CS269809B1

CS269809B1 - Connection of a voltage converter, in particular for a semiconductor igniter device

Info

Publication number: CS269809B1
Application number: CS859592A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Ing Hynous
Original assignee: Zdenek Ing Hynous
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1990-05-14
Also published as: CS959285A1

Abstract

Řešeni se týká zapojeni napětového měniče, zvláště pro polovodičové zapalovači zařízeni, s výkonovým spínacím tranzistorem, jehož přechod báze-emitor je v sérii s budicím vinutím transformátoru. Pro dosaženi vyšší účinnosti a zároveň vyšši spolehlivosti polovodičového napětového měniče při zachováni stálosti frekvence jiskřeni svíčky v celém rozsahu provozního napájecího napětí spočívá podstata zapojeni v tom, že mezi přechodem báze-emitor výkonového spínacího tranzistoru s začátkem budicího vinuti transformátoru je zapojen zdroj konstantního proudu, přičemž paralelně k přechodu báze-emitor výkonového spinaciho tranzistoru Je zapojen zdroj proporcionálně řízeného proudu.The solution concerns the connection of a voltage converter, especially for semiconductor ignition devices, with a power switching transistor, the base-emitter junction of which is in series with the excitation winding of the transformer. In order to achieve higher efficiency and at the same time higher reliability of the semiconductor voltage converter while maintaining the stability of the spark plug frequency in the entire range of the operating supply voltage, the essence of the connection is that a constant current source is connected between the base-emitter junction of the power switching transistor and the beginning of the excitation winding of the transformer, while a proportionally controlled current source is connected in parallel to the base-emitter junction of the power switching transistor.

Description

Vynález se týká zapojeni napětového měniče, zvláště pro polovodičové zapalovači zařízeni, s výkonovým spínacím tranzistorem, jehož přechod báze-emitor je v sérii s budicím vinutím transformátoru.The invention relates to the connection of a voltage converter, especially for semiconductor ignition devices, with a power switching transistor whose base-emitter junction is in series with the field winding of a transformer.

Polovodičové zapalovací zařízeni slouží k zapáleni paliva v leteckém turbovrtulovém motoru pomoci svíčky s kluznou jiskrou. Důležitým parametrem zapalovacího zařízeni je frekvence jiskřeni svíčky. Nízká frekvence může negativně ovlivnit spolehlivost zapálení paliva, vysoká frekvence má za následek větší opotřebeni svíčky.A semiconductor ignition device is used to ignite fuel in an aircraft turboprop engine using a spark plug with a sliding spark. An important parameter of the ignition device is the spark frequency of the spark plug. A low frequency can negatively affect the reliability of fuel ignition, a high frequency results in greater wear of the spark plug.

Zdrojem energie pro svíčku je nabitý sekundární kondenzátor zapalovacího zařízeni. K jeho nabíjeni se používá bu3 napětový měnič s mechanickým přerušovačem primárního napájecího proudu, nebo polovodičový napětový měnič s výkonovým spínacím tranzistorem, a to bsz řízeni nebo s řízením proudu měniče. Nevýhodou mechanického přerušovače v obvodu měniče je nízká životnost a nutnost průběžného seřizování z důvodů opalováni kontaktů, dále nízká účinnost měniče a proměnná frekvence jiskření při širokém rozsahu provozního napájecího napětí.The power source for the spark plug is a charged secondary capacitor of the ignition device. To charge it, either a voltage converter with a mechanical interrupter of the primary supply current or a semiconductor voltage converter with a power switching transistor is used, either without control or with control of the converter current. The disadvantage of the mechanical interrupter in the converter circuit is the short service life and the need for continuous adjustment due to contact scorching, as well as the low efficiency of the converter and the variable sparking frequency over a wide range of operating supply voltage.

Proměnná frekvence jiskřeni zůstává jako nevýhoda i u polovodičového napětového měniče bez řízeni proudu a je odstraněna až použitím různých způsobů zapojeni řídicích obvodů měniče, avšak bu3 za cenu značných přídavných ztrát při použití výkonových odporů, výkonových Zenerových diod, popřípadě zdvojených párovaných výkonových tranzistorů, nebo za cenu snížení spolehlivosti při použiti obvodově složité regulace s pulsnim stabilizátorem napětí. V uvedených případech dochází ke sníženi účinnosti nebo spolehlivosti zapalovacího zařízeni.The variable sparking frequency remains a disadvantage even in a semiconductor voltage converter without current control and is eliminated only by using different ways of connecting the converter control circuits, but either at the cost of significant additional losses when using power resistors, power Zener diodes, or double paired power transistors, or at the cost of reduced reliability when using a circuit-complex regulation with a pulse voltage stabilizer. In the above cases, the efficiency or reliability of the ignition device is reduced.

Cílem vynálezu je použít takové zapojení řízeni proudu napětového měniče v polovodičovém zapalovacím zařízeni, které zabezpečí jednoduchým způsobem stálost frekvence jiskřeni svíčky bez vysokých nároků na výkonovou zatížitelnost jednotlivých součástek napěíového měniče.The aim of the invention is to use such a circuit for controlling the current of the voltage converter in a semiconductor ignition device that will ensure in a simple manner the stability of the sparking frequency of the spark plug without high demands on the power load capacity of the individual components of the voltage converter.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zapojeni napětového měniče podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že mezi přechodem báze-emitor výkonového spínacího tranzistoru a začátkem budicího vinutí transformátoru je zapojen zdroj konstantního proudu. Paralelně k přechodu báze-emitor výkonového spínacího tranzistoru je zapojen zdroj proporcionálně řízeného proudu. Zdroj konstantního proudu je tvořen sériovou kombinací budicího odporu a budicího tranzistoru, přičemž jeden vývod budicího odporu je spojen s emitorem budicího tranzistoru a jeho druhý vývod je propojen jednak přes budicí diodu se začátkem budicího vinutí transformátoru a jednak přes společný řídicí obvod, tvořený například sériovou kombinací řídicí Zenerovy diody a řídicího odporu, s koncem budicího vinuti transformátoru. Zdroj proporcionálně řízeného proudu je tvořen sériovou kombinaci příčného odporu a příčného tranzistoru, jehož kolektor je spojen s emitorem budicího tranzistoru, a spojnice řídicí Zenerovy diody a řídicího odporu je připojena jednak na bázi budicího tranzistoru a jednak na bázi příčného tranzistoru. K přechodu báze-emitor výkonového spínacího tranzistoru je antiparalelně zapojena první ochranná dioda a k sériové kombinaci báze-emitor příčného tranzistoru a příčného odporu je antiparalelně zapojena druhá ochranná dioda.The above-mentioned shortcomings are eliminated by the connection of the voltage converter according to the invention, the essence of which lies in the fact that a constant current source is connected between the base-emitter junction of the power switching transistor and the beginning of the excitation winding of the transformer. A proportionally controlled current source is connected in parallel to the base-emitter junction of the power switching transistor. The constant current source is formed by a series combination of an excitation resistor and an excitation transistor, with one terminal of the excitation resistor being connected to the emitter of the excitation transistor and its second terminal being connected, on the one hand, via an excitation diode to the beginning of the excitation winding of the transformer and, on the other hand, via a common control circuit, formed, for example, by a series combination of a control Zener diode and a control resistor, to the end of the excitation winding of the transformer. The proportionally controlled current source is formed by a series combination of a transverse resistor and a transverse transistor, the collector of which is connected to the emitter of the excitation transistor, and the connecting line of the control Zener diode and the control resistor is connected, on the one hand, to the base of the excitation transistor and, on the other hand, to the base of the transverse transistor. A first protective diode is connected in antiparallel to the base-emitter junction of the power switching transistor, and a second protective diode is connected in antiparallel to the series combination of the base-emitter of the shunt transistor and the shunt resistor.

Výhodou zapojení napětového měniče podle vynálezu je, že při použiti budicího vinuti transformátoru s nlžSlm počtem závitů než na jeho primárním vinutí lze v obvodu řízení napětového měniče použit regulační součástky s malým ztrátovým výkonem. Obvodová jednoduchost zapojeni má příznivý vliv na spolehlivost celého zařízeni. Zapojením je dosaženo vyšší účinnosti a zároveň i vyšší spolehlivosti polovodičového napěíového měniče při zachováni stálosti frekvence jiskřeni svíčky v celém rozsahu provozního napájecího napětí. .The advantage of the connection of the voltage converter according to the invention is that when using the excitation winding of the transformer with a smaller number of turns than on its primary winding, it is possible to use regulating components with low power loss in the control circuit of the voltage converter. The circuit simplicity of the connection has a positive effect on the reliability of the entire device. The connection achieves higher efficiency and at the same time higher reliability of the semiconductor voltage converter while maintaining the stability of the spark plug frequency in the entire range of operating supply voltage. .

Přiklad zapojeni podle.vynálezu je znázorněn na výkresu, kde obr. 1 značí zapojeni samotného napěíového měniče a obr. 2 zapojeni tohoto napětového měniče v konkrétnímAn example of a connection according to the invention is shown in the drawing, where Fig. 1 shows the connection of the voltage converter itself and Fig. 2 shows the connection of this voltage converter in a specific

CS 269. 809 Bl 2 polovodičovém· zapalovacím zařízeni.CS 269. 809 Bl 2 semiconductor ignition device.

Zdroj napájecího napětí je připojen ke kladné svorce 31 a k záporné svorce 32 napětového měniče dále přes ochranné a blokovací obvody napájení, tvořené sériovou diodou 9,. rychlou Zeneravtru diodu 10 a primárním kondenzátorem 11, na kolektor výkonového spínacího tranzistoru J. Emitor výkonového spínacího tranzistoru JL je připojen na začátek 29 primárního vinutí 25 transformátoru 17. Konec primárního vinuti 25 je uzemněn na zápornou svorku 32.The supply voltage source is connected to the positive terminal 31 and to the negative terminal 32 of the voltage converter, further through the protective and blocking circuits of the supply, formed by the series diode 9, the fast Zener diode 10 and the primary capacitor 11, to the collector of the power switching transistor J. The emitter of the power switching transistor JL is connected to the beginning 29 of the primary winding 25 of the transformer 17. The end of the primary winding 25 is grounded to the negative terminal 32.

Zdroj konstantního proudu v přímé větvi buzení je tvořen budicim odporem 14, budicím tranzistorem 2 a společným řídicím obvodem 27, tvořeným sériovou kombinaci řidiči Zenerovy diody 4 a řidiciho odporu 16.The constant current source in the direct excitation branch is formed by an excitation resistor 14, an excitation transistor 2 and a common control circuit 27, formed by a series combination of a Zener diode driver 4 and a control resistor 16.

Zdroj proporcionálně řízeného proudu v paralelní větvi buzeni je tvořen příčným odporem .15, příčným tranzistorem 3 a společným řídicím obvodem 27.The source of proportionally controlled current in the parallel excitation branch is formed by a transverse resistor .15, a transverse transistor 3 and a common control circuit 27.

Celý budicí obvod je napájen přes budicí diodu 5 z budicího vinuti 24 transformátoru 17.The entire excitation circuit is powered via excitation diode 5 from excitation winding 24 of transformer 17.

Vznik oscilaci umožňuje startovací odpor 12 v součinnosti se sériovou kombinaci zpětného odporu 13 a zpětné' diody 6.The oscillations are created by the starting resistor 12 in conjunction with the series combination of the feedback resistor 13 and the feedback diode 6.

Během prvni části pracovní periody napětového měniče jsou v činnosti zdroje konstantního proudu a proporcionálně řízeného proudu v obvodu buzeni. Proud do báze výkonového spínacího tranzistoru J je při zanedbání bázových proudů tranzistorů 2, 3 dán dílem proudu tekoucího budicim odporem 14 a proudu tekoucího příčným odporem 15 a je tím menší, čím větší je napájecí napětí. Tak je zajištěno předáváni stálého výkonu do sekundárního vinutí 26 transformátoru .17. Ze sekundárního vinuti 26 se nabijí přes sekundární diodu 13 sekundární kondenzátor 19 až na hodnotu přeskokového napětí jiskříště 23, kdy dojde k jeho vybití přes zapalovači svíčku, připojenou k výstupním svorkám obvodu. Předáním stálého výkonu do sekundárního vinuti 26 transformátoru 17 je zajištěna stálá frekvence jiskřeni zapalovací svíčky pro široký rozsah napájecího napětí.During the first part of the working period of the voltage converter, the constant current and proportionally controlled current sources in the excitation circuit are in operation. The current to the base of the power switching transistor J, neglecting the base currents of the transistors 2, 3, is given by the division of the current flowing through the excitation resistor 14 and the current flowing through the transverse resistor 15 and is the smaller, the greater the supply voltage. Thus, the transfer of constant power to the secondary winding 26 of the transformer .17 is ensured. From the secondary winding 26, the secondary capacitor 19 is charged via the secondary diode 13 up to the value of the jump voltage of the spark gap 23, when it is discharged via the spark plug connected to the output terminals of the circuit. By transferring constant power to the secondary winding 26 of the transformer 17, a constant sparking frequency of the spark plug is ensured for a wide range of supply voltages.

Během druhé části pracovní periody napětového měniče, to je při změně polarity napět! na budicim vinuti 24 transformátoru 17, se přes sérivou kombinaci zpětného odporu 13 a zpětné diody 6 uzavírá vypínací proud, který udržuje výkonový spínací tranzistor JL v uzavřeném stavu. V této době jsou v činnosti také prvni ochranná dioda 7 a druhá ochranná dioda 8. Po odpojení zapalovacího zařízeni od napájecího napětí se zbytek energie v sekundárním kondenzátoru 19 vybiji přes sérivou kombinaci prvního vybíjecího odporu 20, druhého vybíjecího odporu 21 a třetího vybíjecího odporu 22.During the second part of the operating period of the voltage converter, that is, when the polarity of the voltage on the excitation winding 24 of the transformer 17 changes, a tripping current is closed through the series combination of the feedback resistor 13 and the feedback diode 6, which keeps the power switching transistor JL in the closed state. At this time, the first protective diode 7 and the second protective diode 8 are also in operation. After disconnecting the ignition device from the supply voltage, the remaining energy in the secondary capacitor 19 is discharged through the series combination of the first discharge resistor 20, the second discharge resistor 21 and the third discharge resistor 22.

Zapojeni napětového měniče podle vynálezu lze využit zejména u polovodičových zapalovacích zařízení leteckých turbovrtulových motorů a pomocných energetických jednotek, kde k zapálení paliva slouží zapalovací svíčka s kluznou jiskrou.The connection of the voltage converter according to the invention can be used especially in semiconductor ignition devices of aircraft turboprop engines and auxiliary power units, where a spark plug with a sliding spark is used to ignite the fuel.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. Connection of a voltage converter, especially for a semiconductor ignition device, with a power switching transistor, the base-emitter junction of which is in series with the excitation winding of the transformer, characterized in that a constant current source is connected between the base-emitter junction of the power switching transistor (1) and the beginning (28) of the excitation winding (24) of the transformer (17), while a proportionally controlled current source is connected in parallel to the base-emitter junction of the power switching transistor (1).

2. Connection of a voltage converter according to item 1, characterized in that the constant current source is formed by a series combination of an excitation resistor (14) and an excitation transistor

CS 269 809 Bl (2), wherein one terminal of the driving resistor (14) is connected to the emitter of the driving transistor (2) and its other terminal is connected, on the one hand, via the driving diode (5) to the beginning (28) of the driving winding (24) of the transformer (17) and on the other hand, via a common control circuit (27), which is formed by a series combination of a Zener diode driver (4) and a control resistor (16). with the end of the driving winding (24) of the transformer (17). and the source of proportionally controlled current is formed by a series combination of a transverse resistor (15) and a transverse transistor (3), the collector of which is connected to the emitter of the driving transistor (2). and the common node (30) of the anode of the control Zener diode (4) and the control resistor (16) is connected, on the other hand, to the base of the driving transistor (2) and on the base of the transverse transistor (3).

3. The connection of a voltage converter according to points 1 and 2, characterized in that a first protective diode (7) is connected in antiparallel to the base-emitter junction of the power switching transistor (1), and a second protective diode (8) is connected in antiparallel to the series combination of the base-emitter of the shunt transistor (3) and the shunt resistor (15).