具有橋臂電感器的同步全-橋功率振蕩器的制造方法
【專利摘要】一種用于可變噴霧燃料噴射系統(tǒng)的電子高頻感應(yīng)加熱器驅(qū)動(dòng)器使用零-電壓開(kāi)關(guān)振蕩器，該零-電壓開(kāi)關(guān)振蕩器利用具有在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)之間的電感器的全H橋拓?fù)?，其中所述半?dǎo)體開(kāi)關(guān)在該橋內(nèi)對(duì)于功能而言是同步的。在接收到開(kāi)啟信號(hào)時(shí)，所述感應(yīng)加熱器驅(qū)動(dòng)器通過(guò)自-振蕩串聯(lián)諧振來(lái)增加供應(yīng)電壓，其中儲(chǔ)能諧振器電路的一個(gè)組件包括被磁耦合到適當(dāng)?shù)膿p耗組件的感應(yīng)加熱器線圈，以使得燃料組件內(nèi)部的燃料被加熱到期望的溫度。
【專利說(shuō)明】具有橋臂電感器的同步全-橋功率振蕩器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是在2011年4月22日提交的、序列號(hào)為61/478，332、名稱為“SynchronousFull-Bridge Power Oscillator with Leg Inductors”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的非-臨時(shí)性申請(qǐng)，并要求其優(yōu)先權(quán)，本文通過(guò)弓I用將其全部?jī)?nèi)容包含在內(nèi)。
[0003]而且，本申請(qǐng)涉及以下與本申請(qǐng)同一日提交的美國(guó)非-臨時(shí)性專利申請(qǐng):
[0004]“Synchronous Full-Bridge Power Oscillator”，由Perry Czimmek發(fā)明，并由代理人案卷號(hào)2011P00690US01識(shí)別；
[0005]“Synchronized Array Bridge Power Oscillator”，由 Perry Czimmek 和 MikeHornby發(fā)明，并由代理人案卷號(hào)2011P00691US01識(shí)別；
[0006]“Synchronized Array Power Oscillator with Leg Inductors，，， 由 PerryCzimmek和Mike Hornby發(fā)明，并由代理人案卷號(hào)2011P00692US01識(shí)別；
[0007]“Variable Spray Injector with Nucleate Boiling Heat Exchanger，，，由PerryCzi_ek和Hamid Sayar發(fā)明，并由代理人案卷號(hào)2011P00693US01識(shí)別；以及
[0008]“Adaptive Current Limit Oscillator Starter，，，由 Perry Czimmek 發(fā)明，并由代理人案卷號(hào)2011P00694US01識(shí)別。
【背景技術(shù)】
[0009]本發(fā)明的實(shí)施例大體上涉及加熱的尖端燃料噴射器，并且更特別地，涉及控制和驅(qū)動(dòng)感應(yīng)-加熱的燃料噴射器。
[0010]存在對(duì)改善內(nèi)燃機(jī)的排放品質(zhì)的持續(xù)需要。同時(shí)，存在最小化發(fā)動(dòng)機(jī)盤車時(shí)間(crank time)和從接通到開(kāi)走的時(shí)間且同時(shí)保持最高燃料經(jīng)濟(jì)性的壓力。這些壓力施加于以諸如乙醇之類的可替代燃料作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)以及以汽油作為燃料的那些發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0011 ] 在低溫發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)期間，常規(guī)的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)由高碳?xì)浠衔锱欧乓约扒芳训娜剂宵c(diǎn)火和可燃性來(lái)表征。除非發(fā)動(dòng)機(jī)在停止和熱浸之后已經(jīng)處于高溫，不然盤車時(shí)間可能過(guò)度，或者發(fā)動(dòng)機(jī)可能根本不啟動(dòng)。在更高的速度和負(fù)載處，操作溫度得到提高并且燃料霧化和混合得到改善。
[0012]在實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間，完成啟動(dòng)所必需的濃縮留下了不按化學(xué)計(jì)量的供給燃料，其體現(xiàn)為高尾管碳?xì)浠衔锱欧?。最糟糕的排放是在發(fā)動(dòng)機(jī)操作的最初幾分鐘期間，在這之后催化劑和發(fā)動(dòng)機(jī)接近操作溫度。關(guān)于以乙醇為燃料的車輛，因?yàn)槿剂系囊掖及俜直炔糠衷黾拥?00%，所以冷啟動(dòng)的能力變得越來(lái)越弱，導(dǎo)致一些制造商包括雙燃料系統(tǒng)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以常規(guī)的汽油作為燃料且發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行以乙醇等級(jí)(ethanol grade)作為燃料。此類系統(tǒng)是昂貴且冗余的。
[0013]低溫處的冷啟動(dòng)排放和啟動(dòng)困難的另一種解決方案是將燃料預(yù)-加熱到當(dāng)被釋放到歧管或大氣壓時(shí)燃料迅速汽化或立即汽化(“快速沸騰”)的溫度。就考慮燃料狀態(tài)而目，預(yù)-加熱燃料復(fù)制了熱發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0014]已提出多種預(yù)-加熱的方法，其中大部分涉及燃料噴射器中的預(yù)加熱。燃料噴射器被廣泛地用于對(duì)進(jìn)入汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管或汽缸中的燃料進(jìn)行計(jì)量。燃料噴射器通常包括包含一定體積的加壓燃料的外殼、燃料入口部分、包含針閥的噴嘴部分、以及諸如電磁螺線管、壓電致動(dòng)器、或用于致動(dòng)針閥的其他機(jī)制之類的機(jī)電致動(dòng)器。當(dāng)針閥被致動(dòng)時(shí)，加壓燃料通過(guò)閥座中的孔口噴出并且進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)中。
[0015]已被用于燃料預(yù)加熱中的一種技術(shù)是用時(shí)-變磁場(chǎng)來(lái)感應(yīng)地加熱包括燃料噴射器的金屬元件。在本文通過(guò)引用而將其全部?jī)?nèi)容包含在內(nèi)的第7677468號(hào)美國(guó)專利、第20070235569、20070235086、20070221874、20070221761 和 20070221747 號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)了具有感應(yīng)加熱的示例性燃料噴射器。在幾何和材料方面適于通過(guò)由時(shí)-變磁場(chǎng)所感應(yīng)的滯后和渦流損耗來(lái)加熱的組件內(nèi)部，能量被轉(zhuǎn)換至熱量。
[0016]感應(yīng)燃料加熱器不僅在解決與汽油系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的上述問(wèn)題中是有用的，而且在不具有冗余汽油燃料系統(tǒng)的情況下對(duì)乙醇等級(jí)燃料進(jìn)行預(yù)加熱以完成成功啟動(dòng)中是有用的。
[0017]因?yàn)楦袘?yīng)加熱技術(shù)使用時(shí)-變磁場(chǎng)，所以該系統(tǒng)包括用于在燃料噴射器中向感應(yīng)線圈提供適當(dāng)?shù)母哳l交流的電子器件。
[0018]常規(guī)的感應(yīng)加熱是通過(guò)功率的硬開(kāi)關(guān)(hard-switching)、或當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)備中的電壓和電流這二者是非-零時(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)來(lái)完成。通常，以諧振器、或儲(chǔ)能電路的自然諧振頻率附近的頻率來(lái)完成開(kāi)關(guān)。諧振器包括被選擇和優(yōu)化成以適于使耦合到加熱組件中的能量最大化的頻率來(lái)諧振的電感器和電容器。
[0019]儲(chǔ)能電路的自然諧振頻率是戶=1/{2k4lc)，其中L是電路電感并且C是電路電
容。諧振處的峰值電壓由電感器和電容器的能量損耗、或者電路的減小的品質(zhì)因數(shù)Q來(lái)限制。硬-開(kāi)關(guān)能夠通過(guò)分別包括一對(duì)或兩對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的被稱為半橋式或全橋式電路的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。功率的硬-開(kāi)關(guān)導(dǎo)致了開(kāi)關(guān)噪聲的消極后果以及來(lái)自電壓供應(yīng)的諧振頻率處的高幅度電流脈沖或其諧波。而且，當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)備既不是完全傳導(dǎo)也不是完全絕緣時(shí)，在線性開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)段期間硬開(kāi)關(guān)消耗功率。硬-開(kāi)關(guān)電路的頻率越高，開(kāi)關(guān)損耗越大。
[0020]因此，優(yōu)選的加熱器電路提供一種驅(qū)動(dòng)加熱的燃料噴射器的方法，其中開(kāi)關(guān)以最不可能中斷的功率來(lái)實(shí)現(xiàn)。在第7628340號(hào)、題為“Constant Current Zero-VoltageSwitching Induction Heater Driver for Variable Spray Injection，，的美國(guó)專利中公開(kāi)了該加熱器電路。理想地，當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)備中的電壓或者電流這二者之一為零時(shí)，應(yīng)該將能量補(bǔ)充到儲(chǔ)能電路。眾所周知，電磁噪聲在零-電壓或零-電流開(kāi)關(guān)期間較低，并且在零-電壓開(kāi)關(guān)期間最低，這是第7628340號(hào)美國(guó)專利的方法。在零開(kāi)關(guān)下，開(kāi)關(guān)設(shè)備消耗最少功率也是眾所周知的。該理想的開(kāi)關(guān)點(diǎn)每周期發(fā)生兩次，所述兩次是當(dāng)正弦波穿過(guò)零并反轉(zhuǎn)極性時(shí)；即，當(dāng)正弦波在從正到負(fù)的第一方向上穿過(guò)零時(shí)，以及當(dāng)正弦波在從負(fù)到正的第二方向上穿過(guò)零時(shí)。
[0021]減小感應(yīng)組件的尺寸是優(yōu)選的，并且在一些情況中消除阻抗-匹配變壓器同時(shí)保持到噴射器上的感應(yīng)加熱器線圈的最低必需連接是優(yōu)選的。本說(shuō)明書中的隨后的文本中將詳述其困難。本發(fā)明的實(shí)施例繼續(xù)提供消除硬-開(kāi)關(guān)和其消極后果，用零-電壓開(kāi)關(guān)來(lái)代替它，并且在全橋拓?fù)渲羞M(jìn)一步應(yīng)用該方法同時(shí)有利地消除阻抗匹配變壓器并克服可替代解決方案的困難。
[0022]參考圖3，在第7628340號(hào)美國(guó)專利中所公開(kāi)的描述包括中心-抽頭式阻抗匹配變壓器，本領(lǐng)域技術(shù)人員將熟悉其關(guān)于該拓?fù)淇赡艽嬖诘母郊映杀?。[0023]參考圖4，消除阻抗匹配變壓器是可能并實(shí)用的，但其結(jié)果是感應(yīng)加熱器線圈使用中心-抽頭以滿足推挽式振蕩器拓?fù)?。該中?抽頭將附加的導(dǎo)體和引腳(pin)添加到感應(yīng)加熱的燃料噴射器。
[0024]參考圖5，由圖4拓?fù)洚a(chǎn)生了推挽式振蕩器的拓?fù)涞倪M(jìn)一步消除和改變，然而它使用與感應(yīng)加熱器線圈相比具有相對(duì)高得多的電感的兩個(gè)恒定-電流電感器，以允許充分的電流流過(guò)加熱器線圈的阻抗，否則大部分將僅流過(guò)功率開(kāi)關(guān)。為了保持充分的加熱器電流，這趨于導(dǎo)致加熱器線圈的小電感而不是恒定-電流電感的減小。加熱器線圈電感的這種減小趨向于線束和連接的寄生電感可能壓倒(overwhelm)加熱器線圈的電感的點(diǎn)。另外地，為了獲得小的加熱器線圈電感，對(duì)于可用的給定磁質(zhì)而言減少線圈的匝數(shù)，可能犧牲每赫茲的安阻(Ampere-Turns)并且從而不利地影響執(zhí)行感應(yīng)加熱的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]本發(fā)明的實(shí)施例消除阻抗匹配變壓器。進(jìn)一步地，本發(fā)明的實(shí)施例消除感應(yīng)加熱線圈的中心-抽頭，以使得僅兩個(gè)導(dǎo)體被用于功率傳輸。另外地，本發(fā)明的實(shí)施例強(qiáng)制通過(guò)感應(yīng)加熱線圈的電流共享，同時(shí)允許感應(yīng)加熱器線圈的靈活性以及合適的電感和安匝。
[0026]一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例使用采用全橋、或H-橋配置的兩對(duì)功率開(kāi)關(guān)晶體管的互補(bǔ)對(duì)。與全橋驅(qū)動(dòng)器的偏離是，通過(guò)在橋內(nèi)以橋臂電感器的形式來(lái)分布電感而形成多個(gè)恒定-電流電感器，所述橋防止直通(shoot-through)電流,并且用諧振儲(chǔ)能電路來(lái)代替常規(guī)全橋的負(fù)載段。與常規(guī)全橋的進(jìn)一步偏離是用對(duì)角對(duì)的交替序列來(lái)驅(qū)動(dòng)晶體管互補(bǔ)對(duì)的柵極的振蕩器-同步固有零-開(kāi)關(guān)拓?fù)洹?br> [0027]另外地，儲(chǔ)能-補(bǔ)充電流通過(guò)感應(yīng)加熱器線圈和橋內(nèi)的至少一個(gè)橋臂電感器，并且消除了其中在給定周期處僅一半線圈接收到儲(chǔ)能-補(bǔ)充電流的原始推挽式振蕩器中的常規(guī)中心-抽頭電流饋電。以該方式消除中心-抽頭向驅(qū)動(dòng)不具有阻抗匹配變壓器的感應(yīng)加熱器提供了最少線的解決方案。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有鄰近于高-側(cè)開(kāi)關(guān)的橋臂電感器并且不具有變壓器并且不具有中心-抽頭的同步橋振蕩器的簡(jiǎn)化電氣示意圖。
[0029]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有鄰近于低-側(cè)開(kāi)關(guān)的橋臂電感器并且不具有變壓器并且不具有中心-抽頭的同步橋振蕩器的簡(jiǎn)化電氣示意圖。
[0030]圖3是描繪在推挽式振蕩器拓?fù)渲芯哂兄行?抽頭式阻抗匹配變壓器的現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)化示意圖。
[0031 ] 圖4是描繪在推挽式振蕩器拓?fù)渲芯哂兄行?抽頭式感應(yīng)加熱器線圈并且消除了阻抗匹配變壓器的現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)化示意圖。
[0032]圖5是描繪消除了阻抗匹配變壓器并且消除了加熱器線圈中心-抽頭的可替代解決方案的簡(jiǎn)化示意圖。
[0033]圖6是圖1的可替代示意性布局圖，其中添加的高-側(cè)控制開(kāi)關(guān)作為本發(fā)明的可替代實(shí)施例的示范。
[0034]圖7是圖1的可替代示意性布局圖，其中添加的低-側(cè)控制開(kāi)關(guān)作為本發(fā)明的可替代實(shí)施例的示范。
[0035]圖8a示出不具有高-側(cè)開(kāi)關(guān)的電流直通，并且圖Sb示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在橋臂中具有防止直通電流的電感器的全H-橋。
【具體實(shí)施方式】
[0036]理想地，當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)備中的電壓或電流這二者任一為零時(shí)，應(yīng)該給儲(chǔ)能電路補(bǔ)充能量。電磁噪聲在零-電壓或零-電流開(kāi)關(guān)期間較低并且在零-電壓開(kāi)關(guān)期間最低。開(kāi)關(guān)設(shè)備在零開(kāi)關(guān)下消耗最少功率。該理想開(kāi)關(guān)點(diǎn)每周期發(fā)生兩次，所述兩次是當(dāng)正弦波穿過(guò)零并反轉(zhuǎn)極性時(shí)；即，當(dāng)正弦波在從正到負(fù)的第一方向上穿過(guò)零時(shí)，以及當(dāng)正弦波在從負(fù)到正的第二方向上穿過(guò)零時(shí)。
[0037]本發(fā)明的實(shí)施例消除硬-開(kāi)關(guān)和其消極后果，并在全橋配置中用零-電壓開(kāi)關(guān)代替它。本發(fā)明的同步全橋功率振蕩器加熱器驅(qū)動(dòng)器的集成功能將參考圖1來(lái)說(shuō)明，圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的其中為了清楚起見(jiàn)而未示出許多基本組件的電路的簡(jiǎn)化表示。組件的特定或一般值、評(píng)級(jí)、添加、包括、或排除不意在影響本發(fā)明的范圍。
[0038]LI可以位于燃料噴射器的內(nèi)部。LI是提供用于對(duì)合適的燃料-噴射器組件進(jìn)行感應(yīng)加熱的安匝的感應(yīng)加熱器線圈。
[0039]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的同步全橋功率振蕩器可以包括Rl、R2、D1、D2、Ql、Q2、Q3、Q4、L2、L3、Cl和LI。Ql和Q2是增強(qiáng)型N-MOSFET (N-溝道金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)-效應(yīng)晶體管)開(kāi)關(guān)，其可替代地將儲(chǔ)能諧振器Cl和LI電路連接到地，以及當(dāng)每個(gè)被開(kāi)啟而處于相應(yīng)的狀態(tài)時(shí)，使得電流能夠流過(guò)感應(yīng)加熱器線圈和地。Q3和Q4是增強(qiáng)型P-MOSFET (P-溝道金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)-效應(yīng)晶體管)開(kāi)關(guān)，其可替代地將儲(chǔ)能諧振器Cl和LI電路連接到電壓供應(yīng)。用于儲(chǔ)能的補(bǔ)充電流通過(guò)L2或者通過(guò)L3這二者任一，以及其中Ql和Q2處于適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，使得電流能夠流過(guò)感應(yīng)加熱器線圈。
[0040]Cl和LI分別是諧振儲(chǔ)能電路的儲(chǔ)能諧振器電容器和儲(chǔ)能諧振器電感器。儲(chǔ)能電路的諧振頻率是/r = l/(2^VIc)，其中L是加熱器線圈電感LI并且C是儲(chǔ)能電容器Cl的電容。儲(chǔ)能電路中的峰值電壓通過(guò)Vrat= Ji*Vin來(lái)設(shè)置，其中Vin為供應(yīng)電壓。儲(chǔ)能電路中的電流級(jí)別根據(jù)的能量平衡來(lái)確定。
[0041]零-開(kāi)關(guān)功率振蕩器電路在振蕩方面是自-啟動(dòng)的，但通過(guò)在完全-反轉(zhuǎn)H-橋策略中選擇性地對(duì)Q1-Q4的開(kāi)關(guān)進(jìn)行排序，可以將其強(qiáng)制進(jìn)入振蕩。同時(shí)使電流在M0SEFET的“漏極”和“源極”之間流動(dòng)的互補(bǔ)對(duì)、或者本文中晶體管對(duì)是Q3和Q2、或者Q4和Q1。當(dāng)Q3流動(dòng)電流時(shí)不希望使Ql流動(dòng)電流，并且同樣地，當(dāng)Q4流動(dòng)電流時(shí)不希望使Q2流動(dòng)電流。L2和L3在H-橋晶體管的狀態(tài)改變期間，提供該瞬時(shí)分離。另外地，L2和L3將諧振儲(chǔ)能與電壓源隔離。在圖2的情況中，L2和L3將諧振儲(chǔ)能與電壓灌(sink)隔離，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將把該可替代實(shí)施例理解為功能地整體可互換。返回參考圖1，當(dāng)Q3流動(dòng)電流時(shí)，電流通過(guò)感應(yīng)加熱器線圈并且然后通過(guò)Q2到地。當(dāng)Q4流動(dòng)電流時(shí)，電流在與當(dāng)Q3流動(dòng)電流時(shí)的反向上通過(guò)感應(yīng)加熱器線圈，并且然后通過(guò)Ql到地，這是電流的“完全-反轉(zhuǎn)”。
[0042]AM0SFET是具有關(guān)于到柵極中的庫(kù)侖電荷數(shù)量的閾值的設(shè)備，其是漏-源電流-依賴的。滿足電荷將設(shè)備增強(qiáng)進(jìn)入“開(kāi)”狀態(tài)。第一和第二柵極電阻器R1、R2向H-橋的第一和第二橋臂供應(yīng)柵極充電電流。分別地，Rl向Ql和Q3的柵極供應(yīng)電流，R2向Q2和Q4的柵極供應(yīng)電流，并且Rl、R2分別限制流入第一利第二柵極二極管D1、D2的電流。當(dāng)源極比柵極更正(more positive)時(shí),Q3和Q4、P_M0SFET在漏極和源極之間傳導(dǎo)。當(dāng)源極比柵極更負(fù)(more negative)時(shí)，Ql和Q2、N-MOSFET在漏極和源極之間傳導(dǎo)。
[0043]由加熱組件的電阻及滯后損耗導(dǎo)致的加載反回體現(xiàn)為諧振儲(chǔ)能電路中的損耗。該損耗通過(guò)從L2或L3這二者任一的電流源電感器、從由相應(yīng)頂部橋晶體管Q3和Q4所施加的電壓而流出的電流來(lái)補(bǔ)充。圖2示出了其中L2和L3作為針對(duì)底部橋晶體管Ql和Q2的灌電感器的變形，本領(lǐng)域技術(shù)人員將把該可替代實(shí)施例理解為功能上整體可互換。再次參考圖1，取決于電流在其中流動(dòng)的H-橋的反轉(zhuǎn)狀態(tài)，電流將流過(guò)Q3或Q4這二者任一，并且然后通過(guò)感應(yīng)加熱器線圈LI。L2或L3將從存儲(chǔ)在其各自的磁場(chǎng)中的能量向儲(chǔ)能電路供應(yīng)電流。在操作同步全橋功率振蕩器期間，該能量分別從供應(yīng)電壓中作為恒定流入L2或L3的電流、從電壓源通過(guò)Q3或Q4被補(bǔ)充。
[0044]如果電流流過(guò)Q3，如由該時(shí)間處的正弦波半-周期的極性所確定的，那么從Q2漏-至-源到地的傳導(dǎo)通過(guò)正向偏壓的Dl將電荷拉(pull)出Q3和Ql的柵極。Ql現(xiàn)在還未傳導(dǎo)，并且未通過(guò)D2將柵極電荷拉出Q4和Q2而到地。同時(shí)Rl從供應(yīng)電壓中拖(draw)電流。但是跨Rl的IR壓降(drop)不能夠?qū)3和Ql的柵極進(jìn)行充電，其中柵極通過(guò)Q2的傳導(dǎo)而分流到地。
[0045]當(dāng)正弦波穿過(guò)零時(shí)，那么Q3變?yōu)榉聪蚱珘翰⑼ㄟ^(guò)內(nèi)部的本征二極管傳導(dǎo)到反向-偏壓的Dl。Dl停止將電流傳導(dǎo)離開(kāi)Q3和Ql柵極，并且Rl能夠?qū)3和Ql的柵極進(jìn)行充電，這停止Q3中的傳導(dǎo)并開(kāi)始Ql中的傳導(dǎo)以開(kāi)始在繼續(xù)的正弦半-周期內(nèi)傳導(dǎo)電流。Ql也通過(guò)D2將柵極電荷拉出Q2和Q4而到地，并且將Q2保持在非-傳導(dǎo)狀態(tài)，這繼續(xù)允許Rl增強(qiáng)Ql。并且Q4傳導(dǎo)。
[0046]隨著正弦波在從負(fù)到正的第一方向上并且然后在從正到負(fù)的第二方向上穿過(guò)零而交替極性，該過(guò)程重復(fù)。這產(chǎn)生感應(yīng)加熱器線圈LI中的電流的完全-反轉(zhuǎn)。在儲(chǔ)能電路中從L2或L3繼續(xù)補(bǔ)充電流。如果N-MOSFET的本征二極管由添加跨IGBT (絕緣柵雙極晶體管)的漏極和源極的外部二極管來(lái)表示，那么在本實(shí)施例中IGBT設(shè)備能夠代替N-MOSFET。
[0047]圖8a示出了不具有高-側(cè)開(kāi)關(guān)的電流直通，并且圖Sb示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在橋臂中具有例如通過(guò)強(qiáng)制電流通過(guò)燃料噴射器的感應(yīng)加熱器線圈來(lái)防止直通電流的電感器的全H-橋。
[0048]應(yīng)將前面的詳細(xì)描述理解為在每個(gè)方面中都是說(shuō)明性和示例性的，而非限制性的，并且本文所公開(kāi)的本發(fā)明的范圍不根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明書來(lái)確定，而是根據(jù)如根據(jù)由專利法所允許的全部寬度所解釋的權(quán)利要求來(lái)確定。例如，雖然本發(fā)明的同步全橋功率振蕩器在本文中被描述成對(duì)用于內(nèi)燃機(jī)燃料噴射器中的加熱器的感應(yīng)加熱器線圈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但是該驅(qū)動(dòng)器可以被用來(lái)對(duì)其他應(yīng)用中的其他感應(yīng)加熱器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。應(yīng)理解的是，本文所示出和描述的實(shí)施例僅說(shuō)明本發(fā)明的原理，并且可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)實(shí)現(xiàn)各種修改而不背離本發(fā)明的范圍和精神。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電子感應(yīng)加熱器驅(qū)動(dòng)器的功率振蕩器，所述功率振蕩器包括: 包括高-側(cè)和低-側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的H-橋電路拓?fù)洌? 在所述H-橋的橋臂之間在常規(guī)H-橋負(fù)載的拓?fù)湮恢锰庪姎獾剡B接的諧振儲(chǔ)能電路，其中所述諧振儲(chǔ)能電路包括至少一個(gè)感應(yīng)加熱器線圈； 至少兩個(gè)橋臂電感器，每個(gè)均與所述H橋內(nèi)的相鄰高-側(cè)開(kāi)關(guān)和低-側(cè)開(kāi)關(guān)電氣地串聯(lián)； 其中由所述諧振儲(chǔ)能電路的頻率來(lái)確定H橋開(kāi)關(guān)定時(shí)。
2.權(quán)利要求1的功率振蕩器，其中所述橋臂電感器位于所述諧振儲(chǔ)能電路和高-側(cè)開(kāi)關(guān)之間，以從電壓源向所述諧振儲(chǔ)能電路拉取電流。
3.權(quán)利要求1的功率振蕩器，其中所述橋臂電感器位于所述諧振儲(chǔ)能電路利低-側(cè)開(kāi)關(guān)之間，以從所述諧振儲(chǔ)能電路將電流灌到低于所述電壓源的絕對(duì)電壓灌。
4.權(quán)利要求1的功率振蕩器，其中通過(guò)整流二極管將電荷從所述H-橋的一個(gè)橋臂灌到所述H-橋的相對(duì)橋臂來(lái)實(shí)現(xiàn)所述H-橋開(kāi)關(guān)定時(shí)。
5.權(quán)利要求1的功率振蕩器，其中通過(guò)電阻器從電壓供應(yīng)拉取電荷來(lái)實(shí)現(xiàn)所述H-橋開(kāi)關(guān)定時(shí)。
6.權(quán)利要求1的功率振蕩器，其中所述橋臂電感器的電感大于感應(yīng)加熱器線圈的電感。
7.權(quán)利要求1的功率振蕩器，其中所述橋臂電感器的電感大于所述感應(yīng)加熱器線圈的電感的兩倍。
【文檔編號(hào)】H03B5/12GK103765764SQ201280019844
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月22日
【發(fā)明者】P·齊梅克 申請(qǐng)人:大陸汽車系統(tǒng)美國(guó)有限公司