Коммутаторы. Электронным коммутатором бесконтактной системы зажигания называется устройство, выполняющее следующие основные функции:

- формирование выходного токового импульса необходимой амплитуды и длительности, подаваемого к первичной обмотке катушки (или катушек) зажигания для обеспечения заданного уровня высокого напряжения и энергии искры;

- обеспечение момента искрообразования в соответствии с заданным фронтом управляющего импульса, поступающего на вход коммутатора;

- стабилизация параметров выходного токового импульса при колебаниях напряжения бортовой сети автомобиля и воздействии внешних факторов.

Многие типы коммутаторов выполняют дополнительно защитные функции, такие, как:

- предотвращение протекания первичного тока через первичную обмотку катушки зажигания при включенном замке зажигания и неработающем двигателе;

- обеспечение стабильного питания и защита от импульсов перенапряжения в бортовой сети автомобиля в аномальных режимах микропереключателя на эффекте Холла;

- обеспечение ограничения амплитуды импульса вторичного напряжения в аномальных режимах (например, в режиме открытой цепи).

На входные клеммы коммутатора поступают импульсы управления, формируемые бесконтактным датчиком углового положения коленчатого вала двигателя (УПКВ) или электронным регулятором опережения зажигания с открытым коллектором. Выходом (нагрузкой) коммутатора является первичная обмотка катушки зажигания или обмотки катушек зажигания.

В последнем случае электронный коммутатор выполняет функцию распределителя высоковольтных импульсов по цилиндрам двигателя.

На рис. 12 представлена классификация транзисторных коммутаторов, применяемых на автомобилях. Множество коммутаторов БСЗ можно разделить на две подгруппы по принципиальному функциональному признаку:

коммутаторы с постоянной, не зависящей от частоты вращения коленчатого вала скважностью выходного первичного импульса тока;

коммутаторы с нормируемой скважностью выходного импульса тока.

Общим для обеих групп коммутаторов является наличие в выходной цепи мощного выходного транзистора, способного коммутировать токи амплитудой до 10 А в индуктивной нагрузке коллекторной цепи.

Рассмотрим основные схемы управления выходным транзистором системы зажигания и способы его защиты.

Для того чтобы включить выходной транзистор и обеспечить режим насыщения, необходимо подать в базу управляющий ток

где Iр- сила коллекторного тока транзистора к моменту прерывания; Вст- статический коэффициент усиления по току транзистора; kн - коэффициент насыщения, который должен быть больше 1 (выбирается в пределах 2÷4 для ключевых каскадов).

В качестве источника управляющего тока используется каскад предварительного усиления, включенный, как правило, по схеме с общим коллектором (рис. 13,а). Такое включение является наиболее экономичным с точки зрения рассеиваемой мощности. Когда транзистор VТ1 открыт, в базу транзистора VТ2 течет ток

Значения напряжений насыщения транзисторов VТ1 и VТ2 выбираются из паспортных данных, резистор Rк, служит для ограничения коллекторного тока через транзистор VТ1. Если транзистор VТ1 закрыт, управляющий ток iy=0 и база транзистора VТ2 зашунтирована на корпус через резистор Rбэ; следовательно, транзистор надежно закрыт. Резистор Rбэ улучшает условия закрывания транзистора VТ2. Сопротивление резистора Rбэ в зависимости от типа транзистора выбирается от 10 до 1000 Ом.

Недостатком схемы является значительное изменение управляющего тока при колебаниях питающего напряжения. Так как номинал резистора Rкрассчитывается при минимальном значении питающего напряжения, то при больших значениях питающего напряжения мощность, рассеиваемая на резисторе Rк, равна 10÷12 Вт, если используются выходные транзисторы с Вст=5÷10.

При использовании выходных транзисторов, имеющих Вст= 100÷150, рассеиваемая мощность на резисторе Rк снижается до 3 Вт. Мощность, рассеиваемая в каскаде предварительного усиления, может быть снижена приблизительно в 3 раза за счет стабилизации управляющего тока. С этой целью в схему введены токоизмерительный резистор Rти транзистор обратной связи VТЗ (рис. 13,б). Падение напряжения на резисторе Rтот протекающего через него управляющего тока Iycт приложено к участку база - эмиттер транзистора VT3. Любое отклонение значения управляющего тока от Iycт, например при колебаниях питающего напряжения, вызывает изменение напряжения на резисторе Rти, следовательно, изменение режима работы транзистора VТЗ.

При увеличении управляющего тока потенциал на коллекторе транзистора VТЗ начинает уменьшаться, транзистор VТ1 закрывается, уменьшая тем самым ток управления до заданного уровня Iycт.При уменьшении тока управления ниже уровня Iycтпотенциал на коллекторе транзистора VТЗ возрастает, управляющий транзистор VТ1 открывается в большей степени и ток управления возрастает до уровня Iycт. Таким образом обеспечивается стабилизация управляющего тока на уровне Iycт.