一种基于单片机的点火功率逆变器控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及发动机点火技术领域，具体的说，是一种基于单片机的点火功率逆变器控制电路。


背景技术：

2.在发动机各种工况和使用条件下，点火系统需要适时、可靠地产生足够强的电火花，以点燃燃烧室内的可燃混合气。点火装置是发动机点火系统的主要部件，它和点火电缆、点火电嘴组成点火系统，其功能是把低压直流电转为转换为点火电嘴产生高能火花所需的高压脉冲。
3.根据电路形式分为无触点式和机械振子，其应用都很广泛。机械振子式点火装置的前级主要采用机械振子逆变升压变压器、后级采用气体放电管作为放电开关的电路形式。机械振子逆变升压变压器虽有体积大、质量大、寿命短、电磁辐射强等不足，但是工作环境温度范围宽的优点，主要应用于环境温度大于125℃的场合。无触点点火装置的前级主要采用半导体功率管逆变升压、后级采用气体放电管或功率半导体作为放电开关的电路形式。半导体功率管逆变升压电路中广泛采用了晶体管自振式反激变换原理(rcc)，它是由较少的几个器件就可以组成的高效电路。
4.根据晶体管自振式反激变换原理(rcc)，其输入功率受电源电压影响较大：在电源电压较低的时，由于反馈电流变带来输入功率减少；在环境温度较低时，由于晶体管电流放大系数变小导致输入功率减少。输入功率减少最终导致点火装置的火花频率降低，不利于发动机成功起动。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于正对背景技术缺陷，提供一种基于单片机的点火功率逆变器控制电路，以单片机作为核心控制单元，单片机程序采用数字控制逻辑，避免了关键控制参数随电源电压变化的问题；以单片机作为核心控制单元，通过调整单片机程序，采用统一的硬件设备即可完成不同火花频率的输出，降低了调试难度；以功率场效应管作为主回路的开关器件，提高了开关工作频率，避免了温度对开关器件的影响。
6.本实用新型通过下述技术方案实现：
7.一种基于单片机的点火功率逆变器控制电路，包括输入电压vi、电阻r1、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r120、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、单片机、反激变压器t1、整流硅堆d1、储能电容c12、放电管q11；
8.输入电压vi正极通过电阻r16连接所述单片机的第二adc引脚，输入电压vi负极通过电阻r17连接所述单片机的第二adc引脚；输入电压vi正极通过反激变压器t1初级线圈连接场效应管q2漏极，场效应管q2栅极通过电阻r15连接单片机的控制引脚，场效应管q2源极连接单片机的第一adc引脚；场效应管q2源极通过电阻r1连接输入电源gn漏极，场效应管q2漏极通过串联的电阻r19、电阻r20连接输入电源gn漏极；电阻r19、电阻r2之间连接有单片
机的第三adc2引脚；
9.反激变压器t1次级线圈两端依次通过整流硅堆d1、储能电容c12串联；储能电容c12两端依次通过放电管q11、电阻r21、电阻r23串联；储能电容c12两端依次通过放电管q11、电阻r222、电阻r24串联；储能电容c12两端依次通过放电管q11、电嘴串联。
10.进一步地，所述单片机的型号为atmega8a；
11.型号为atmega8a的单片机的adc0引脚作为第一adc引脚；
12.型号为atmega8a的单片机的adc1引脚作为第二adc引脚；
13.型号为atmega8a的单片机的adc2引脚作为第三adc引脚；
14.型号为atmega8a的单片机的pb0引脚作为控制引脚。
15.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
16.本实用新型以单片机作为核心控制单元，单片机程序采用数字控制逻辑，避免了关键控制参数随电源电压变化的问题；以单片机作为核心控制单元，通过调整单片机程序，采用统一的硬件设备即可完成不同火花频率的输出，降低了调试难度；以功率场效应管作为主回路的开关器件，提高了开关工作频率，避免了温度对开关器件的影响。
附图说明
17.下面将结合附图对技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
18.图1为本实用新型提供的一种基于单片机的点火功率逆变器控制电路的结构示意图；
19.图2为本实用新型工作流程示意图。
具体实施方式
20.以下结合实施例的具体实施方式，对本实用新型的上述内容再做进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段作出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的范围内。
21.实施例1：
22.本实施例提供一种基于单片机的点火功率逆变器控制电路，包括输入电压vi、电阻r1、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r120、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、单片机atmega8a、反激变压器t1、整流硅堆d1、储能电容c12、放电管q11；
23.输入电压vi正极通过电阻r16连接所述单片机atmega8a的adc1引脚，输入电压vi负极通过电阻r17连接所述单片机atmega8a的adc1引脚；输入电压vi正极通过反激变压器t1初级线圈连接场效应管q2漏极，场效应管q2栅极通过电阻r15连接单片机atmega8a的pb0引脚，场效应管q2源极连接单片机atmega8a的adc0引脚；场效应管q2源极通过电阻r1连接输入电源gn漏极，场效应管q2漏极通过串联的电阻r19、电阻r20连接输入电源gn漏极；电阻r19、电阻r2之间连接有单片机atmega8a的adc2引脚；
24.反激变压器t1次级线圈两端依次通过整流硅堆d1、储能电容c12串联；储能电容c12两端依次通过放电管q11、电阻r21、电阻r23串联；储能电容c12两端依次通过放电管
q11、电阻r222、电阻r24串联；储能电容c12两端依次通过放电管q11、电嘴串联。
25.点火装置工作电压即输入电压为vi，vi正极经反激变压器t1初级线圈和场效应管q2接到vi负极形成回路。场效应管q2的通断由单片机atmega8a的pb0引脚控制，pb0输出高电平时导通，pb0输出低电平时断开。当场效应管q2导通时，反激变压器t1初级线圈充电蓄能；当场效应管q2断开时，反激变压器t1次级线圈释放能量经整流硅堆d1向储能电容c12充电，即场效应管q2导通断开一次向储能电容c12充电一次，场效应管q2导通断开一次为一个逆变过程。当储能电容c12充电到两端电压vc达到放电管q11放电电压vt时，放电管q11导通，储能电容c12的能量经点火电嘴释放，产生一次点火。
26.根据反激变换原理，场效应管q2的源极通过取样电阻r1接到输入电源的负端(gnd)，且取样电阻r1与反激变压器t1初级线圈串联，则通过反激变压器t1初级线圈的电流等于vs/r1，波形与vs一致，记初级线圈峰值电流为ip。
27.令反激变压器t1初级线圈电感为l1，场效应管q2导通时间为t1，则有：
[0028][0029]
由式(1)可知，t1由输入电压vi和初级线圈峰值电流ip确定。当输入电压vi恒定时，可通过控制初级线圈电流的峰值i
p
，间接控制导通时间t1，通过反激变换原理计算出i
p
，单片机atmega8a通过adc0引脚实时测量场效应管q2的源极电压vs，可计算出初级线圈的电流i＝vs/r1，当监控到初级线圈电流i到达设定的峰值电流ip时，关断场效应管q2。
[0030]
根据反激变换原理，场效应管q2的漏极电压vd、反激变压器t1次级线圈电压vo有如下关系：
[0031]vd
＝vi+n(vc+v
d1
)
……………………………………………
(2)
[0032]
式(2)满足的条件是次级线圈存在能量释放，当能量全部释放完成，次级线圈电流为零时，vd＝vi。
[0033]
故可通过监控vd，捕捉次级线圈能量释放完成的时间点。当vd出现断崖式下降时，次级线圈能量释放完成，此时控制场效应管q2关断，即间接控制了关断时间t2。
[0034]
参阅图2，点火逆变控制控制电路的控制流程为：单片机atmega8a的pb0引脚输出高电平控制场效应管q2导通为反激变压器t1初级线圈蓄能，同时单片机atmega8a通过adc0引脚实时测量场效应管q2的源极电压vs，并计算出反激变压器t1初级线圈的电流i＝vs/r1；当i达到i
p
时，单片机atmega8a的pb0引脚输出低电平控制场效应管q2断开，反激变压器t1次级线圈开始释放能量为储能电容c12充电，同时通过单片机atmega8a的adc2引脚周期测量场效应关q2的漏极电压vd，当vd出现断崖式下跌时，单片机atmega8a的pb0引脚输出高电平控制场效应管q2重新导通，如此循环。
[0035]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。