Устройство генерирования импульсов высокого напряжения Советский патент 1992 года по МПК F02P3/04 

Изобретение относится к устройствам для генерирования из постоянного напряжения импульсов высокого напряжения и используется, преимущественно, в качестве системы зажигания автомобильных двигателей.

Цель изобретения - повышение энергии и длительности искрового разряда.

На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства генерирования импульсов высокого напряжения; на фиг. 2 - временная диаграмма тока выходного блока (трансформатор, ключ) для одного цикла зажигания..

Устройство генерирования импульсов высокого напряжения (фиг. 1) содержит высоковольтный трансформатор 1, первый вывод первичной обмотки 2 которого соединен с первой шиной питания, выводы вторичной обмотки 3 высоковольтного трансформатора 1 являются выходными выводами устройства, управляемый ключ 4, управляющий электрод которого соединен с выходом транзисторного усилителя 5, управляющие контакты б, первый из которых соединен с первым выводом первого резистора 7, второй - с второй шиной питания, блок 8управления, первый и второй резистивные делители 9 и 10, переключающий транзистор 11, конденсатор 12 обратной связи, резистор 13 тока, конденсатор 14 тока, второй резистор 15, первый и втЬрой конденсаторы 16 и 17, диод 18: высоковольтный трансформатор 1 снабжен дополнительной первичной обмоткой 19, первый вывод которой соединен с первым выводом первого конденсатора 16 и катодом диода 18, анод которого соединен с вторым выводом первичной обмотки 2 и первым выводом второго конденсатора 17, второй вывод которого и второй вывод дополнительной первичной обмотки 19 соединены с первым силовым электродом управляемого ключа 4, первый вывод второго резистора соединен с базой переключающего транзистора 11 и первым выводом второго резистивного делителя 10, второй вывод которого соединен с вторым выводом первого конденсатора 16 и первой шиной питания, средняя точка второго резистивного делителя 10 через конденсатор 12 обратной связи соединена с первым силовым электродом управляемого ключа 4, второй силовой электрод которого соединен с вторым выводом второго резистора 15 и первым выводом конденсатора 14 тока, а через резистор 13 тока - с второй шиной питания, с которой соединен эмиттер переключающего транзистора 11, коллектор которого соединен со средней точкой первого резистивного делителя 9, первый вывод которого соединен с входом транзисторного усилителя 5, второй вывод первого резистивного делителя 9 соединен со вторым выводом конденсатора 14 тока и выходом

блокабуправления,входкоторогосоединен с вторым выводом первого резистора 7; блок 8 управления образован катушкой 20 индуктивности, первый вывод которой, являющийся входным выводом блока 8 управления, подсоединен к эмиттеру транзистора 21, второй ее вывод подсоединен к первой шине питания и базе транзистора 21. в другом варианте выводы жатушки индуктивности 20 подсоединены к одним выводам

5 третьего и четвертого резисторов, другие выводы которых - к базе транзистора 21. Между средним и первым выводом первого резистивного делителя подсоединен третий конденсатор 24. 25 - источник питания.

0 Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

При замыкании управляющих контактов 6 через первый резистор 7 и катушку 20 индуктивности протекает ток, при прерыва5 НИИ которого в последней индуцируется напряжение, полярность которого такова, что на эмиттере транзистора 21 возникает положительный скачок напряжения, а на его базе - отрицательный.

0 В описанном варианте используется транзистор 21 типа р-п-р. Под действием скачка напряжения на катушке 20 индуктивности транзистор 21 включается и от источника 25 напряжения через катушку 20

5 индуктивности и цепь эмиттер -.коллектор транзистора 21 прямое напряжение поступает на вход транзисторного усилителя 5. К выходу транзисторного усилителя 5 подключен конденсатор 14, что существенно при

0 формировании сигнала на его входе. В ответ на импульс напряжения в катушке 20 индуктивности включается транзистор 21, а протекающий через цепь эмиттер - коллектор этого транзистора ток создаётся за счет не

5 только напряжения источника 25 напряжения, но и за счет импульса напряжения, последовательного импульсу, создаваемому в катушке 20 индуктивности. К средней точке резистивного делителя 9 подключена цепь

Q эмиттер - коллектор переключающего транзистора 11. Таким образом, как вход транзисторного усилителя 5, так и переключающий транзистор 11 находятся в состоянии прово димости,

g Между коллектором управляемого ключа 4 и второй шиной питания включен резистор 13 управления током, имеющий очень малое сопротивление. Значение этого сопротивления составляет всего несколько Ом. поэтому он практически не ограничиваетток, протекающий как через управляемый ключ 4, так и через первичные обмотки 2 и 3 трансформатора 1. К базе указанного переключающеготранзистора 11 подключен делитель напряжения, второй резистор 15 которого со стороны эми1тера соединен с резистором 13 тока. Меаду средней точкой второго резистивного делителя 10 и общей точкой управляемого ключа 4 и трансформатора 1 включен конденсатор 12. Этот конденсатор 12 обеспечивает обратную связь по напряжению с базой переключающего транзистора 11, а подъем напряжения на резисторе 13 тока, которое пропорционально протекающему по нему току, обеспечивает обратную связь по току с базой того же переключающего транзистора 11.

На фиг. 2 показана форма тока, протекающего через первичные обмотки 2 и 3 трансформатора 1, управляемый ключ 4 и резистор 13 тока в функции времени t. В точке А ключ 4 включается, и, как описано, подключенные последовательно к источнику 25 напряжения конденсаторы 17 и 16 вырабатывают сильноточный импульс, возрастающий до точки В. В точке В заряд конденсаторов 17 и 16 израсходован, и ток X уменьшается до точки С. Этот сильноточный им|1ульс индуцирует во вторичной обмотке 3 трансформатора 1 импульс высокого напряжения.

На резисторе 13 тока нарастает напряжение, пропорциональное току I. Это напряжение суммируется с аккумулированным в конденсаторе 14 напряжением, что обеспечивает сохранение ключа 4 во включенном состоянии при отключенном транзисторе 21.

Нарастающее на резисторе 13 тока напряжение управляет также базой переключающего транзистора 11 и в окрестности точки В стремится включить транзистор 11. Одновременно нарастающий на конденсаторе 12 более высокий отрицательный импульс противодействует этому и надежно удерживает транзистор 11 в окрестности точки В в отключенном состоянии, что исключает возможность отключения управляемого ключа 4. Если известны характеристики делителя 10, конденсатора 12, значения напряжения источника 25 напряжения и падения напряжения на резисторе 13 тока, то эта функция легко рассчитывается.

Согласно фиг. 2 за точкой В ток разряда конденсаторов 17 и 16 понижается и в точке С через первичные обмотки 2 и 3 и диод 18 протекает только ток источника 25, причем диод 18 в это время находится в состоянии проводимости. От точки С и далее ток нарастает с наклоном, определяемым индуктивностью трансформатора 1. По мере приближения к точке D создаваемое на резисторе 13 тока напряжение включает через резистор 15 переключающий транзистор 11. В момент включения транзистора 11 происходит мгновенное отключение ключа 4, а прерванный ток 1мндуцирует в первичных обмотках 2 и 3 напряжение

0 противоположной полярности для повторного заряда конденсаторов 17 и 16.

Зависимость параметров транзистора 11 от температуры такова, что изменение прямого напряжения в зависимости от температуры приводит к изменению положения точки D на кривой тока. При понижении температуры точка D перемещается по пунктирной линии (фиг. 2), а это означает возможность нарастания тока I до более

0 высокого значения. В этом случае результатом является увеличение аккумулируемой в трансформаторе 1 магнитной энергии, т.е. в холодную погоду даже при низком питающем напряжении импульс высокого напряжения сохраняет постоянную энергию в широком диапазоне температур. Существенные преимущества обеспечиваются при холодном запуске автомобиля,

Рекомендуется включать третий конденсатор 24, так как это ускоряет включение транзисторного усилителя 5. Показанный на фиг. 1 выходной блок на управляемом ключе 4 и трансформаторе 1 может найти применение и в схемах для генерирования

5 импульса, причем трансформатор 1 дополняется схемой восстановления энергии.

Формула изобретения

0 1, Устройство генерирования импульсов высокого напряжения, содержащее высоковольтный трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен с первой шиной питания, выводы вторичной

5 обмотки высоковольтного трансформатора являются выходными выводами устройства генерирования импульсов высокого напряжения, управляемый ключ, управляющий электрод которого соединен с выходом

Q транзисторного усилителя, управляющие контакты, первый из которых соединен с первым выводом первого резистора, второй -с второй шиной питания, блок управления, отличающееся тем, что, с целью

5 повышения энергии и длительности искрового разряда, введены первый и вторЪй резистивные делители, переключающий транзистор, конденсатор обратной связи. резистор тока, конденсатор тока, второй резистор, первый и второй конденсаторы, диод, высоковольтный трансформатор снабжен дополнительной первичной обмоткой, первый вывод которой соединен с первым выводом первого конденсатора и катодом диода, анод которого соединен с вторым выводом первичной обмотки и первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого и второй вывод дополнительной первичной обмотки соединены с первым силовым электродом управляемого ключа, первый вывод второго резистора соединен с базой переключающего транзистора и первым выводом второго резистивного делителя, второй вывод которого соединен с вторым выводом первого конденсатора м первой шиной питания, средняя точка второго резистивного делителя через конденсатор обратной связи соединена с первым силовым электродом управляемого ключа, второй силовой электрод которого соединен с вторым выводом второго резистора и первым выводом конденсатора тока, а через резистор тока - с второй шиной питания, с которой соединен эмиттер переключающего транзистора, коллектор которого соединен со средней точкой первого резистивного , первый вывод которого соединен с входом транзисторного усилителя, второй выёод первого резистивного делителя соединен с вторым выводом конденсатора тока и выходом блока управления, вход которого соединен с вторым выводом первого резистора.

2.Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок управления образован

катушкой индуктивности, первый вывод которой, являющийся входным выводом блока управления, подсоединен к эмиттеру транзистора, второй вывод подсоединен к пербой шине питания и базе транзистора, коллектор которого является выходом блока управления, .

3.Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что база транзистора подсоединена

к выводам катушки индуктивности через третий и четвертый резисторы.

4.Устройство поп.1,0тлимающеес я тем, что между средней точкой первого резистивногр делителя и его первым выводом подсоединен третий конденсатор.

Изобретение относится к устройствам для генерирования импульсов высокого напряжения и может быть использовано в качестве системы зажигания автомобильных двигателей. Цель изобретения ~ повышение энергии !/? длительности искрового разряда. Для этого в устройство генерирования импульсов высокого напряжения, содержащее высоковольтный трансформатор 1. управляемый ключ 4, транзисторный усилитель 5i управляющие контакты 6. первый резистор 7, блок 8 управления, введены первый и второй резмстивные делители 9. 10. переключающий транзистор 11. конденсатор 12 обратной связи, резистор 13 тока, конденсатор 14 тока, второй резистор 15, первый и второй конденсаторы 16, 17, диод^18, а высоковольтный трансформатор 1 снабжен дополнительной первичной обмоткой 19.33.П. ф-лы, 2 ил.^"siss;* *%b=-•ф-25ю к>&са-KOSI^. 'NJ