具有过流保护功能点火模块电路的制作方法

本实用新型属于汽车发动机电子控制技术领域，尤其涉及具有过流保护功能点火模块电路。

背景技术：

现有汽车发动机电子点火模块一般不具备过流保护功能，当点火线圈初级短路或线路原因导致点火模块内部功率管过流时，功率管极易损坏。在多数进口点火模块电路中，也是很少具备功率保护功能，所以在汽车维修行业，经常发现点火线圈和点火模块损坏，特别是现在无分电器的单缸独立点火或者双缸同时点火系统的点火线圈和点火模块已经一体化，若点火模块损坏，则需要更换带有点火模块的点火线圈总成，其造价较高。根据对拆检下来的损坏的点火线圈总车能够进行技术分析得出，其中点火模块损坏占6成以上。

技术实现要素：

本实用新型是直接采样点火控制晶体管的饱和压降，当该饱和压降超值时，通过电路的正反馈模式使前级小信号放大电路和功率管及反馈元件组成的“功率型触发器”由导通状态急剧翻转为截止状态，及时快速地保护了功率管，使点火模块更加可靠。本实用新型的技术方案是：

提供了一种具有过流保护功能点火模块电路，其特殊之处在于包括：

比较器A1、功率管Q1、稳压二极管D1和D3、二极管D2、电容C1和C2、电阻R1、R2、R3、R4和R5，其中，

点火模块输入端通过电容C1连接所述比较器A1的同相输入端，点火模块输入端还连接所述二极管D2的负极，所述二极管D2的正极通过电阻R1连接比较器的A1输出端，所述二极管D2的正极还通过电阻R3连接所述比较器A1同相输入端，所述比较器A1同相输入端通过所述电阻R4接地，所述比较器A1的反相输入端与所述稳压二极管D1负极和电阻R2同时连接，所述稳压二极管D1的正极接地，所述电阻R2的另一端与功率管Q1输出端连接，所述功率管Q1的输入端与比较器A1的输出端连接，所述功率管Q1的负极接地，所述比较器A1的负极接地，所述比较器A1的正极与所述稳压二极管D3的负极、所述电容C2一端及电阻R5一端同时连接，所述稳压二极管D3的正极与电容C2的另一端均接地，所述电阻R5的另一端连接电源正极IGN，所述功率管Q1输出端用于控制点火线圈级电流。

进一步的,还提供了一种具有过流保护功能点火模块电路，其特殊之处在于包括：

在所述点火模块的点火驱动信号IGT输入端接有用于对输入的IGT信号进行缓冲放大的比较器A2,所述比较器A2的一个输入端连接一基准电压Vref，所述比较器A1的另一输入端作为新的点火模块输入端用于接收前级电路输出的点火驱动信号IGT，所述比较器A2的负极接地，所述比较器A2的正极与所述比较器A1的正极连接。

本实用新型的有益效果是：由于无需像现有技术过流采样所需的大电流采样电阻，而是直接采样点火控制晶体管的饱和压降，通过电路的正反馈模式使前级小信号放大电路和功率管及反馈元件组成的“功率型触发器”由导通状态急剧翻转为截止状态，所以对功率管的保护极其迅速，而且电路结构设计巧妙、简洁、元器件较少、成本低、易于规模化量产，使点火模块更加可靠，是自主研发的发动机电子控制领域的核心控制技术之一，经济效益和社会效益明显。

附图说明

图1是本实用新型实施方式提供的一种具有过流保护功能点火模块电路，

图2是本实用新型实施方式提供的另一种具有过流保护功能点火模块电路，

图3是图2所示电路与周围外接元器件连接关系的电路结构示意图。

具体实施方式

本实用新型是无需像现有技术过流采样所需的大电流采样电阻，而是直接采样点火控制晶体管的饱和压降，通过电路的正反馈模式使前级小信号放大电路和功率管及反馈元件组成的“功率型触发器”由导通状态急剧翻转为截止状态，所以对功率管的保护极其迅速，下面结合具体实施例对本实用新型进行阐述。

实施例1

本实用新型实施方式提供了一种具有过流保护功能点火模块电路，其基本结构包括，比较器A1、功率管Q1、稳压二极管D1和D3、二极管D2、电容C1和C2、电阻R1、R2、R3、R4和R5，其中，

点火模块输入端通过电容C1连接比较器A1的同相输入端，点火模块输入端还连接二极管D2的负极，二极管D2的正极通过电阻R1连接比较器的A1输出端，二极管D2的正极还通过电阻R3连接比较器A1同相输入端，比较器A1同相输入端通过电阻R4接地，比较器A1的反相输入端与稳压二极管D1负极和电阻R2同时连接，稳压二极管D1的正极接地，电阻R2的另一端与功率管Q1输出端连接，功率管Q1的输入端与比较器A1的输出端连接，功率管Q1的负极接地，比较器A1的负极接地，比较器A1的正极与稳压二极管D3的负极、电容C2一端及电阻R5一端同时连接，稳压二极管D3的正极与电容C2的另一端均接地，电阻R5的另一端连接电源正极IGN，功率管Q1输出端用于控制点火线圈级电流。

下面结合附图1中的元件阐述工作原理，该调节器工作过程是：

①点火开关IGN处于接通(ON)状态，但发动机未旋转，即KOEO(key on engine off)状态：IGN端子为车辆蓄电池供电电压，但由于发动机未旋转，由发动机电子控制单元输出的点火控制端子IGT为低电平，经过二极管D2的钳位作用，将电阻R6上端电位拉低，该低电位经电阻R4、R5再分压使比较器A2的同相输入端为低电位，因此比较器A2亦输出低电位，功率管Q1截止。

②当IGN处于ON状态、发动机运转时，即KOER(key on engine run)状态：由发动机电子控制单元根据实时工况的曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、空气流量计、水温传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器等输入信号运算并在点火控制端子IGT输出点火脉冲，当IGT信号前沿(即上升沿)到来时，该跳变电压给电容C1充电，将上升跳变电压耦合至比较器A1同相输入端，在设置电路时，确保稳压二极管D1的稳压值低于点火控制信号IGT的高电平电压值，实际上稳压二极管D1是对比较器A1反相输入端的高电位进行限幅，一则确保钳位值低于比较器输出的高电平，二则防止功率管漏极输出的反压脉冲数值过高损坏比较器A1。需要说明的是，一般比较器输出端为集电极开路门(OC)，因此需要上拉电阻将比较器输出端与一供电正极连接，鉴于这一点属于公知技术的原因，该上拉电阻图中未予示出，对于比较器芯片内涵上拉电阻的型号来说，则无需赘述这一点

所以在IGT前沿到来时，比较器A1同相输入端高于反相输入端，使比较器A1输出高电位，功率管Q1导通，在功率管Q1正常导通后，其漏极电位被拉低，通过电阻R2的反馈作用，使比较器A1的反相输入端电位低于其同相输入端电位，即此时的比较器A1、功率管Q1及反馈电阻R2之间形成正反馈网络，以比较器A1、功率管Q1及反馈电阻R2这三者为核心构成一种“功率型触发器”，即使此时IGT上升沿过去，进入点火控制脉冲的高电平的平顶阶段，电容C1已经充电完毕，但此时比较器A1输出端输出高电平通过电阻R1及电阻R3、R4分压使同相输入端电压高于此时的反相输入端电压，此时该触发器自锁于功率管导通的稳定状态，这一阶段用于为点火线圈磁芯充磁。

当发动机电子控制单元输出点火脉冲IGT信号后沿(即下降沿)到来时，经过二极管D2的钳位使比较器A1同相输入端为低电位，比较器A1即输出低电位，功率管Q2截止，点火线圈磁芯释能，线圈次级感应高压为相应气缸点火。

以上是正常控制的点火过程。

③当在IGT高电平阶段时，如果发生功率管过流，如由于点火线圈或线路异常短路、漏电等原因导致功率管过流时，功率管Q1的漏极电位将高于比较器A1同相输入端电位，使比较器A1翻转输出低电位，功率管Q1立即截止，截止后的功率管Q1漏极输出高电位，通过反馈电阻R2使比较器A1的反相输入端电位仍然高于其同相输入端电位，比较器A1输出低电位，即所述的“功率触发器”自锁于功率管截止的稳定状态，防止短路电流过大危害功率管。直到下一个IGT脉冲前沿到来时，上升跳变的电压经电容C1和电阻R3、R4的微分作用，将高电平窄脉冲提取出来，触发“功率触发器”将自锁于功率管截止的稳定状态解锁，试图使其翻转并自锁为功率管导通的稳定状态，如果短路解除，则稳定进入功率管导通的稳定状态，如果仍然短路，则在前述的“微分作用”提取出的高电平窄脉冲过后，由于功率管Q1的漏极电位仍高于比较器A1同相输入端电位，“功率触发器”又会翻转回并自锁于功率管截止的稳定状态，对功率管继续进行保护，在连续短路时，每一个IGT脉冲前沿到来，自锁于功率管截止稳态的“功率触发器”被短暂解锁一次，所以功率管会间歇出现短暂的试探性的“导通窄脉冲”，该窄脉冲的宽度以大于功率管可靠开启所需的栅极出发时间、且该窄脉冲时间宜短，以防止功率管短路电流冲击发生过热受损。一般建议窄脉冲以占空比估算计量的话，以＜1％为宜。在试验设计时，可以通过调整电阻R1及电阻R3、R4分压比例和电容C1和电阻R3、R4的时间常数来调整“导通窄脉冲”宽度。

该点火模块过流保护功能响应灵敏、动作迅速、这是由于直接采样功率管饱和压降的过流保护方法使过流保护功能更加稳定可靠，电路结构简单、成本较低、占用面积小，特别适合制造高可靠性小体积的点火模块厚膜芯片，性价比较高。

实施例2

本实用新型实施方式还提供了一种具有过流保护功能点火模块电路，如图2所示，在前述点火模块的点火驱动信号IGT输入端接有用于对输入的IGT信号进行缓冲放大的比较器A2,比较器A2的一个输入端连接一基准电压Vref，比较器A1的另一输入端作为新的点火模块输入端用于接收前级电路输出的点火驱动信号IGT，比较器A2的负极接地，比较器A2的正极与比较器A1的正极连接。

比较器A2的作用主要是对发动机电子控制单元前级芯片送来的点火控制脉冲IGT进行整形及缓冲放大。

此外，为辅助理解，本实用新型实施方式还示出了图2所示电路与周围外接元器件连接关系的电路结构示意图，如图3所示。图中，IGSW为车辆点火开关，双杠同时点火线圈IGNATION COIL的初级为L1、次级为L2，L1的正极连接主继电器M-REL的受控触点，主继电器线圈的一端接IGN、另一端接地。点火线圈IGNATION COIL的次级L2用于为一对同时到上止点的气缸点火。

本实用新型的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，不是对本实用新型的限制，通过等同代换及非创造性劳动所得到的其他实施例或其他组合所得到的实施例均落入本实用新型保护范围，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。