專利名稱：電子點火電路以及用于操作所述電路的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于油或氣體燃燒器的電子點火電路，包括用于控制提供給 諧振電路的充電電流的電路。該點火電路還包含用于通過放電來復(fù)位諧振電 路的部件。
背景技術(shù)：
W0 03/052522公開了一種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子點火電路。WO 03/052522 中所提出的電子點火電路包含整流器、RC濾波器、MOS-FET型晶體管以及包 括電容器和點火線圈的諧振電路。
WO 03/052522的點火電路的缺點是累積在諧振電路中的能量不可控。而 且，累積在諧振電路中的能量強烈地依賴于諧振電路的負(fù)載，即，諧振電路 是以開路還是以短路端子工作。
因此，本發(fā)明的目的是通過提供其中響應(yīng)于流在該點火電路的電流以控 制累積在諧振電路中的能量的點火電路，來提供克服現(xiàn)有技術(shù)點火電路的上 述問題的電子點火電路。
本發(fā)明的又一個目標(biāo)是，提供與現(xiàn)有技術(shù)點火電路的效率相比較，具有 增強的效率的電子點火電路。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，通過提供包含可操作地連接至可控開關(guān)的諧振電路的電子 點火電路來回應(yīng)上述目標(biāo)，其中該點火電路還包含用于響應(yīng)流在諧振電路中 的電流的確定電平(1 eve 1)來控制可控開關(guān)的部件。
待確定的相關(guān)電流電平可以是流在變壓器主繞組中的電流。這個主繞組 與電容器組合構(gòu)成諧振電路。通過控制變壓器主繞組中的電流，提供給諧振 電路的能量可以按照非常有效的方式進行控制。
該電子點火電路還可以包含用于比較流在諧振電路中的電流的確定電平 與預(yù)定的電流電平的部件。確定的電流電平與預(yù)定的電流電平之間的這種比
較可以使用ASIC來完成。
用于控制可控開關(guān)的控制部件可以包含用于確定流在諧振電路中的電流 電平的電流感應(yīng)部件，以及適配為響應(yīng)確定的電流電平和預(yù)定的電流電平的 比較結(jié)果來關(guān)閉可控開關(guān)的控制開關(guān)。電流感應(yīng)部件可以包含可操作地連接 至可控開關(guān)的分流電阻?？刂崎_關(guān)可以選擇地由響應(yīng)確定的電流電平而關(guān)閉 可控開關(guān)的微處理器來替換。優(yōu)選地，可控開關(guān)是IGBT型晶體管。
該電子點火電路還包含用于諧振電路放電的部件，所述放電部件可操作 地跨接至可控開關(guān)。優(yōu)先地，該放電部件包含二極管。
該電子點火電路還可以包含用于至少部分整流輸入電源信號(incoming supply signal)的部件，以及可4喿作地連接至整流器部件的濾波器部件，以 便對已至少部分整流的輸入信號濾波。
在第二方面中，本發(fā)明涉及電子點火電路，其包含用于控制提供給諧振 電路的能量的量值的部件，該點火電路還包含用于防止可操作地連接至諧振
電路的負(fù)載所未消耗的能量在諧振電路中累積的部件。因此，根據(jù)本發(fā)明的 第二個方面，因為消耗在負(fù)載中的通路的能量通過諸如二極管等放電裝置放 電，所以諧振電路中沒有累積能量。提供給諧振電路的能量的量值可以通過 控制提供給諧振電路的電流而進行控制和調(diào)節(jié)。控制提供給諧振電路的能量， 并結(jié)合防止該能量累積在諧振電路中，確保了諧振電路的效率變得與可操作 地連接至點火電路的負(fù)載無關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的諧振電路的典型效率可以超過 80°/。、 85%或甚至90%。
在第三方面，本發(fā)明涉及用于操作包含可操作地連接至可控開關(guān)的諧振 電路的電子點火電路的方法，該方法包含響應(yīng)流在諧振電路中的電流的確定 電平來控制可控開關(guān)的步驟。
響應(yīng)電流的確定電平來控制可控開關(guān)的步驟可以包括，當(dāng)流在諧振電路 中的電流超過預(yù)定的電平時關(guān)閉可控開關(guān)。流在諧振電^各中的電流可以通過 測量跨越可操作地連接至可控開關(guān)的分流電阻的電壓降而確定。
在第四方面，本發(fā)明涉及用于操作電子點火電路的方法，該方法包含下列步驟
- 在導(dǎo)電操作模式中，通過操作控制開關(guān)將電流提供給諧振電路的電容器。
- 當(dāng)提供給電容器的電流超過預(yù)定的電流電平時，將可控開關(guān)的操
作模式改變?yōu)椴粚?dǎo)電操作模式。


現(xiàn)在參考附圖解釋本發(fā)明，其中
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的電子點火電路圖； 圖2顯示具有短路的輸出端子的點火電路的充電電流； 圖3顯示具有連接到輸出端子的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載的點火電路的充電電流； 圖4顯示具有連接到輸出端子的最大負(fù)載的點火電路的充電電流；以及 圖5顯示沒有連接到輸出端子的負(fù)載的點火電路的充電電流。 雖然本發(fā)明容許各種修改及替代形式，但已經(jīng)在附圖中通過例子方式顯 示了具體的實施例，并且將在這里詳細進行描述。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明 不局限于所公開的特定形式。相反，本發(fā)明將覆蓋落入如所附權(quán)利要求限定 的本發(fā)明的精神和范圍的所有修改、等效和替代。
具體實施例方式
在本發(fā)明最一般的方面，其涉及用于油或氣體燃燒器的電子點火電路。 本發(fā)明尤其涉及高壓高頻點火電路，其包含電源、噪聲抑制濾波器、諧振器、 電流控制電路、復(fù)位二極管以及繞在磁芯上的高頻變壓器。
現(xiàn)在參考圖1，噪聲抑制電路由元件L1、 Rl、 C3、 C4和C5組成。電源 由半波整流電路D1和D2組成。這個電源以半波電壓和電流供給后續(xù)振蕩器。 電子點火電路還包含由元件R2、 R3、 DZ1、 TR1、 Cl以及變壓器Tl所限定的 振蕩電路。該變壓器與反饋繞組連接至TR1的柵極，以提供振蕩器所需的反 饋。該變壓器T1的主繞組與電容器C1組成諧振電路。元件R2、 R3和DZ1組 成用于晶體管TR1的偏置電路。優(yōu)選地，晶體管TR1是IGBT晶體管。電子點 火電i 各還包括齊納二極管DZ2和DZ3,以保護TR1,防止柵極上的高壓尖峰脈 沖。電流控制電路由元件X1、 C6、 R4和R5組成，其中R5是電流測量分流電 阻器。
使用上述的電流控制電路，諧振電路(T 1和C1)的能量電荷將總是固定為 預(yù)設(shè)值。這個預(yù)設(shè)值由電流測量分流電阻器R5和X1的觸發(fā)電平所定義。用 于諧振電路的能量電荷的預(yù)設(shè)值選擇為在點火電路的輸出端上以恰當(dāng)?shù)哪芰?產(chǎn)生火花(spark)所需的值。這樣，僅僅通過改變R5的值，就可以方便地改
變點火電路的輸出功率。
因為僅僅只給諧振電路充在輸出上產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)幕鸹ㄋ璧哪芰?，所以?br> 據(jù)本發(fā)明的電子點火電路的效率很高。通過運用這種技術(shù)可以達到大約90% 的效率。而且，因為與IGBT晶體管相結(jié)合的電流控制電路確保了用于IGBT 晶體管的截止時間很短，所以該電流控制電路也使得生產(chǎn)這種高效率電路成 為可能。
該電子點火電路還包含復(fù)位二極管D2,通常插入作為用于保護晶體管的 回掃二極管。然而，在根據(jù)本發(fā)明的電子點火電路中，復(fù)位二極管D2作為復(fù) 位二極管工作。
對于電子點火單元，需要電路和變壓器能夠在全部負(fù)載即從短路輸出到完 全沒有負(fù)載(開路輸出)情況下工作。當(dāng)使用固定能量以每周期50-60KHz的 突發(fā)脈沖充電諧振電路，并且輸出端上的負(fù)載不消耗那個能量時，需要諧振 電路的復(fù)位(放電)。如果缺少復(fù)位二極管D2，并且諧振電路不在每個周期內(nèi) 放電(復(fù)位)，那么將永遠不會達到電流控制電路的觸發(fā)電平，而且諧振電路 的充電失去控制。如果諧振電路的充電失去控制，則根據(jù)實際的負(fù)載情況， 原則上電路中可能會發(fā)生 一切。
在不同的負(fù)載情況下，提供給諧振電路的充電電流如圖2-5中所描繪。 當(dāng)諧振電路的輸出短路時，見圖2,復(fù)位二極管將從諧振電路釋放與其所 充電的相同量的能量。圖2顯示兩條曲線-曲線'T，和曲線"C"。曲線"C" 是曲線"1"的截面放大，其以50KHz的頻率振蕩。因此，曲線"1"是電源 電壓的正半波(10ms)中的50Mz的充電電流突發(fā)脈沖。現(xiàn)在參考曲線"C"， 在正半周期期間發(fā)生諧振電路的充電，而在負(fù)半周期期間發(fā)生放電。由于輸 出端短路，所以諧振電路的充電和力文電必須平衡，即，在力丈電期間再次移除 提供給諧振電路的能量。在圖2中，正半周期的面積等于負(fù)半周期的面積， 即放電等于充電。
見圖3，當(dāng)正常的負(fù)載施加給輸出端時，復(fù)位二極管將僅從諧振電路放電 很少的能量。剩余的能量被負(fù)載消耗。這在圖3中可以清楚地看見，其中正 半周期的面積明顯地大于負(fù)半周期的面積，即，諧振電路的充電高于通過復(fù) 位二極管D2的放電。
在特別的情況下，復(fù)位二極管將變得不起作用。這種情況發(fā)生在來自諧振 電路的所有能量都被旁路負(fù)載所消耗的時候。圖4中描述了這個例子，其也
顯示了每個正半周期開頭時的電流尖峰脈沖。這些電流尖峰脈沖涉及諧振電 路中的電容器的充電。
圖5顯示沒有負(fù)載連接至輸出端子的情況。由于負(fù)載沒有能量可以消耗,
所以諧振電路的放電僅能通過復(fù)位二極管D2發(fā)生。
電流控制電路和復(fù)位二極管的組合其特點在于制造高效率、成本非常低, 遵守全部負(fù)載需求的點火裝置成為可能。然而，應(yīng)該指出，在負(fù)載具有明確 和熟知的特性的情況下，可以忽略復(fù)位二極管，這是由于在熟知負(fù)載的情況 下，能夠通過負(fù)載平衡諧振電路的充電以匹配諧振電路的放電。而且，根據(jù) 本發(fā)明的電子點火電路可以與所有的高頻鐵氧體磁芯高壓變壓器一起使用。
該電子點火電路還可以包含如上所述的高頻鐵氧體磁芯高壓變壓器Tl。 這個部件不僅是諧振電路和振蕩器的一部分，而且將把主繞組上相對低的電 壓變換為輸出端上的高壓(20KV)。
該電子點火電路的輸出端連4妄至火花電4及(spark electrode)。
權(quán)利要求
1.一種電子點火電路，其包含可操作地連接至可控開關(guān)的諧振電路，該點火電路還包含用于響應(yīng)流在該諧振電路中的電流的確定電平來控制該可控開關(guān)的部件。
2. 如權(quán)利要求1所述的電子點火電路，還包含用于比較流在該諧振電路中的電流的確定電平與預(yù)定的電流電平的部件。
3. 如權(quán)利要求2所述的電子點火電路，其中，用于控制該可控開關(guān)的控 制部件包含-電流感應(yīng)部件，用于確定流在該諧振電路中的電流的電平。 -控制開關(guān)，適配為響應(yīng)該確定的電流電平和預(yù)定的電流電平的比較結(jié)果 來關(guān)閉該可控開關(guān)。
4. 如權(quán)利要求3所述的電子點火電路，其中，該電流感應(yīng)部件包含可操 作地連接至該可控開關(guān)的分流電阻。
5. 如權(quán)利要求1-4中的任意一項所述的電子點火電路，還包含用于將該 諧振電路放電的部件，所述放電部件可操作地跨接至該可控開關(guān)。
6. 如權(quán)利要求5所述的電子點火電路，其中該放電部件包含二極管。
7. 如權(quán)利要求1-6中的任意一項所述的電子點火電路，其中該可控開關(guān) 包含IGBT型晶體管。
8. 如前面權(quán)利要求中的任意一項所述的電子點火電路，還包含 -用于至少部分整流輸入電源信號的部件，以及-濾波器部件，其可操作地連接至整流器部件，以便對至少已部分整 流的輸入信號濾波。
9. 一種用于操作包含可操作地連接至可控開關(guān)的諧振電路的電子點火電 路的方法，該方法包含響應(yīng)流在諧振電路中的電流的確定電平來控制該可控 開關(guān)的步驟。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，當(dāng)流在該諧振電路的電流超過預(yù)定 的電平時，關(guān)閉該可控開關(guān)。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，流在該諧振電路的電流通過測 量跨越可搮作地連接至可控開關(guān)的分流電阻的電壓降而確定。
12. —種電子點火電路，其包令用于控制提供給諧振電路的能量的量值的 部件，該點火電路還包含用于防止可操作地連接至該諧振電路的負(fù)載所未消 耗的能量在該諧振電路中累積的部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子點火電路，其包含可操作地連接至可控開關(guān)的諧振電路，該點火電路還包含用于響應(yīng)流在諧振電路中的電流的確定電平來控制可控開關(guān)的部件。本發(fā)明還涉及用于操作包含可操作性連接至可控開關(guān)的諧振電路的電子點火電路的方法，該方法包含響應(yīng)流在諧振電路中的電流的確定電平來控制可控開關(guān)的步驟。
文檔編號F23N5/00GK101360953SQ200680051540
公開日2009年2月4日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者肯·彼得森 申請人:丹佛斯公司