汽车点火系统中的智能IGBT设计案例

为了产生火花，您需要的组件包括电源，电池，变压器（即点火线圈）和用于控制变压器一次电流的开关。电子教科书告诉我们V = Ldi / dt。
因此，如果线圈的初级绕组中的电流瞬时变化（即，di / dt值较大），则在初级绕组上会产生高电压。如果点火线圈的匝数比为N，则可以根据绕组的匝数比放大一次电压。
结果是在火花塞间隙上的次级线圈上将产生10kV至20kV的电压。一旦电压超过间隙周围空气的介电常数，它将破坏间隙并形成火花。
该火花点燃燃料-空气混合物，从而产生发动机工作所需的能量（图1）。除柴油发动机外，所有内燃发动机均具有基本电路（汽车点火系统）。
用于给点火线圈充电的开关元件经历了巨大的发展：从单个机械开关，分配器中的多个断路器触头，到安装在分配器中或单独电子控制模块中的高压达林顿双极型晶体管，然后到直接安装在火花塞点火线圈中的绝缘栅双极晶体管（IGBT），最后是直接安装在火花塞点火线圈中的智能IGBT。图1：汽车点火系统架构示意图IGBT的优势多年以前，IGBT已成为点火应用中的开关。
图2显示了IGBT的剖视图。与其他技术相比，IGBT具有以下重要优势：1.大电流下的饱和电压降低； 2.构造容易处理高压线圈（400〜600V）的电路很容易； 3.简化的MOS驱动能力； 4.线圈工作异常时，可以承受较高的能耗（在SCIS的额定范围内）。
图2所示的点火IGBT示意图包括几个其他重要元素。从集电极到栅极的雪崩二极管堆叠建立了“导通”二极管。
电压。当集电极由于反激或来自线圈的尖峰而被迫升至该电压时，IGBT将导通。
这时，IGBT将消耗其电流。在活动区域​​中，线圈中累积的剩余能量（而不是使用它来产生火花）。
使用此雪崩＆amp; ldquo;钳＆amp; rdquo;之后，电路中，IGBT可以将钳位电压限制为远低于N型外延掺杂/ P基半导体的击穿电压，以确保其安全运行。这可以显着提高点火IGBT承受自钳形感应开关（SCIS）能量的能力。
并且该耐久性是额定指标，即，每当点火线圈中的能量作为火花释放时，IGBT吸收的能量。通过限制初级线圈上的电压，还可以保护点火线圈本身免受过电压的影响。
图2：IGBT剖视图最新一代的点火IGBT能够大大减小IGBT的管芯面积，同时仍保持出色的SCIS功能。这一进步催生了多管芯智能IGBT产品。
这种类型的智能产品将高性能BCD IC技术与高性能功率分立元件IGBT相结合。智能IGBT线圈驱动电路的需求动机是将电源开关的开发方向从外部发动机控制模块更改为直接位于发动机火花塞上点火线圈中的组件。
当点火线圈位于火花塞上时，该结构称为“火花塞上的线圈”。当线圈中包括线圈驱动电路时，该结构被称为“接通线圈”。
＆amp; rdquo;。 ld``线圈上的开关''的结构在系统性能，可靠性和成本方面具有显着优势。
其优点如下：1.不需要高压火花塞电线； 2.发动机控制模块中不产生热量； 3.节省发动机控制模块中的空间； 4.它可以监视实际火花的产生，以改善发动机控制。最后的性能优势刺激了对智能IGBT的需求。
因此，汽车点火开关功能正在发展成为一种智能设备，该设备可以监视火花情况，采取限流措施来保护线圈，并且还可以将发动机的点火状态传递给发动机控制系统。 ＆ldquo;接通线圈＆rdquo;应用中理想的智能IGBT功能：1.发动机控制模块的信号接口由发动机驱动。