28V初级电流0.3A点火器B型的设计

课程设计说明书题目28V初级电流0.3A点火器B型的设计专业：车辆工程姓名：学号：指导教师:完成日期课程设计任务书1.设计题目:电子点火器B型设计2.完成项目：1.点火器有关资料调研、阅读；2.点火器的电路原理图分析、设计；3.点火器电路的耗散功率的计算、各元件的选择；4.点火器检测电路的设计；5.课程设计说明书的撰写、设计图与检测电路图的绘制一.调研的资料介绍：本人为更好地设计电子调压器,查找了巳有的电子调压器如下图所示。

图1电路工作原理：该汽车电子点火器电路由滤波电路、脉冲振荡器电路和开关升压电路组成，如上图所示。

滤波电路由滤波电容器Cl-C3和隔离二极管VDl组成。

脉冲振荡器电路由电阻器Rl、R2、电容器C4、C5、二极管VD2和时基集成电路IC组成。

开关升压电路由温度补偿用热敏电阻器RT、电阻器R3、晶体管V和升压变压器T 组成。

来自汽车蓄电池上的+l2V电压(或+24V)经Cl、C2滤波后通过VDI 为IC和V提供工作电压。

脉冲变压器通电后振荡工作，从IC的3脚输出振荡脉冲信号，使V间歇导通。

在IC的3脚输出正脉冲时，V导通，T的绕组Wl 有电流通过;当IC的3脚输出负脉冲时，V截止，T的绕组Wl的工作电流被切断，在W2绕组上产生点火高压。

调节Rl、R2的阻值或改变C4的电容量，可改变脉冲振荡器的振荡频率，从而改变V在单位时间内导通的次数，调节点火高压值。

元器件选择：Rl-R3均选用1/4W金属膜电阻器。

RT选用负温度系数热敏电阻器。

Cl、C4和C5选用涤纶电容器或CBB电容器;C2和C3均选用耐压值为25V的铝电解电容器。

VDl选用lN5404型硅整流二极管;VD2选用1N4148型硅开关二极管。

V选用BU932或MJlO025型硅NPN达林顿晶体管。

IC选用NE555或5G1555型时基集成电路。

T使用汽车点火线圈。

图2电路工作原理：该汽车电子点火器电路由同步脉冲信号发生器和开关升压电路组成，如图2所示。

同步脉冲信号发生器电路由信号转子(食永久磁铁)、电磁线圈L和二极管VDl、VD2组成。

开关升压电路由晶体管Vl-V3、电阻器Rl-R5和升压变压器T 组成。

发动机起动运转时，信号转子在分电器轴驱动下旋转，其凸齿与电磁线圈L铁心间的空气隙不断改变，通过L的磁通量也随之发生变化，在L上产生交变的感应电动势。

这样，信号转子每转一周，L便产生与凸齿数相同的交变信号，此交变信号经VDl整流后，控制Vl-V3，便之间歇导通。

当输入信号电压为负脉冲时，VDl截止，使Vl导通，V2截止，V3导通，T的Wl绕组中有电流流过;当输人的信号电压为正脉冲时，VDl导通，Vl截止，V2导通，V3截止，通过T的Wl绕组的电流被切断，磁场迅速消失，在W2绕组产生点火高压，此点火高压由配电器分配到各缸火花塞，点燃气缸内的混合器。

元器件选择：RI-R5均选用1/4W金属膜电阻器。

VDl和VD2均选用1N4148型硅开关二极管;VD3选用1N4007型硅开关二极管。

Vl选用S8550型硅PNP晶体管;V2选用2SC782或2N4240、3DK2O5D型硅NPN晶体管;3选用BU932或啊10025型硅NPN达林顿晶体管。

T使用汽车点火线圈。

L使用成品电磁线圈。

图3为汽车晶闸管电子点火器电路电路工作原理：晶体管V1、V2、二极管VD2、VD2、电阻R1、R2和变压器TP等组成逆变器。

其作用时将12V直流电变换成400V左右的交流电，在L4两端输出。

逆变器输出的交流电VD3—VD6整流对C2充电，将电能储存于C2中。

当汽车电器中的白金点闭合时，图中B点经白金触电接地，晶体管的触发电路不工作，VT关断。

当分电器中白金点断开时，+12V电压器R9、R5、R3给晶闸管VT提供门极触发电压，VT导通，将由VD3—VD6构成的桥式整流的输出端短接，于是逆变器停振。

此时，由于C2两端电压不能突变，C2将通过晶闸管VT和地端向点火线圈L5放电，经高压绕组和火花塞产生电火花。

点火时，C2的电能很快释放完毕，晶闸管VT关断，逆变器恢复工作。

V3、R3—R9、C4—C7等元件组成晶闸管VT的触发电路。

当分电器中的白金触点断开时，+12V电压通过R9、R8向电容C7相当于短路，其上端为零电压，V3截止。

正向电压加在晶闸管上。

此时，VT不会因白金逐渐升高而继续导通。

原因是C7经R8放电，释放积累电荷，晶闸管仍然保持关断状态。

直到白金触点再一次打开，又一个瞬间触发信号加到晶闸管VT的门极上，VT又一次导通，火花塞又产生火化区启动汽车发动起机，随后又因为C7上端电位升高，V3又饱和导通，将门极接地。

二：28V 0.3A点火器设计1、本人设计点火器如下图4所示：图4B 磁感应电子点火器2、电路图工作原理：该电路点火器还具有闭合角可控、发动机停机自动断电、初级电路稳定控制等功能电路。

1）点火控制工作过程当点火信号负脉冲输入时，信号电流流经VD3、R2、VD2、R1、VD3的正向导通电压将使V1处于反向偏压而截止。

V1截止时，其P点的电位升高，使V2导通，给V3提供了正向偏压，使V3导通。

这时，点火线圈初级电路，初级电流增长，此时点火线圈的储能过程。

当点火信号正脉冲输入时，V1获得正向偏压而导通，信号电流经R1、VD1、R2、V1发射结形成通路。

V1导通后使P点电位下降，并使V2失去正向偏压而截止，V3也随之无正向偏压而截止，使点火线圈初级断流，次级产生高压。

2）闭合角可控电路原理在电子点火系统中，闭合角是指点火线圈初级通路的相对时间（初级通路时间\初级通断周期）。

闭合角可控是要使点火线圈初级通路的相对时间随发动机转速的升高而增大，以保证发动机在高速时点火线圈初级仍有时间形成足够大的初级电流。

闭合角可控电路由VD5、C2、R3组成。

在点火信号正脉冲时，信号电流同时对电容C2充电，充电电路为：e+—R1—VD1—VD5—C2—V1发射结—e-。

而当信号正脉冲消失时，在C2放电时，使V1反向偏压而保持截止，V2和V3保持导通，初级线圈保持通路。

发动机转速升高时，信号脉冲电压随之升高，C2的充电电压也随之升高，正信号脉冲消失后C2的放电时间延长，V1的截止时间也是相对增加了，也即增加了点火线圈初级通路的相对时间。

3）发动机停转断电保护当发动机熄火时，如果点火开关仍然接通，这时电源通过R4向V1提供正向偏压而使V1导通，V2、V3截止，于是，点火线圈初级处于断路状态，避免了蓄电池向点火线圈持续放电而白白消耗电能和烧坏点火线圈及晶体管的可能。

4）初级电流稳定控制在工作中，蓄电池的电压波动大。

初级回路的电阻、电感参数设计必需保证在蓄电池电压较低时能有足够大的初级电流，这会造成蓄电池电压较高时的初级电流过大，导致点火线圈的温度过高。

R8、VS6组成的反馈电路起电源电压波动稳定初级电流控制作用。

当电源电压上升时，V3在截止时其集电极上的电压也随之上升，通过R8、VS6的反馈作用,增加了V1的饱和导通深度，在信号负脉动冲时V1由导通转向截止变得迟缓，这样就减少了V1的相对截止时间，也即减少了V3的相对导通时间，使点火线圈初级电流不随电源的上升而增大。

5）初级回路电阻可变控制初级回路等效电阻可变控制电路由V4、R8、R9组成。

当点火线圈初级电流增大到某一限定值时，A点的电位上升至使V4导通，V4导通后使V3的基极电位下降，其基极电流减小，集电极电流就受到了一定的限制。

初级电流越大，A点的电位就越高，V4的导通深度就增加，使V3的基极电流下降得就更多，对初级电流的限制作用也就更大。

3、电路电流与耗散功率计算：设定电源最低电压为27.8V，则选取稳压管VS4的稳压值为27V，根据电路图中各元件的工作原理及作用，相对应的参数计算如下：V3：因为设定流过点火线圈初级线圈的额定电流为0.3A,所以V3要选取达林顿管，所以I CM>0.3A，电压BV CEO>300V，β值选取50因此V3选取MPSA92其中P CM=600mW，I CM=500mA，BV CEO=300V,BV EBO=5V其耗散功率P=I C V CE=0.3A×0.5V=0.15W=150mWR11：∵I H R11＞0.7V∴R11的值为0.7\0.3=2.33Ω因此选取R11为2.33Ω最大耗散功率P=0.3²×2.33=0.21W故选用RTL—0.25VS8:VS8根据V3的耐压值选取，故选取2CN1A其稳压值为400V过电保护作用V2：∵I C=0.3A β=50∴I2=I C\50=6mA所以选取3DG145其中，P CM=100Mw, h FE=20，I CM=15mA，I C=6mA其最大耗散功率P=I C V CE=6×0.3²×15=8.1mWR6：取I2=30mAR6=(27-0.7×3-0.3)÷0.03=820Ω所以R6取900Ω耗散功率P=I2²R6=0.03²×900=0.81W故选取RⅡ-21V1：∵I2=30mA∴I1=30\25=1.2mA故选取3DG2C其中P CM=100mW ，I CM=30mA ，h FE=25 ，I C=3mA耗散功率P=I C V CE=0.0012×0.3=0.36mWR4、R5：选取I1=5mAR5=(27-0.7×4)÷0.005=4840Ω所以R5取5K其最大耗散功率P=I²R5=0.005²×5000=125mW故选取RT-0.125由于R4要为V1提供很小的基极电流，所以R4要远大于R5I1B=0.005÷25=0.0002AR4=(27-0.7)÷0.0002=131500Ω因此R4取130K故选取RT-0.125C2、R1、R3：假设四缸发动机最高转速为4000r/min, 则分电器的最高转速为2000/min霍尔信号发生器的高低脉冲宽度相等，故每次点火时间为60÷（2000×4×2）=0.004s由于τ=（R1+R3）C2=0.004s所以选取C2=0.1µF R1=900ΩR3=3100ΩR1、R3都选取RT-0.125R2:由于R2要防止闭合角回路的分流，所以R2要远大于R1和R3之和。

因此R2取值为R2=250K R2选取 RT-0.125R7：已知I R =0.06mA ，I R4=0.06mA ，I R5=5mA ，I R6=30mA ；I R 假设为漏电流所以I R7=I R +I R4+I R5+I R6=35.12Ma当电源最低电压为27.5V 时，稳压管VS4稳压值为27V ，则此时加在R7的压降只有0.5V所以R7=0.5/35.12=14Ω其最大耗散功率为P=(30-27) ²/14=642mW 故R7选取RT-1VS4：已设定VS4的稳压值为27V ，最大工作电流大于I=（30-27）/14=0.21A 故选取2CW137VS6、R8：根据VS6与R8在电路中的作用，VS6的击穿电压为27V 故VS6选取2CW110，R8选取200K ，选用RT-0.125R9：因为I 2=30mA U R9=0.7×9-0.3=2.4V 所以R9=2.4/0.03=80Ω其耗散功率为P=2.4²/80=72mW 故R9选取RT-0.125V4：I CE =0.2I 2=6mA 故选取 3DG4A其中P CM =300mW ，I CM =30mA ，h FE =25 ，I C =10mA 耗散功率P=I C V CE =0.006×0.3=1.8mWR10：I b4=6/25=0.24mA R10=0.1/0.24=420Ω其最大耗散功率为P=4201024.062⨯⨯-=24µW 故R10选取RT-0.125C1、C3、C4均选取0.1µFVD1、VD 、2VD 、3VD 、5VD 、VD7均选取1N40014.电路元件根据以上计算和元件的选择，得出元件清单及其在印刷电路板时的封装元件称号标称值型号器件封装C1 0.1µF CZJ8型RAD0.1 C2 0.1µF CZJ8型RAD0.1 C3 0.1µF CZJ8型RAD0.1 C4 0.1µF CZJ8型RAD0.1 R1 900ΩRT-0.125 AXIAL0.3 R2 250K RT-0.125 AXIAL0.3 R3 3100ΩRT-0.125 AXIAL0.3 R4 130K RT-0.125 AXIAL0.3 R5 5K RT-0.125 AXIAL0.3 R6 900ΩRⅡ-21 AXIAL0.3 R7 14ΩRT-1 AXIAL0.3 R8 200K RT-0.125 AXIAL0.3 R9 80ΩRT-0.125 AXIAL0.3 R10 420ΩRT-0.125 AXIAL0.3 R11 2.33ΩRTL—0.25 AXIAL0.3 V1 h FE>35 3DG2C TO-18 V2 h FE≥10 3DG145 TO-18V3 h FE≥40 MPSA92 TO-92S V4 h FE>35 3DG4A TO-18 VD1 IN4001 DIODE0.4 VD2 IN4001 DIODE0.4 VD3 IN4001 DIODE0.4 VD5 IN4001 DIODE0.4 VD7 IN4001 DIODE0.4 VS4 2CW137 DIODE0.4 VS6 2CW110 DIODE0.4 VS8 2CN1A DIODE0.4三、检测试验电路：。