Устройство для регулирования силы тока

 

Изобретение относится к системам зажигания поршневых двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в силовых ключах коммутаторов систем зажигания. Сущность изобретения - устройство содержит: шесть транзисторов 1,2,5,6,7 и 8, шесть резисторов 3,10 - 14, стабилитрон 9, датчик тока 4. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системам зажигания поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и предназначено для использования в силовых ключах коммутаторов систем зажигания.

Известны устройства на двух тиристорах с использованием стабилитрона в цепи контроля напряжения для регулирования напряжения в нагрузке, позволяющие форсировать ток в нагружаемых элементах.

Недостатком этого устройства является наличие паразитных потерь от токов смещения.

Наиболее близким техническим решением из известных является принятое за прототип устройство регулирования силы тока в силовом ключе коммутатора зажигания, содержащее силовой транзистор, блок регулирования напряжения, элемент контроля напряжения питания (бортовой сети), балластный резистор, при этом блок регулирования напряжения выполнен на двух транзисторах, коллектор первого из которых соединен с базой второго транзистора, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с источником питания (бортовой сети), коллектор первого транзистора соединен с первым выводом резистора смещения, элемент контроля напряжения питания выполнен как делитель напряжения на двух резисторах, к средней точке которого подключена база первого транзистора, первый вывод элемента контроля соединен с источником питания.

Недостатком известного устройства является отсутствие технических средств для реализации режима форсирования управления выходным силовым транзистором как при падении (снижении) бортового напряжения, так и при запирании выходного силового транзистора при нулевом уровне сигнала управления, что снижает устойчивость по высокому напряжению выходного транзистора и снижает надежность работы системы зажигания ДВС.

Целью изобретения является повышение надежности работы системы зажигания ДВС путем форсирования тока базы силового транзистора.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены отпирающий и запирающий транзисторы, транзистор обратной связи по току, датчик тока; в элемент контроля напряжения питания введен стабилитрон, анод которого соединен с вторым выводом второго резистора, а катод - с минусом (корпусом) источника питания, балластный резистор выполнен в виде делителя напряжения на двух резисторах, к средней точке которого подключен коллектор второго транзистора блока регулирования напряжения, первый вывод балластного резистора соединен с источником питания, а второй вывод - со вторым выводом резистора смещения и коллектором отпирающего транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером запирающего транзистора и подключен к базе силового транзистора, коллектор которого подключен к нагрузке, а эмиттер через датчик тока соединен с минусом (корпусом) источника питания, к которому также подключены коллектор запирающего транзистора и эмиттер транзистора обратной связи по току, база которого через ограничительный резистор соединена с эмиттером силового транзистора; базы отпирающего и запирающего транзисторов, а также коллектор транзистора обратной связи по току объединены и подключены к источнику управляющего сигнала; кроме того силовые транзисторы, отпирающие и запирающие транзисторы, транзисторы обратной связи по току и датчики тока устанавливаются по числу обслуживаемых нагрузок с дополнительным соединением между собой коллекторов отпирающих транзисторов и эмиттеров силовых транзисторов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма токов и напряжений.

Устройство содержит: 1 - силовой транзистор (выходной) (VT6), 2 - транзистор обратной связи по току (ограничения тока) (VT3), 3 - ограничительный резистор (резистор ограничения тока обратной связи) (R_o), 4 - датчик тока (R_т), 5 - отпирающий транзистор (VT4), 6 - запирающий транзистор (VT5); 7 и 8 - блоки регулирования напряжения; 7 - первый транзистор регулятора напряжения (VT1), 8 - второй транзистор регулятора напряжения (VT2), 9 - стабилитрон (VД); 10,11 - балластный резистор (R_тз); 12 и 13 - элементы контроля напряжения (R1, R2); 14 - резистор смещения (R3); 15-21 - зависимость напряжений и токов во времени; 15 - напряжение питания (бортовой сети) (U_п), 16 - сигнал управляющего воздействия силового транзистора (U_упрI_к), 17 - выходной сигнал силового транзистора (U_выхI_к), 18 - ток смещения в резисторе смещения R₃ (i_см(R₃)), 19 - ток в ветви R_тз^I балластного сопротивления (iI), 20 - ток в цепи коллектора второго транзистора блока регулирования напряжения в нагружаемых элементах (i_VT_2к), 21 - ток в ветви R_тз'' балластного сопротивления (iII).

Устройство показано для наиболее широко применяемой полярности бортового напряжения автомобилей (минус на корпусе). При обратной полярности бортового напряжения меняется структура транзисторов, стабилитрон переворачивается.

При использовании устройства в многоканальных системах - при индивидуальных катушках зажигания на каждую свечу, при двухвыводных катушках зажигания и т. д. , в схеме силового ключа по числу каналов устанавливаются отпирающие транзисторы (VT4), запирающие транзисторы (VT5), транзисторы обратной связи по току (VT3), силовые транзисторы (VT6) и соответствующие им пассивные элементы. Для каждого канала схема соединения дополнительных элементов идентична ячейке для одноканального варианта. Подсоединение дополнительных ячеек для других каналов осуществляется коллектором отпирающего транзистора (VT4) первой ячейки к коллектору отпирающего транзистора соответствующей ячейки и эмиттером силового транзистора к эмиттеру силового транзистора соответствующей ячейки.

Устройство работает следующим образом.

При снижении бортового напряжения (Nоm), особенно в момент пуска, (поз. 15) до определенной минимальной величины (min) и установления при этом напряжения, ниже соответствующего напряжению пробоя стабилитрона VД, последний запирается, в результате запирается транзистор VT1, а транзистор VT2 открывается. При открывании транзистора VT2 шунтируется сопротивление резистора R_тз'. Если при этом (время до t₃) силовой транзистор VT6 заперт нулевым уровнем сигнала управления U_упрТ_к (поз. 16), то изменений в системе не происходит, при появлении не нулевого уровня сигнала управления и открывании силового транзистора VT6 (время более t₃) ранее открытый транзистор VT2 форсирует ток базы силового транзистора (поз. 20 и 21). При повышении напряжения бортовой сети (после запуска, например) схема возвращается в исходное положение (время t₄). Ток смещения (поз. 18), протекающий через резистор R₃ используется для насыщения выходного силового транзистора, и он протекает только при открывании последнего - паразитных потерь не происходит.

При запирании силового транзистора от нулевого уровня сигнала управления открывается инверсный дополнительный транзистор VT5, который шунтируя эмиттерный переход силового транзистора, ускоряет его запирание и повышает его устойчивость по высокому напряжению. (56) Ютт В. Е. Электрооборудование автомобилей, М. : Транспорт, 1989, с. 31, рис. 1.26.

Патент Великобритании N 1048219, кл. F 02 P 3/04, 1964 (прототип).

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛЫ ТОКА, содержащее силовой транзистор, блок регулирования напряжения, элемент контроля напряжения питания (бортовой сети), балластный резистор, при этом блок регулирования напряжения выполнен на двух транзисторах, коллектор первого из которых соединен с базой второго транзистора, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с источником питания (бортовой сети), коллектор первого транзистора соединен с первым выводом резистора смещения, элемент контроля напряжения питания выполнен как делитель напряжения на двух резисторах, к средней точке которого подключена база первого транзистора, первый вывод элемента контроля соединен с источником питания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы системы зажигания двигателя внутреннего сгорания путем форсирования тока базы силового транзистора, введены отпирающий и запирающий транзисторы, транзистор обратной связи по току, датчик тока, в элемент контроля напряжения питания введен стабилитрон, анод которого соединен с вторым выводом второго резистора, а катод - с минусом (корпусом) источника питания, балластный резистор выполнен в виде делителя напряжения на двух резисторах, к средней точке которого подключен коллектор второго транзистора блока регулирования напряжения, первый вывод балластного резистора соединен с источником питания, а второй вывод - с вторым выводом резистора смещения и коллектором отпирающего транзистора, эмиттер которого соединена с эмиттером запирающего транзистора и подключен к базе силового транзистора, коллектор которого подключен к нагрузке, а эмиттер через датчик тока соединен с минусом (корпусом) источника питания, к которому также подключен коллектор запирающего транзистора и эмиттер транзистора обратной связи по току, база которого через ограничительный резистор соединен с эмиттером силового транзистора, базы отпирающего и запирающего транзисторов, а также коллектор транзистора обратной связи по току объединены и подключены к источнику управляющего сигнала.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в соответствии с числом обслуживаемых нагрузок (катушек зажигания) содержит силовые транзисторы, отпирающие и запирающие транзисторы, транзисторы обратной связи по току и датчики тока, соединенные в соответствии с п. 1, при этом соединены вместе коллекторы отпирающих транзисторов и эмиттеры силовых транзисторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2