电脉冲点火器电路图及电脉冲点火器设计分析 - 全文

脉冲点火器简介

所谓脉冲点火器，简称脉冲器，就是利用脉冲原理产生连续性瞬间电火花，从而点燃燃气具火焰的电子产品。早期的脉冲器多以干电池作电源，但近年来的大部分产品已改用交流电作为电源。随着工业技术的提高，脉冲器的生产成本已经面试降低，目前已普遍应用到了中高端燃气具产品上，极大地方便了顾客的使用，提高了产品自动化水平。相比于早期的压电式点火装置，脉冲点火稳定性高，操作简单。

脉冲点火器特点

脉冲点火器，是利用高压放电的电火花来点燃炉具的可燃气体的装置。它主要具有以下几种特点：

1.点火频率稳定，电弧长，性能可靠。

2.脉冲放电，总放电时间一般在6-15S。

3.功率强大，可直接点燃液体燃料如雾化重油等。

4.点火杆、高压橡胶线、点火器等连接方便，安全可靠。

5.点火头，点火时间，点火功率可按照客户的要求制造。

电子点火器电路图及工作原理

下图所示电路为该电子点火器电路原理图，该电路由单节AA或AAA电池供电，现将其工作原理说明如下。

电路中C1、R1、VT、L1、L2为利用变压器耦合形成正反馈的自励振荡电路。

电源接通时，通过R1给VT提供一个基极电流，因此VT的集电极电流开始增加，通过L1、L2的耦合作用，在L1产生感应电动势，此电动势与电源电压叠加，使基极电流进一步增加，集电极电流也更趋增加，形成强烈的正反馈，结果使VT很快进入饱和状态，这时VT的集电极电流不再增加，因而L1中感应电动势将减小，VT的基极电流也开始减小，VT开始退出饱和区。

集电极电流开始下降，在L1中的感应电动势极性变化，使基极电流进一步减小，如此又形成一个正反馈过程，结果使VT很快进人截止状态。在L1中感应电动势极性改变的同时，VD1开始导通，L2的能量传递给L3，待L2中磁能消耗完毕，VT的基极电位又下降，使VT再次导通，进人一个新的振荡周期。

二极管VD1和C3、L4组成高压整流储能电路。根据T1各绕组的接法，L2处于电流增加阶段时，L3中的感应电动势的方向使VD1不能导通，只有当L2中电流从最大值开始减小时，L3的感应电势使VD1导通，并通过L4向C3充电，同时还通过R2向C2充电。在C2的电压还没有充到触发管VD2的导通电压（约30V左右）以前，C3没有放电回路，电压越来越高。R2、C2、VD2、SCR、C3、L4、L5组成充放电回路及打火回路。

当C2的电压充到触发二极管VD2的导通电压时，VD2被击穿，电容C2通过VD2向晶闸管的触发极放电，使晶闸管SCR导通，把C3储存的能量迅速放掉，在L5感应出万伏以上的脉冲电压，击穿放电电极的间隙，产生放电火花。

　　电脉冲点火器设计分析

　　全自动燃气热水器的电脉冲点火器除产生高压电脉冲火花外，一般还有火焰（离子）感应、电磁阀控制、电压指示等多重功能，是热水器的中心控制器件。它的主要技术难点是在低成本、低电压且电压变化范围宽的情况下，能产生较理想的电火花和离子感应。点火器的基本工作过程是：打开热水器水阀，水压通过联杆推动开关开通，高压点火开始工作，同时（或然后）吸合电磁阀开通气路，点燃燃气，通过火焰的感应（检测），维持电磁阀吸合，点火器停止点火，热水器正常工作。若遇意外熄火，感应端检测不到火焰，则通过电路控制，电磁阀自动脱落，关断气源。

　　点火器的技术指标如下：点火频率8±3次;点火距离》5mm;点火电流《120mA;吸阀电流》450mA;吸阀时间1s;点火延迟时间8±2s;感应电阻》30M8;欠压电压213±011V。其他指标，如工作温度等根据具体使用条件确定，上述1、2、3条主要是对高压点火而言。点火频率一般可以较宽，5～25次都可以，过低会产生爆燃现象，过高则由于平均每次能量太低而不易点燃。点火距离必须保证，否则可能产生严重爆燃或不能点燃。

　　点火电流的主要矛盾是点火力度与器件承受瞬间大功率冲击的能力，电流大力度好，但过大的点火电流会影响器件的寿命及整机耗电。

　　为保证足够的吸阀力度，吸阀电流应尽可能大，但点火器工作电压确定后，其点火电流主要受电磁阀限制而不是点火器。吸阀时间1秒钟或稍长可保证电磁阀可靠吸合。点火延迟时间主要

　　是点不着火时，点火器自动关断电磁阀，时间要求不很严格。感应电阻是针对火焰电阻而定的。燃气热水器的气源主要有液化气、人工煤气和天然气等，正常燃烧时，其火焰电阻都在2～2M8范围，低气压（临界状态）约十几M8，考虑气侯等因素，感应电阻应定为30M8。欠压电压指示点火时工作电压的下限，具体数值与电磁阀吸阀电流有关。吸阀电流大，则该值应定得高，以保证吸阀时电池电压不致过低而影响点火器正常工作。以上从使用角度分析了点火器的设计要求，下面结合笔者的部分设计，给出具体电路图，简述实现方法。

　　点火电路由BG10、D12、B2、B3、T1及周围电路构成。

　　B2和BG10构成振荡电路，产生几百伏电压，通过D13对C9充电，另一路对C8充电。C8电压达到一定值时，D12触

　　发T1导通，C9瞬间放电，经B3产生高压脉冲输出。

　　吸阀电路由BG1、BG2、BG7、IC1和周围元件组成。这里以8升以下热水器的电磁阀控制电路为例，它有P3、P4两路控制电路，通电开始，BG1截止，IC1输出高电平，BG2截止，P3无电压输出。015～1s后，C1充电结束，BG1饱和导通，IC1输出低电平，BG2饱和导通输出高电平，P3输出强吸合电流，持续1s后断开。此时，电磁阀从关闲状态变为打开状态，电磁阀的另一路P4维持电流使之吸合。维持电流由点火延时电路和感应电路二路控制，即点火时或感应到火焰时该路电流应保持，意外熄火或点火失败，电磁阀的维持电流将断开，电磁阀脱落关闭。

　　工作电压欠压指示电路由IC2、BG3、BG4、D4及周围电路组成。正常工作时，IC2输出高电平，BG3、BG4截止。点火时，电压通过R12加到双色发光管D4的绿色管上使其发光。欠压时，IC2输出低电平，BG3、BG4饱和导通，电压通过R10加到D4的红色管上使其发光，同时BG4把D4的绿色管截止。

　　感应电路是一个较有特色的电路。过去的感应电路都是直流感应电路，要使得电路对几十个M8电阻敏感较为困难，同时还要保证点火端对感应端放电而不导致感应端损坏则更困难。即使电路能保证，实际使用中仍存在一些问题，如感应针支架受潮可能产生虚假感应，使点火器不能正常点火，严重时会使电磁阀误动作，引起漏气。现在点火器一般采用交流感应。BG5、BG6、BG9、B1及周围电路构成交流感应电路。

　　BG5、B1构成振荡电路。若P1接一个电阻和二极管（正端接地）至地，则BG8的栅极上会有一个负电压，使BG6截止，BG9导通，此时相当于点火器感应火焰。由于实测火焰时其电阻具有二极管的单向特性，因此这一过程更接近火焰燃烧时离子的运动过程。假如二极管反接或不接二极管，则BG9的栅极为高电平或零电平。此时，BG9导通，BG6截止，相当于点火器不感应火焰。正常工作时，该电路的感应灵敏度可达70～150M8，完全能满足点火器对灵敏度的要求。同时，由于它对直流不感应，对支架受潮等问题具有相当的稳定性，因此是一种理想的感应电路。

　　R14、D5、C4、IC3和BG8等构成点火延时控制电路，保证点火6～10s失败自动关断电磁阀。10升及10升以上的淋浴器点火器，由于其电磁阀无需大电流吸合，电路一般更简单。