CN203869086U - 高频电弧打火机 - Google Patents

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刘冰冰
周文俊
刘希真
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Abstract

本实用新型涉及一种打火机,特别是一种高频电弧打火机。包括外壳和设置其中的电子点火电路,所述电子点火电路包括直流电源、高频引弧电路、一对放电针和无触点电子开关。本实用新型高频电弧打火机由于采用了内阻小、驱动电压低的低压驱动双MOS管的功率场效应管构成无触点电子开关作为电源总开关,适合以锂电池作为电源的电弧打火机,同时由于没有机械触点,工作更可靠,使用寿命更长。并设有瞬态高压吸收电路和延时放电电路,能避免调试中和使用中意外过压。高压引弧线采用可卸金属锥针、定位准确、更换方便、易引弧、噪声低;以触摸开关替代机械开关、美观大方、永不磨损。

Description

高频电弧打火机
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种打火机,特别是一种高频电弧打火机。
背景技术
[0002] 电弧型打火机,大气污染小,充电方便、安全可靠,深受广大用户喜爱。但目前市场 上的电弧打火机普遍存在可靠性差、噪声大的缺点,究其原因有三点:(1)电弧型打火机公 共总电流较大,而现有电弧型打火机的电源总开关均为小型的机械开关,在大电流下通断 易损坏;(2)没有过压保护措施,在高压放电距离变大的状态下,易使引弧电路中高压三极 管过压损坏和升压变压器过压击穿;(3)高压引弧线都采用普通的铜线,硬度低、引线无定 位,头部表面无处理,引弧效果差、噪声大,更换和维护也不方便,以上这些问题严重阻碍电 弧型打火机普及应用。
发明内容
[0003] 本实用新型的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种高可靠、使用寿命长的 高频电弧打火机。
[0004] 为了达到上述目的,本实用新型提供了一种高频电弧打火机,包括外壳和设置其 中的电子点火电路,所述电子点火电路包括直流电源、高频引弧电路、一对放电针和点火开 关,所述点火开关控制高频引弧电路工作电源,通过所述一对放电针放电完成点火,其特征 在于:所述点火开关为无触点电子开关,所述无触点电子开关包括功率场效应管和触发电 路,所述功率场效应管串接在高频引弧电路的电源回路中,所述功率场效应管为低压驱动 M0S管,所述触发电路与所述功率场效应管G极连接控制功率场效应管的导通和截止。
[0005] 本实用新型高频电弧打火机由于采用了内阻小、驱动电压低的低压驱动M0S管的 功率场效应管构成无触点电子开关作为电源总开关,适合以锂电池作为电源的电弧打火 机,同时由于没有机械触点,工作更可靠,使用寿命更长。
[0006] 下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
[0007] 附图1为本实用新型具体实施例基本电路原理图;
[0008] 附图2为本实用新型设有瞬态1¾压吸收电路具体实施例电路原理图;
[0009] 附图3为本实用新型设有延时放电电路具体实施例电路原理图;
[0010] 附图4为本实用新型设有安全开关具体实施例之一电路原理图;
[0011] 附图5为本实用新型设有安全开关具体实施例之二电路原理图;
[0012] 附图6为本实用新型具体实施例打开状态外观示意图;
[0013] 附图7为本实用新型放电针安装座具体实施例之一局部分解示意图;
[0014] 附图8为本实用新型放电针安装座具体实施例之二俯视结构示意图;
[0015] 附图9为附图8 A-A剖视图。
具体实施方式
[0016] 如图6所不,1¾频电弧打火机包括外壳和设置其中的电子点火电路。所述电子点 火电路包括直流电源E、商频引弧电路、一对放电针和点火开关,所述点火开关控制商频引 弧电路工作电源,通过所述一对放电针放电完成点火,其中,所述点火开关为无触点电子开 关。如图1所示,所述无触点电子开关包括功率场效应管VI和触发电路,所述功率场效应管 VI串接在高频引弧电路的电源回路中,所述功率场效应管VI选用内阻小、低压驱动的M0S 管(如IRF2805、HSMS-2805等型号的功率场效应管),也可以采用双M0S管并联的方式连接, 以加大工作电流,所述触发电路与所述功率场效应管VI的G极连接,控制功率场效应管VI 的导通和截止。所述触发电路可以是由机械开关S2及限流电阻R1串联而成,两端分别连 接在电源正极和功率场效应管VI的G极上,如图3所示;触发电路也可以是由放大三极管 V3和触摸片电阻R2及保护电阻R3组成的触摸开关构成,放大三极管V3的发射极和集电极 分别与电源正极和功率场效应管VI的栅极连接,放大三极管V3的基极经过触摸片电阻R2 及保护电阻R3与电源负极连接,如图4所示,图中R2代表人体触摸电阻,R3为限流电阻, 防止R2短路烧坏三极管V3。触摸开关的特点是通断状态近似于零功耗,无磨损,使用寿命 长。
[0017] 所述高频引弧电路包括间歇振荡电路和升压部分,间歇振荡电路可选用各种现有 电路,如RC振荡电路、LC振荡电路,升压部分采用变压器升压。如图1所示,本具体实施例 中,所述高频引弧电路包括升压变压器T1和功率三极管V2,所述升压变压器T1设有初级绕 组L1、次级绕组L3和正反馈绕组L2,所述功率三极管V2集电极经过初级绕组L1与电源正 极连接,所述功率三极管V2发射极经过由功率场效应管VI构成的所述无触点电子开关与 电源负极连接,所述功率场效应管VI的漏极与所述功率三极管V2发射极连接,所述正反馈 绕组L2 -端与电源正极连接,另一端经过反馈电阻R8与功率三极管V2基极连接形成正反 馈,构成所述高频引弧电路,所述次级绕组L3的两端分别与所述一对放电针连接。本高频 引弧电路具有电路结构简单,工作可靠的优点。由于锂电池具有能量比较高,使用寿命长, 额定电压高、具备高功率承受力及绿色环保的优点,本实用新型中选用锂电池作为直流电 源,优选带电池保护电路U1的锂电池,如DW01型电池保护电路。为了加速功率三极管V2 的关断过程,所述正反馈支路中还串联有隔离二极管,所述隔离二极管负极朝向功率三极 管基极,所述隔离二极管为低频二极管,其极间电容比快速二极管大十倍以上。
[0018] 如图1-5所示,所述正反馈绕组L2与所述功率三极管V2基极之间还串联有隔离 二极管VD2,所述隔离二极管VD2为低频二极管,如1N4007,其极间电容比快速二极管如 1N4148大十倍以上,一般在40PF以上。
[0019] 由于1¾频引弧电路是一个1¾频间歇振荡电路,功率二极管V2关断后,功率二极管 V2的集电极和发射极之间必将产生较大的峰值电压,通过升压变压器T1初级绕组L1的耦 合,在次级绕组L3上产生很高峰值电压,这高压使空气电离,产生电弧。如果高压放电端 相对距离过大(>6mm),此时一旦通电后断开,将导致功率三极管V2的集电极和发射极之间 关断电压过高。此外,装配距离控制不好或放电针对不齐,将导致次级绕组L3上功率三极 管V2上输出电压过高,损坏功率三极管V2,损坏升压变压器T1 ;即使装配较好,长期使用放 电,产生的高温影响会使放电针的放电端相对距离变大。由于上述隐患的存在,现有产品故 障率高达1(Γ20%。为了解决上述问题,如图2所示,本实用新型所述高频引弧电路中还设 有瞬态高压吸收电路。所述瞬态高压吸收电路由瞬变电压抑制二极管VD1 (TVS管)和吸收 电容C1组成,所述吸收电容C1与瞬变电压抑制二极管VD1正极连接形成串联支路,所述瞬 变电压抑制二极管VD1负极与功率三极管V2集电极连接,所述吸收电容C1另一端与功率 场效应管VI的源极连接。
[0020] 此外,还可设有点火开关的关断过压保护二极管VD3,所述关断过压保护二极管 VD3负极与电源正极连接,所述关断过压保护二极管VD3正极与所述功率三极管V2发射极 连接。关断过压保护二极管VD3起钳位作用,能防止低压功率场效应管VI关断过程过电压。
[0021] 由于瞬变电压抑制二极管VD1反复吸收浪涌会引起发热,严重发热甚至会导致爆 裂,为了防止瞬变电压抑制二极管VD1出现上述情况,如图3所示,本具体实施例中,所述高 频引弧电路还设有延时放电电路,所述延时放电电路由第一分压电阻R6、第二分压电阻R7 和放电三极管V4组成,所述第一分压电阻R6和第二分压电阻R7串联后并在吸收电容C1 的二端,第一分压电阻R6和第二分压电阻R7串联的中点接放电三极管V4的基极,放电三 极管V4的集电极和发射极分别接功率场效应管VI的栅极和源极。这样,当过压之后,吸收 电容C1上电压能维持一定时间,此时间长短与第一分压电阻R6和第二分压电阻R7及吸收 电容C1组成时间常数τ有关。分压使得放电三极管V4导通,在放电三极管V4导通期间, 高频引弧电路停止工作,为瞬变电压抑制二极管VD1赢得宝贵散热时间,使瞬变电压抑制 二极管VD1平均功率大大下降,确保了瞬变电压抑制二极管VD1的安全。
[0022] 为了更加安全,防止误操作,本实用新型中,所述外壳还可以设有头盖9,所述正反 馈支路或者触发电路中还串联有安全开关S3,所述安全开关与头盖9联动,所述头盖9关闭 状态下,安全开关S3断开,所述头盖9开启状态下,安全开关闭合,如图4、5所示。所述安 全开关S3串联在正反馈绕组L2与所述功率三极管V2基极之间,所述安全开关S3触点与 所述头盖9联动,所述头盖9关闭状态下,安全开关S3断开,所述头盖9开启状态下,安全 开关S3闭合。还可以是如图5所示,所述安全开关S3串联在由放大三极管V3和触摸片电 阻R2及保护电阻R3组成的触摸开关构成的触发电路中,具体是串联在电源的正极和放大 三极管V3的发射极之间。
[0023] 为了方便装配,保证装配质量,本具体实施例优选设有放电针安装座1,安装座1 选用耐高温绝缘材料如陶瓷材料制成。所述放电针5由统一长度的硬金属丝(如不锈钢丝) 构成,如图6所示,所述安装座1设有两个矩形凸台8,使其具有两个相对的侧面,所述两个 相对的侧面上对应的位置分别设有与放电针5间隙配合的针孔2,所述两个相对的侧面上 的针孔2优选处于一条直线上,所述安装座1还设有均与针孔2联通的引线孔4和紧定螺 孔3,所述紧定螺孔3与针孔2垂直,所述一对放电针5的尾部分别插入两个相对的侧面上 的针孔2中并压在导电引线7上,并由紧定螺孔3中的紧定螺丝6固定压紧放电针5和导 电引线7。所述放电针5的具体长度及针孔2的具体深度可根据具体的放电间隙距离确定, 所述安装座1与放电针5之间设有限位机构限制两放电针5端部之间的间距,以保证所述 一对放电针5的放电端间距(即放电间隙)一致,保证装配质量。
[0024] 所述的限位机构可以有多种不同方式:如在所述两个相对的侧面上对应的位置分 别设有与放电针5间隙配合的垂直盲孔构成的针孔2,针孔2深度统一,所述一对放电针5 的尾部分别插入到底定位,并由紧定螺孔3中的紧定螺丝6固定压紧放电针5和导电引线 7,所述放电针5的具体长度及针孔2的具体深度可根据具体的放电间隙距离确定,如图8、 9所示。
[0025] 如图7所示,或者在放电针5距放电端统一的位置设有突出的肩阶,放电针5的尾 部插入侧面上针孔2中时,通过所述肩阶与侧面的配合限位,从而保证所述一对放电针5的 放电端间距一致,保证装配质量。
[0026] 为了提高引弧效率,稳定高压放电电弧,所述放电针5的前端优选为锥形设计,利 用尖端放电的原理,提高放电效率,减小放电噪声。

Claims (10)

1. 一种高频电弧打火机,包括外壳和设置其中的电子点火电路,所述电子点火电路包 括直流电源、商频引弧电路、一对放电针和点火开关,所述点火开关控制商频引弧电路工作 电源,通过所述一对放电针放电完成点火,其特征在于:所述点火开关为无触点电子开关, 所述无触点电子开关包括功率场效应管和触发电路,所述功率场效应管串接在高频引弧电 路的电源回路中,所述功率场效应管为低压驱动MOS管,所述触发电路与所述功率场效应 管G极连接,控制功率场效应管的导通和截止。
2. 根据权利要求1所述的高频电弧打火机,其特征在于:所述高频引弧电路包括升压 变压器和功率三极管,所述升压变压器设有初级绕组、次级绕组和正反馈绕组,所述功率三 极管集电极经过初级绕组与电源正极连接,所述功率三极管发射极经过由功率场效应管构 成的所述无触点电子开关与电源负极连接,所述功率场效应管的漏极与所述功率三极管发 射极连接,所述正反馈绕组一端与电源正极连接,另一端经过反馈电阻与功率三极管基极 连接形成正反馈支路,构成所述高频引弧电路,所述次级绕组的两端分别与所述一对放电 针连接。
3. 根据权利要求2所述的高频电弧打火机,其特征在于:所述高频引弧电路还设有瞬 态高压吸收电路,所述瞬态高压吸收电路由瞬变电压抑制二极管和吸收电容组成,所述吸 收电容与瞬变电压抑制二极管正极连接形成串联支路,所述瞬变电压抑制二极管负极与功 率三极管集电极连接,所述吸收电容另一端与功率场效应管的源极连接。
4. 根据权利要求3所述的高频电弧打火机,其特征在于:所述高频引弧电路还设有延 时放电电路,所述延时放电电路由第一分压电阻、第二分压电阻和放电三极管V4组成,所 述第一分压电阻和第二分压电阻串联后并在吸收电容Q的二端,第一分压电阻和第二分压 电阻串联的中点接放电三极管V4的基极,放电三极管的集电极和发射极分别接功率场效 应管的栅极和源极。
5. 根据权利要求2所述的高频电弧打火机,其特征在于:所述正反馈绕组与所述功率 三极管基极之间还串联有隔离二极管,所述隔离二极管为低频二极管,其极间电容比快速 二极管大十倍以上。
6. 根据权利要求2所述的高频电弧打火机,其特征在于:所述外壳设有头盖,所述正反 馈支路或者触发电路中还串联有安全开关,所述安全开关与头盖联动,所述头盖关闭状态 下,安全开关断开,所述头盖开启状态下,安全开关闭合。
7. 根据权利要求2所述的高频电弧打火机,其特征在于:所述触发电路是由放大三极 管和触摸片电阻组成的触摸开关构成。
8. 根据权利要求2所述的高频电弧打火机,其特征在于还设有点火开关的关断过压保 护二极管,所述关断过压保护二极管负极与电源正极连接,所述关断过压保护二极管正极 与所述功率三极管发射极连接。
9. 根据权利要求1所述的高频电弧打火机,其特征在于设有放电针安装座,所述放电 针由金属丝构成,所述安装座设有两个相对的侧面,所述两个相对的侧面上对应的位置分 别设有与放电针间隙配合的针孔,所述安装座还设有均与针孔联通的引线孔和紧定螺孔, 所述紧定螺孔与针孔垂直,所述一对放电针的尾部分别插入两个相对的侧面上的针孔中, 所述安装座与放电针之间设有限位机构限制两放电针端部之间的间距,并由紧定螺孔中的 紧定螺丝固定,所述放电针的前端为锥形设计。
10.根据权利要求1所述的高频电弧打火机,其特征在于:所述直流电源选用带电池保 护电路的锂电池。
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