主流车企广泛应用的汽车点火器

在汽车行业，点火系统的性能直接关系到发动机的效率和汽车的环保性能。汽车点火器，作为这一系统的核心组件，其设计和性能优化一直是技术研究的热点。

汽车点火器不仅负责在气缸活塞压缩终了时产生电火花，点燃混合气，更是混合气迅速燃烧、产生强大动力推动活塞的关键。

随着汽车市场的不断发展，对点火系统的需求也在持续增长。全球环保意识的提高和排放法规的严格，也要求着点火器需要具备更高的效率和更低的导通损耗。

因此，一个高效工作的汽车点火器可以提高发动机的燃烧效率，从而提高燃油经济性，减少能源消耗，并降低汽车对环境的影响，满足当前市场对汽车的需求。

本期Big-Bit拆解将为大家带来一款汽车点火器的拆解。相比于市面上其他同类型产品，这款汽车点火器是如何在更加高效和节能下实现汽车发动机驱动?

01 | 汽车点火器介绍

目前汽车发动机的点火器主要采用“插接式”线圈，消除高压接线，并集成绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件及其驱动电路，使汽车点火系统更加紧凑和简单。

据悉，该款汽车点火器已经在国内多家主流主机厂商使用，并且多家知名 Tire1 厂商已批量使用。

△汽车点火器正面照

从结构上来看，汽车点火器主要由电路板、点火线圈、高压二极管、弹簧、护套、抗干扰电阻以及接插口等组件构成。

△汽车点火器内部构造图，图源：“上海贝岭”公众号

△汽车点火器高压二极管、安装孔所在位置特写

△汽车点火器电路板所在位置，左边为安装孔，右边为接插口

△汽车点火器铁心、永磁铁、绕线骨架所在位置

△汽车点火器根管内，从左到右依次是弹簧、抗干扰电阻和高压二极管

与其他主流同类型产品相比，该款汽车点火器能提供更高的点火电压、温升更低、性能更稳定。之所以能具备这些优势，主要与电路设计有关。

接下来，让我们拆解这款汽车点火器，看看电路板的设计方案。

02 | 汽车点火器拆解

拆解出该汽车点火器电路板后，从正面可以看到电容、电阻、TVS、保险丝等元器件。电路板表面标注了该电路板符合“cN s 94V-0”的安全阻燃标准。

△汽车点火器电路板

电路板背面有一颗汽车点火器IGBT。

汽车点火器电路板长约3.77cm，宽约3厘米。

从电路板布局中我们可以发现，核心元器件是汽车点火器IGBT。

该汽车点火器IGBT来自上海贝岭，型号为BLQG3040A，封装形式为TO-252。

BLQG3040A型号的汽车点火器IGBT主要用于高速通断点火线圈，控制大电流的开关。在点火系统中，通过控制点火线圈的充放电，从而产生高压电火花，点燃发动机中的燃料，为汽油发动机提供高速、高可靠点火。

贝岭汽车点火器IGBT主要参数：

VCES：400V

VCE(sat).Typ：1.12V，导通损耗低，有助于实现低功耗;

ESCIS@TJ=25 °C：300mJ，可吸收能量高，可靠性更好;

ESD：4kV

另外，BLQG3040A型号IGBT的栅极门限电压1.3V-2.2V，对驱动电压要求低，可适应更广泛驱动电路;采用TO252或TO263贴片封装，体积小、更能满足对产品小体积需求。

图源：上海贝岭

电路板上设3个二极管，丝印为“OF SM”，品牌未知，主要作用为稳定电压和保护电路。

稳压二极管的品牌未知，主要用于电压稳定、调解和过压保护。

电路板下方设有1个电阻，丝印为391，主要用于限流、分压和信号处理;

右侧有3个贴片电容，主要作用为滤波。

以上为该汽车点火器电路板拆解的全过程。

03 | Big-Bit拆解总结

通过拆解，我们可以看到该汽车点火系统电路图是一个高度集成的系统，各个部件相互协作以确保发动机能够可靠地点燃混合气并产生动力。

△汽车点火器线圈驱动电路方案框图

从点火原理来说，汽车点火系统将电源的低电压变成高电压，再按照发动机点火顺序轮流送至各气缸，定时地供给火花塞以足够高能量的高压电，使火花塞产生足够强的火花，点燃可燃混合气。

汽车点火系统主要由信号发生器、点火线圈和点火器构成。

在这个过程中，信号发生器作为将非电量转换为电量的传感器，通过一定的方式将汽车发动机曲轴转过的角度或活塞在气缸在位置转换成相应的电脉冲信号，最后送到电子控制器中，控制初级电路的通断，产生点火信号。

而点火器，根据信号发生器送来的信号，通过电子元件控制点火线圈初级电路的通断，从而在次级电路产生高压，并通过分电器送入各缸的火花塞中，实现点火。

在这个过程中，IGBT切换高压电流，控制火花塞的点火：当IGBT导通时，电流流经点火线圈，在线圈中产生磁场;当IGBT关断时，磁场迅速消失，根据电磁感应原理，在线圈中产生高电压。

火花塞插头连接到点火线圈，当线圈产生高电压后，通过高压电以点燃混合气。

△汽车点火器电路原理图，图源：“上海贝岭”公众号

在这个过程中，需要IGBT具有低导通压降、高结温、高ESD耐受能力的特性，以及作为一款车规级产品所需要的稳定性。

这款汽车点火器所使用的IGBT—BLQG3040A，可以满足汽车点火器对这些特性的需求。该产品采用先进的点火IGBT技术，降低了导通损失，提高了SCIS性能。

从参数表现来看，BLQG3040A在结温25℃、ISCIS为14.2A的条件下，IGBT能够承受的SCIS能量为300mJ;在结温150℃、ISCIS为10.6A的条件下，能够承受的SCIS为170mJ。这意味着在关闭过程中承受由于感性负载产生的高能量电压尖峰较强，能够满足更高的点火电压。

在热温表现上，从参数来看，在TO-252或TO-263封装下，BLQG3040A的RθJC(热特性参数)为1℃/W，这意味着每有1瓦特的热量从结传递到壳体，结的温度会比壳体高1摄氏度，在这种封装形式下是一个相对较好的热性能表现。

同时，在Ic=10A、VcE=12V、VGE=5V的测试条件下，BLQG3040A的总栅极电荷(Qg)为6.8nC，这不仅体现了这款IGBT在确保驱动电路能够提供足够的电流来快速充放电，实现较快的通断速度，并且有较好的能量管理，避免过多的能量耗失。

另外，BLQG3040A的VCE(sat)为1.12V，较低的参数意味着IGBT在导通时，集电极和发射极之间的电压较低，因此导通损耗较小，效率也更高。

通过与其他IGBT主流厂商对比，在25Hz/3.5ms测试条件下，BLQG3040A的温升表现优于主流厂商产品。

△汽车点火应用温升测试结果，图源：“上海贝岭”公众号

另外，BLQG3040A严格通过了AEC-Q101考核、认证，符合车规标准，满足对车规级IGBT的功能稳定性的需求。

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审核编辑 黄宇