CN216198594U - 一种具有过流保护功能的点火线圈控制器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种具有过流保护功能的点火线圈控制器，其包括信号输入模块，用于接收点火信号，并将点火信号与参考电压进行迟滞比较，以输出控制信号；驱动模块，用于接收并响应于控制信号，以输出驱动信号至点火线圈，以控制点火线圈所在回路的通断；脉宽限制模块，用于接收控制信号，并对控制信号中单次脉冲的高电平持续时间进行计时，并与预设时间进行比较后输出限制信号至驱动模块，以限制驱动模块的工作状态；电流检测模块，用于监测点火线圈中的电流参数并转换成反馈电压，并根据反馈电压输出相应的反馈信号至驱动模块限制驱动模块的工作状态。本申请具有减少点火器控制电路的发热，以提高点火器控制电路的工作寿命的效果。

Description

一种具有过流保护功能的点火线圈控制器

技术领域

本申请涉及汽车点火线圈的领域，尤其是涉及一种具有过流保护功能的点火线圈控制器。

背景技术

汽车点火系统是点燃式发动机为了正常工作，按照各缸点火次序，定时地供给火花塞以足够高能量的高压电（大约15000～30000V），使火花塞产生足够强的火花，点燃可燃混合气。

点火系统中的点火线圈需要汽车点火线圈控制器，即控制电路，来实现对点火线圈的工作状态控制，电子点火控制装置控制点火线圈一次电流的通、断情况，以及放大和处理来自传感器发出的脉冲形式的点火信号。传统的控制电路包括输入信号处理的模块和响应于信号处理模块的输出的控制信号的驱动模块，驱动模块输出相应的驱动信号控制点火线圈的工作状态。

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：在使用的过程中，当点火线圈中的单次通电时间过长时，会引起点火线圈中的电流参数会过大，以及当点火线圈的单次通电时间没有超过设定时长时，点火线圈中的电流参数过大时，都会让点火器控制电路与点火线圈均发热严重，而点火器控制电路一般是被环氧树脂封装在一个狭小的空间内，过多的热量堆积会影响点火器控制电路的工作寿命。

实用新型内容

为了减少点火器控制电路的发热，以提高点火器控制电路的工作寿命，本申请提供一种具有过流保护功能的点火线圈控制器。

本申请提供的一种具有过流保护功能的点火线圈控制器采用如下的技术方案：

一种具有过流保护功能的点火线圈控制器，包括：

电源模块，用于外接并转换直流电源信号后输出直流电压，提供直流电源；

参考电压模块，电连接至所述电源模块，用于提供参考电压；

信号输入模块，电连接所述电源模块和所述参考电压模块，用于接收点火信号，并将点火信号与参考电压进行迟滞比较，以输出控制信号；

驱动模块，与所述信号输入模块和所述电源模块均电连接，用于接收并响应于所述控制信号，以输出驱动信号至点火线圈，以控制所述点火线圈所在回路的通断；

脉宽限制模块，电连接至所述电源模块、所述信号输入模块和所述驱动模块，用于接收所述控制信号，并对控制信号中单次脉冲的高电平持续时间进行计时，并与预设时间进行比较后输出限制信号至所述驱动模块，以限制驱动模块的工作状态；以及，

电流检测模块，电连接所述驱动模块和电源模块，用于实时监测点火线圈中的电流参数，并将电流参数转换成反馈电压，并根据所述反馈电压输出相应的反馈信号至驱动模块，以限制所述驱动模块的工作状态。

通过采用上述技术方案，利用脉宽限制模块间接对点火信号的脉宽限制，从而使得点火线圈的单次通电时间在设定范围内，从而有利于减少点火线圈的发热；利用电流检测模块采集点火线圈中的电流参数，并转换成反馈电压，电流检测模块响应于该反馈电压并输出限制信号至驱动模块，当点火线圈中的电流参数过大时，关断驱动模块的输出，从而减少点火线圈的发热，因此有利于进一步提高电路的稳定性。

作为优选，所述信号输入模块包括信号输入端、运算放大器U1B和电阻器R22；所述信号输入端电连接至所述运算放大器U1B的同相输入端，所述电阻器R22电连接在所述运算放大器U1B的同相输入端和输出端之间，所述运算放大器U1B的反相输入端电连接至所述参考电压模块的参考电压的输出端，所述运算放大器U1B的输出端为所述信号输入模块的输出端。

通过采用上述技术方案，运算放大器U1B和外围电阻器配置为迟滞比较器，用于接收点火信号，并将点火信号与参考电压进行迟滞比较，以输出一个电压稳定的控制信号至驱动模块。

作为优选，所述驱动模块包括电阻器R15和驱动管T1，所述驱动管T1包括控制端、第一受控端和第二受控端，所述电阻器R15的一端电连接至所述信号输入模块的输出端，所述电阻器R15的另一端电连接至所述驱动管T1的控制端，所述驱动管T1的第一受控端电连接至所述点火线圈，所述驱动管T1的第二受控端接地。

通过采用上述技术方案，驱动管T1为高电平导通的元器件，当控制信号为高电平时，驱动管T1导通，此时输出驱动信号至点火线圈，点火线圈工作；反之，点火线圈不工作。

作为优选，所述脉宽限制模块的输入端电连接至所述信号输入模块的输出端，所述脉宽限制模块的输出端电连接至所述驱动模块的输入端；所述脉宽限制模块包括运算放大器U1A、二极管D3、充电电容器C3、电阻器R11和电阻器R12；所述运算放大器U1A的同相输入端电连接至所述信号输入模块的输出端，所述运算放大器U1A的反相输入端依次通过充电电容器C3和电阻器R12接地，所述运算放大器U1A的反相输入端还通过电阻器R11电连接至所述电源模块的输出端；所述二极管D3的阴极电连接至所述运算放大器U1A的同相输入端，所述二极管D3的阳极电连接至所述运算放大器U1A的反相输入端。

通过采用上述技术方案，利用电容器的充放电原理，实现对控制信号单次脉冲高电平持续时间的限定，当控制信号的高电平持续时间超过了设定时间，则运算放大器U1A输出低电平，从而使得驱动模块不工作，从而有利于减少点火线圈的发热。

作为优选，所述二极管D3的阴极通过电阻器R10接地。

通过采用上述技术方案，当电路掉电时，充电电容器C3通过电阻器R10放电。

作为优选，所述运算放大器U1A的输出端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能够提高运算放大器U1A输出高电平时的稳定性。

作为优选，所述电流检测模块包括基准稳压器U3、电阻器R16、电阻器R17和反馈电阻器Rs；所述反馈电阻器Rs的一端电连接至所述驱动管T1的第二受控端，另一端接地；所述基准稳压器U3包括阳极、阴极和参考端，所述基准稳压器U3的阴极电连接至所述驱动模块的输入端，所述基准稳压器U3的阳极接地，所述基准稳压器U3的参考端通过电阻器R17电连接至所述反馈电阻器Rs远离接地的一端，所述电阻器R16电连接在所述基准稳压器U3的阴极和参考端之间。

通过采用上述技术方案，通过基准稳压器U3对反馈电压的值进行判断，当反馈电压过高时，基准稳压器U3打开，此时将驱动模块的输入端接地，关断驱动模块，从而使得点火线圈中的电流参数不容易过大，减少发热的情况，有利于保护电路。

作为优选，所述运算放大器U1A的输出端通过电阻器R14电连接至所述基准稳压器U3的阴极。

通过采用上述技术方案，当基准稳压器U3导通时，电阻器R14能够防止运算放大器U1A的输出端直接接地，有利于保护运算放大器U1A。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过设置有脉宽限制模块间接限制点火信号的单次脉冲的高电平持续时间，从而控制驱动模块的工作状态，最终控制点火线圈单次通电时长，有利于减少点火线圈因通过时间过长而引起的发热情况；同时，还设有电流检测模块，实时间接监测点火线圈中的电流参数，当电流参数过大时，输出限制信号至驱动模块，同样关断点火线圈的工作，以进一步减少点火线圈的发热，从而有利于保护控制电路，延长控制电路的使用寿命。

附图说明

图1是本申请实施例的电路图。

附图标记：1、电源模块；2、参考电压模块；3、信号输入模块；4、驱动模块；5、脉宽限制模块；6、电流检测模块。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种具有过流保护功能的点火线圈控制器。参照图1，一种具有过流保护功能的点火线圈控制器包括电连接的电源模块1、参考电压模块2、信号输入模块3、驱动模块4、脉宽限制模块5以及电流检测模块6。

电源模块1，外接12V的直流电源，用于为其他模块提供直流电压。电源模块1包括二极管D1、电阻器R1、电阻器R2、稳压管U2、电阻器R20、电阻器R21和滤波电容器C1。二极管D1的阳极电连接至外接直流电源12V的输出端，且通过电阻器R1接地。二极管D1的阴极电连接至电阻器R2的一端，电阻器R2的另一端电连接至稳压管U2的阴极。稳压管U2的阳极接地，电阻器R20电连接在稳压管U2的参考端和阴极之间，电阻器R21电连接在稳压管U2的参考端和阳极之间，滤波电容器C1电连接在稳压管U2的阴极和阳极之间。稳压管U2的阴极为电源模块1的输出端，输出5V的直流电。

参考电压模块2，利用电阻分压的原理，用于提供参考电压。参考电压模块2包括串联电连接的电阻器R5和电阻器R6。电阻器R5远离电阻器R6的一端电连接至电源模块1的输出端，电阻器R6远离电阻器R5的一端接地。电阻器R5和电阻器R6之间连接点处的电压为参考电压的输出端。

信号输入模块3，用于接收点火信号，并将点火信号与参考电压进行迟滞比较，以输出控制信号至驱动模块4。信号输入模块3包括信号输入端INT、运算放大器U1B和电阻器R22。信号输入端INT通过滤波电容器C2接地，还通过电阻器R3接地。信号输入端INT通过电阻器R4电连接至运算放大器U1B的同相输入端。电阻器R22电连接在运算放大器U1B的同相输入端和输出端之间，运算放大器U1B的反相输入端电连接至参考电压模块2的参考电压的输出端。运算放大器U1B的输出端为信号输入模块3的输出端，且该输出端电连接有上拉电阻器R9。运算放大器U1B和外围的电阻器配置为迟滞比较器，将信号输入端INT输入的点火信号与参考电压进行迟滞比较后输出稳定的控制信号至驱动模块4。

驱动模块4用于接收并响应于控制信号，以输出驱动信号至点火线圈，从而控制点火线圈所在回路的通断。驱动模块4包括电阻器R15和驱动管T1，驱动管T1设置为NPN型三极管，包括控制端、第一受控端和第二受控端，即包括基极、集电极和发射极。电阻器R15的一端电连接至运算放大器U1B的输出端，电阻器R15的另一端电连接至驱动管T1的基极，驱动管T1的集电极电连接至点火线圈，驱动管T1的发射极通过小电阻接地或者直接接地。驱动管T1的集电极电连接有二极管D5的阳极，二极管D5的阴极接地，二极管D5用于保护驱动管T1。

脉宽限制模块5，电连接在信号输入模块3和驱动模块4之间，用于实时间接监测点火信号的脉宽宽度，并限制控制信号的脉宽宽度，从而使得点火线圈单次通电的时间过长而引起的线圈发热问题，使得电路不容易受到干扰而工作更加稳定。脉宽限制脉宽包括运算放大器U1A、二极管D3、充电电容器C3、电阻器R10、电阻器R11和电阻器R12。信号输入模块3的输出端电连接至运算放大器U1A的同相输入端。二极管D3的阴极电连接至运算放大器U1A的同相输入端，且通过电阻器R10接地。二极管D3的阳极电连接至运算放大器U1A的反相输入端。运算放大器U1A的反相输入端通过电阻器R11电连接至电源模块1的输出端，运算放大器U1A的反相输入端还电连接有充电电容器C3的一端，充电电容器C3的另一端通过电阻器R12接地。同时，运算放大器U1A的输出端电连接有上拉电阻器R13，且为脉宽限制模块5的输出端，并电连接至驱动模块4的输入端。运算放大器U1A和外围电阻器配置为比较器，当控制信号为高电平时，充电电容器C3进行充电，当充电电容器C3经设定时间充电至大于控制信号的电压时，运算放大器U1A输出低电平，从而限制了控制信号的脉宽宽度。当控制信号为低电平时，充电电容器C3利用二极管D3进行快速放电。

电流检测模块6，电连接在脉宽限制模块5和驱动模块4之间，用于实时监测点火线圈中反馈的电流参数，并转换为反馈电压，并输出反馈信号至驱动模块4。电流检测模块6包括基准稳压器U3、电阻器R16和电阻器R17。基准稳压器U3包括阳极、阴极和参考端，基准稳压器U3的阴极电连接至驱动模块4的输入端，基准稳压器U3的阳极接地。电阻器R16电连接在基准稳压器U3阴极与参考端之间。电阻器R17的一端电连接至基准稳压器U3的参考端，另一端电连接至反馈电阻器Rs远离接地的一端。当点火线圈中的电流参数过大时，反馈电阻器Rs上的反馈电压较大，则基准稳压器U3打开，则使得驱动模块4的输入端接地，从而使得点火先线圈模块不容易发热，减少对电路的影响。同时，为了防止运算放大器U1A的输出端直接接地，运算放大器U1A的输出端通过电阻器R14电连接至驱动模块4的输入端。

本申请实施例一种具有过流保护功能的点火线圈控制器的实施原理为：设有脉宽限制模块5和电流检测模块6，实现对点火线圈的单次通电时间限制以及点火线圈中的电流参数的限制，从而减少点火线圈的发热对电路的影响，从而使得电路工作更加稳定。

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)

1.一种具有过流保护功能的点火线圈控制器，其特征在于：包括：

电源模块（1），用于外接并转换直流电源信号后输出直流电压，提供直流电源；

参考电压模块（2），电连接至所述电源模块（1），用于提供参考电压；

信号输入模块（3），电连接所述电源模块（1）和所述参考电压模块（2），用于接收点火信号，并将点火信号与参考电压进行迟滞比较，以输出控制信号；

驱动模块（4），与所述信号输入模块（3）和所述电源模块（1）均电连接，用于接收并响应于所述控制信号，以输出驱动信号至点火线圈，以控制所述点火线圈所在回路的通断；

脉宽限制模块（5），电连接至所述电源模块（1）、所述信号输入模块（3）和所述驱动模块（4），用于接收所述控制信号，并对控制信号中单次脉冲的高电平持续时间进行计时，并与预设时间进行比较后输出限制信号至所述驱动模块（4），以限制驱动模块（4）的工作状态；以及，

电流检测模块（6），电连接所述驱动模块（4）和电源模块（1），用于实时监测点火线圈中的电流参数，并将电流参数转换成反馈电压，并根据所述反馈电压输出相应的反馈信号至驱动模块（4），以限制所述驱动模块（4）的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种具有过流保护功能的点火线圈控制器，其特征在于：所述信号输入模块（3）包括信号输入端、运算放大器U1B和电阻器R22；所述信号输入端电连接至所述运算放大器U1B的同相输入端，所述电阻器R22电连接在所述运算放大器U1B的同相输入端和输出端之间，所述运算放大器U1B的反相输入端电连接至所述参考电压模块（2）的参考电压的输出端，所述运算放大器U1B的输出端为所述信号输入模块（3）的输出端。

3.根据权利要求2所述的一种具有过流保护功能的点火线圈控制器，其特征在于：所述驱动模块（4）包括电阻器R15和驱动管T1，所述驱动管T1包括控制端、第一受控端和第二受控端，所述电阻器R15的一端电连接至所述信号输入模块（3）的输出端，所述电阻器R15的另一端电连接至所述驱动管T1的控制端，所述驱动管T1的第一受控端电连接至所述点火线圈，所述驱动管T1的第二受控端接地。

4.根据权利要求3所述的一种具有过流保护功能的点火线圈控制器，其特征在于：所述脉宽限制模块（5）的输入端电连接至所述信号输入模块（3）的输出端，所述脉宽限制模块（5）的输出端电连接至所述驱动模块（4）的输入端；所述脉宽限制模块（5）包括运算放大器U1A、二极管D3、充电电容器C3、电阻器R11和电阻器R12；所述运算放大器U1A的同相输入端电连接至所述信号输入模块（3）的输出端，所述运算放大器U1A的反相输入端依次通过充电电容器C3和电阻器R12接地，所述运算放大器U1A的反相输入端还通过电阻器R11电连接至所述电源模块（1）的输出端；所述二极管D3的阴极电连接至所述运算放大器U1A的同相输入端，所述二极管D3的阳极电连接至所述运算放大器U1A的反相输入端。

5.根据权利要求4所述的一种具有过流保护功能的点火线圈控制器，其特征在于：所述二极管D3的阴极通过电阻器R10接地。

6.根据权利要求4所述的一种具有过流保护功能的点火线圈控制器，其特征在于：所述运算放大器U1A的输出端电连接有上拉电阻器R13。

7.根据权利要求4所述的一种具有过流保护功能的点火线圈控制器，其特征在于：所述电流检测模块（6）包括基准稳压器U3、电阻器R16、电阻器R17和反馈电阻器Rs；所述反馈电阻器Rs的一端电连接至所述驱动管T1的第二受控端，另一端接地；所述基准稳压器U3包括阳极、阴极和参考端，所述基准稳压器U3的阴极电连接至所述驱动模块（4）的输入端，所述基准稳压器U3的阳极接地，所述基准稳压器U3的参考端通过电阻器R17电连接至所述反馈电阻器Rs远离接地的一端，所述电阻器R16电连接在所述基准稳压器U3的阴极和参考端之间。

8.根据权利要求7所述的一种具有过流保护功能的点火线圈控制器，其特征在于：所述运算放大器U1A的输出端通过电阻器R14电连接至所述基准稳压器U3的阴极。

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