一种点火线圈驱动电路的制作方法

1.本实用新型涉及汽车点火装置，更具体地说，它涉及一种点火线圈驱动电路。


背景技术：

2.汽油车的汽油发动机在运行时需要点火装置点燃喷入燃烧室的燃油。现在汽油车的点火装置采用连接有点火线圈的火花塞，火花塞在点火线圈的驱动下放电。点火线圈也配有专门的控制电路，点火线圈的控制电路也可称为点火器驱动电路。
3.现有的点火器驱动电路包括控制信号处理器与驱动芯片，控制信号处理器用于接收汽车控制系统的点火信号，并将点火信号转换成控制信号，驱动芯片响应于控制信号控制点火线圈的工作状态。控制信号为方波，控制信号为高电平时点火线圈导通，控制信号为低电平时点火线圈关断。
4.但是现有的点火器驱动电路没有对点火线圈的工作状态进行限制，当控制信号的高电平的脉宽过宽时，点火线圈的导通时间过长，使得点火线圈中的电流参数会过大，会让点火器驱动电路与点火线圈均发热严重，而点火器驱动电路会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驱动电路的工作寿命。


技术实现要素：

5.为了提高点火器驱动电路的工作寿命，本实用新型提供一种点火线圈驱动电路。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
7.一种点火线圈驱动电路，包括电连接的：
8.直流电源模块，用于接入直流电源转换电压以提供直流电；
9.参考电压模块，与所述直流电源模块电连接，用于提供多个电压值不同的参考电压；
10.电压比较模块，与所述参考电压模块电连接，用于接收点火信号，并用于将所述点火信号与所述参考电压模块输出中第一参考电压比较后输出相应的控制信号；
11.限制脉宽模块，与所述参考电压模块以及所述电压比较模块电连接，用于响应于所述控制信号中单次脉冲的高电平，并对单次脉冲的高电平进行计时，将计时数值与预设时长比较后输出限制信号，所述限制脉宽模块的输出端与所述电压比较模块的输出端电连接；以及，
12.驱动模块，与所述电压比较模块的输出端电连接，用于接收所述控制信号和所述限制信号以控制点火线圈所在回路的通断状态。
13.通过上述技术方案，直流电源模块提供工作电压，为各个模块供电，参考电压模块为电压比较模块和限制脉宽模块提供参考电压，电压比较模块用于接收并响应于点火信号，从而输出控制信号至驱动模块，驱动模块用于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状态；限制脉宽模块用于限定控制信号输出高电平的时间，当控制信号高电平持续时间超过设定时间时，关断驱动模块，从而使得点火线圈所在回路中的高电
平持续时间不容易过长，从而有利于减少点火器驱动电路与点火线圈均发热情况，延长点火器驱动电路的工作寿命。
14.可选的，所述驱动模块电连接有电流反馈模块，所述电流反馈模块用于采集所述驱动模块中反馈的点火线圈中的电流，将采集的电流数值按照预设的比例关系进行计算，并输出用于降低所述驱动模块输入电流的降流信号；所述电流反馈模块的输出端与所述电压比较模块的输出端电连接。
15.通过上述技术方案，电流反馈模块根据采集到的驱动模块中的电流参数，按照预设的比例关系，降低输入驱动模块的输入电流的大小，使得驱动模块中的电流输出不容易过大，从而使得点火线圈所在回路的电流参数不容易过大，有利于减少点火线圈和驱动电路的发热，有利于保护电路。
16.可选的，所述电压比较模块包括第一运算放大器u1a，所述第一运算放大器u1a的同相输入端用于接收所述点火信号，所述第一运算放大器u1a的反相输入端与所述参考电压模块中第一参考电压的输出端电连接，所述第一运算放大器u1a的输出端为所述电压比较模块输出端。
17.通过上述技术方案，第一运算放大器u1a为比较器，当点火信号的电压值高于第一参考电压时，第一运算放大器u1a输出高电平，当点火信号的电压值低于第一参考电压时，第一运算放大器u1a输出低电平。
18.可选的，所述第一运算放大器u1a的同相输入端通过第一电阻器r1电连接至所述点火信号的输入端，所述第一电阻器r1远离所述第一运算放大器u1a的一端通过第二电阻器r2接地。
19.通过上述技术方案，第一电阻器r1起到保护前级电路的作用，第二电阻器r2用于平衡偏置电流带来的第一运算放大器u1a输入端的电压失调值。
20.可选的，所述限制脉宽模块包括第二运算放大器u1b、第三运算放大器u1c、第一电容器c1以及第三电阻器r3；
21.所述第二运算放大器u1b的同相输入端用于接收所述点火信号，所述第二运算放大器u1b的反相输入端与所述第一运算放大器u1a的反相输入端电连接，所述第二运算放大器u1b的输出端通过所述第三电阻器r3与所述第三运算放大器u1c的反相输入端电连接，所述第三运算放大器u1c的反相输入端通过所述第一电容器c1接地；所述第三运算放大器u1c的同相输入端与所述第二运算放大器u1b的反相输入端电连接，所述第三运算放大器u1c的输出端为所述限制脉宽模块的输出端。
22.通过上述技术方案，第二运算放大器u1b和第三运算放大器u1c均为比较器；
23.当点火线圈为高电平时，且点火信号的电压值高于第一参考电压时，第一运算放大器u1a和第二运算放大器u1b均输出高电平，此时第一电容器c1处于初始充电的状态；在设定时间内，第一参考电压大于第一电容器c1上的充电电压，第三运算放大器u1c输出高电平；当第一电容器c1充电到达设定时间后，第一电容器c1上的充电电压大于第一参考电压，此时第三运算放大器u1c输出低电平，此时将第一运算放大器u1a输出端输出的高电平拉低，从而使得驱动模块的输入信号关断，从而控制点火线圈所在回路的关断；因此上述设置有有利于使得点火线圈的单次通电时间不容易过长，减少发热的情况，有利于保护电路；
24.当点火信号为低电平时，此时第一运算放大器u1a和第二运算放大器u1b均输出低
电平，此时控制信号为低电平，驱动模块关断；
25.由于点火信号从高电平至低电平转换的过程中，还需要对第一电容器c1进行放电，以实现第一电容器c1的循环使用；由于点火信号在输入高电平持续时间超过设定时间后，第一电容器c1会继续充电，第一电容器c1上的充电电压会持续上升，第三运算放大器u1c输出高电平，直至点火线圈输出低电平后，第一电容器c1才开始放电；为了防止在第一电容器c1放电过程中，第二运算放大器u1b输出的高电平对驱动模块产生干扰，将第一运算放大器u1a输出的低电平能够拉低该干扰高电平，有利于提高电路的稳定性。
26.可选的，所述第二运算放大器u1b的输出端通过第四电阻器r4与所述直流电源模块的输出端电连接，所述第三运算放大器u1c的输出端通过第五电阻器r5与所述直流电源模块的输出端电连接。
27.通过上述技术方案，第四电阻器r4起到上拉电阻的作用，有利于为第二运算放大器u1b提供稳定的电压输出，且能够调节第一电容器c1的充满电的时间；第五电阻器r5起到上拉电阻的作用，有利于为第二运算放大器u1b提供稳定的电压输出。
28.可选的，所述驱动模块包括第六电阻器r6与开关管t1，所述第六电阻器r6的一端电连接至所述电压比较模块的输出端，所述第六电阻器r6的另一端与所述开关管t1的控制端电连接，所述开关管t1的第一受控端与点火线圈电连接，所述开关管t1的第二受控端接地。
29.通过上述技术方案，开关管t1可为高电平导通的元器件，当控制信号为高电平时，开关管t1导通，输出驱动信号控制点火线圈所在回路通电；当控制信号为低电平时，开关管t1关断，从而关断点火线圈所在回路的得电。
30.可选的，所述电流反馈模块包括采集电阻器rs与反相放大器，所述npn三极管t1的发射极通过所述采集电阻器rs接地，所述反相放大器的输入端与所述采集电阻器rs未接地的一端电连接，所述反相放大器的输出端为所述电流反馈模块的输出端。
31.通过上述技术方案，采集电阻器rs采集npn三极管t1的发射极的电流参数，由于npn三极管t1的集电极为点火线圈所在回路的输入端，因此采集电阻器rs能够间接监测点火线圈中的电流参数并转换成反馈电压，反相放大器将该反馈电压按照设定的比例进行反向放大，以生成用于降低电压比较模块输出端的电压；当反馈电压过大时，反相放大器的输出端拉低电压比较模块输出端的电压，从而降低输入npn三极管t1集电极的电流，最终降低点火线圈所在回路的电流，因此有利于使得点火线圈中的电流不容易过大，有利于减少发热，保护电路。
32.可选的，所述反相放大器包括第四运算放大器u1d、第七电阻器r7、第八电阻器r8、第九电阻器r9与第二电容器c2；
33.所述第四运算放大器u1d的同相输入端电连接至所述参考电压模块中第二参考电压的输出端，所述采集电阻器rs通过所述第七电阻器r7电连接至所述第四运算放大器u1d的反相输入端；所述第八电阻器r8电连接在所述第四运算放大器u1d的反相输入端与所述第四运算放大器u1d的输出端之间，所述第四运算放大器u1d的输出端通过所述第九电阻器r9电连接至所述电压比较模块的输出端，所述第四运算放大器u1d的输出端通过所述第二电容器c2接地。
34.通过上述技术方案，第四运算放大器u1d、第七电阻器r7和第八电阻器r8组成反相
放大器，第九电阻器r9起到分流电阻的作用，第二电容器c2起到滤波的作用。
35.可选的，所述参考电压模块包括依次串联电连接的第十电阻器r10、第十一电阻器r11和第十二电阻器r12，所述第十电阻器r10远离所述第十一电阻器r11的一端电连至所述直流电源模块的输出端，所述第十二电阻器r12远离所述第十一电阻器r11的一端接地；所述第十电阻器r10和所述第十一电阻器r11之间的连接点处为所述第一参考电压的输出端，所述第十一电阻器r11和所述第十二电阻器r12之间的连接点为所述第二参考电压的输出端。
36.通过上述技术方案，参考电压模块用于提供第一参考电压和第二参考电压。
37.综上所述，本实用新型的有益效果是：
38.1、通过限制脉宽模块实现间接对点火信号的单次高电平持续时间进行限定，当超过设定时间后，限制脉宽模块输出低电平，关断驱动模块的输出，从而关断点火线圈所在回路的得电，有利于减少点火线圈和驱动回路的发热，从而有利于保护电路，延长电路的使用寿命；
39.2、通过电流反馈模块实现间接对点火线圈中的电流进行采样，并转换成反馈电压，利用反相放大器对该反馈电压按照设定比例进行反相放大，以输出降低电压比较模块输出的控制信号的电压值，从而有利于减少输入驱动模块的电流，最终有利于降低点火线圈中的电流参数，使得点火线圈中的电流参数不容易过大，从而有利于减少点火线圈和驱动电路的发热，进一步保护驱动电路。
附图说明
40.图1是本实用新型实施例的电路图。
41.附图标记：1、直流电源模块；2、参考电压模块；3、电压比较模块；4、限制脉宽模块；5、驱动模块；6、电流反馈模块。
具体实施方式
42.下面结合附图1和实施例，对本实用新型进行详细描述。
43.一种点火线圈驱动电路，如图1所示，包括电连接的直流电源模块1、参考电压模块2、电压比较模块3、限制脉宽模块4、驱动模块5和电流反馈模块6。
44.直流电源模块1用于接入外界12v的直流电源并转换出5v直流电压，为各个模块提供直流电源。直流电源模块1包括电阻器ra、电阻器rb、稳压二极管d1、npn三极管q1以及电容器c3。电阻器ra的一端与直流电源模块1的12v电压输入端电连接，另一端与稳压二极管d1的阴极电连接，稳压二极管d1的阳极接地。稳压二极管d1的阴极与npn三极管q1的基极电连接，npn三极管q1的集电极与直流电源模块1的12v电压输入端电连接，npn三极管q1的发射极通过电容器c3接地，电容器c3起到滤波的作用。npn三极管q1的发射极为直流电源模块1的5v电压输出端。
45.参考电压模块2用于提供多个参考电压，包括依次串联电连接的第十电阻器r10、第十一电阻器r11和第十二电阻器r12，第十电阻器r10远离第十一电阻器r11的一端电连至直流电源模块1的5v电压输出端，第十二电阻器r12远离第十一电阻器r11的一端接地。其中，第十电阻器r10和第十一电阻器r11之间连接点处的电压为第一参考电压的输出端，第
十一电阻器r11和第十二电阻器r12之间连接点处的电压为第二参考电压的输出端，第一参考电压大于第二参考电压的电压值。
46.电压比较模块3用于对点火信号的高电平进行识别，以输出控制信号至驱动模块5。电压比较模块3包括第一运算放大器u1a和用于保护前级电路的第一电阻器r1，点火信号通过第一电阻器r1电连接至第一运算放大器u1a的同相输入端。第一运算放大器u1a的反相输入端电连接至第一参考电压的输出端，第一运算放大器u1a的输出端为电压比较模块3的输出端。第一运算放大器u1a配置为比较器，当点火信号的高电平大于第一参考电压时，电压比较模块3输出高电平，当点火信号的电压小于第一参考电压时，电压比较模块3输出低电平。点火信号还通过第二电阻器r2接地，以平衡该输入端偏置电流带来的电压失调值。
47.驱动模块5用于接收电压比较模块3的控制信号，并响应于该控制信号，以输出驱动信号至点火线圈回路，控制点火线圈所在回路的通断状态。驱动模块5包括第六电阻器r6与开关管t1, 开关管t1为npn三极管t1，第六电阻器r6的一端电连接至电压比较模块3的输出端，第六电阻器r6的另一端电连接至npn三极管t1的基极。npn三极管t1的发射极通过小电阻接地或者直接接地，npn三极管t1的集电极为驱动模块5的输出端，电连接至点火线圈。
48.限制脉宽模块4用于间接监测点火信号单次高电平的持续时间，当超过设定时间后，输出限制信号至驱动模块5，以限制控制信号的单次高电平的持续时间。本实施例中，点火信号为一路pwm信号，即限制脉宽模块4用于间接限制点火信号的脉宽宽度。
49.限制脉宽模块4包括第二运算放大器u1b、第三运算放大器u1c、第一电容器c1以及第三电阻器r3。第二运算放大器u1b的同相输入端电连接至第一运算放大器u1a的同相输入端，第二运算放大器u1b的反相输入端电连接至第一运算放大器u1a的反相输入端。第二运算放大器u1b配置为比较器，第二运算放大器u1b与第一运算放大器u1a保持同步判断。第二运算放大器u1b的输出端还电连接有第四电阻器r4的一端，第四电阻器r4的另一端电连接至直流电源模块1的5v电压输出端。第四电阻器r4起到上拉电阻的作用，以提高第二运算放大器u1b的输出端输出电压的稳定性。第二运算放大器u1b的输出端电连接至第三电阻器r3的一端，第三电阻器r3的另一端电连接至第三运算放大器u1c的反相输入端。第三运算放大器u1c的反相输入端通过第一电容器c1接地。第三运算放大器u1c的同相输入端电连接至第一参考电压的输出端，第三运算放大器u1c的输出端为限制脉宽模块4的输出端，并连接至第六电阻器r6远离npn三极管t1基极的一端。第三运算放大器u1c的输出端电连接有第五电阻器r5的一端，第五电阻器r5的另一端电连接至直流电源模块1的5v电压输出端，第五电阻器r5起到上拉电阻的作用，以提高第三运算放大器u1c的输出端输出电压的稳定性。
50.当点火信号的电压高于第一参考电压时，电压比较模块3输出高电平，第二运算放大器u1b的输出端输出高电平。此时，第一电容器c1充电，第一电容器c1上的电压逐渐升高，在初始充电的过程中，第一电容器c1上的电压小于第一参考电压，因此限制脉宽模块4输出高电平，不影响电压比较模块3的输出。当第一电容器c1上的电压大于第一参考电压时，此时第三运算放大器u1c输出低电平，将控制信号的高电平拉低，从而关断驱动模块5，使得点火线圈所在回路失电。因此当点火信号的脉宽宽度过宽时，限制脉宽模块4能够限制控制信号的脉宽宽度，从而使得点火线圈的通电时间不容易过长，有利于减少发热，保护电路。
51.当点火信号的电压从高于第一参考电压至小于第一参考电压转变后，第一电容器c1进行放电。由于初始放电过程中，会存在第一电容器c1上的电压仍然大于第一参考电压
的情况，使得第三运算放大器u1c仍然输出高电平。此时，由于第一运算放大器u1a始终输出低电平，因此有利于保证电压比较模块3输出的控制信号不容易受到限制脉宽模块4中第一电容器c1放电的影响。
52.电流反馈模块6用于实时间接监测点火线圈所在回路的电流参数的大小，以使得点火线圈不容易因为电流参数过大导致的点火线圈和驱动电路发热。电流反馈模块6包括采集电阻器rs、第四运算放大器u1d、第七电阻器r7、第八电阻器r8、第九电阻器r9与第二电容器c2。采集电阻器rs的一端电连接至npn三极管t1的发射极和第七电阻器r7的一端，采集电阻器rs的另一端接地。第七电阻器r7远离采集电阻器rs的一端电连接至第四运算放大器u1d的反向输入端。第八电阻器r8电连接在第四运算放大器u1d的反向输入端与输出端之间。第四运算放大器u1d的输出端通过第九电阻器r9电连接至电压比较模块3的输出端，第四运算放大器u1d的输出端还通过第二电容器c2接地。第四运算放大器u1d的同相输入端电连接至第二参考电压的输出端。第四运算放大器u1d配置为反相放大器。第九电阻器r9起到分流电阻的作用。
53.当点火线圈中的电流参数过大时，采集电阻器rs位于npn三极管t1的发射极，能够采集点火线圈回路中的电流参数，并转换成反馈电压。反馈电压经反相放大器反相放大后，输出用于降低控制信号电压的降流信号，从而降低驱动模块5基极的输入电流，进而降低点火线圈中电流参数。因此有利于保护点火线圈和驱动电路，使得二者不容易发热。
54.本实施例的工作原理为：本技术通过限制脉宽模块4实现对点火信号的脉宽宽度的限制，以使得点火线圈的单次通电时间不容易过长，从而减少点火线圈发热的情况。同时设置有电流反馈模块6以实现间接实时监测点火线圈所在回路的电流参数，当电流参数过大时，以输出降低控制信号的电压，从而降低驱动模块5基极的输入电流，以降低点火线圈的电流参数，因此有利于进一步减少点火线圈的发热，有利于延长电路的使用寿命。
55.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。