在汽車(chē)行業(yè)，點(diǎn)火系統(tǒng)的性能直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和汽車(chē)的環(huán)保性能。汽車(chē)點(diǎn)火器，作為這一系統(tǒng)的核心組件，其設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化一直是技術(shù)研究的熱點(diǎn)。

汽車(chē)點(diǎn)火器不僅負(fù)責(zé)在氣缸活塞壓縮終了時(shí)產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃混合氣，更是混合氣迅速燃燒、產(chǎn)生強(qiáng)大動(dòng)力推動(dòng)活塞的關(guān)鍵。

隨著汽車(chē)市場(chǎng)的不斷發(fā)展，對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的需求也在持續(xù)增長(zhǎng)。全球環(huán)保意識(shí)的提高和排放法規(guī)的嚴(yán)格，也要求著點(diǎn)火器需要具備更高的效率和更低的導(dǎo)通損耗。

因此，一個(gè)高效工作的汽車(chē)點(diǎn)火器可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，從而提高燃油經(jīng)濟(jì)性，減少能源消耗，并降低汽車(chē)對(duì)環(huán)境的影響，滿足當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)汽車(chē)的需求。

本期Big-Bit拆解將為大家?guī)?lái)一款汽車(chē)點(diǎn)火器的拆解。相比于市面上其他同類型產(chǎn)品，這款汽車(chē)點(diǎn)火器是如何在更加高效和節(jié)能下實(shí)現(xiàn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?

01 | 汽車(chē)點(diǎn)火器介紹

目前汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火器主要采用“插接式”線圈，消除高壓接線，并集成絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)器件及其驅(qū)動(dòng)電路，使汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)更加緊湊和簡(jiǎn)單。

據(jù)悉，該款汽車(chē)點(diǎn)火器已經(jīng)在國(guó)內(nèi)多家主流主機(jī)廠商使用，并且多家知名 Tire1 廠商已批量使用。

△汽車(chē)點(diǎn)火器正面照

從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，汽車(chē)點(diǎn)火器主要由電路板、點(diǎn)火線圈、高壓二極管、彈簧、護(hù)套、抗干擾電阻以及接插口等組件構(gòu)成。

△汽車(chē)點(diǎn)火器內(nèi)部構(gòu)造圖，圖源：“上海貝嶺”公眾號(hào)

△汽車(chē)點(diǎn)火器高壓二極管、安裝孔所在位置特寫(xiě)

△汽車(chē)點(diǎn)火器電路板所在位置，左邊為安裝孔，右邊為接插口

△汽車(chē)點(diǎn)火器鐵心、永磁鐵、繞線骨架所在位置

△汽車(chē)點(diǎn)火器根管內(nèi)，從左到右依次是彈簧、抗干擾電阻和高壓二極管

與其他主流同類型產(chǎn)品相比，該款汽車(chē)點(diǎn)火器能提供更高的點(diǎn)火電壓、溫升更低、性能更穩(wěn)定。之所以能具備這些優(yōu)勢(shì)，主要與電路設(shè)計(jì)有關(guān)。

接下來(lái)，讓我們拆解這款汽車(chē)點(diǎn)火器，看看電路板的設(shè)計(jì)方案。

02 | 汽車(chē)點(diǎn)火器拆解

拆解出該汽車(chē)點(diǎn)火器電路板后，從正面可以看到電容、電阻、TVS、保險(xiǎn)絲等元器件。電路板表面標(biāo)注了該電路板符合“cN s 94V-0”的安全阻燃標(biāo)準(zhǔn)。

△汽車(chē)點(diǎn)火器電路板

電路板背面有一顆汽車(chē)點(diǎn)火器IGBT。

汽車(chē)點(diǎn)火器電路板長(zhǎng)約3.77cm，寬約3厘米。

從電路板布局中我們可以發(fā)現(xiàn)，核心元器件是汽車(chē)點(diǎn)火器IGBT。

該汽車(chē)點(diǎn)火器IGBT來(lái)自上海貝嶺，型號(hào)為BLQG3040A，封裝形式為T(mén)O-252。

BLQG3040A型號(hào)的汽車(chē)點(diǎn)火器IGBT主要用于高速通斷點(diǎn)火線圈，控制大電流的開(kāi)關(guān)。在點(diǎn)火系統(tǒng)中，通過(guò)控制點(diǎn)火線圈的充放電，從而產(chǎn)生高壓電火花，點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料，為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供高速、高可靠點(diǎn)火。

貝嶺汽車(chē)點(diǎn)火器IGBT主要參數(shù)：

VCES：400V

VCE(sat).Typ：1.12V，導(dǎo)通損耗低，有助于實(shí)現(xiàn)低功耗;

ESCIS@TJ=25 °C：300mJ，可吸收能量高，可靠性更好;

ESD：4kV

另外，BLQG3040A型號(hào)IGBT的柵極門(mén)限電壓1.3V-2.2V，對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓要求低，可適應(yīng)更廣泛驅(qū)動(dòng)電路;采用TO252或TO263貼片封裝，體積小、更能滿足對(duì)產(chǎn)品小體積需求。

圖源：上海貝嶺

電路板上設(shè)3個(gè)二極管，絲印為“OF SM”，品牌未知，主要作用為穩(wěn)定電壓和保護(hù)電路。

穩(wěn)壓二極管的品牌未知，主要用于電壓穩(wěn)定、調(diào)解和過(guò)壓保護(hù)。

電路板下方設(shè)有1個(gè)電阻，絲印為391，主要用于限流、分壓和信號(hào)處理;

右側(cè)有3個(gè)貼片電容，主要作用為濾波。

以上為該汽車(chē)點(diǎn)火器電路板拆解的全過(guò)程。

03 | Big-Bit拆解總結(jié)

通過(guò)拆解，我們可以看到該汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)電路圖是一個(gè)高度集成的系統(tǒng)，各個(gè)部件相互協(xié)作以確保發(fā)動(dòng)機(jī)能夠可靠地點(diǎn)燃混合氣并產(chǎn)生動(dòng)力。

△汽車(chē)點(diǎn)火器線圈驅(qū)動(dòng)電路方案框圖

從點(diǎn)火原理來(lái)說(shuō)，汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)將電源的低電壓變成高電壓，再按照發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序輪流送至各氣缸，定時(shí)地供給火花塞以足夠高能量的高壓電，使火花塞產(chǎn)生足夠強(qiáng)的火花，點(diǎn)燃可燃混合氣。

汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)主要由信號(hào)發(fā)生器、點(diǎn)火線圈和點(diǎn)火器構(gòu)成。

在這個(gè)過(guò)程中，信號(hào)發(fā)生器作為將非電量轉(zhuǎn)換為電量的傳感器，通過(guò)一定的方式將汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度或活塞在氣缸在位置轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，最后送到電子控制器中，控制初級(jí)電路的通斷，產(chǎn)生點(diǎn)火信號(hào)。

而點(diǎn)火器，根據(jù)信號(hào)發(fā)生器送來(lái)的信號(hào)，通過(guò)電子元件控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的通斷，從而在次級(jí)電路產(chǎn)生高壓，并通過(guò)分電器送入各缸的火花塞中，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。

在這個(gè)過(guò)程中，IGBT切換高壓電流，控制火花塞的點(diǎn)火：當(dāng)IGBT導(dǎo)通時(shí)，電流流經(jīng)點(diǎn)火線圈，在線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng);當(dāng)IGBT關(guān)斷時(shí)，磁場(chǎng)迅速消失，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線圈中產(chǎn)生高電壓。

火花塞插頭連接到點(diǎn)火線圈，當(dāng)線圈產(chǎn)生高電壓后，通過(guò)高壓電以點(diǎn)燃混合氣。

△汽車(chē)點(diǎn)火器電路原理圖，圖源：“上海貝嶺”公眾號(hào)

在這個(gè)過(guò)程中，需要IGBT具有低導(dǎo)通壓降、高結(jié)溫、高ESD耐受能力的特性，以及作為一款車(chē)規(guī)級(jí)產(chǎn)品所需要的穩(wěn)定性。

這款汽車(chē)點(diǎn)火器所使用的IGBT—BLQG3040A，可以滿足汽車(chē)點(diǎn)火器對(duì)這些特性的需求。該產(chǎn)品采用先進(jìn)的點(diǎn)火IGBT技術(shù)，降低了導(dǎo)通損失，提高了SCIS性能。

從參數(shù)表現(xiàn)來(lái)看，BLQG3040A在結(jié)溫25℃、ISCIS為14.2A的條件下，IGBT能夠承受的SCIS能量為300mJ;在結(jié)溫150℃、ISCIS為10.6A的條件下，能夠承受的SCIS為170mJ。這意味著在關(guān)閉過(guò)程中承受由于感性負(fù)載產(chǎn)生的高能量電壓尖峰較強(qiáng)，能夠滿足更高的點(diǎn)火電壓。

在熱溫表現(xiàn)上，從參數(shù)來(lái)看，在TO-252或TO-263封裝下，BLQG3040A的RθJC(熱特性參數(shù))為1℃/W，這意味著每有1瓦特的熱量從結(jié)傳遞到殼體，結(jié)的溫度會(huì)比殼體高1攝氏度，在這種封裝形式下是一個(gè)相對(duì)較好的熱性能表現(xiàn)。

同時(shí)，在Ic=10A、VcE=12V、VGE=5V的測(cè)試條件下，BLQG3040A的總柵極電荷(Qg)為6.8nC，這不僅體現(xiàn)了這款I(lǐng)GBT在確保驅(qū)動(dòng)電路能夠提供足夠的電流來(lái)快速充放電，實(shí)現(xiàn)較快的通斷速度，并且有較好的能量管理，避免過(guò)多的能量耗失。

另外，BLQG3040A的VCE(sat)為1.12V，較低的參數(shù)意味著IGBT在導(dǎo)通時(shí)，集電極和發(fā)射極之間的電壓較低，因此導(dǎo)通損耗較小，效率也更高。

通過(guò)與其他IGBT主流廠商對(duì)比，在25Hz/3.5ms測(cè)試條件下，BLQG3040A的溫升表現(xiàn)優(yōu)于主流廠商產(chǎn)品。

△汽車(chē)點(diǎn)火應(yīng)用溫升測(cè)試結(jié)果，圖源：“上海貝嶺”公眾號(hào)

另外，BLQG3040A嚴(yán)格通過(guò)了AEC-Q101考核、認(rèn)證，符合車(chē)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，滿足對(duì)車(chē)規(guī)級(jí)IGBT的功能穩(wěn)定性的需求。

本文為嗶哥嗶特資訊原創(chuàng)文章，未經(jīng)允許和授權(quán)，不得轉(zhuǎn)載

審核編輯 黃宇