專利名稱：點火輸出級的制作方法
現(xiàn)有技術根據(jù)主要權(quán)利要求分類，發(fā)明涉及的是點火輸出級。從DE-OS 2339 896中可了解這類點火輸出級。對這類已知的內(nèi)燃機點火輸出級，將點火線圈的初級線圈與開關晶體管的觸頭段串聯(lián)。開關晶體管是一復合晶體管電路，穩(wěn)壓二極管與集電極-基極段并聯(lián)。穩(wěn)壓二極管關注的是，開關晶體管觸頭段上的電壓不超過一允許值。特別是當開關晶體管的觸頭段轉(zhuǎn)換成未導通狀態(tài)時，會出現(xiàn)危及到開關晶體管的高壓，這一高壓由轉(zhuǎn)換到初級側(cè)的高壓產(chǎn)生。
如果集電極-發(fā)射極-電壓達到了基極-集電極-二極管的穩(wěn)壓電壓，那么，穩(wěn)壓電流流向點火復合晶體管的基極。復合晶體管由此再度被接通，使得在夾頭工作的同時產(chǎn)生電壓和有電流流動，直到在線圈次級側(cè)出現(xiàn)觸發(fā)火花，并且其余的線圈能量流向火花段。
在通過點火分配器進行轉(zhuǎn)動分配或靜止分配時，點火開關的點火線圈直接與內(nèi)燃機相應的火花塞相連。此外，在每一連接之間，例如在開關晶體管和點火線圈之間、在開關晶體管和地之間以及在點火復合晶體管的控制開關電路和點火復合晶體管的基極之間，可以有很長的電纜長度。由于電纜中的電阻和電感具有天線效應，使得在點火過程中開關晶體管的基極電路中有微弱的寄生基極電流，這導致點火電壓只能緩慢地達到完全點火所需的值，因為開關晶體管再度受到這一寄生電流的控制。對于開關晶體管的基極，通過實現(xiàn)盡可能短的發(fā)射極電路和集電極電路或通過使用屏蔽控制電路來考慮這一效應。發(fā)明的優(yōu)點與已知技術相比，具有主要要求顯著特征的發(fā)明的優(yōu)點在于對于寄生作用，發(fā)明給出了一個簡單的、價廉物美的、非常有效的開關晶體管基極電路的保險裝置。此外，這一電路可以很好地整體集成。實施例在附圖中說明了發(fā)明的實施例。


圖1顯示了具有內(nèi)部單級夾頭和發(fā)明的短路晶體管的點火輸出級的第一實施例；圖2顯示了具有外部多級夾頭和短路晶體管的點火輸出級的第二實施例；圖3顯示了具有內(nèi)部單級夾頭和短路晶體管的點火輸出級的第三實施例；圖4顯示了沒有短路晶體管的夾頭電壓的變化過程；圖5顯示了有短路晶體管的夾頭電壓的變化過程；圖6顯示了點火復合晶體管中短路晶體管的整體集成。實施例描述圖1顯示了具有內(nèi)部單級穩(wěn)壓夾頭的點火輸出級的原理框圖，與其在內(nèi)燃機點火裝置中使用的一樣。圖1中的電路由點火線圈1組成，該點火線圈的次級側(cè)與一未表示出來的火花塞相連。點火線圈1的初級線圈一端與電源電壓UB(例如未表示出的汽車的電池)相連，另一端通過大功率晶體管T1接地。在大功率晶體管T1之前先這樣接通驅(qū)動晶體管T2，使得產(chǎn)生一個兩級的復合晶體管。大功率晶體管T1的集電極-發(fā)射極段與初級線圈串聯(lián)，大功率晶體管T1的基極與驅(qū)動晶體管T2的發(fā)射極相連。為每個基極-發(fā)射極-電阻R1或R2配備一個大功率晶體管T1和激勵級T2。
預先規(guī)定穩(wěn)壓二極管Z1與大功率晶體管T1的集電極-基極段并聯(lián)。當切斷點火線圈中的充電電流使大功率晶體管T1感應產(chǎn)生高壓時，穩(wěn)壓二極管Z1用于保護其不過壓。通過穩(wěn)壓二極管擊穿電流流向大功率晶體管T1的基極以及再度完全控制復合二極管實施過壓保護。這一穩(wěn)壓二極管Z1與復合晶體管內(nèi)大功率晶體管T1的集電極-基極段并聯(lián)的布置是一個內(nèi)部單級夾頭。這一布置已是眾所周知的。發(fā)明的基本特征在于短路晶體管T3的布置，這里，短路晶體管T3的集電極-發(fā)射極段與復合晶體管的基極-發(fā)射極段并聯(lián)，也就是說，短路晶體管的集電極與驅(qū)動晶體管T2的基極接頭相連，短路晶體管T3的發(fā)射極通過接地與驅(qū)動晶體管T2的發(fā)射極相連。在復合晶體管的驅(qū)動晶體管T2的集電極與短路晶體管T3基極的連接電路中有電阻R3和第二穩(wěn)壓二極管Z2。當復合晶體管-集電極的電壓接近工作電壓時，第二穩(wěn)壓二極管Z2用來防止在點火線圈的充電過程中短路晶體管T3受到控制。此外，電阻R3這樣確定在穩(wěn)壓二極管Z1的夾頭電壓為300到400V時，對于短路晶體管T3可以流動足夠的基極電流。
在圖2中顯示了另一個實施例。復合晶體管和點火線圈的布置與圖1中的布置相對應，并規(guī)定相同的元器件使用相同的參考符號。與圖1不同的是，這一點火裝置有一外部的多級夾頭，也就是說，夾頭的穩(wěn)壓二極管Z1在兩級復合晶體管之外與驅(qū)動晶體管T2的集電極-發(fā)射極段并聯(lián)。此外，二極管D1與處于穩(wěn)壓二極管Z1和驅(qū)動晶體管T1基極接頭之間的第一穩(wěn)壓二極管Z1串聯(lián)。二極管D1用于斷開驅(qū)動晶體管基極與復合晶體管的連接。由穩(wěn)壓二極管Z1和二極管D1組成的夾頭支路從控制晶體管的初級線圈和集電極之間的分接點(其同時構(gòu)成了復合晶體管的集電極)通向復合晶體管的控制接頭，也就是說通向驅(qū)動晶體管T2的基極。此外，同圖1一樣，這一處于復合晶體管初級線圈和集電極之間連接點上的分接點通過保護電阻R3和第二穩(wěn)壓二極管Z2與短路晶體管T3的基極相連。其作用方式已在圖1中予以介紹。圖1和圖2的區(qū)別在于在短路晶體管T3的集電極和復合晶體管的控制接頭之間有一個第二二極管D2，該二極管斷開夾頭電路，使得夾頭電路上只流過用于維持集電極電流所需的基極電流。每個寄生流入的基極電流在這里被短路。
圖3顯示了發(fā)明的短路電路的第三實施例。同圖1一樣，在這種布置中也通過一個二級復合晶體管由點火線圈進行充電電流控制。用于過壓保護的電壓夾頭為單級內(nèi)部夾頭，這在圖1中已介紹過。與圖1不同的是，復合晶體管有一個基極入口電阻R4，它可使復合晶體管在受控工作狀態(tài)下處于無電流接通。在基極入口電阻R4和復合晶體管的控制接頭之間連接上短路晶體管T3的集電極。同圖1一樣，短路晶體管T3的基極通過保護電阻R3與復合晶體管的集電極相連。由電阻R5和R6組成的分壓器在接地后與基極入口電阻R4并聯(lián)，這里，分壓器的分接頭與第四晶體管T4的基極觸點接觸。第四晶體管T4的集電極通向保護電阻R3和短路晶體管T3基極之間的連接點。由此，從復合晶體管基極的逆轉(zhuǎn)控制信號中得到短路晶體管T3控制電流。如果復合晶體管的基極有控制信號，那么在外殼電位和短路晶體管T3上的第四晶體管的集電極沒有電流。在復合晶體管的基極沒有控制信號的情況下，T4沒有電流，通過高阻率的保護電阻R3供給短路晶體管T3基極電流，并使復合晶體管的基極-發(fā)射極段短路。在這種聯(lián)接情況下，可以省去附接在短路晶體管上的穩(wěn)壓二極管。基極入口電阻R4使得無電流的復合晶體管工作狀態(tài)(短路晶體管T3是工作的)可轉(zhuǎn)入受控工作狀態(tài)(短路晶體管T3打開)。分壓器R5/R6防止晶體管4失去控制電流。同時，這一分壓器還使得在不依賴于基極-發(fā)射極段電壓的情況下達到晶體管T1的接通臨界值。圖3中電路的優(yōu)點在于，可以進行連續(xù)火花塞點火(與圖1和圖2的實施例相反)，因為可以再次切斷短路晶體管，再次接通復合晶體管。
借助于圖4和圖5來再次說明這些實施例的工作方式。圖4描述了沒有短路晶體管時的電壓變化過程，圖5描述了有短路晶體管時的電壓變化過程。在研究的點火電路中涉及到的是一內(nèi)部直接夾頭在控制晶體管T1上的三級復合晶體管，而短路晶體管T3則作用于復合晶體管的第三基極上。在沒有短路晶體管T3的條件下，大約才30微秒后夾頭就達到其最大值，并伴隨著電壓擾動。與多次再接通效應相對應，集電極電流緩慢的、非線性減弱。在20微秒后，具有短路晶體管T3的點火線路中產(chǎn)生電壓。振蕩自激器與一特定的夾頭系統(tǒng)相連，在這一系統(tǒng)中，電容和電阻分壓器無需精確調(diào)諧。通過斷開過程的改善和夾頭的寄生再接通的抑制，這一電路可用于所有的點火過程。
經(jīng)常有這樣的點火裝置在這些裝置中，點火復合晶體管在外部通過外面的基極接頭進行穩(wěn)壓。在這種情況下，短路晶體管必須象圖2中說明的那樣聯(lián)接。
從控制裝置中已經(jīng)獲悉，可以將點火復合晶體管制做成一個集成電路，短路晶體管也可以很好地集成在這一電路中。
借助于絕緣擴散實現(xiàn)集成塊中的短路晶體管T3，由此將短路晶體管T3的集電極與復合晶體管的集電極分開。在絕緣擴散過程中，必須將n+和p+槽置入γ和π槽中，如圖6所示。通過高電阻的γ和π擴散，可以有效地將短路器的基極和集電極與基質(zhì)集電極絕緣。T3的集電極基極段的阻塞能力不必無條件地與夾頭電壓相對應，因為夾頭電壓的主要部分在電阻R3上是降低的。
以同樣的方式可以通過置入γ和π槽中的p區(qū)實現(xiàn)穩(wěn)壓二極管的集成，其具有20-50V的阻塞電壓。同樣，通過π擴散再次使得穩(wěn)壓二極管與基質(zhì)集電極絕緣。
相對而言，保護電阻R3的集成需要較大面積，那么，也可以同時用已有的外殼電極的部分電阻作為短路晶體管T3的控制電阻。這樣，在外殼電極夾頭中對于控制電阻沒有附加的面積要求。
權(quán)利要求
1.具有復合晶體管(由一驅(qū)動晶體管(T2)和控制晶體管(T1)組成)的點火輸出級，尤其是用于內(nèi)燃機的點火輸出級的特征是，短路晶體管(T3)的集電極-發(fā)射極段與復合晶體管的基極-發(fā)射極段并聯(lián)，短路晶體管的控制接頭通過高阻率的保護電阻(R3)與復合晶體管的集電極相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的點火輸出級的特征是，處于高阻率保護電阻(R3)和短路晶體管(T3)控制接頭之間的穩(wěn)壓二極管(Z2)與保護電阻(R3)串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的點火輸出級的特征是，復合晶體管有一個借助于穩(wěn)壓二極管(Z1)的單級內(nèi)部夾頭，該穩(wěn)壓二極管與復合晶體管的驅(qū)動晶體管(T2)的集電極-發(fā)射極段并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2的點火輸出級的特征是，復合晶體管有一個多級夾頭，這里，與第一二極管(D1)串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管(Z1)與驅(qū)動晶體管(T2)的集電極-基極段并聯(lián)，一個脫耦二極管(D2)接在短路晶體管(T3)的發(fā)射極和復合晶體管的控制接頭之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3的點火輸出級的特征是，第四晶體管(T4)的集電極接在高阻率電阻(R3)和短路晶體管(T3)的發(fā)射極之間，第四晶體管(T4)的基極通過分壓器(R5/R6)與復合晶體管的控制接頭相連，第四晶體管的發(fā)射極接地。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的點火輸出級的特征是，所有的零部件，如穩(wěn)壓晶體管、短路晶體管、高阻率電阻(R3)和第四晶體管(T4)都可集成為一個集成塊。
全文摘要
介紹了一個尤其適用于內(nèi)燃機的點火輸出級裝置,在該裝置中,輸出級做成兩級或三級的復合晶體管,并規(guī)定用內(nèi)部單級或外部多級夾頭通過一穩(wěn)壓二極管進行過壓保護。還規(guī)定將一短路晶體管與點火復合晶體管的基極發(fā)射極段并聯(lián),以避免在復合晶體管的控制接頭上產(chǎn)生寄生電流。
文檔編號F02P3/04GK1195390SQ96196755
公開日1998年10月7日 申請日期1996年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月12日
發(fā)明者霍斯特·邁因德斯, 里夏德·施洛伊賓 申請人:羅伯特·博施有限公司