检测处理ECU控制信号脉宽、频率的电路包括：信号预处理模块、MCU控制驱动IGBT模块、电源电压转换保护模块。其中信号预处理模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2、电容C8、比较器U1B；MCU控制驱动IGBT模块包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C3、电容C4、比较器U1A；电源电压转换保护模块包括电容C6、电容C7、双向保护TVS D1。相对于现有技术点火模块和点火线圈容易因导通时间过长或者工作频率过高导致过热损坏，本实施例可有效预防ECU控制信号异常情况下点火线圈因过载而导致过热损坏，同时提醒驾驶员汽车超负荷工作，使汽车平稳过度、行驶到安全区域。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供了一种奔驰C350、E350、ML350点火线圈实物图；

图2为本申请实施例提供了一种点火线圈工作时的初级电流最大值示意图；

图3为本申请实施例提供了一种多次点火模式示意图；

图4为本申请实施例提供了一种处理ECU控制信号脉宽、频率的流程图；

图5为本申请实施例提供了一种检测处理ECU控制信号脉宽、频率电路的结构示意图；

图6为本申请实施例提供了一种点火控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1，所述奔驰C350、E350、ML350点火线圈实际工作时，如图2和图3所示，一方面初级电流峰值比较大，可达20A以上，另一方面还具有多次点火模式。基于上述两个特点，可以判断此产品工作时发热量大，若没有对导通时间和工作频率进行限制，点火线圈和点火模块功率管很容易过热损害。健科在此点火模块上应用本实施例，有效预防了点火线圈超负荷工作造成的过热损坏，如图4所示，对ECU提供的点火控制信号进行预处理，然后控制芯片接收预处理后的ECU信号，进行判断处理，然后输出正确的点火控制信号：若判断ECU信号的脉宽、频率低于预设的超负荷工况，控制点火线圈正常点火；若判断ECU信号的脉宽、频率超出预设的超负荷工况，控制点火线圈从间歇性工作过渡到不工作。后续检测到ECU信号的脉宽、频率低于预设的超负荷工况，恢复正常工作。

图5为本申请实施例提供了一种检测处理ECU控制信号脉宽、频率电路的结构示意图。如图5所示，所述电路包括：信号预处理模块、MCU控制驱动IGBT模块、电源电压转换保护模块。其中信号预处理模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2、电容C8、比较器U1B；MCU控制驱动IGBT模块包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C3、电容C4、比较器U1A；电源电压转换保护模块包括电容C6、电容C7、双向保护TVS D1，其中，

所述信号预处理模块通过所述MCU控制驱动IGBT模块与所述电源电压转换保护模块相连接；

在一种可能的实现方式中，如图5所示，所述信号预处理模块接收ECU提供的信号，滤波、整形、转换后，输入给MCU进行检测判断，所述信号预处理模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2、电容C8、比较器U1B，其中

所述R1、C1、C8、R3、R4组成输入信号一级滤波电路，将ECU输入的差分信号滤波后输入到比较器U1B的正相输入PIN5；所述R2、R6组成分压电路，输入到比较器U1B的反相输入PIN6作为基准电压；所述R3、R7、U1B、R8组成正反馈电路，增大比较器电平翻转的迟滞电压，使输入信号转换更加稳定，抗干扰性更强。

在一种可能的实现方式中，如图5所示，所述MCU控制驱动IGBT模块，接收信号预处理电路输出的信号，检测信号高电平时间、频率后，所述MCU的PIN10根据判断逻辑输出高电平或低电平，再通过比较器U1驱动IGBT按设置的逻辑导通、关断，所述MCU控制驱动IGBT模块包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C3、电容C4、比较器U1A，其中，

所述R10、R11组成分压电路，输入到比较器U1A的正相输入PIN3作为基准电压，初始状态MCU的PIN10输出常高电压，使U1A输出常低电平。所述MCU的PIN15/PIN16接收到高电平时，PIN10输出低电平，此时U1A输出高电平，驱动IGBT导通，稳压后的5V电源通过R13给IGBT基极提供驱动电压。所述MCU检测到PIN15/PIN16高电平持续时间超过规定值(例如30ms)时，控制PIN10输出高电平，使IGBT关断，避免长时间导通过热烧毁。所述R15、R16组成电流采样电路，采样后将电流值大小信息输入MCU的PIN9，当检测到电流值大于设置值(如26A)时，控制PIN10输出高电平，使IGBT关断，避免流过IGBT的电流过大，导致IGBT短时间过热烧毁。

在一种可能的实现方式中，如图5所示，所述电源电压转换保护模块给信号预处理电路、MCU和IGBT驱动电路提供稳定、可靠的工作电压，所述电源电压转换保护模块包括电容C6、电容C7、双向保护TVS D1，其中，

所述D1确保输入的电源电压钳位在±28V，避免浪涌电压击穿损坏后级电路。所述C5、C6、C7、U3组成π型电源稳压滤波电路，给后级控制电路提供干净的工作电压。

本申请实施例还提供了一种点火控制方法，具体如图6所示，包括如下步骤：

步骤S1：单片机初始化；

步骤S2：上电等待自检，参数初始化；

步骤S3:进入主循环函数；

步骤S4:状态机选择；

步骤S5：参数初始化状态；

步骤S6:单次点火状态；

步骤S7:单次点火结束及状态判断；

步骤S8：多次点火装填；

步骤S9：结束多次点火。

本申请实施例还提供了一种高频保护方法，具体如下：

条件1、T1>4.7ms且60HZ<f<70HZ，间歇性点火；

条件2、T3>5ms且60HZ<f<70HZ，间歇性点火；

条件3、T1>4.7ms且f>70HZ，完全不点火；

条件4、T3>5ms且f>70HZ，完全不点火。

满足上述任一条件，则执行高频保护方法。通过实施该高频保护方法，可以提升可靠性和安全性。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器、随机存取器、磁盘或光盘等。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (4)

1.一种点火线圈的高频保护电路，其特征在于，所述电路对ECU提供的点火控制信号进行预处理，控制芯片接收预处理后的ECU信号，判断控制信号脉宽与频率是否超出预设的超负荷工况，然后输出正确的点火控制信号：若判断ECU信号的脉宽、频率低于预设的超负荷工况，控制点火线圈正常点火；若判断ECU信号的脉宽、频率超出预设的超负荷工况，控制点火线圈从间歇性工作平稳过渡到不工作，后续检测到ECU信号的脉宽、频率低于预设的超负荷工况，恢复正常工作；

所述电路包括：信号预处理模块、MCU控制驱动IGBT模块、电源电压转换保护模块；其中信号预处理模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2、电容C8、比较器U1B；MCU控制驱动IGBT模块包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C3、电容C4、比较器U1A；电源电压转换保护模块包括电容C6、电容C7、双向保护TVSD1，其中，

所述信号预处理模块通过所述MCU控制驱动IGBT模块与所述电源电压转换保护模块相连接。

2.根据权利要求1所述的点火线圈的高频保护电路，其特征在于，所述信号预处理模块接收ECU提供的信号，滤波、整形、转换后，输入给MCU进行检测判断；其中所述R1、C1、C8、R3、R4组成输入信号一级滤波电路，将ECU输入的差分信号滤波后输入到比较器U1B的正相输入PIN5；所述R2、R6组成分压电路，输入到比较器U1B的反相输入PIN6作为基准电压；所述R3、R7、U1B、R8组成正反馈电路，增大比较器电平翻转的迟滞电压，使输入信号转换更加稳定，抗干扰性更强。

3.根据权利要求1所述的点火线圈的高频保护电路，其特征在于，所述MCU控制驱动IGBT模块，接收信号预处理电路输出的信号，检测信号高电平时间、频率后，所述MCU的PIN10根据判断逻辑输出高电平或低电平，再通过比较器U1驱动IGBT按设置的逻辑导通、关断；其中，

所述R10、R11组成分压电路，输入到比较器U1A的正相输入PIN3作为基准电压，初始状态MCU的PIN10输出常高电压，使U1A输出常低电平；所述MCU的PIN15/PIN16接收到高电平时，PIN10输出低电平，此时U1A输出高电平，驱动IGBT导通，稳压后的5V电源通过R13给IGBT基极提供驱动电压；所述MCU检测到PIN15/PIN16高电平持续时间超过规定值时，控制PIN10输出高电平，使IGBT关断，避免长时间导通过热烧毁；所述R15、R16组成电流采样电路，采样后将电流值大小信息输入MCU的PIN9，当检测到电流值大于设置值时，控制PIN10输出高电平，使IGBT关断，避免流过IGBT的电流过大，导致IGBT短时间过热烧毁。

4.根据权利要求1或2所述的点火线圈的高频保护电路，其特征在于，所述电源电压转换保护模块给信号预处理电路、MCU和IGBT驱动电路提供稳定、可靠的工作电压；其中，

所述D1确保输入的电源电压钳位在±28V，避免浪涌电压击穿损坏后级电路；C5、C6、C7、U3组成π型电源稳压滤波电路，给后级控制电路提供干净的工作电压。

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