CN215949715U - 一种汽车点火线圈控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种汽车点火线圈控制电路，其包括电连接的信号输入模块、驱动模块和闭环控制模块；信号输入模块包括信号输入端，用于接收点火信号,信号输入模块电连接至驱动模块,用于将点火信号与第一预设电压进行比较,并输出控制驱动模块状态的控制信号；驱动模块的输出端电连接至点火线圈的负载回路中,用于根据控制信号控制负载回路的通断状态；闭环控制模块的输入端电连接至负载回路，闭环控制模块的输出端电连接至信号输入模块的输入端,用于采集负载回路反馈的电流,并转换成电压信号,且与第二预设电压进行比较,并输出用于降低点火信号电压的降流信号。本申请具有有助于实现点火线圈负载回路闭环控制，以提高电路工作稳定性的效果。

Description

一种汽车点火线圈控制电路

技术领域

本申请涉及点火器驱动电路，尤其是涉及一种汽车点火线圈控制电路。

背景技术

汽车一般指汽油车，汽油车的汽油发动机在运行时需要点火装置点燃喷入燃烧室的燃油。现在汽油车的点火装置采用连接有点火线圈的火花塞，火花塞在点火线圈的驱动下放电。点火线圈也配有专门的控制电路，点火线圈的控制电路也可称为点火器驱动电路。

现有的点火器驱动电路包括控制信号处理器与驱动芯片，控制信号处理器用于接收汽车控制系统的点火信号，并将点火信号转换成控制信号，驱动芯片响应于控制信号控制点火线圈的工作状态。控制信号为方波，控制信号为高电平时点火线圈导通，控制信号为低电平时点火线圈关断。

在实现本申请过程中，发明人发现该技术中至少存在如下问题：现有的点火线圈控制电路没有对点火线圈中的电流参数进行监控，当点火线圈中的电流参数过大时会使得驱动芯片发热严重，而点火线圈控制电路会被环氧树脂封装在一个狭小的空间内，过大的热量堆积会影响控制电路工作的稳定性。

实用新型内容

为了提高控制电路工作的稳定性，本申请提供一种汽车点火线圈控制电路。

本申请提供的一种汽车点火线圈控制电路采用如下的技术方案：

一种汽车点火线圈控制电路，包括电连接的信号输入模块、驱动模块和闭环控制模块；

所述信号输入模块包括信号输入端，用于接收点火信号,所述信号输入模块的输出端电连接至所述驱动模块的输入端,用于将所述点火信号与第一预设电压进行比较,并输出控制所述驱动模块状态的控制信号；

所述驱动模块的输出端电连接至点火线圈的负载回路中,用于根据所述控制信号控制所述负载回路的通断状态；

所述闭环控制模块的输入端电连接至所述负载回路，所述闭环控制模块的输出端电连接至所述信号输入模块的输入端,用于采集所述负载回路反馈的电流,并转换成电压信号,且将转换后的电压信号与第二预设电压进行比较,并输出用于降低点火信号电压的降流信号。

通过采用上述技术方案，外界输入的控制信号，即点火信号，从信号输入端输入，并通过信号输入模块对信号与第一预设电压进行比较，用于输出对应的控制信号至驱动模块，驱动模块根据对应的控制信号输出对应的驱动信号，从而控制负载回路的通断状态；为了实时监测负载回路中的电流，实现电路闭环控制，还设置有闭环控制模块，闭环控制模块能够针对负载回路中反馈的电流信号，并转换成电压信号，并与第二预设电压比较，从而输出降流信号至信号输入模块，以改变信号输入模块的输出，从而控制驱动模块的工作状态，有助于使得点火线圈中的电流参数不容易过大，减少驱动芯片的发热，有利于保护驱动芯片，提高控制电路工作的稳定性。

作为优选，所述信号输入模块还包括第一运算放大器U1D和参考电压电路，所述参考电压电路包括第一参考电压输出端，所述信号输入端电连接至所述第一运算放大器U1D的同相输入端，所述第一运算放大器U1D的反相输入端电连接至所述第一参考电压输出端，所述第一运算放大器U1D的输出端电连接至所述脉宽限制模块的输入端。

通过采用上述技术方案，信号输入模块对输入的控制信号进行初步的判断，第一运算放大器U1D和参考电压电路组成比较器，当信号输入端的电压值大于参考电压电路的第一参考电压时，即点火信号的电压超过了第一预设电压，则第一运算放大器U1D输出高电平，使得驱动模块能够工作；当信号输入端的电压值小于参考电压电路的第一参考电压时，此时第一运算放大器U1D输出低电平，从而使得驱动模块不工作。

作为优选，所述驱动模块包括驱动管Q3和驱动电阻器R15，所述驱动管Q3包括控制端、第一受控端和第二受控端，所述驱动电阻器R15的一端电连接至所述驱动管Q3的控制端，所述驱动电阻器R15的另一端为所述驱动模块的输入端，所述驱动管Q3的第一受控端电连接至所述负载回路，所述驱动管Q3的第二受控端接地。

通过采用上述技术方案，驱动模块的驱动管Q3是高电平导通的元器件，当驱动管Q3基极接收到高电平信号时，此时驱动管Q3打开，为点火线圈提供工作的驱动信号；反之，驱动管Q3关断，驱动模块不工作，点火线圈不工作；其中，驱动电阻器R15用于产生驱动驱动管Q3工作的驱动电流。

作为优选，所述闭环控制模块包括第三运算放大电路U1B、开关管Q1和反馈电阻器Rs、第一控制电阻器R3和第二控制电阻器R4；所述参考电压电路还包括第二参考电压输出端；所述开关管Q1包括控制端、第一受控端和第二受控端；

所述反馈电阻器Rs的一端电连接至所述驱动管Q3的控制端以及所述第三运算放大电路U1B的同相输入端，另一端接地；

所述第三运算放大电路U1B的反相输入端电连接至所述第二参考电压输出端，所述第三运算放大电路U1B的输出端电连接至所述开关管Q1的控制端；

所述开关管Q1的控制端通过所述第一控制电阻器R3电连接至所述信号输入端，所述开关管Q1的第一受控端通过所述第二控制电阻器R4电连接至所述信号输入端，所述开关管Q1的第二受控端接地。

通过采用上述技术方案，通过反馈电阻器Rs将点火线圈负载回路中的反馈电流转换成反馈电压进行监测；第三运算放大电路U1B和参考电压电路组成比较器，当反馈电压低于第二参考电压输出端的电压时，第三运算放大电路U1B输出低电平，由于开关管Q1是高电平导通的元器件，因此开关管Q1关断，此时第一控制电阻器R3和第二控制电阻器R4不改变信号输入端的电压；当反馈电压高于第二参考电压输出端的电压时，第三运算放大电路U1B输出高电平，开关管Q1打开，此时，第一控制电阻器R3、第二控制电阻器R4和开关管Q1组成放大电路，从而改变第一控制电阻器R3和第二控制电阻器R4之间的电压值；从而改变第一运算放大器U1D同相输入端的电压，从而改变了信号输入模块输出的控制信号，从而可以改变驱动模块的工作状态，从而有利于及时控制驱动模块输出的驱动信号，以减少驱动芯片的发热状态。

作为优选，所述信号输入模块的输出端还电连接有上拉电阻器R13。

通过采用上述技术方案，上拉电阻器R13能够保证信号输入模块的输出端输出高电平时的稳定性，从而为驱动模块提供一个稳定的驱动电压。

作为优选，所述信号输入端通过输入电阻器R5电连接至所述第一运算放大器U1D的同相输入端。

通过采用上述技术方案，输入电阻器R5起到保护前级的作用。

作为优选，所述信号输入端通过第一滤波电容器C1接地。

通过采用上述技术方案，第一滤波电容器C1对输入信号端上的信号起到滤波作用。

作为优选，还包括电源模块，所述电源模块的输入端电连接至直流电压信号端，所述电源模块包括电连接的保护电阻和稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的阳极接地，阴极为所述电源模块的输出端，用于为所述信号输入模块、驱动模块和闭环控制模块提供直流电源。

通过采用上述技术方案，电源模块用于提供稳定的符合要求的直流电压，为各个模块的芯片供电。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

通过闭环控制模块实现对点火线圈中电流参数的监测，从而从源端控制信号输入模块的工作状态，从而控制点火线圈中的工作状态，有利于保护中间器件，使得点火线圈中的电流参数不容易过大，从而减少驱动芯片的发热，有利于提高电路的稳定性。

附图说明

图1是本申请实施例1电路框图；

图2是本申请实施例1电路图；

图3是本申请实施例2电路框图；

图4是本申请实施例2电路图；

图5是本申请实施例2中充电电容器C3的充放电过程图。

附图标记：1、电源模块；2、信号输入模块；21、参考电压电路；3、驱动模块；4、电流检测模块；5、闭环控制模块；6、脉宽限制模块；61、限位电压电路。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

实施例1；

本申请实施例公开一种汽车点火线圈控制电路。参照图1，汽车点火线圈控制电路包括电连接的电源模块1、信号输入模块2、驱动模块3和闭环控制模块5。

电源模块1的输入端电连接至直流电压信号端VCC，直流的电源模块1用于提供稳定的符合要求的直流电压，为各个模块的芯片供电。

信号输入模块2包括用于获取点火信号的信号输入端，并将点火信号与第一预设电压进行比较，并输出对应的控制信号，信号输入模块2的输出端电连接至驱动模块3的输入端，用于控制驱动模块3的工作状态。其中，点火信号可为方波、正弦波等波形，本申请中可以采用PWM信号波。

驱动模块3用于接收并响应于控制信号，驱动模块3的输出端电连接至负载回路，用于为点火线圈提供驱动信号。

闭环控制模块5的输入端电连接至点火线圈负载回路，闭环控制模块5的输出端电连接至信号输入模块2的输入端，用于获取负载回路反馈的电流，并将反馈的电流转换成反馈电压，再将反馈电压与第二预设电压进行比较，并输出降流信号用于改变信号输入模块2输出的控制信号，从而改变驱动模块3的工作状态，以最终改变点火线圈的工作状态，从而能够实现对于点火线圈中电流参数的间接控制，有利于减少驱动芯片的发热，有利于保护驱动芯片，提高控制电路工作的稳定性。

参照图2，电源模块1包括电连接的保护电阻、稳压二极管D1和第二滤波电容器C2。保护电阻包括并联的第一保护电阻器R1和第二保护电阻器R2。第一保护电阻器R1和第二保护电阻器R2并联后的一端电连接至直流电压信号端VCC，另一端电连接至稳压二极管D1的阴极。稳压二极管D1的阳极接地，阴极为电源模块1的输出端，用于为信号输入模块2、驱动模块3和电流检测模块4提供+5V的电源。第二滤波电容器C2的一端电连接至稳压二极管D1的阴极，另一端接地，起到滤波的作用。

信号输入模块2包括第一运算放大器U1D和参考电压电路21，信号输入端IN通过输入电阻器R5电连接至第一运算放大器U1D的同相输入端，输入电阻器R5以起到保护前级的作用。信号输入模块2还通过第一滤波电容器C1接地，第一滤波电容器C1对输入信号端上的信号起到滤波作用，提高信号的稳定性。第一运算放大器U1D的反相输入端电连接至参考电压电路21中第一参考电压的输出端，第一运算放大器U1D的输出端电连接至驱动模块3的输入端。

其中，参考电压电路21包括串联的第一分压电阻器R6和第二分压电阻器R7，第一分压电阻器R6的一端电连接至电源模块1的输出端，第一分压电阻器R6的另一端电连接至第二分压电阻器R7的一端，第二分压电阻器R7的另一端接地。第一分压电阻器R6和第二分压电阻器R7之间的连接点处为参考电压电路21的第一参考电压的输出端。

第一运算放大器U1D和参考电压电路21组成比较器，将输入信号输入端的点火信号与第一参考电压进行比较，当第一运算放大器U1D同相输入端的电压大于反向输入端的电压时，第一运算放大器U1D输出高电平，驱动模块3工作，从而点火线圈工作；当第一运算放大器U1D同相输入端的电压小于反向输入端的电压时，第一运算放大器U1D输出低电平，驱动模块3不工作，从而点火线圈不工作。

驱动模块3包括驱动管Q3和驱动电阻器R15。驱动电阻器R15用于产生驱动驱动管Q3的电流。驱动管Q3设置为达灵顿管，是高电平导通的元器件，驱动管Q3包括基极、集电极和发射极。驱动电阻器R15的一端电连接至驱动管Q3的基极，另一端为驱动模块3的输入端并电连接至第一运算放大器U1D的输出端。驱动管Q3的集电极为驱动模块3的输出端OUT，并电连接至负载回路，驱动管Q3的发射极通过小电阻或直接接地。由于驱动管Q3是高电平导通的元器件，因此当信号输入模块2输出高电平时，驱动管Q3打开，为点火线圈提供驱动信号；反之，驱动管Q3关断，驱动模块3不工作，点火线圈不工作。

为了使得第一运算放大器U1D的输出端的输出电压更加稳定，在信号输入模块2的输出端还电连接有上拉电阻器R13。当第一运算放大器U1D的输出端输出高电平时，上拉电阻器R13能够为驱动模块3提供一个稳定的驱动电压。

闭环控制模块5包括第三运算放大电路U1B、开关管Q1和反馈电阻器Rs、第一控制电阻器R3和第二控制电阻器R4。

其中，参考电压电路21还包括第三分压电阻器R8，第三分压电阻器R8的一端电连接至第二分压电阻器R7远离第一分压电阻器R6的一端，另一端接地。第三分压电阻器R8和第二分压电阻器R7之间的连接点处为第二参考电压的输出端。

开关管Q1设为NPN型三极管，包括基极、集电极和发射极。

反馈电阻器Rs的一端电连接至驱动管Q3的发射极以及第三运算放大电路U1B的同相输入端，另一端接地。

第三运算放大电路U1B的反相输入端电连接至第二参考电压的输出端，第三运算放大电路U1B的输出端电连接至开关管Q1的基极。

开关管Q1的基极通过第一控制电阻器R3电连接至信号输入端，开关管Q1的集电极通过第二控制电阻器R4电连接至信号输入端，开关管Q1的发射极接地。

通过反馈电阻器Rs将点火线圈负载回路中反馈的电流转换成反馈电压信号进行监测。第三运算放大电路U1B和参考电压电路21组成比较器，当反馈电压低于第二参考电压输出端的电压时，第三运算放大电路U1B输出低电平，由于开关管Q1是高电平导通的元器件，因此开关管Q1关断，此时第一控制电阻器R3和第二控制电阻器R4不改变信号输入端的电压。当反馈电压高于第二参考电压输出端的电压时，第三运算放大电路U1B输出高电平，代表点火线圈的反馈电流参数过大，开关管Q1打开，此时，第一控制电阻器R3和第二控制电阻器R4风压，从而改变第一控制电阻器R3和第二控制电阻器R4之间连接点处的电压值。本申请实施例中是利用第一控制电阻器R3和第二控制电阻器R4拉低第一运算放大器U1D的同相输入端的电压，从而使得第一运算放大器U1D输出低电压，使得驱动模块3不工作，有利于及时从源端控制驱动模块3输出的驱动信号，以减少驱动芯片的发热状态。

本申请实施例一种汽车点火线圈控制电路的实施原理为：通过闭环控制模块5实现对点火线圈中电流参数的监测，从而从源端控制信号输入模块2的工作状态，从而控制点火线圈中的工作状态，有利于保护中间器件，使得点火线圈中的电流参数不容易过大，从而减少驱动芯片的发热，有利于提高电路的稳定性。

实施例2；

本申请实施例公开一种汽车点火线圈控制电路。参照图3和图4，汽车点火线圈控制电路还包括电流检测模块4和脉宽限制模块6。

电源模块1同时也为电流检测模块4和脉宽限制模块6供电。

电流检测模块4包括基准稳压电路和反馈电阻器Rs。电流检测模块4中的反馈电阻器Rs和闭环控制模块5中的反馈电阻器Rs为同一个电阻。基准稳压电路包括基准稳压器Q2、第一电阻器R16和第二电阻器R17，基准稳压器Q2包括阳极、阴极和参考端，基准稳压器Q2的阳极接地，基准稳压器Q2的阴极电连接至驱动模块3的输入端。第一电阻器R16并联在基准稳压器Q2的阴极与基准稳压器Q2的参考端之间，基准稳压器Q2的参考端通过第二电阻器R17电连接至驱动管Q3的发射极。反馈电阻器Rs的一端电连接至驱动管Q3的发射极，另一端接地。反馈电阻器Rs用于监测负载回路中反馈的电流，并转换成反馈电压的形式。

当负载回路中电流参数较大，反馈电阻器Rs上的电压过高，此时基准稳压器Q2打开，使得驱动管Q3的基极通过驱动电阻器R15接地，即基极被拉为低电平，此时驱动管Q3关断，从而驱动模块3不工作，点火线圈不工作，以降低驱动芯片的发热。同时，当负载回路中电流参数较大，此时基准稳压器Q2打开，为了避免第一运算放大器U1D的输出端直接接地，在第一运算放大器U1D的输出端与驱动模块3的输入端之间电连接有输出电阻器R14，且基准稳压器Q2的阴极电连接在输出电阻器R14与驱动模块3的输入端之间，起到保护第一运算放大器U1D的作用。

参照图4，脉宽限制模块6包括电连接的限位电压电路61、脉宽控制电路和第二运算放大器U1C。限位电压电路61的输出端电连接至第一运算放大器U1D的输出端和第二运算放大器U1C的同相输入端。

限位电压电路61包括串联的第一限位电阻器R9和第二限位电阻器R10，第一限位电阻器R9的一端电连接至+5V的电源端，第一限位电阻器R9的另一端电连接至第二限位电阻器R10的一端，第二限位电阻器R10的另一端接地。第一限位电阻器R9和第二限位电阻器R10之间的连接点处为限位电压电路61的输出端。

脉宽控制电路包括二极管D2、充电电容器C3、第一充电电阻器R11和第二充电电阻器R12。二极管D2设置为高速开关二极管，二极管D2的阴极电连接至第二运算放大器U1C的同相输入端，二极管D2的阳极电连接至第二运算放大器U1C的反相输入端以及充电电容器C3的正极。充电电容器C3的负极通过第二充电电阻器R12接地。第一充电电阻器R11的一端电连接至充电电容器C3的正极，第一充电电阻器R11的另一端电连接至限位电压电路61的电源端，即+5V的电源端。

第二运算放大器U1C的输出端电连接至上拉电阻器R13和输出电阻器R14之间的连接点处，且为脉宽限制模块6的输出端，和其外围电路构成比较器。

限位电压电路61用于提供限位电压，当第一运算放大器U1D的输出高电平时，以限制第一运算放大器U1D的输出端电压在设定值；脉宽控制电路利用充电电容器C3的充放电特性，以及第一充电电阻器R11和第二充电电阻器R12限制充电电容器C3的充电时间，二极管D2有利于实现充电电容器C3的快速放电。

参照图5，当第一运算放大器U1D的输出高电平时，此时充电电容器C3进行充电，设定充电电容器C3在t1时刻充电电容器C3上的电压等于限位电压。因此在设定t1的充电时间内，充电电容器C3上的电压逐渐升高，充电电容器C3上的电压始终小于限位电压，此时第二运算放大器U1C输出高电平，驱动模块3工作。当超过设定时间t1后，充电电容器C3上的电压大于限位电压，此时第二运算放大器U1C输出低电平，驱动模块3不工作。因此当信号输入模块2的脉宽宽度过宽时，利用脉宽限制模块6关断驱动模块3的工作，从而使得点火线圈不容易通电时间过长，使得驱动芯片不容易过度发热，有利于保护电路。当信号输入模块2的高电平脉宽结束后，此时第一运算放大器U1D输出低电平，充电电容器C3通过二极管D2进行快速放电，以实现循环限制脉宽。

本申请实施例一种汽车点火线圈控制电路的实施原理为：综合设置了闭环控制模块5实时间接监测点火线圈中的电流参数，从而对信号输入模块2进行控制，实现从源头进行控制，有利于保护中间器件，更加快速高效的控制电路。电流检测模块4同样也是实时间接监测点火线圈中的电流参数，从而控制驱动模块3的工作状态，从而有助于减少驱动芯片的发热。设置有脉宽限制模块6，是为了减少输入的控制信号脉宽过高的问题，因为脉宽过高同样也会导致点火线圈通电时间过长而发热，驱动芯片过度发热，不利于电路工作的稳定性。因此，设置有脉宽限制模块6有利于进一步减少驱动芯片的发热，保护电路，从而延长电路的寿命。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车点火线圈控制电路，其特征在于：包括电连接的信号输入模块（2）、驱动模块（3）和闭环控制模块（5）；

所述信号输入模块（2）包括信号输入端，用于接收点火信号,所述信号输入模块（2）的输出端电连接至所述驱动模块（3）的输入端,用于将所述点火信号与第一预设电压进行比较,并输出控制所述驱动模块（3）状态的控制信号；

所述驱动模块（3）的输出端电连接至点火线圈的负载回路,用于根据所述控制信号控制所述负载回路的通断状态；

所述闭环控制模块（5）的输入端电连接至所述负载回路，所述闭环控制模块（5）的输出端电连接至所述信号输入模块（2）的输入端,用于采集所述负载回路反馈的电流,并转换成电压信号,且将转换后的电压信号与第二预设电压进行比较,并输出用于降低点火信号电压的降流信号。

2.根据权利要求1所述的一种汽车点火线圈控制电路，其特征在于：所述信号输入模块（2）还包括第一运算放大器U1D和参考电压电路（21），所述参考电压电路（21）包括第一参考电压输出端，所述信号输入端电连接至所述第一运算放大器U1D的同相输入端，所述第一运算放大器U1D的反相输入端电连接至所述第一参考电压输出端，汽车点火线圈控制电路还包括脉宽限制模块（6），所述第一运算放大器U1D的输出端电连接至所述脉宽限制模块（6）的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种汽车点火线圈控制电路，其特征在于：所述驱动模块（3）包括驱动管Q3和驱动电阻器R15，所述驱动管Q3包括控制端、第一受控端和第二受控端，所述驱动电阻器R15的一端电连接至所述驱动管Q3的控制端，所述驱动电阻器R15的另一端为所述驱动模块（3）的输入端，所述驱动管Q3的第一受控端电连接至所述负载回路，所述驱动管Q3的第二受控端接地。

4.根据权利要求3所述的一种汽车点火线圈控制电路，其特征在于：所述闭环控制模块（5）包括第三运算放大电路U1B、开关管Q1和反馈电阻器Rs、第一控制电阻器R3和第二控制电阻器R4；所述参考电压电路（21）还包括第二参考电压输出端；所述开关管Q1包括控制端、第一受控端和第二受控端；

所述反馈电阻器Rs的一端电连接至所述驱动管Q3的控制端以及所述第三运算放大电路U1B的同相输入端，另一端接地；

所述第三运算放大电路U1B的反相输入端电连接至所述第二参考电压输出端，所述第三运算放大电路U1B的输出端电连接至所述开关管Q1的控制端；

所述开关管Q1的控制端通过所述第一控制电阻器R3电连接至所述信号输入端，所述开关管Q1的第一受控端通过所述第二控制电阻器R4电连接至所述信号输入端，所述开关管Q1的第二受控端接地。

5.根据权利要求3所述的一种汽车点火线圈控制电路，其特征在于：所述信号输入模块（2）的输出端还电连接有上拉电阻器R13。

6.根据权利要求2所述的一种汽车点火线圈控制电路，其特征在于：所述信号输入端通过输入电阻器R5电连接至所述第一运算放大器U1D的同相输入端。

7.根据权利要求2所述的一种汽车点火线圈控制电路，其特征在于：所述信号输入端通过第一滤波电容器C1接地。

8.根据权利要求1所述的一种汽车点火线圈控制电路，其特征在于：还包括电源模块（1），所述电源模块（1）的输入端电连接至直流电压信号端，所述电源模块（1）包括电连接的保护电阻和稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的阳极接地，阴极为所述电源模块（1）的输出端，用于为所述信号输入模块（2）、驱动模块（3）和闭环控制模块（5）提供直流电源。

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