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智能IGBT在汽车点火系统中的应用

2010-09-12 17:46
安娜PARKER
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  要产生火花,所需的器件包括电源、电池、变压器(即点火线圈),以及用于控制变压器初级电流的开关。电子学教科书告诉我们V=Ldi/dt。因此,如果线圈初级绕组中的电流发生瞬间变化(即di/dt值很大),初级绕组上将产生高压。如果该点火线圈的匝比为N,就能按该绕线匝数比放大原边电压。结果是次级上将产生10kV到20kV的电压,横跨火花塞间隙。一旦该电压超过间隙周围空气的介电常数,将击穿间隙而形成火花。该火花会点燃燃油与空气的混合物,从而产生引擎工作所需的能量(如图1)。

  

  图1:汽车点火系统

  除柴油机外,所有的内燃机中都有一个基本电路(汽车点火系统)。用于点火线圈充电的开关元件已经历了很大演变:从单个机械开关、分电器中的多个断电器触点,到安装在分电器中或单独电子控制模块中的高压达林顿双极晶体管,再到直接安装在火花塞上点火线圈中的绝缘栅双极性晶体管(IGBT),最后是直接安装在火花塞上点火线圈中的智能IGBT。

  很多年前,IGBT就已成为点火应用中的开关。图2所示为IGBT的剖面图。较之于其它技术,IGBT有如下一些重要优点:

  1.大电流下的饱和压降低;

  2.易于构建出能处理高压线圈(400~600V)的电路;

  3.简化的MOS驱动能力;

  4.在线圈异常工作时能承受高能耗(SCIS额定范围内)。

  

  图2:IGBT剖面图

 

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