线圈电流控制电路、点火系统及用于使线圈放电的方法技术方案

本发明专利技术涉及线圈电流控制电路、点火系统及用于使线圈放电的方法。本发明专利技术公开了一种用于点火系统的电流控制电路(即，点火器电流限制器)。电流控制电路可使用由负反馈回路控制的绝缘栅双极晶体管(IGBT)来减小软关断(SSD)时段内的线圈电流，负反馈回路根据SSD曲线来控制IGBT的电流限值。为了防止软关断时段期间不希望的电流上升，电流控制电路将IGBT的栅极电压与参考信号进行比较，并且基于比较，可使SSD曲线能够包括快斜坡。快斜坡迅速降低IGBT的电流限值，使得线圈电流等于电流限值并且可由负反馈回路控制。

【技术实现步骤摘要】
线圈电流控制电路、点火系统及用于使线圈放电的方法相关申请的交叉引用本申请是提交于2019年7月17日的美国专利申请16/513,984的继续申请，该美国专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
本公开涉及线圈电流控制电路、点火系统及用于使线圈放电的方法，并且更具体地涉及用于在防止火花期间使线圈缓慢放电的电路和方法。
技术介绍
点火系统中的线圈可由施加电压充电至电流限值。与线圈串联的晶体管可被控制为突然地切断线圈电流，并且作为响应，线圈尝试保持原本正在减小的磁通量，因此产生大的线圈电压。可来将此大电压转化为跨火花隙串联的次级线圈的更高的电压。当次级线圈电压超过火花隙的击穿电阻时，产生火花。在某些情况下，有必要在不产生火花的情况下使线圈放电。例如，耦接到点火系统的发动机控制单元(ECU)可检测已充电至线圈电流的线圈的潜在有害情况。作为响应，可触发线圈电流控制(CCC)电路执行线圈的软关断(即，在没有火花的情况下将线圈断电)。为了执行软关断，CCC电路被配置为感测线圈电流，将线圈电流与参考电平进行比较以获得差值，以及控制与线圈串联的晶体管以减小该差值。当参考电平减小时，可重复该过程，以便根据软关断曲线来减小线圈电流。然而，在线圈电流充电至晶体管的电流限值之前执行软关断可导致软关断期间存在线圈电流不受控制的时段。
技术实现思路
因此，在一个整体方面，本公开整体描述了一种线圈电流控制电路。该线圈电流控制电路包括与线圈串联的晶体管(例如，绝缘栅双极晶体管)。该晶体管可被控制为传导等于或低于线圈电流限值的电流。该线圈电流控制电路还包括电流感测电路，该电流感测电路被配置为感测流经该晶体管的线圈电流。该线圈电流控制电路还包括电流限值控制电路，该电流限值控制电路被配置为将来自电流感测电路的电压与来自斜坡发生器电路的SSD信号进行比较。然后，基于该比较，该电流限值控制电路被配置为根据SSD信号的曲线来控制晶体管的线圈电流限值以减小SSD时段内的线圈电流，该SSD信号的曲线基于晶体管的栅极电压。在另一方面，本公开整体描述了一种点火系统。该点火系统包括发动机控制单元(ECU)和点火线圈，该ECU被配置为监控点火系统。该点火系统还包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)，该IGBT耦接到点火线圈并且被配置为传导点火线圈的等于或低于电流限值的线圈电流。该点火系统还包括软关断(SSD)电路，该SSD电路耦接到ECU并且在反馈回路中与IGBT耦接。在接收到来自ECU的信号时，该SSD电路被配置为控制IGBT，以在线圈电流低于电流限值的情况下，根据快斜坡曲线来减小电流限值，并且当线圈电流等于电流限值时，根据慢斜坡曲线来减小电流限值。在另一方面，本公开整体描述了用于使线圈放电的方法。该方法包括将线圈充电至线圈电流，以及接收软关断激活信号，该软关断激活信号指示需要对该线圈进行软关断。该方法还包括确定线圈电流低于耦接到该线圈的晶体管的电流限值，以及根据快斜坡曲线减小该晶体管的电流限值。该方法还包括确定线圈电流等于该晶体管的电流限值，以及根据慢斜坡曲线减小该晶体管的电流限值，直到使该线圈放电。在以下具体实施方式及其附图内进一步解释了前述说明性
技术实现思路
，以及本公开的其他示例性目标和/或优点、以及实现方式。附图说明图1是根据本公开的具体实施的线圈电流控制电路的框图。图2是示出在线圈电流已达到电流限值之后线圈电流的软关断的信号图。图3是示出在线圈电流已达到电流限值之前线圈电流的软关断的信号图。图4为根据本公开的具体实施的用于线圈的软关断的电流限值的曲线的图。图5是根据本公开的具体实施的用于使线圈放电的方法。图6是根据本公开的具体实施的利用斜坡控制的线圈电流控制电路的示意图。图7是根据本公开的具体实施的点火系统的框图。图8是根据本公开的具体实施的利用斜坡控制的线圈电流控制电路的详细示意图。图9是与图8的电路相关联的可能信号的信号图。附图中的部件未必相对于彼此按比例绘制。相似附图标记在若干附图中表示相应的零件。具体实施方式一般来讲，用于点火系统的线圈电流控制(CCC)电路包括与线圈串联的晶体管以控制经过该线圈的电流(即，线圈电流)。例如，CCC电路可被配置为使线圈充电或使线圈放电。CCC可被配置为使线圈迅速放电以产生火花(即，硬关断(HSD))，或者CCC电路可被配置为稳步地减小线圈电流，以在不产生火花的情况下使线圈放电(即，软关断(SSD))。在某些情况下，可需要SSD来终止点火过程。例如，高温可损坏点火系统中的电路(例如，晶体管)。因此，当检测到超过热关断阈值的温度时，可触发CCC电路执行SSD。CCC电路可通过逐渐减小晶体管的电流限值来执行SSD；然而，流经晶体管的低于晶体管的电流限值的线圈电流将不受电流限值变化的影响。换句话讲，线圈电流可不受控制，直到在晶体管的电流限值减小到其等于线圈电流的点。在SSD的这一不受控时段期间，线圈电流实际上可上升而不是降低。在由热关断(TSD)状况触发的SSD期间，不希望的(例如，不期望的)电流上升是尤其不期望的，因为由不受控电流上升引起的附加热量可能造成损坏。本公开描述了用于减小SSD期间不希望的电流上升的电路和方法。图1中示出线圈电流控制电路的一个具体实施。在CCC电路100中，线圈110耦接到晶体管120，该晶体管可被配置为限制电流经过线圈至接地部130的流动。更具体地讲，晶体管120可被控制为传导等于或低于由晶体管的操作点确定的电流限值的电流。电流感测电路(即，电流传感器)140被包括在CCC电路中以测量流经线圈110和晶体管120的电流。CCC电路100还包括电流限值控制电路(即，电流限值控制器)150，该电流限值控制电路连同栅极驱动器电路(即，栅极驱动器)160一起可控制晶体管120的操作点。例如，可控制晶体管120的操作点，使得晶体管导通(即，传导)或关断(即，不传导)。当晶体管导通时，可进一步控制晶体管的操作点以调整电流限值。电流限值控制器150被配置为将来自电流传感器140的电压(VSNS)与来自斜坡发生器170的参考电压(VREF)进行比较。基于VSNS和VREF之间的差值，产生控制电压(VC)以调整晶体管的操作点。栅极驱动器160将控制电压放大至足以(迅速)调整晶体管的功率。当线圈电流等于晶体管120的电流限值时，形成负反馈回路180，使得线圈电流(IC)根据(即，跟随)参考电压(VREF)而变化。因此，参考电压(VREF)可具有随时间推移从较高电压斜降至较低电压(例如，零伏特)的曲线，以便在软关断时段内逐渐减小线圈的电流(IC)。图2示出与图1的CCC电路100相关联的三个可能信号。绘制了每个信号随时间的变化，并且所有信号被缩放为彼此对准。图2的第一信号图210示出软关断(SSD)激活信号。SSD激活信号可为触发(即，激活)CCC电路100执行SSD的数字信号。例如，在正常操作期间，SSD激活信号可为逻辑低(电压)电平，而在软关断期本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线圈电流控制电路，包括：/n与线圈串联的晶体管，所述晶体管可控制为传导等于或低于线圈电流限值的电流；/n电流感测电路，所述电流感测电路被配置为感测流经所述晶体管的线圈电流；以及/n电流限值控制电路，所述电流限值控制电路被配置为将来自所述电流感测电路的电压与来自斜坡发生器电路的软关断SSD信号进行比较，并且基于所述比较，根据所述SSD信号的曲线来控制所述晶体管的所述线圈电流限值以减小SSD时段内的所述线圈电流，所述SSD信号的所述曲线基于所述晶体管的栅极电压。/n

【技术特征摘要】
20190424 US 62/837,899;20190717 US 16/513,9841.一种线圈电流控制电路，包括：
与线圈串联的晶体管，所述晶体管可控制为传导等于或低于线圈电流限值的电流；
电流感测电路，所述电流感测电路被配置为感测流经所述晶体管的线圈电流；以及
电流限值控制电路，所述电流限值控制电路被配置为将来自所述电流感测电路的电压与来自斜坡发生器电路的软关断SSD信号进行比较，并且基于所述比较，根据所述SSD信号的曲线来控制所述晶体管的所述线圈电流限值以减小SSD时段内的所述线圈电流，所述SSD信号的所述曲线基于所述晶体管的栅极电压。


2.根据权利要求1所述的线圈电流控制电路，其中，所述斜坡发生器电路耦接到所述晶体管的栅极端子并且被配置为将所述栅极电压与阈值进行比较，并且基于所述比较，使所述SSD信号的所述曲线成为快斜坡曲线或慢斜坡曲线；其中，当所述线圈电流低于所述晶体管的所述线圈电流限值时，所述栅极电压高于所述阈值，并且当所述线圈电流等于所述线圈电流限值时，所述栅极电压低于所述阈值；并且其中，当所述线圈电流低于所述线圈电流限值时，所述电流限值控制电路被配置为根据所述快斜坡曲线来减小所述线圈电流，以便使在软关断时段期间所述线圈电流的不希望的电流上升最小化。


3.根据权利要求1所述的线圈电流控制电路，其中，所述线圈为点火线圈的一部分。


4.根据权利要求1所述的线圈电流控制电路，其中，所述晶体管为绝缘栅双极晶体管(IGBT)。


5.根据权利要求1所述的线圈电流控制电路，还包括耦接到所述电流限值控制电路并耦接到所述晶体管的栅极端子的栅极驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：野竹恭弘，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US