KR100258793B1 - 점화 장치 - Google Patents

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KR100258793B1
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야스히로 오야
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요시하루 사토
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q3/00—Igniters using electrically-produced sparks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q3/00—Igniters using electrically-produced sparks
    • F23Q3/004—Using semiconductor elements

Abstract

점화 장치는 제1트랜지스터, 변압기, 점화부재 및, 스위칭 제어부재를 포함한다. 제1트랜지스터는 스위칭을 수행하도록 DC 전원으로부터 공급 전원에 따라 기동된다. 변압기는 스위칭 전류가 제1트랜지스터를 경유해 흐르는 1차 권선과, 스위칭 전류가 1차 권선을 통해 흐를 때 고전압을 발생시키는 2차 권선 및, 2차 권선에서 발생된 고전압에 따라 제1트랜지스터의 스위칭을 제어하는 제어출력을 발생시키는 3차 권선을 가진다. 점화부재는 변압기의 2차 권선에 발생된 고전압을 사용하여 피점화물을 점화한다. 스위칭 제어부재는 주위 온도 및 전원전압 중 적어도 하나의 저하에 따라 제1트랜지스터의 스위칭을 위한 온 타임을 지연시킨다.

Description

점화 장치
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 고상(solid-state) 점화장치를 도시하는 회로도.
제2a도 내지 제2d도는 주위온도 및 전원전압의 감소시 제1도에 도시한 고상 점화장치의 작동을 설명하는 타이밍 챠트.
제3a도 내지 제3b도는 제1도에 도시한 고상 점화장치의 온도 특성 및 전원전압 특성을 각각 도시하는 그래프.
제4도는 본 발명의 제2실시예에 따른 고상 점화장치를 도시하는 회로도.
제5a도 내지 제5g도는 제4도에 도시한 고상 점화장치의 기동 펄스 발생부의 작동을 도시하는 타이밍 챠트.
제6a도 내지 제6i도는 주위온도 및 전원전압의 감소시 제4도에 도시한 고상 점화장치의 작동을 설명하는 타이밍 챠트.
제7a도 내지 제7b도는 제4도에 도시한 고상 점화장치의 온도 특성 및 전원전압 특성을 각각 도시하는 그래프.
제8도는 종래의 고상 점화장치를 도시하는 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 3 : 스위칭 제어 수단 2 : 펄스 발생수단
5 : 시정수 회로 수단 C101 내지 C104 : 콘덴서
D101 내지 D104 : 다이오드 Q101, Q201 : 트랜지스터
T101, T201 : 변압기
[발명의 배경]
본 발명은 오일 및 가스와 같은 피점화물을 점하는 점화장치에 관한 것이다.
그러한 형태의 종래 점화장치로서, 회로도가 제8도에 도시된 바와 같은 고상 점화장치(solid-state ignitor)가 있다. 제8도를 참조하면, 도면부호 VAC는 상용전원(AC 100V), D1은 다이오드, C1 및 C2는 콘덴서, Q1은 트랜지스터, R1은 주 트랜지스터(Q1) 기동용 저항기, T1은 변압기, L1은 변압기(T1)의 1차 권선, L2는 변압기(T1)의 2차 권선, L3는 변압기(T1)의 3차 권선이다.
상기 회로에 있어서, 상용전원(VAC)은 다이오드(D1)와 콘덴서(C2)에 의해 정류되고 평활화되며 DC 전원전압(VDC)이 출력단에 연결된 회로에 공급된다. 상기 전원전압(VDC)에 의해, 전류는 저항기(R1)를 거쳐서 주 트랜지스터(Q1)를 기동시키도록 흐른다. 전류는 변압기(T1)의 2차 권선(L2)(2차측)에 고전압을 발생시키도록 주 트랜지스터(Q1)를 거쳐서 변압기(T1)의 1차 권선(L1)(1차측)을 통해 흐르며, 변압기(T1)의 3차 권선(L3)(3차측)에 전압을 발생 시킨다. 주 트랜지스터(Q1)의 온.오프 사이의 스위칭 전환은 제어출력으로서 3차측으로부터의 출력을 사용하여 반복된다. 주 트랜지스터(Q1)가 스위칭 전환될 때, 콘덴서(C1)와 코일(L1)로 구성되는 LC 공진회로는 변압기(T1)의 2차측에 고전압을 반복적으로 발생시키도록 공진한다. 변압기(T1)의 2차측에 발생된 고전압에 의해, 고전압단자(TE1, TE2) 사이의 간극에 스파크를 발생시킴으로써 피점화물을 점화한다.
그러나, 전술한 종래의 고상 점화장치에 있어서는 주위온도와 전원전압(VDC)의 감소로 인한 다음과 같은 문제점이 야기된다.
[주위온도가 감소하는 경우]
일반적인 특성으로서, 주위온도의 감소는 주 트랜지스터(Q1)의 전류 이득을 감소시킴으로써, 주 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류(I1)와 변압기(T1)의 2차측의 출력전류(I2)를 감소시킨다. 그러한 이유로, 주위온도가 감소하면 출력에너지도 감소하며, 피점화물의 점화에 필요한 방전에너지의 양을 얻기 어려워서 점화 특성이 악화된다.
오일과 같은 액체가 피점화물로서 사용되며, 오일과 같은 액체는 저온에서 겔(gel) 상태로 된다. 노즐로부터 분사되는 오일입자는 커져서 점화를 더욱 어렵게 한다. 특히, 0℃ 이하의 주위온도에서 사용될 때 피점화물에 대하여 점화장치의 점화지연 또는 점화실패가 발생한다.
[전원전압이 저하하는 경우]
전원전압(VDC)이 감소하면 주 트랜지스터(Q1)의 콜렉터와 이미터간의 전압(VCE)을 감소시키므로, 콘덴서(C1)의 단자간의 LC 공진전압도 저하하고 변압기(T1) 2차측의 출력전압도 감소한다. 또한, LC 공진전압이 감소하면 변압기(T1) 3차측의 출력전압도 감소하고 주 트랜지스터(Q1)에 대한 베이스 전류(IB)도 저하된다. 그러한 이유로, 주 트랜지스터(Q1)의 스위칭 전환에서 온 타임(ON time)의 폭이 협소해지며, 주 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류(I1)가 저하되고 변압기(T2) 2차측의 출력전압(I2)로 저하된다.
특히, 전원전압(VDC)이 감소하면, 변압기(T2) 2차측의 출력전압과 출력전류가 모두 감소하고 따라서 출력에너지도 감소한다. 피점화물의 점화에 필요한 방전에너지를 얻기 어려우며, 점화 특성을 악화시킨다. 특히, 예를들어 공장과 같이 급격히 상용전원(VAC)이 변화하는 환경하에서 점화장치가 사용되면, 점화지연 및 점화실패가 발생한다.
[발명의 개요]
본 발명의 목적은 주위온도의 감소시에도 양호한 점화 특성을 갖는 점화장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전원전압의 감소시에도 양호한 점화 특성을 갖는 점화장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 스위칭 전환을 수행하도록 DC 전원으로부터의 공급에 따라 기동되는 제1트랜지스터와 ; 제1트랜지스터를 거쳐 스위칭 전류가 흐르는 1차 권선과, 스위칭 전류가 1차 권선을 통해 흐를 때 고전압을 발생시키는 2차 권선, 및 2차 권선에서 발생된 고전압에 따라 제1트랜지스터의 스위칭을 제어하도록 제어출력을 발생시키는 3차 권선 갖는 변압기와 ; 변압기의 2차 권선에 발생된 고전압을 사용하여 피점화물을 점화하는 점화수단과 ; 주위온도와 전원전압 중 어느 하나 이상의 저하로 인한 점화에너지의 저하를 보상하도록 상기 3차 권선으로부터의 제어 출력을 이용하여 상기 제1트랜지스터의 스위칭하는 온 타임을 확대하는 스위칭 제어 수단(1, 3)을 포함하는 점화장치가 제공된다.
[양호한 실시예의 설명]
본 발명의 점화장치에 대해 첨부도면을 참조하여 후술한다.
[제1실시예]
제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 고상 점화장치를 도시한다. 제1도를 참조하면, 도면부호 VAC는 하나의 단자가 접지에 연결되어 있는 상용전원(AC 100V)을, D101은 상기 상용전원(VAC)에 직렬로 접속되는 정류 다이오드를, C102는 상용전원(VAC)과 다이오드(D101)를 서로 직렬로 접속함으로써 달성된 회로에 병렬로 접속되는 평활 콘덴서를, Q101은 주 트랜지스터를, R101은 주 트랜지스터(Q101)를 기동하도록 주 트랜지스터(Q101)의 베이스와 콘덴서(C101)의 하나의 단자 사이에 접속되는 저항기를, L101은 주 트랜지스터(Q101)의 콜렉터와 콘덴서(C101)의 하나의 단자 사이에 접속되는 변압기(T101)의 1차 권선을, L102는 고전압단자(TE101, TE102)에 접속되는 두 개의 단자를 각각 갖는 변압기(T101)의 2차 권선을, L103은 변압기(T101)의 3차 제어권선을 지칭한다. 도면부호 1은 주 트랜지스터(Q101)와 변압기(T101) 사이에 접속되는 스위칭 전류 제어부를 지칭한다. 주 트랜지스터(Q101)의 스위칭 전류를 제어하는 스위칭 전류 제어부(1)는 제1실시예의 점화장치를 이루도록 제8도에 도시한 종래의 고상 점화장치에 추가된다.
상기 스위칭 전류 제어부(1)는 부 트랜지스터(Q102), 저항기(R102), 다이오드(D102 내지 D104) 및, 콘덴서(C103, C104)로 구성된다. 스위칭 전류 제어부(1)에 있어서, 부 트랜지스터(Q102)의 콜렉터는 주 트랜지스터(Q101)의 베이스에 접속되며, 부 트랜지스터(Q102)의 베이스는 다이오드(D103)를 거쳐서 주 트랜지스터(Q101)의 이미터에 접속되며, 이미터는 접지에 연결된다. 주 트랜지스터(Q101)의 이미터는 저항기(R102)를 거쳐 접지에 연결된다. 콘덴서(C103)와 다이오드(D104)는 저항기(R102)에 병렬로 연결된다. 다이오드(D102)와 콘덴서(C104)를 서로 병렬연결함으로써 얻어진 회로는 변압기(T101)의 3차 권선(L103)의 한 단자와 주 트랜지스터(Q101)의 베이스 사이에 접속된다. 변압기(T101) 3차 권선(L103)의 다른 단자는 주 트랜지스터(Q101)의 이미터에 접속된다.
다이오드(D102)와 콘덴서(C104)는 주 트랜지스터(Q101)를 통해 흐르는 베이스 전류를 조정한다. 콘덴서(C104)는 주 트랜지스터(Q101)에 대한 베이스 전류의 양호한 상승에 기여하는 반면에, 다이오드(D102)는 예정된 시간주기 또는 그 이상 동안에 주 트랜지스터(Q101)에 대하여 베이스 전류를 공급한다. 또한, 콘덴서(C103)는 부 트랜지스터(Q102)에 대한 온 타이밍을 조절하는 반면에, 다이오드(D104)는 주 트랜지스터(Q101)가 안정적으로 진동하게 한다.
제1실시예에서, 10 내지 50의 전류이득(hFE)을 갖는 npn형 양극성 트랜지스터와, 200 이상의 전류이득(hFE)을 갖는 npn형 양극성 트랜지스터가 주 트랜지스터(Q101)와 부 트랜지스터(Q102)로서 각각 사용된다. 일반적인 특성으로서, 주위온도가 감소하면 트랜지스터(Q101, Q102)의 전류 이득(hFE)이 감소한다. 더욱이, 일반적인 특성으로서, 다이오드(D103, D104)를 통한 전압강하도 주위온도의 감소와 함께 커지게 된다.
상기 회로에 있어서, 상용전원(VAC)은 다이오드(D101)와 콘덴서(102)에 의해 정류 및 평활화되며, DC 전원전압(VDC)은 출력단에 접속된 회로에 인가된다. 상기 전원전압(VDC)에 의해, 베이스 전류는 주 트랜지스터(Q101)를 기동시키도록 저항기(R101)를 거쳐 흐른다. 주 트랜지스터(Q101)를 거쳐서 변압기(T101)의 1차 권선(L101)(1차측)을 통해 전류가 흐르면 변압기(T101)의 2차 권선(L102)에 고전압을 발생시키고, 또한 변압기(T101)의 3차 권선(L103)에 전압이 발생한다.
주 트랜지스터(Q101)의 온과 오프상태 사이의 스위칭은 제어출력으로서 3차측으로부터의 출력을 사용하여 반복된다. 주 트랜지스터(Q101)가 스위칭되면, 콘덴서(C101)와 코일(L101)로 구성되는 LC 공진회로는 변압기(T101)의 2차측에 고전압을 반복해서 발생시키도록 공진한다. 변압기(T101)의 2차측에 발생된 고전압에 의해, 소정 간극을 갖는 한쌍의 고전압 단자(TE101, TE102)사이의 간극에 스파크를 발생시켜 그 스파크에 의해 피점화물을 점화시킨다.
제2a도 내지 제2d도는 제1도에 도시한 기동회로의 작동상태를 설명하는 도면으로서, 제2a도는 주 트랜지스터(Q101)의 베이스-이미터 전압(VBE)을, 제2b도는 주 트랜지스터(Q101)의 베이스 전류(IB)를, 제2c도는 주 트랜지스터(Q101)의 콜렉터 전류(I101)를, 제2d도는 부 트랜지스터(Q102)의 콜렉터 전류(I103)를 나타낸다. 제2a도 내지 제2d도에 있어서, 실선으로 나타낸 파형은 낮은 주위온도 또는 낮은 전원전압(VDC)의 경우이며, 점선으로 나타낸 파형은 정상 주위온도 또는 정상 전원전압(VDC)의 경우이다.
제1도에 도시한 회로의 경우에, 전원전압(VDC)이 인가되면, 베이스전류(IB)는 주 트랜지스터(Q101)를 작동시키도록 저항기(R101)(제2b도)를 거쳐 주 트랜지스터(Q101)를 통해 흐른다. 주 트랜지스터(Q101)의 온 작동시, 콜렉터 전류(I101)는 저항기(R102)를 가로질러서 전위차를 발생시키도록 흐른다(제2c도). 전위차가 예정치 이상으로 증가하면, 다이오드(D103)가 작동하고 베이스 전류가 부 트랜지스터(Q102)를 통해 흘러 부 트랜지스터(Q102)를 작동시킨다. 부 트랜지스터(Q102)의 온 작동시, 콜렉터 전류(I103)는 주 트랜지스터(Q101)의 베이스 전류(IB)를 분류(shunt)시키도록 흐른다(제2d도). 주 트랜지스터(Q102)의 베이스 전류(IB)는 변압기(T101)의 3차 권선(L103)으로부터의 출력전압에 따라 변화한다. 변압기(T101)의 3차 권선(L103)으로부터의 출력전압이 증가(상승)하면, 주 트랜지스터(Q101)를 온 작동시키도록 베이스-이미터 전압(VBE)이 주 트랜지스터(Q101)(제2a도에 도시한 t1 시간)에 발생된다. 변압기(T101)의 3차 권선(L103)으로부터의 출력전압이 감소(하강)하면, 베이스 전류(IB)는 감소하고(제2b도), 주 트랜지스터(Q101)내의 베이스-이미터전압(VBE)이 감소하여 (제2a도에 도시한 t2 시간) 주 트랜지스터(Q101)의 작동을 정지시킨다.
[주위온도가 저하하는 경우]
주위온도가 저하하면 주 트랜지스터(Q101)의 전류이득(hFE) 뿐만 아니라 부 트랜지스터(Q102)의 전류이득(hFE)도 감소한다. 따라서, 부 트랜지스터(Q102)내의 분류전류로서의 콜렉터 전류(I103)도 감소된다(제2d도), 또한, 다이오드(D103)내의 전압강하가 온도감소에 따라 커지므로, 부 트랜지스터(Q102)의 콜렉터 전류(I103)가 더욱 저하된다. 주 트랜지스터(Q101)의 베이스 전류(IB)는 주 트랜지스터(Q101)의 스위칭(온/오프 구동)시 점선으로 표시된 TW1으로부터 실선으로 표시한 TW2로 온 타임(제2a도에 도시한 TW 주기)을 확대시키도록 증가된다. 그러한 이유로, 주 트랜지스터(Q101)의 콜렉터 전류(I101)는 주 트랜지스터(Q101)내의 전류이득(hFE)의 저하로 인한 변압기(T101)의 2차 권선(L102)에서의 출력전류(I102)의 감소를 보상하도록 증가된다(제2c도).
제1실시예에서, 변압기(T101)와 콘덴서(C101)의 1차 권선(L101)은 에너지를 2차측으로 전달하도록 공진한다. 주 트랜지스터(Q101)의 온 타임폭이 주위온도의 저하로 인해 확대되면, 진동이 공진 주파수 주위에서 수행되므로 공진 및 출력전압이 조금 증가한다. 그러므로, 주위온도의 저하에 동반하는 출력전류(I102)의 저하가 충분히 보상된다. 주위온도가 감소하면, 정상적인 주위온도의 출력전류와 동일하거나 또는 그 이상의 출력전류(I102)가 얻어질 수 있다. 즉, 제3a도의 종래 기술과 비교한 주위온도-출력에너지 특성(온도 특성)으로 표시한 바와 같이, 주위온도가 낮아지면 출력에너지가 커쳐 주위온도의 감소로 인한 점화 특성의 악화를 방지할 수 있다.
[전원전압 (VDC)이 저하하는 경우]
종래 기술에서 설명한 바와 같이, 전원전압(VDC)의 감소는 변압기(T101)의 3차 권선(L103)으로부터의 출력전압를 저하시킨다. 주 트랜지스터(Q101)로의 베이스 전류(IB)가 감소되어 주 트랜지스터(Q101)의 콜렉터 전류(I101)를 감소시킨다. 주 트랜지스터(Q101)내의 콜렉터 전류(I101)가 저하하면, 저항기(R102)에서의 전압강하가 작아지고, 부 트랜지스터(Q102)의 베이스 이미터 전압(VBE)이 저하하고, 그리고 부 트랜지스터(Q102)의 분류전류로서의 콜렉터 전류(I103)가 저하한다(제2d도). 주 트랜지스터(Q101)의 베이스 전류(IB)가 증가되어(제2b도), 주 트랜지스터(Q101)의 스위칭(온/오프 구동)시 온타임(제2d도에 도시한 TW 주기)을 점선으로 표시한 TW1으로부터 실선으로 표시한 TW2로 확대시키게 된다. 그러한 이유로, 주 트랜지스터(Q101)의 콜렉터 전류(I101)가 증가되어(제2c도), 주 트랜지스터(Q101)의 3차 권선으로부터의 출력전압의 저하로 인한 2차 권선(L102)의 출력전류(I102)의 저하를 보상하게 된다. 또한, 제1실시예에서, 변압기(T101)의 1차 권선(L101)과 콘덴서(C101)는 에너지를 2차측으로 전달하기 위해 공진한다. 주 트랜지스터(Q101)의 온타임 폭이 확대되면 (전원전압이 증가되면), 진동이 공진 주파수 주위에서 수행되므로 공진 및 출력 전압은 조금 증가한다. 주 트랜지스터(Q101)의 온 타임 폭이 협소해지면(전원전압이 증가되면), 진동이 공진 주파수로부터 조금 떨어진 주파수에서 수행되므로 공진 및 출력 전압이 조금 저하한다. 즉, 상기 회로는 출력 전압의 피크값을 일정하게 유지하도록 작동한다.
제3b도는 종래 기술과 비교한 전원전압-출력에너지 특성(전원전압 특성)을 나타낸다. 이와 같이 제1실시예에 따르면, 출력에너지의 감소정도는 전원전압(VDC)의 감소에 비해 작으므로, 전원전압(VDC)의 감소로 인한 점화 특성의 악화를 방지한다.
[제2실시예]
제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고상 점화장치를 도시한다. 제2실시예에서, 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor: FET)가 주 트랜지스터(Q2O1)로서 사용된다. 기동펄스를 발생시키는 기동펄스 발생부(2)와 스위칭 전압의 펄스폭을 제어하는 펄스 폭 제어부(3)가 배열된다. 정류/평활부(4)내의 다이오드(D201)와 콘덴서(C202)에 추가로 저항기(R203 내지 R206), 콘덴서(C205, C206), 다이오드(D205) 및 제너 다이오드(ZD 201, ZD 202)가 배열된다.
상기 기동펄스 발생부(2)는 트랜지스터(Q202), 저항기(R207 내지 R214), 콘덴서(C207, C208), 다이오드(D206, D207), 인버터(INV 201 내지 INV 203) 및, 제너 다이오드(D206, D207)로 구성된다. 상기 펄스제어부(3)는 트랜지스터(Q202, Q203) 저항기(R213 내지 R217), 콘덴서(C209), 다이오드(D208 내지 D210), 인버터(INV203 내지 INV206) 및, 제너 다이오드(ZD204 내지 ZD206)로 구성된다. 트랜지스터(Q202), 저항기(R213, R214) 및 인버터(INV203)는 기동 펄스 발생부(2) 및 펄스 폭 제어부(3)에 공통으로 사용된다.
펄스 폭 제어부(3)내에서, CR 시정수 회로(5)(time constant circuit)는 콘덴서(C209)와 저항기(R215)로 구성된다. 제너 다이오드(ZD204, ZD205)를 거친 전원전압(VDC)에 따라 변화하는 전압(Va1)은 저항기(R215)측의 CR 시정수 회로(5)의 한 단자에 인가된다. 인버터(INV 204)를 거친 변압기(T201) 제3차측의 전압에 따라 "L"과 "H" 레벨 사이에서 변화하는 전압은 콘덴서(C209)측의 CR 시정수 회로의 다른 단자에 인가된다.
제2실시예에서는, 온도의 감소에 따라 정전용량이 증가하는 세라믹 콘덴서와 같은 콘덴서가 콘덴서(C209)로서 사용된다. 제너 다이오드(ZD205)로서, 5.1V 이하의 제너 전압을 가지며 온도의 감소시 제너 전압을 증가시키는 다이오드가 사용된다. 제너 다이오드(ZD204)로서는, 온도 저하시 순방향 전압을 증가시키는 다이오드가 사용된다.
제4도에 도시한 회로에 있어서, 상용전원(VAC)은 다이오드(D201)와 콘덴서(C202)에 의해 정류되고 평활화되며, DC 전원전압(VDC)으로서 출력단에 연결된 회로에 인가된다. 전원전압(VDC)의 수용시, 제5a도 내지 제5f도에 도시한 바와 같이 파형은 기동펄스 발생부(2)내의 점(P201) 내지 점(P206)까지 변화한다. 제5f도에 도시한 원-샷 펄스(one-shot pulse)가 FET(Q201)의 게이트에 공급된다. 원-쇼트 펄스에 의해, FET(Q201)는 전류를 흐르게 하도록 기동된다(제5g도). 전류는 변압기(T201)의 2차 권선(L202)(2차측)에 고전압을 발생시키도록 FET(Q201)를 거쳐 변압기(T201)의 1차 권선(L201)(1차측)을 통해 흐른다.
한편, 전압은 변압기(T201)의 3차 권선(L203)(3차측)에도 발생된다. FET(Q201)는 제어 출력으로서의 3차측으로부터 펄스 폭 제어부(3)를 경유하는 출력을 사용하여 연속적으로 스위칭된다. 콘덴서(C201)와 코일(L201)은 변압기(T201)의 2차측에 고전압을 반복해서 발생시키도록 LC 공진한다. 그 고전압에 의해, 고전압 단자(TE 201, TE 202) 사이에 스파크가 발생하여 그 스파크에 의해 피점화물을 점화시킨다.
제6a도 내지 제6h도는 제4도의 펄스 폭 제어부(3)내의 점(P207) 내지 점(P214)에서의 파형을 도시하며, 제6i도는 FET(Q201)를 통해 흐르는 전류(I201)를 도시한다. 제6e도 내지 제6i도 각각에 있어서, 실선으로 표시된 파형은 낮은 주위온도 또는 낮은 전원전압(VDC)의 경우를 나타내고, 점선으로 표시된 파형은 정상 주위온도 또는 정상 전원전압(VDC)의 경우를 나타낸다.
펄스 폭 제어부(3)에 있어서, 변압기(T201)의 3차측으로부터의 출력은 점(P207)에서 제어출력으로서 나타난다(제6a도). 제어출력에 의해, 트랜지스터(Q203)는 트랜지스터(Q203)의 온/오프 상태에 따라 점(P208)에 "L"/"H" 레벨의 전압을 발생시키도록 스위칭된다. 점(P208)에서의 전압은 인버터(INV205)에 인가되어 반전되고(제6c도). 인버터(INV204)에 의해 한번 더 반전된다(제6d도). 그 결과 전압은 콘덴서(C209)측의 CR 시정수 회로의 다른 단자에 인가된다.
한편, 제너 다이오드(ZD204, ZD205)를 거친 전원전압(VDC)에 따라 변화하는 전압(Va1)은 저항기(R215)측의 CR 시정수 회로(5)의 한 단자에 인가된다. CR 시정수 회로(5)의 다른 단자측이 "L" 레벨로 가면, 충전전류가 콘덴서(C209)의 전압을 증가시키도록 CR 시정수 회로(5)의 한 단자측으로부터 콘덴서(C209)로 흐른다(제6e도).
CR 시정수 회로(5)의 시정수를 기초로 하는 시간 경과후 콘덴서(C209)의 충전압이 예정값에 도달하면, 즉 지점(P211)에서의 전위가 예정값(제6e도에 도시한 t1시간)에 도달하면 인버터(INV 206)로부터의 출력은 "L" 레벨로 반전된다(제6f도에 도시한 t1시간). 또한, 인버터(INV 203)로부터의 출력은 "H" 레벨로 반전된다(제6g도에 도시한 t1시간). 트랜지스터(Q202)는 인버터(INV 203)로부터의 "H" 레벨의 출력에 의해 온 작동되며, FET(Q201)로의 게이트 전압은 "L" 레벨로 강하한다(제6h도에 도시한 t1시간). FET(Q201)는 FET(Q201)를 통해 흐르는 전류(I201)를 차단하도록 작동이 중지된다(제6i도에 도시한 t1시간).
[주위온도가 저하하는 경우]
주위온도가 저하하면, CR 시정수 회로(5)에 있는 콘덴서(C209)의 정전용량은 증가되어 CR 시정수 회로(5)의 시간정수를 증가시킨다. 또한, 제너 다이오드(ZD205)의 제너 전압과 제너 다이오드(ZD204)의 순방향 전압이 증가되어, CR 시정수 회로(5)의 한 단자에 인가될 전압(Va1)을 저하시킨다. 콘덴서(C209)용 충전전압의 증가 비율이 낮게 되므로, 콘덴서(C209)의 충전전압을 예정값으로 증가시키는데 필요한 시간이 연장되어 제6e도에 도시한 t1시간 보다 낮은 t2시간에서 FET(Q201)를 통해 흐르는 전류를 차단하게 된다.
주위온도가 저하되면, FET(Q201)의 스위칭시 스위칭 펄스 폭(제6h도에 도시한 TW 주기)은 점선으로 표시한 TW1으로부터 실선으로 표시한 TW2로 확대된다. 즉 FET(Q201)를 온/오프 구동하는 경우의 온 타임 시간이 TET Q201을 통해 흐르는 드레인 전류(drain current)를 증가시키도록 TW1으로부터 TW2로 확대되므로, FET(Q201)의 공급원과 게이트를 지나는 임계 전압의 증가로 인한 드레인 전류의 감소 등은 출력전류(I202)의 감소를 보상하도록 억제될 수 있다.
제2실시예에서, 주위온도의 저하에 동반되는 출력전류(I202)의 저하가 충분히 보상된다. 주위온도가 저하되면, 높은 주위온도에서의 출력전류보다 같거나 높은 출력전류(I202)가 얻어질 수 있다. 즉, 제7a도에 종래 기술에 대비한 주위온도-출력에너지 특성(온도 특성)으로 나타낸 바와 같이, 주위온도가 낮아지면 출력에너지가 커져 주위온도의 감소로 인한 점화 특성의 악화를 방지한다.
[전원전압(VDC)의 저하]
전원전압(VDC)이 저하하면, 제너 다이오드(ZD204)의 다이오드에 인가되는 전압(Va)이 감소되어 CR 시정수 회로(5)의 한 단자에 인가될 전압을 저하시킨다. 콘덴서(C209)용 충전전압의 증가 비율이 낮게 되므로, 콘덴서(C209)의 양단자 충전전압을 예정값으로 증가시키는데 필요한 시간이 연장되어 제6e도에 도시한 t1시간 보다 낮은 t2시간에서 FET(Q201)를 통해 흐르는 전류(I201)을 차단하게 된다.
전원전압(VDC)이 저하되면, FET(Q201)의 스위칭시 스위칭 펄스 폭(제6h도에 도시한 TW 주기)은 점선으로 표시한 TW1으로부터 실선으로 표시한 TW2로 확대된다. 즉, FET(Q201)를 온/오프 구동하는 온 시간이 TW1으로부터 TW2로 확대되므로, FET(Q201)를 통해 흐르는 전류가 증가하여 변압기(T201)의 3차측으로부터의 출력전압의 저하로 인한 출력전류(I202)의 저하를 보상하게 된다.
제7b도는 종래 기술에 비교한 전원전압-출력에너지 특성을 도시한다. 이와 같이 제2실시예에 따르면, 전원전압(VDC)의 저하와 동반되는 출력전압의 저하량도 출력전류(I202)의 증가량에 의해 보상된다. 따라서, 출력 에너지는 전원전압(VDC)의저하에 대해 일정하게 유지됨으로써 전원전압(VDC)의 저하로 인한 점화 특성의 악화를 방지한다.
전술한 바로부터 분명하듯이, 본 발명에 따르면 주위온도 또는 전원전압이 저하하면 주 트랜지스터를 스위칭하는 온 타임은 주 트랜지스터를 거쳐 변압기의 1차측을 통해 흐르는 전류를 증가시키도록 확대된다. 그러므로, 변압기 2차측의 출력에너지의 저하가 보상된다. 따라서, 주위온도 및 전원전압의 저하시에도 양호한 점화 특성을 얻을 수 있다.

Claims (5)

  1. 스위칭 전환을 수행하도록 DC 전원으로부터의 공급전압에 따라 기동되는 제1트랜지스터(Q101, Q201)와, 상기 제1트랜지스터를 거쳐 스위칭 전류가 흐르는 1차 권선(L101, L201)과, 스위칭 전류가 상기 1차 권선을 통해 흐를 때 고전압을 발생시키는 2차 권선(L102, L202), 및 상기 2차 권선에서 발생된 고전압에 따라 상기 제1트랜지스터의 스위칭을 제어하도록 제어출력을 발생시키는 3차 권선(L103, L203)을 갖는 변압기(T101, T201)와, 상기 변압기의 상기 2차 권선에 발생된 고전압을 사용하여 피점화물을 점화하는 점화수단(TE101, TE102, TE201, TE202), 및 주위온도와 전원전압 중 어느 하나 이상의 저하로 인한 점화에너지 저하를 보상하도록 상기 3차 권선으로부터의 제어출력을 이용하여 상기 제1트랜지스터의 스위칭을 위한 온 타임을 확대하는 스위칭 제어 수단(1, 3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변압기의 상기 3차 권선은 상기 제1트랜지스터의 이미터와 베이스 사이에 접속되며, 상기 스위칭 제어수단은, 상기 제1트랜지스터의 베이스에 접속되는 콜렉터와 상기 DC 전원의 한 단자에 접속되는 이미터를 갖는 제2트랜지스터(Q102)와, 상기 제1트랜지스터의 이미터와 상기 DC 전원의 한 단자 사이에 접속되는 저항기(R102) 및, 상기 제1트랜지스터의 이미터와 상기 제2트랜지스터의 베이스 사이에 순방향으로 접속되는 다이오드(D103)로 구성되는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 제어 수단은 출력전압이 상기 변압기의 3차 권선에서 발생될 때, 전원전압의 저하에 따라 감소하는 전압에 의해 충전되고 온도저하에 따라 정전용량이 증가하는 콘덴서(C209)를 구비한 시정수 회로 수단(5), 및 상기 콘덴서용 충전전압이 예정값에 도달할 때까지 상기 제1트랜지스터를 온 작동시키는 구동수단(Q202 INV203, INV206)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 시정수 회로 수단은 전원전압의 변동에 따라 변화하는 전압이 인가되는 하나의 단자 및 상기 변압기의 3차 권선으로부터의 출력에 따라 변화하는 전압이 인가되는 또 다른 단자를 갖는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 스위칭 제어 수단은 전원전압의 초기 인가시 기동펄스를 상기 제1트랜지스터로 공급하는 기동펄스 발생수단(2)을 더 포함하며, 상기 제1트랜지스터는 상기 기동펄스 발생수단으로부터의 기동펄스에 의해 기동되는 전계 효과 트랜지스터(FET: Q201)로 구성되는 것을 특징으로 하는 점화장치.
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