IGBT在汽车点火系统中的应用

IGBT，点火系统(1) 要产生火花，所需的器件包括电源、电池、变压器（即点火线圈），以及用于控制变压器初级电流的开关。电子学教科书告诉我们V=Ldi/dt。因此，如果线圈初级绕组中的电流发生瞬间变化（即di/dt值很大），初级绕组上将产生高压。如果该点火线圈的匝比为N，就能按该绕线匝数比放大原边电压。结果是次级上将产生10kV到20kV的电压，横跨火花塞间隙。一旦该电压超过间隙周围空气的介电常数，将击穿间隙而形成火花。该火花会点燃燃油与空气的混合物，从而产生引擎工作所需的能量（如图1）。
IGBT 在汽车点火系统中的应用




要产生火花，所需的器件包括电源、电池、变压器（即点火线圈），以及用于
控制变压器初级电流的开关。电子学教科书告诉我们V=Ldi/dt。因此，如果线圈初级绕组中
的电流发生瞬间变化（即di/dt值很大），初级绕组上将产生高压。如果该点火线圈的匝比为
N，就能按该绕线匝数比放大原边电压。结果是次级上将产生 10kV到 20kV的电压，横跨火
花塞间隙。一旦该电压超过间隙周围空气的介电常数，将击穿间隙而形成火花。该火花会点
燃燃油与空气的混合物，从而产生引擎工作所需的能量（如图 1）。




图 1：汽车点火系统

除柴油机外，所有的内燃机中都有一个基本电路（汽车点火系统）。用于点火线圈充电
的开关元件已经历了很大演变：从单个机械开关、分电器中的多个断电器触点，到安装在分
电器中或单独电子控制模块中的高压达林顿双极晶体管，再到直接安装在火花塞上点火线圈
中的绝缘栅双极性晶体管（IGBT），最后是直接安装在火花塞上点火线圈中的智能IGBT。

很多年前，IGBT 就已成为点火应用中的开关。图 2 所示为 IGBT 的剖面图。较之于其
它技术，IGBT 有如下一些重要优点：

1.大电流下的饱和压降低；

2.易于构建出能处理高压线圈（400~600V）的电路；

3.简化的MOS驱动能力；

4.在线圈异常工作时能承受高能耗（SCIS 额定范围内）。



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