摩托车点火器用脉冲分离电路 【技术领域】
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种摩托车点火器。
背景技术
点火器是摩托车中的关键部件，对摩托车的正常行驶和驾驶员的人身安全有着重要的作用。脉冲分离电路是将点火器的正负触发脉冲分离成两路负向脉冲的电路，分离后的脉冲信号可供摩托车自动进角控制芯片使用以实现摩托车自动进角点火。传统的摩托车用脉冲分离电路采用三极管进行脉冲分离如图1所示。但它的脉冲分离电路均采用分离元件实现，使得摩托车点火器的应用电路外围元件过多，不方便调试而且成本也较高，且由于采用三极管进行脉冲分离，三极管的导通电压将正负触发脉冲的最小幅度被限制在了0.7V左右，限制了摩托车点火的最低转速(大于100r/min)。
专利文献1(专利号：CN 101169093，专利名称：一种摩托车进角点火器专用集成电路及触发输入电路)也提出了一种脉冲分离技术，如图1所示。专利文献1所描述的脉冲分电路实现了对正负触发脉冲的分离，且将脉冲触发电路和摩托车自动进角控制电路集成在同一块芯片内，减少了摩托车点火器的外围元件，但经它的缺点是：由于该电路采用单纯的MOS管实现脉冲分离，MOS管的导通电压将正负触发脉冲的最小幅度被限制到了0.8V左右，所以大大地限制了摩托车点火的最低转速(大于100r/min)。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于发明一种摩托车点火器用脉冲分离电路，通过将脉冲分离电路和摩托车自动进角控制电路集成在同一块芯片上，很好地解决了通用点火电路中存在的外围元件过多、调试不方便、成本过高，以及降低摩托车点火的最低转速的问题。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案在于本发明的一种摩托车点火器用脉冲分离电路包括：正向脉冲处理电路、负向脉冲处理电路、脉冲比较放大器Amp1、脉冲比较放大器Amp2、施密特触发器SMIT1和SMIT2、泄放通路Bypass，
正向脉冲处理电路的输入端为IN1，其输出端接脉冲比较放大器Amp1的负向输入端inn；负向脉冲处理电路的输入端为IN2，其输出端接脉冲比较放大器Amp2的正向输入端inp；脉冲比较放大器Amp1的正向输入端接地，其输出端接施密特触发器SMIT1的输入端；脉冲比较放大器Amp2的负向输入端接地，输出端接施密特触发器SMIT2的输入端；施密特触发器SMIT1和SMIT2的输出端out1、out2作为摩托车自动进角控制电路的两个输入端；泄放通路Bypass，其正向输入端接电源Vcc，负向输入端接地。
所述正向脉冲处理电路包括：作输入保护电路的二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2和一个增强型PMOS管MP1，其中，D1、D2的正向端分别与R1的两端相连，D1、D2的负向端接电源Vcc，D1的正向端作为正向脉冲处理电路的输入端IN1，D2的正向端与电阻R2的一端相连，R2的另一端为正向脉冲处理电路输出端Out，MP1的漏极与输入端In相连，MP1的栅极接地，MP1的源极接地，MP1的衬底接电源Vcc。
所述负向脉冲处理电路包括：作输入保护电路的二极管D3、二极管D4、电阻R3、电阻R4和一个NMOS管MN1，其中，D3、D4的正向端分别与电阻R3的两端相连，D3、D4的负向端负极接电源Vcc，D4的正向端与R4的一端相连，R4的另一端与输出Out相连，D3的正向端与输入In相连，作为负向脉冲处理电路的输入端IN2，MN1的漏极与输入In相连，其栅极、源极与地相连，其衬底接地。
所述脉冲比较放大器Amp1、Amp2具有相同的结构，均由AB类CMOS放大器构成，包括：
PMOS管MP6、PMOS管MP7、PMOS管MP8、PMOS管MP9、PMOS管MP10和NMOS管MN6、NMOS管MN7、NMOS管MN8、NMOS管MN9，其中MP6的栅极作为Amp2的正向输入端inp，MP7的栅极作为Amp1的负向输入端inn，MP6和MP7的源极相连，并与MP8地漏极相连，MP8的栅极接偏置电压Vbias，MP8的源极接电源VCC，MN6的栅极和漏极相连，并与MP6的漏极相接，MN7的栅极和漏极相连，并与MP7的漏极相接，MN6和MN7的源极接地，MN8的栅极与MN7的栅极相连，MN9的栅极与MN6的栅极相连，MN8和MN9的源极接地，MP9的栅极和漏极相连，并与MN8的漏极相接，MP10的栅极和MP9的栅极相连，MP10的漏极和MN9的漏极相接，MP9和MP10的源极接VCC，MP6、MP7、MP8、MP9、MP10的衬底均接电源VCC，MN6、MN7、MN8、MN9的衬底接地，MN9的漏极作为脉冲比较放大器的输出端out。
所述PMOS管MP6和PMOS管MP7具有不同的尺寸，MP6的宽长比为15/5，MP7的宽长比为20/5。
所描述的施密特触发器SMIT1和SMIT2具有相同的结构，且可采用常规电路。
所述的电源和地之间的泄放通路Bypass为常规电路。
本发明的摩托车点火器用脉冲分离电路将脉冲分离电路和摩托车自动进角控制电路集成在同一块芯片上，有效地解决了通用点火电路中存在的外围元件过多、调试不方便、成本过高等问题，并且由于本发明电路采用两级放大器实现脉冲分离，大大地降低了摩托车点火的最低转速(小于50r/min)。本发明的脉冲分离电路具有以下优点：
1.集成了脉冲整形三极管和限幅齐纳二极管，简化了外围应用电路，方便了电路的调试，且使电路的可靠性提高，成本降低。
2.在本发明电路中，脉冲的整形放大是通过两级比较器Amp1和Amp2实现的，相比于传统的三极管整形放大，具有更快的速度，大大改善点火精度。并且，由于比较器的翻转门限电平低至0.3V，可将点火器的最低点火转速降到50r/min，这对于通用的点火器电路是不可能做到的。
3.本发明电路将其中的泄放通路Bypass与各引脚的ESD防护二极管集成在一起，确保了全电路芯片对任何静电，都具备完整的泄放通路。因此，有效地抑制了磁电机瞬态电流及高压点火等可能对内部电路造成的损伤，从而大大地提高电路的可靠性。
【附图说明】
图1现有技术的摩托车点火器用脉冲分离电路原理图；
图2本发明摩托车点火器用脉冲分离电路电原理图；
图3本发明摩托车点火器用脉冲分离电路的应用图；
图4本发明摩托车点火器用脉冲分离电路在实际应用中的波形图；
图5本发明所述正向脉冲处理电路电原理图；
图6本发明所述负向脉冲处理电路电原理图；
图7本发明所述脉冲比较放大器Amp1/Amp2的电路图；
【具体实施方式】
以下针对附图和具体实例对本发明的实施作进一步说明。本发明的具体实施方式不仅限于下面的描述，现结合附图加以进一步说明。
本发明具体实施的脉冲分离电路的电路图如图2所示。它由一个正向脉冲处理电路、一个负向脉冲处理电路、两个脉冲比较放大器Amp1和Amp2、两个施密特触发器SMIT1和SMIT2、一个泄放通路Bypass组成。
正向脉冲处理电路的输入端为IN1，其输出端接脉冲比较放大器Amp1的负向输入端inn；负向脉冲处理电路的输入端为IN2，其输出端接脉冲比较放大器Amp2的正向输入端inp；脉冲比较放大器Amp1的正向输入端接地，其输出端接施密特触发器SMIT1的输入端；脉冲比较放大器Amp2的负向输入端接地，输出端接施密特触发器SMIT2的输入端；施密特触发器SMIT1和SMIT2的输出端out1、out2作为摩托车自动进角控制电路的两个输入端；out1和out2作为触发脉冲进入摩托车自动进角控制电路处理后最终输出点火脉冲OUT。泄放通路Bypass，其正向输入端接电源Vcc，负向输入端接地。
摩托车正常行驶过程中，由电感线圈产生正负两个触发脉冲经IN1和IN2，正向脉冲经过正向脉冲处理电路限幅，再经过脉冲比较器Amp1，产生触发脉冲，在施密特触发器SMIT1的输出端产生一个下降沿的脉冲。负向脉冲经过负向脉冲处理电路限幅，经过脉冲比较器Amp2，产生触发脉冲，在施密特触发器SMIT2的输出端产生一个下降沿的脉冲。这两个脉冲经过摩托车自动进角控制电路，再进一步处理产生点火脉冲OUT。
图3是本发明的摩托车点火器用脉冲分离电路的应用图。磁电机产生的PC脉冲信号经过电阻R1c和电容C1c构成的低通滤波电路滤除部分高频信号，然后分别经过抗干扰并联RC网络R3c、C3c和R4c、C4c进入脉冲分离电路的输入端IN1和IN2。输入IN1和IN2的脉冲经过正向脉冲处理电路和负向脉冲处理电路限幅后再经比较器Amp1和Amp2对脉冲进行比较放大，再经过施密特触发器输入摩托车自动进角控制电路进行处理最终产生控制点火脉冲。
图4是本发明的摩托车点火器用脉冲分离电路在实际应用中的波形图。其中PC信号是由磁电机产生的随摩托车转速变化而变化的输入脉冲信号，包括一个正向脉冲和一个负向脉冲，out1和out2分别是经过脉冲分离电路分离后的脉冲信号，OUT是摩托车自动进角控制电路输出的点火脉冲信号。PC信号的幅度随摩托车转速的提高而升高，摩托车转速为50r/min时其峰值为300mV左右，摩托车转速为5000r/min时其幅度为15V左右，经过脉冲分离电路分离后的正向脉冲信号out1和负向脉冲信号out2以及输出点火脉冲OUT为数字逻辑电平，随着摩托车转速的变化OUT的相位会在out1和out2之间线性变化。
本发明的正向脉冲处理电路如图5所示，它由常规输入静电保护电路与MOS管MP1构成，MP1具有钳位功能和静电防护功能。二极管D1、D2作为输入保护电路，D1、D2的正向端分别与电阻R1的两端相连，D1、D2的负向端接电源Vcc，D1的正向端与输入In相连，作为正向脉冲处理电路的输入端IN1，D2的正向端与电阻R2的一端相连，R2的另一端连接输出端Out，MP1的漏极与输入端相连，MP1的栅极接地，MP1的源极接地，MP1的衬底接电源Vcc。
该电路对内部电路提供静电保护的功能，同时，也对输入触发脉冲进行钳位，输入的正向脉冲被PMOS管MP1钳位到MP1的导通电压VTP左右。
负向脉冲处理电路如图6所示，它属于常规输入静电保护电路。该电路对内部电路提供静电保护的功能。二极管D3、D4作输入保护电路，D3、D4的正向端分别与电阻R3的两端相连，D3、D4的负向端负极接电源Vcc，D4的正向端与R4的一端相连，R4的另一端与输出Out相连，D3的正向端与输入In相连，MN1的漏极与输入In相连，其栅极、源与地相连，其衬底接地。
本发明的脉冲比较放大器Amp1和Amp2如图7所示。Amp1、Amp2具有相同的结构，均由AB类CMOS放大器构成，包括：PMOS管MP6、MP7、MP8、MP9、MP10，和NMOS管MN6、MN7、MN8、MN9，其中MP6的栅极作为正向输入端inp，MP7的栅极作为负向输入端inn，MP6和MP7的源极相连，并与MP8的漏极相连，MP8的栅极接偏置电压Vbias，MP8的源极接电源VCC，MN6的栅极和漏极相连，并与MP6的漏极相接，MN7的栅极和漏极相连，并与MP7的漏极相接，MN6和MN7的源极接地，MN8的栅极与MN7的栅极相连，MN9的栅极与MN6的栅极相连，MN8和MN9的源极接地，MP9的栅极和漏极相连，并与MN8的漏极相接，MP10的栅极和MP9的栅极相连，MP10的漏极和MN9的漏极相接，MP9和MP10的源极接VCC，MP6、MP7、MP8、MP9、MP10的衬底均接电源VCC，MN6、MN7、MN8、MN9的衬底接地，MN9的漏极作为脉冲比较放大器的输出端。
Amp1和Amp2是在常规的两级放大器的基础上，将输入差分对MP7和MP6引入了失调，其中MOS管MP7的尺寸为宽长比为W/L＝20μm/5μm，MP6的尺寸为宽长比为W/L＝15μm/5μm。在输入差分对MP7和MP6之间引入失偏，从而将放大器翻转的门限电平从10mV左右调整为0.3V，也保证了在摩托车转速较低，触发脉冲PC的幅度较小的时候依然可以进行点火控制，从而提高摩托车的最低点火转速。Amp1的正向输入端接地，Amp2的负向输入端接地，正向脉冲和负向脉冲经过放大器比较放大驱动后级施密特触发器。
本发明的施密特触发器SMIT1和SMIT2可采用常规的施密特触发器，对整个电路起提高抗干扰能力的作用。
本发明的泄放通路Bypass可采用常规的ESD防护电路，Bypass与各引脚的ESD防护二极管一起，确保全芯片对任何静电泄放通路的完整性，从而提高电路的可靠性。
本发明电路中的PMOS、NMOS管的基本参数为：
增强型NMOS管的阈值电压VT：0.45～0.75V，源漏间电压VDS≥18V；增强型PMOS管的阈值电压VT：-0.6～-0.8V，源漏间电压VDS≥18V；增强型NMOS管、PMOS管的栅氧厚度45nm。制造工艺为高压3μmCMOS工艺。