一種塑封點火模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種塑封點火模塊,包括環(huán)氧樹脂體和焊接有若干引腳的金屬基印刷電路板,所述金屬基印刷電路板上貼裝有構成點火模塊的電子元件,所述金屬基印刷電路板封裝在環(huán)氧樹脂體內。所述點火模塊產生的熱量直接傳導到金屬基印刷電路板上,提高了散熱效率。所述金屬基印刷電路板焊接的若干引腳與外界電路連接,實現(xiàn)點火控制。所述金屬基印刷電路板均封裝在環(huán)氧樹脂體內,基于環(huán)氧樹脂良好的密封性,提高了點火模塊的防潮、防震動性和可靠性。
【專利說明】一種塑封點火模塊
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機點火系統(tǒng)領域,特別涉及一種塑封點火模塊。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的汽車點火模塊只是一個電子開關,功率管用達林頓三極管或IGBT管,汽車的EOKElectronic Control Unit,電子控制單元,又稱“行車電腦”、“車載電腦”等)控制功率管的導通和關斷,從而控制點火線圈的充放電,實現(xiàn)點火。當汽車ECU輸出的方波控制信號隨冷卻水溫度、轉速變化、油門開度等參數(shù)的變化而持續(xù)維持高電平狀態(tài)時,點火線圈的初級繞組電流變大,儲能也增加,次級繞組產生的電壓變高,一旦超出骨架耐壓范圍,引起點火線圈內部擊穿,將造成點火線圈內部高壓短路,影響發(fā)動機點火。而且,當汽車ECU輸出的方波控制信號持續(xù)保持高電平時,還會導致點火模塊和點火線圈長時間流過大電流,造成點火模塊和點火線圈燒壞。因而現(xiàn)有的點火模塊急需限流保護,且控制信號不能持續(xù)保持高電平。
[0003]點火模塊的制造工藝通常采用PCB電路板或陶瓷電路板生產,其電子元器件裸露在電路板表面,防潮性、防震動性能力較弱,易導致各個電子元器件可靠性不高,易損壞,而且,采用傳統(tǒng)工藝生產的點火模塊還存在散熱性不好,成本高等問題。另外,傳統(tǒng)塑封模塊采用裸芯片封裝、鋁絲鍵合工藝,對工藝要求高,制造商基礎投入大,生產過程控制難度大,而且產品一次合格率低,產品維修率高。因此,現(xiàn)有的汽車點火模塊在限流保護、防潮、防震動和散熱等性能上還有待改進和提聞。
【發(fā)明內容】
[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術的不足之處,本發(fā)明的目的在于提供一種塑封點火模塊,通過將載有點火模塊的金屬基印刷電路板封裝在環(huán)氧樹脂體內,來提高塑封模塊的防潮、防震動和散熱等性能。
[0005]為了達到上述目的,本發(fā)明采取了以下技術方案:
一種塑封點火模塊,包括環(huán)氧樹脂體和焊接有若干引腳的金屬基印刷電路板,所述金屬基印刷電路板上貼裝有構成點火模塊的電子元件,所述金屬基印刷電路板封裝在環(huán)氧樹脂體內。
[0006]所述的塑封點火模塊中,所述點火模塊包括:
前級驅動單元,用于比較外部控制信號的電平和門檻電平,并在外部控制信號的電平高于門濫電平時,輸出高電平信號,在外部控制信號的電平低于門濫電平時,輸出低電平信號;
軟關斷單元,用于將前級驅動單元輸出的電平信號同相位輸出,并在前級驅動單元輸出的電平信號持續(xù)為高電平的時間超過設定時間時,輸出低電平信號;
限流反饋單元,用于將軟關斷單元輸出的電平信號輸出給功率管,并限制功率管的最大導通電流; 穩(wěn)壓單元,用于對點火模塊的外部供電端輸入的電壓進行穩(wěn)壓處理,并給前級驅動單元、軟關斷單元和限流反饋單元供電;
所述點火模塊的外部供電端通過穩(wěn)壓單元連接前級驅動單元、軟關斷單元和限流反饋單元的電源輸入端,所述前級驅動單元的信號輸入端為外部控制信號輸入端,所述前級驅動單元的信號輸出端通過軟關斷單元連接限流反饋單元的信號輸入端,所述限流反饋單元的信號輸出端連接功率管的門極,所述功率管的集電極通過外部點火線圈連接外部點火電源,所述功率管的發(fā)射極通過限流反饋單元接地。
[0007]所述的塑封點火模塊中,所述點火模塊還包括用于檢測功率管輸出的電流大小和導通電流上升時間的檢測單元,所述檢測單元的電源輸入端通過穩(wěn)壓單元連接外部供電端,所述檢測單元的第一信號輸入端連接限流反饋單元的信號輸入端和軟關斷單元的信號輸出端,所述檢測單元的第二信號輸入端連接功率管的發(fā)射極。
[0008]所述的塑封點火模塊中,所述前級驅動單元包括:第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第一電容和第一比較器;所述外部控制信號輸入端通過第一電阻接地、并通過第二電阻連接第一電容的一端、第三電阻的一端和第一比較器的正相輸入端;所述第四電阻的一端為前級驅動單元的電源輸入端、連接穩(wěn)壓單元的輸出端,所述第四電阻的另一端連接第一比較器的反相輸入端、并通過第五電阻接地;所述第三電阻的另一端連接第一比較器的輸出端,所述第一比較器的輸出端為前級驅動單元的信號輸出端、連接軟關斷單元的信號輸入端、并通過第六電阻接地,所述第一電容的另一端接地。
[0009]所述的塑封點火模塊中,所述軟關斷單元包括:第七電阻、第八電阻、第九電阻、第二電容、第一二極管和第二比較器;所述第七電阻的一端為軟關斷單元的電源輸入端、連接穩(wěn)壓單元的輸出端,所述第七電阻的另一端連接第一比較器的輸出端、第二比較器的正相輸入端和第一二極管的負極、還通過所述第八電阻連接第二比較器的輸出端,所述第二比較器的輸出端為軟關斷單元的信號輸出端、連接限流反饋單元的信號輸入端;所述第九電阻的一端連接穩(wěn)壓單元的輸出端,所述第九電阻的另一端連接第二比較器的反相輸入端、第一二極管的正極、并通過第二電容接地。
[0010]所述的塑封點火模塊中,所述限流反饋單元包括:第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻和基準電壓源;所述第十電阻的一端為限流反饋單元的電源輸入端、連接穩(wěn)壓單元的輸出端,所述第十電阻的另一端連接基準電壓源的陰極,所述基準電壓源的陰極為限流反饋單元的信號輸入端、連接第二比較器的輸出端、也通過第十一電阻連接功率管的門極、還通過第十二電阻連接基準電壓源的參考端和第十三電阻的一端;所述基準電壓源的陽極接地,所述第十三電阻的另一端通過第十四電阻接地。
[0011]所述的塑封點火模塊中,所述穩(wěn)壓單元包括第三電容、第二二極管、穩(wěn)壓二極管、三極管、第十五電阻和第十六電阻;所述第二二極管的正極連接點火模塊的外部供電端,所述第二二極管的負極連接三極管的集電極;所述三極管的發(fā)射極為穩(wěn)壓單元的輸出端,連接第三電容的一端、第十電阻的一端、第九電阻的一端、第七電阻的一端和第四電阻的一端,所述三極管的基極通過第十五電阻連接點火模塊的外部供電端、并通過第十六電阻接地、還連接穩(wěn)壓二極管的負極,所述穩(wěn)壓二極管的正極和第三電容的另一端接地。
[0012]所述的塑封點火模塊中,所述檢測單元包括:第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻、第二十一電阻、第二十二電阻、第二十三電阻、第四電容、第三比較器、第四比較器和第三二極管;所述第十七電阻的一端為檢測單元的第一信號輸入端、連接基準電壓源的陰極,所述第十七電阻的另一端連接第三比較器的反相輸入端、并通過第十八電阻接地;所述第十九電阻的一端為檢測單元的第二信號輸入端、連接功率管的發(fā)射極,所述第十九電阻的另一端連接第三比較器的正相輸入端和第四比較器的反相輸入端;所述第二十電阻的一端為檢測單元的電源輸入端,連接三極管的發(fā)射極和第三電容的一端,所述第二十電阻的另一端連接第四比較器的正相輸入端、并通過第二十一電阻接地;所述第二十二電阻的一端連接三極管的發(fā)射極,所述第二十二電阻的另一端連接第三比較器的輸出端和第三二極管的正極,所述第三二極管的負極連接第四比較器的正相輸入端;所述第四比較器的輸出端通過第二十三電阻輸出、并通過第四電容接地。
[0013]所述的塑封點火模塊中,所述點火模塊的功率管為成品IGBT管。
[0014]相較于現(xiàn)有技術,本發(fā)明提供的塑封點火模塊,通過采用金屬基印刷電路板,并將構成點火模塊的電子元件貼裝在金屬基印刷電路板上,來提高塑封模塊的散熱性,通過在金屬基印刷電路板上封裝環(huán)氧樹脂,來提高塑封點火模塊的防潮性和防震動性,使塑封點火模塊更加安全可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明提供的塑封點火模塊的立體結構示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明提供的塑封點火模塊的金屬基印刷電路板的正視圖。
[0017]圖3為本發(fā)明提供的塑封點火模塊中點火模塊的結構框圖。
[0018]圖4為本發(fā)明提供的塑封點火模塊中點火模塊的電路圖。
[0019]圖5為本發(fā)明提供的塑封點火模塊中點火模塊的功率管發(fā)射極輸出電流及外部汽車ECU檢測端口的輸出波形。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明提供一種塑封點火模塊,通過將貼裝有點火模塊的金屬基印刷電路板封裝在環(huán)氧樹脂體內,形成一個塑封模塊,提高了塑封點火模塊的防潮、防震動和散熱等性能。
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確,以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
[0022]請參閱圖1和圖2,本發(fā)明提供的塑封點火模塊,包括環(huán)氧樹脂體I和焊接有若干引腳2的金屬基印刷電路板3,所述金屬基印刷電路板3上貼裝有構成點火模塊的電子元件(圖中未示出),所述金屬基印刷電路板3封裝在環(huán)氧樹脂體I內。其中,所述金屬基印刷電路板3為銅基電路板,采用銅基電路板更有利于散熱。所述金屬基印刷電路板3兩面四周均封裝有環(huán)氧樹脂體1,即金屬基印刷電路板3完全封裝在環(huán)氧樹脂體I內?;诃h(huán)氧樹脂良好的密封性,構成點火模塊的電子元件均密封在環(huán)氧樹脂體內,不僅提高了點火模塊的防潮、防震動等性能,還使點火模塊具備了防水功能,極大的增強了點火模塊的品質,使整個汽車點火電路更加安全。
[0023]其中,所述點火模塊還包括功率管Tl,所述功率管Tl為成品IGBT管(絕緣柵雙極晶體管),成品IGBT管直接貼裝在金屬基印刷電路板3上,采用這種方式使成品IGBT管散熱性更好,生產上能降低加工成本,對工藝要求低,一次合格率高,生產過程易控制。當然,所述功率管Tl還可以是達林頓管或其他形式的功率管,只要能實現(xiàn)功率放大即可,本發(fā)明不作限制。
[0024]請參閱圖3,本發(fā)明實施例中,所述構成點火模塊的電子元件貼裝在金屬基印刷電路板上,所述電子元件構成點火模塊,所述點火模塊包括:前級驅動單元10,軟關斷單元20,限流反饋單元30,穩(wěn)壓單元40和檢測單元50。
[0025]其中,所述前級驅動單元10,用于比較外部控制信號的電平和門檻電平,并在外部控制信號的電平高于門檻電平時,輸出高電平信號,在外部控制信號的電平低于門檻電平時,輸出低電平信號。
[0026]所述軟關斷單元20,用于將前級驅動單元10輸出的電平信號同相位輸出,并在前級驅動單元10輸出的電平信號持續(xù)為高電平的時間超過設定時間時,輸出低電平信號。
[0027]所述限流反饋單元30用于將軟關斷單元20輸出的電平信號輸出給功率管Tl,并限制功率管Tl的最大導通電流。
[0028]所述穩(wěn)壓單元40,用于對點火模塊的外部供電端Jl輸入的電壓進行穩(wěn)壓處理,并給前級驅動單元10、軟關斷單元20、限流反饋單元30和檢測單元50供電。
[0029]所述檢測單元50,用于檢測功率管Tl輸出的電流大小和導通電流上升時間,所述導通電流上升時間即為功率管Tl導通時,發(fā)射極輸出電流的上升時間。本實施例中,檢測單元50主要用于檢測功率管Tl導通電流的部分上升時間,無需檢測整個功率管Tl的導通時間,檢測局部的導通電流上升時間即可推斷整體工作情況。
[0030]所述點火模塊的外部供電端Jl通過穩(wěn)壓單元40連接前級驅動單元10、軟關斷單元20、限流反饋單元30和檢測單元50的電源輸入端,所述前級驅動單元10的信號輸入端為外部控制信號輸入端J2,所述前級驅動單元10的信號輸出端通過軟關斷單元20連接限流反饋單元30的信號輸入端,所述限流反饋單元30的信號輸出端連接功率管Tl的門極,所述功率管Tl的集電極通過外部點火線圈LI連接外部點火電源J3,所述功率管Tl的發(fā)射極通過限流反饋單元30接地。所述檢測單元50的電源輸入端通過穩(wěn)壓單元40連接外部供電端J1,所述檢測單元50的第一信號輸入端I連接限流反饋單元30的信號輸入端和軟關斷單元20的信號輸出端,所述檢測單元50的第二信號輸入端2連接功率管Tl的發(fā)射極。
[0031]在點火模塊正常工作時,完成一個點火動作通常需要先從外部控制信號輸入端J2輸入一個高電平控制信號,由前級驅動單元10將高電平控制信號與門檻電平進行比較,當高電平控制信號的電平高于門檻電平時,輸出高電平信號給軟關斷單元20,然后由軟關斷單元20在設定的時間內將前級驅動單元10輸出的高電平信號同相位輸出給限流反饋單元30,再由限流反饋單元30將高電平信號輸出給功率管Tl的門極,使功率管Tl導通,外部點火線圈LI通電并開始儲能;當外部點火線圈LI儲能完成后(儲能過程通常只需幾毫秒),外部控制信號輸入端J2輸入一個低電平控制信號給前級驅動單兀10,由于低電平控制信號的電平低于門檻電平,故前級驅動單元10輸出低電平信號給軟關斷單元20,由軟關斷單元20將低電平信號同相位輸出給限流反饋單元30,然后由限流反饋單元30輸出低電平信號給功率管Tl的門極,功率管Tl斷開,進而外部點火線圈LI斷電,外部點火線圈LI儲存的能量瞬間釋放,由此產生高電壓擊出電火花點火。
[0032]當用于控制點火模塊的汽車的EQXElectronic Control Unit,電子控制單元,又稱“行車電腦”、“車載電腦”等)出現(xiàn)故障,出現(xiàn)持續(xù)高電平控制信號時,軟關斷單元20可在高電平控制信號持續(xù)時間超過設定的時間時,自動輸出低電平信號,使功率管Tl關斷,有效的保護了功率管Tl和外部點火線圈LI。而點火模塊自身故障導致輸入到功率管Tl門極的電流過大時,限流反饋單元30自動將電流限定在最大導通電流以內,避免功率管Tl和外部點火線圈LI被燒壞。由此可見,本發(fā)明提供的塑封點火模塊,不僅在物理結構上具有優(yōu)異的機械性能和穩(wěn)定性,而且在電路設計上也具有極大的安全性和可靠性。
[0033]請參閱圖4,本發(fā)明實施例中,所述前級驅動單元10包括:第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一電容Cl和第一比較器Ul ;所述外部控制信號輸入端J2通過第一電阻Rl接地、并通過第二電阻R2連接第一電容Cl的一端、第三電阻R3的一端和第一比較器Ul的正相輸入端;所述第四電阻R4的一端為前級驅動單元10的電源輸入端、連接穩(wěn)壓單元40的輸出端,所述第四電阻R4的另一端連接第一比較器Ul的反相輸入端、并通過第五電阻R5接地;所述第三電阻R3的另一端連接第一比較器Ul的輸出端,所述第一比較器Ul的輸出端為前級驅動單元10的信號輸出端、連接軟關斷單元20的信號輸入端、并通過第六電阻R6接地,所述第一電容Cl的另一端通過接地端GND接地。
[0034]第一電容Cl可對輸入第一比較器Ul正相輸入端的電信號進行濾波,降低外界信號的干擾。所述第五電阻R5所分得的電壓即為門檻電平,在穩(wěn)壓單元40輸出的電壓不變的情況下,可通過調節(jié)第四電阻R4和第五電阻R5的阻值來設置門檻電平,通過設置門檻電平,有效的將低于門檻電平的高電平信號屏蔽掉,防止異常信號開啟功率管Tl。
[0035]請繼續(xù)參閱圖4,所述軟關斷單元20包括:第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第二電容C2、第一二極管Dl和第二比較器U2 ;所述第七電阻R7的一端為軟關斷單元20的電源輸入端、連接穩(wěn)壓單元40的輸出端,所述第七電阻R7的另一端連接第一比較器Ul的輸出端、第二比較器U2的正相輸入端和第一二極管Dl的負極、還通過所述第八電阻R8連接第二比較器U2的輸出端,所述第二比較器U2的輸出端為軟關斷單元20的信號輸出端、連接限流反饋單元30的信號輸入端;所述第九電阻R9的一端連接穩(wěn)壓單元40的輸出端,所述第九電阻R9的另一端連接第二比較器U2的反相輸入端、第一二極管Dl的正極、并通過第二電容C2接地。
[0036]所述軟關斷單元20用于將前級驅動單元10輸出的電平信號同相位輸出,并在前級驅動單元10輸出的電平信號持續(xù)為高電平的時間超過設定時間時,輸出低電平信號;所述設定時間為點火模塊的最大導通時間,即所述軟關斷單元20具有控制點火模塊延時關斷的功能,延時的時間即為點火模塊的最大導通時間,也就是設定時間。在所述最大導通時間內,點火模塊正常工作,當點火模塊的導通時間超過最大導通時間時,即前級驅動單元10輸出的電平信號持續(xù)為高電平的時間超過設定時間時,所述軟關斷單元20輸出低電平信號給限流反饋單元30,從而使功率管Tl斷開,點火模塊停止工作,實現(xiàn)點火模塊的延時關斷,即在最大導通時間內關斷點火模塊,避免了點火模塊出現(xiàn)非正常情況下的長時間導通,防止點火模塊燒壞。
[0037]所述軟關斷單元20通過穩(wěn)壓單元40給第二電容C2充電,通過第九電阻R9和第二電容C2形成的RC積分電路,實現(xiàn)軟關斷單元20控制點火模塊延時關斷的功能;當然,所述軟關斷單元20還可以通過編程的方式,實現(xiàn)控制點火模塊延時關斷的功能。進一步的,通過設置軟關斷單元20的第九電阻R9和第二電容C2的相關參數(shù),即可設置點火模塊持續(xù)導通的最大導通時間(即軟關斷單元20控制點火模塊延時關斷的延時時間);所述最大導通時間的設置原則為:在最大導通時間內,點火模塊的電流遠遠不足以燒壞點火模塊和外部點火線圈LI,同時,最大導通時間遠遠大于與點火模塊相連的外部點火線圈LI達到正常關斷電流所需的導通時間。本發(fā)明實施例中,優(yōu)選的最大導通時間為400ms。
[0038]由此可知,通過軟關斷單元20設置點火模塊持續(xù)導通的最大導通時間,在點火模塊持續(xù)導通超過最大導通時間時,強制斷開點火模塊,避免因導通時間過長而燒壞點火模塊和外部點火線圈LI,而且,因最大導通時間遠遠大于外部點火線圈LI達到正常關斷電流所需的導通時間,故不會影響點火模塊和外部點火線圈LI的正常工作,實現(xiàn)了對點火模塊的軟關斷。
[0039]請繼續(xù)參閱圖4,所述限流反饋單元30包括:第十電阻R10、第i^一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14和基準電壓源Ql ;所述第十電阻RlO的一端為限流反饋單元30的電源輸入端、連接穩(wěn)壓單元40的輸出端,所述第十電阻RlO的另一端連接基準電壓源Ql的陰極,所述基準電壓源Ql的陰極為限流反饋單元30的信號輸入端、連接第二比較器U2的輸出端、也通過第十一電阻Rll連接功率管Tl的門極、還通過第十二電阻R12連接基準電壓源Ql的參考端和第十三電阻R13的一端;所述基準電壓源Ql的陽極接地,所述第十三電阻R13的另一端通過第十四電阻R14接地。
[0040]其中,所述基準電壓源Ql是1.25V基準電壓源,所述第十四電阻R14是電流取樣電阻,通過設置第十二電阻R12和第十三電阻R13的阻值來設置功率管Tl的最大導通電流。當軟關斷單元20輸出高電平信號時,高電平信號通過第i^一電阻Rll直接驅動功率管Tl導通,由于與功率管Tl連接的外部點火線圈LI是電感負載,電流只能按指數(shù)函數(shù)上升,因此隨著導通時間的增加,第十四電阻R14兩端的電壓和電流也增大,當?shù)谑碾娮鑂14兩端的電流上升到最大導通電流時,也就是基準電壓源Ql參考端的電壓達到1.25V時,基準電壓源Ql的陰極和陽極導通,第十一電阻Rll兩端壓降加大,功率管Tl的驅動電壓變小,從而第十四電阻R14兩端的電流也變小,當?shù)谑碾娮鑂14兩端的電流小于最大導通電流時,即基準電壓源Ql參考端的電壓小于1.25V時,基準電壓源Ql的陰極和陽極斷開,達到限流目的。第十四電阻R14為毫歐電阻,基準電壓源Ql是限流單元30的關鍵元件,溫度系數(shù)接近零。本發(fā)明實施例中,所述最大導通電流為11.5A。
[0041]由此可知,所述限流反饋單元30將功率管Tl的最大導通電流限制在外部點火線圈LI可以承受的額定工作電流范圍內,保證功率管Tl和外部點火線圈LI可以長期穩(wěn)定的安全運行。
[0042]請繼續(xù)參閱圖4,所述穩(wěn)壓單元40包括第三電容、第二二極管D2、穩(wěn)壓二極管D3、三極管Q2、第十五電阻R15和第十六電阻R16 ;所述第二二極管D2的正極連接點火模塊的外部供電端J1,所述第二二極管D2的負極連接三極管Q2的集電極;所述三極管Q2的發(fā)射極為穩(wěn)壓單元40的輸出端,連接第三電容C3的一端、第十電阻RlO的一端、第九電阻R9的一端、第七電阻R7的一端和第四電阻R4的一端,所述三極管Q2的基極通過第十五電阻R15連接點火模塊的外部供電端J1、并通過第十六電阻R16接地、還連接穩(wěn)壓二極管D3的負極,所述穩(wěn)壓二極管D3的正極和第三電容C3的另一端接地。所述穩(wěn)壓單元40為點火模塊的其他單元提供穩(wěn)定的工作電壓,使其正常工作而不受外部供電端JI電壓波動的影響,對外部的抗干擾能力增強。
[0043]請繼續(xù)參閱圖4,所述檢測單元50包括:第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二十電阻R20、第二i^一電阻R21、第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第四電容C4、第三比較器U3、第四比較器U4和第三二極管D4 ;所述第十七電阻R17的一端為檢測單元50的第一信號輸入端1、連接基準電壓源Ql的陰極(即連接限流反饋單元30的信號輸入端)、連接第二比較器U2的輸出端(即連接軟關斷單元20的信號輸出端),所述第十七電阻R17的另一端連接第三比較器U3的反相輸入端、并通過第十八電阻R18接地;所述第十九電阻R19的一端為檢測單元50的第二信號輸入端2、連接功率管Tl的發(fā)射極,所述第十九電阻R19的另一端連接第三比較器U3的正相輸入端和第四比較器U4的反相輸入端;所述第二十電阻R20的一端為檢測單元50的電源輸入端,連接三極管Q2的發(fā)射極和第三電容的一端,所述第二十電阻R20的另一端連接第四比較器U4的正相輸入端、并通過第二十一電阻R21接地;所述第二十二電阻R22的一端連接三極管Q2的發(fā)射極,所述第二十二電阻R22的另一端連接第三比較器U3的輸出端和第三二極管D4的正極,所述第三二極管D4的負極連接第四比較器U4的正相輸入端;所述第四比較器U4的輸出端通過第二十三電阻R23輸出、并通過第四電容C4接地;所述第二十三電阻R23的一端通過第四電容C4接地、并連接第四比較器U4的輸出端,所述第二十三電阻R23的另一端為檢測單元50的信號輸出端、連接外部汽車ECU檢測端口 J4。
[0044]在點火模塊正常工作時,所述檢測單元50用來檢測功率管Tl的輸出電流大小和導通電流上升時間。當功率管Tl的發(fā)射極無輸出(即功率管Tl斷開)時,第三比較器U3的反相輸入端為高電平、第三比較器U3的正向輸入端和第四比較器U4的反相輸入端為低電平、第四比較器U4的正相輸入端為高電平,則第三比較器U3輸出低電平、第四比較器U4輸出高電平,外部汽車ECU檢測端口 J4輸出高電平。
[0045]當功率管Tl導通時,功率管Tl發(fā)射極輸出的電流逐漸上升,當所述電流上升至
2.48A時,第三比較器U3的反相輸入端的電平大于正相輸入端的電平,即第三比較器U3輸出低電平;第四比較器U4的反相輸入端的電平大于正相輸入端的電平,第四比較器U4輸出低電平。
[0046]當功率管Tl發(fā)射極輸出的電流上升至5.84A時,第三比較器U3的正相輸入端的電平大于反相輸入端的電平,第三比較器U3輸出高電平并將高電平通過第三? 二極管D4輸入至第四比較器U4的正相輸入端,第四比較器U4的正相輸入端的電平大于反相輸入端的電平,第四比較器U4輸出高電平。
[0047]如圖5所示,橫坐標為時間T,Linel為功率管發(fā)射極的輸出電流波形,Line2為外部汽車ECU檢測端口的輸出波形,tl為功率管發(fā)射極開始輸出電流的時刻(功率管Tl導通的時刻),t2為功率管發(fā)射極的輸出電流達到2.48A的時刻,t3為功率管發(fā)射極的輸出電流達到5.84A的時刻,t4為功率管發(fā)射極的輸出電流達到最大值的時刻,t5為功率管斷開的時刻。故只需檢測Line2的波形,即可得出功率管的輸出電流大小和導通電流上升時間,即功率管的輸出電流大小在t2和t3時刻分別為2.48A和5.84A,功率管的實際導通電流上升時間為tl時刻至t4時刻之間的時間段,即實際導通電流上升時間的大小為(t4-tl)ms。t4時刻至t5時刻之間的時間段是功率管發(fā)射極的輸出電流達到最大值的保持時間。本實施例中,檢測單元主要用于檢測功率管導通電流的部分上升時間,即時刻t2至時刻t3之間的時間段,無需檢測整個功率管的導通時間,通過檢測局部的導通電流上升時間(時刻t2至時刻t3之間的時間段)即可推斷整體工作情況。也就是說,只需檢測外部汽車E⑶檢測端口的輸出波形Line2,當輸出波形Line2由高電平變?yōu)榈碗娖綍r,說明功率管的輸出電流為2.48A ;當輸出波形由低電平變?yōu)楦唠娖綍r,說明功率管的輸出電流為5.84A,其中,根據(jù)輸出波形Line2低電平保持的時間即可推斷功率管整體的工作情況。
[0048]所述檢測單元將檢測到的功率管發(fā)射極輸出電流和導通電流上升時間信號(具體為時刻t2至時刻t3時間段的導通上升信號)輸出給汽車ECU檢測,從而實現(xiàn)實時監(jiān)測功率管和外部點火線圈的工作狀態(tài)。
[0049]基于上述實施例提供的塑封點火模塊,本發(fā)明還提供一種塑封點火模塊的制作工藝,具體如下:
1.由SMT(電子電路表面組裝技術)設備在銅基電路板上貼裝點火模塊的各電子元件和成品IGBT管;
2.由回流焊設備將銅基電路板和引腳焊接在一起;
3.通過塑封機將加工好的銅基電路板封裝在環(huán)氧樹脂體內。
[0050]采用上述制作方法的塑封點火模塊與傳統(tǒng)工藝相比,工作效率提升了 10%,成本降低了 15%,發(fā)熱溫度降低了 10%,適應于大規(guī)模生產。
[0051]可以理解的是,對本領域普通技術人員來說,可以根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變,而所有這些改變或替換都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種塑封點火模塊,其特征在于,包括環(huán)氧樹脂體和焊接有若干引腳的金屬基印刷電路板,所述金屬基印刷電路板上貼裝有構成點火模塊的電子元件,所述金屬基印刷電路板封裝在環(huán)氧樹脂體內。
2.根據(jù)權利要求1所述的塑封點火模塊,其特征在于,所述構成點火模塊的電子元件中,所述點火模塊包括: 前級驅動單元,用于比較外部控制信號的電平和門檻電平,并在外部控制信號的電平高于門濫電平時,輸出高電平信號,在外部控制信號的電平低于門濫電平時,輸出低電平信號; 軟關斷單元,用于將前級驅動單元輸出的電平信號同相位輸出,并在前級驅動單元輸出的電平信號持續(xù)為高電平的時間超過設定時間時,輸出低電平信號; 限流反饋單元,用于將軟關斷單元輸出的電平信號輸出給功率管,并限制功率管的最大導通電流; 穩(wěn)壓單元,用于對點火模塊的外部供電端輸入的電壓進行穩(wěn)壓處理,并給前級驅動單元、軟關斷單元和限流反饋單元供電; 所述點火模塊的外部供電端通過穩(wěn)壓單元連接前級驅動單元、軟關斷單元和限流反饋單元的電源輸入端,所述前級驅動單元的信號輸入端為外部控制信號輸入端,所述前級驅動單元的信號輸出端通過軟關斷單元連接限流反饋單元的信號輸入端,所述限流反饋單元的信號輸出端連接功率管的門極,所述功率管的集電極通過外部點火線圈連接外部點火電源,所述功率管的發(fā)射極通過限流反饋單元接地。
3.根據(jù)權利要求2所述的塑封點火模塊,其特征在于,所述點火模塊還包括用于檢測功率管輸出的電流大小和導通電流上升時間的檢測單元,所述檢測單元的電源輸入端通過穩(wěn)壓單元連接外部供電端,所述檢測單元的第一信號輸入端連接限流反饋單元的信號輸入端和軟關斷單元的信號輸出端,所述檢測單元的第二信號輸入端連接功率管的發(fā)射極。
4.根據(jù)權利要求3所述的塑封點火模塊,其特征在于,所述前級驅動單元包括:第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第一電容和第一比較器;所述外部控制信號輸入端通過第一電阻接地、并通過第二電阻連接第一電容的一端、第三電阻的一端和第一比較器的正相輸入端;所述第四電阻的一端為前級驅動單元的電源輸入端、連接穩(wěn)壓單元的輸出端,所述第四電阻的另一端連接第一比較器的反相輸入端、并通過第五電阻接地;所述第三電阻的另一端連接第一比較器的輸出端,所述第一比較器的輸出端為前級驅動單元的信號輸出端、連接軟關斷單元的信號輸入端、并通過第六電阻接地,所述第一電容的另一端接地。
5.根據(jù)權利要求4所述的塑封點火模塊,其特征在于,所述軟關斷單元包括:第七電阻、第八電阻、第九電阻、第二電容、第一二極管和第二比較器;所述第七電阻的一端為軟關斷單元的電源輸入端、連接穩(wěn)壓單元的輸出端,所述第七電阻的另一端連接第一比較器的輸出端、第二比較器的正相輸入端和第一二極管的負極、還通過所述第八電阻連接第二比較器的輸出端,所述第二比較器的輸出端為軟關斷單元的信號輸出端、連接限流反饋單元的信號輸入端;所述第九電阻的一端連接穩(wěn)壓單元的輸出端,所述第九電阻的另一端連接第二比較器的反相輸入端、第一二極管的正極、并通過第二電容接地。
6.根據(jù)權利要求5所述的塑封點火模塊,其特征在于,所述限流反饋單元包括:第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻和基準電壓源;所述第十電阻的一端為限流反饋單元的電源輸入端、連接穩(wěn)壓單元的輸出端,所述第十電阻的另一端連接基準電壓源的陰極,所述基準電壓源的陰極為限流反饋單元的信號輸入端、連接第二比較器的輸出端、也通過第十一電阻連接功率管的門極、還通過第十二電阻連接基準電壓源的參考端和第十三電阻的一端;所述基準電壓源的陽極接地,所述第十三電阻的另一端通過第十四電阻接地。
7.根據(jù)權利要求6所述的塑封點火模塊,其特征在于,所述穩(wěn)壓單元包括第三電容、第二二極管、穩(wěn)壓二極管、三極管、第十五電阻和第十六電阻;所述第二二極管的正極連接點火模塊的外部供電端,所述第二二極管的負極連接三極管的集電極;所述三極管的發(fā)射極為穩(wěn)壓單兀的輸出端,連接第三電容的一端、第十電阻的一端、第九電阻的一端、第七電阻的一端和第四電阻的一端,所述三極管的基極通過第十五電阻連接點火模塊的外部供電端、并通過第十六電阻接地、還連接穩(wěn)壓二極管的負極,所述穩(wěn)壓二極管的正極和第三電容的另一端接地。
8.根據(jù)權利要求7所述的塑封點火模塊,其特征在于,所述檢測單元包括:第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻、第二十一電阻、第二十二電阻、第二十三電阻、第四電容、第三比較器、第四比較器和第三二極管;所述第十七電阻的一端為檢測單元的第一信號輸入端、連接基準電壓源的陰極,所述第十七電阻的另一端連接第三比較器的反相輸入端、并通過第十八電阻接地;所述第十九電阻的一端為檢測單元的第二信號輸入端、連接功率管的發(fā)射極,所述第十九電阻的另一端連接第三比較器的正相輸入端和第四比較器的反相輸入端;所述第二十電阻的一端為檢測單元的電源輸入端,連接三極管的發(fā)射極和第三電容的一端,所述第二十電阻的另一端連接第四比較器的正相輸入端、并通過第二十一電阻接地;所述第二十二電阻的一端連接三極管的發(fā)射極,所述第二十二電阻的另一端連接第三比較器的輸出端和第三二極管的正極,所述第三二極管的負極連接第四比較器的正相輸入端;所述第四比較器的輸出端通過第二十三電阻輸出、并通過第四電容接地。
9.根據(jù)權利要求8所述的塑封點火模塊,其特征在于,所述點火模塊的功率管為成品IGBT 管。
【文檔編號】F02P3/04GK104405555SQ201410609244
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權日:2014年11月3日
【發(fā)明者】黃衛(wèi)華, 杜紅剛 申請人:深圳市健科電子有限公司