点火电路

技术领域

本申请涉及电路技术领域，更为具体地说，涉及一种点火电路。

背景技术

在气相色谱仪中，最常用的就是氢火焰离子化检测器(flame ionizationdetector，FID)，其突出优点是灵敏度高、线性范围宽，对几乎所有挥发性有机物均有响应。目前FID检测器普遍采用的是电热丝点火，然而使用相同材质的电热丝通常会因其长度、连接导线以及接触电阻的不同造成FID点火困难；另外部分电热丝在使用一段时间后会被氧化，造成阻值增大，进而也会导致点火困难。

具体地，目前广泛采用的FID点火电路通常采用变压器供电或开关电源恒压供电，电压固定。但是，采用变压器供电或开关电源恒压供电，点火电压固定，对电热丝阻值一致性要求较高。不同材质电热丝不能混用，即使同样材质的电热丝，也会因长度不同或者连接导线及接触电阻的不同，造成点火器负载阻值的差异，导致部分FID点不着火。另外FID在正常运行一段时间后，部分电热丝会被氧化造成阻值增大，导致再次点火困难。

因此，期望提供一种改进的气相色谱仪的点火电路。

发明内容

本申请实施例提供了一种点火电路，其通过采用同步降压模式配合电流反馈，能够以恒流恒压控制实现点火操作，从而可以有效地降低了电热丝阻值变化对点火功能的影响，提高了点火的可靠性。

根据本申请的一方面，提供了一种点火电路，包括：同步降压控制电路，用于从其输出端输出输出电压；电热丝，具有与所述输出电压连接的第一端和第二端；以及，反馈电路，连接在所述电热丝的第二端与所述同步降压控制电路的反馈端之间，用于基于所述同步降压控制电路的输出电流反馈所述同步降压控制电路。

在上述点火电路中，所述同步降压控制电路包括TPS4005x系列同步降压控制器芯片。

在上述点火电路中，所述反馈电路包括：采样电路，用于采样所述同步降压控制电路的输出电流以获得采样电压；运算放大电路，用于放大所述采样电路获得的所述采样电压以获得放大电压；以及，比较电路，用于将所述运算放大电路输出的所述放大电压与控制电压进行比较，以将比较结果反馈到所述同步降压控制电路。

在上述点火电路中，所述运算放大电路的放大表示为：VT1＝(1+r2/r1)*VT0，其中，VT1为放大后的电压值，VT0为输入电压值，r1和r2为用于设置放大倍数的第一电阻值和第二电阻值。

在上述点火电路中，用于生成所述控制电压的电路包括连接在控制电源和地之间的第一可调电阻，所述第一可调电阻用于调节恒流值的范围。

在上述点火电路中，所述恒流值的调节范围为0.8A-4A。

在上述点火电路中，所述同步降压控制电路包括在其输出端的第二可调电阻，用于调节所述输出电压的范围。

在上述点火电路中，所述输出电压的调节范围为0.9V-5V。

在上述点火电路中，进一步包括：连接在所述同步降压控制电路的输出端和所述电热丝的第一端的控制电路，所述控制电路控制所述同步降压控制电路的输出端和所述电热丝的第一端之间的导通和断开。

在上述点火电路中，所述控制电路为由控制电路控制的单刀双掷继电器。

本申请实施例提供的点火电路，通过采用同步降压模式配合电流反馈，能够以恒流恒压控制实现点火操作，从而可以有效地降低了电热丝阻值变化对点火功能的影响，提高了点火的可靠性。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本申请各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

图1图示了根据本申请实施例的点火电路的示意性框图。

图2图示了根据本申请实施例的点火电路所采用的TPS4005x系列同步降压控制器芯片的示例。

图3图示了根据本申请实施例的点火电路的反馈电路的示意性电路图。

图4图示了根据本申请实施例的点火电路的优选示例的电路图。

具体实施方式

下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。

图1图示了根据本申请实施例的点火电路的示意性框图。

如图1所示，根据本申请实施例的点火电路100由三部分组成，分别为：同步降压控制电路110，用于从其输出端输出输出电压；电热丝120，具有与所述输出电压连接的第一端和第二端；以及，反馈电路130，连接在所述电热丝的第二端与所述同步降压控制电路的反馈端之间，用于基于所述同步降压控制电路的输出电流反馈所述同步降压控制电路。

具体地，所述同步降压控制电路110可以是基于各种同步降压控制器芯片的同步降压控制电路，例如，所述同步降压控制器芯片可以是用于实现同步降压的TPS40055芯片，TPS40077芯片等。图2图示了根据本申请实施例的点火电路所采用的TPS4005x系列同步降压控制器芯片的示例。

这里，TPS4005x系列同步降压控制器芯片是一种具有宽输入电压范围(8V至52V)的高电压同步降压控制器，其具备高度的设计灵活性，可提供多种用户可编程功能，其中包括软启动、欠压锁定(UVLO)、工作频率、电压前馈、高侧电流限值以及回路补偿等。

并且，TPS4005x系列同步降压控制器芯片可以采用电压前馈控制技术在宽输入电压(4:1)范围内提供良好的线路调节功能并对输入线路瞬变进行快速响应。输入可变且近似恒定的调制器增益简化了回路补偿。外部可编程电流限制功能可提供逐脉冲电流限值，同时使用内部故障计数器在过载持续时间较长的情况下以断续模式运行。

因此，考虑到点火器采用直流点火方式，因此电路中需要的是低压、大电流，通过使用同步降压控制器(例如TPS40055芯片)，可以简化高性能电源的设计，并且，根据本申请实施例的点火电路通过反馈电路130将基于所述同步降压控制电路110的输出电流的反馈信号，例如反馈电压反馈回到所述同步降压控制电路110，可以提供良好的线路调节功能并对输入线路瞬变进行快速响应，以达到稳压或者稳流的目的。也就是，在采用同步降压模式的同时配合电流检测与反馈，通过恒流恒压控制来完成点火器的点火操作。这样，即使电热丝在使用过程中阻值发生变化后，由于点火电流恒定，不会造成点火困难，并且采用同步降压电路，解决了此类低压大电流电路损耗大的问题。

在本申请实施例中，所述反馈电路130可以包括采样电路、运算放大电路和比较电路，所述采样电路用于采样所述同步降压控制电路的输出电流以获得采样电压，所述运算放大电路用于放大所述采样电路获得的所述采样电压以进行一定倍数的放大，从而获得放大电压，且比较电路用于将所述运算放大电路输出的所述放大电压与控制电压进行比较，以将比较结果反馈到所述同步降压控制电路110。

图3图示了根据本申请实施例的点火电路的反馈电路的示意性电路图。如图3所示，所述反馈电路包括电流采样电阻R10，包括放大器U2A、电阻R11、电阻R12和电阻R13的运算放大电路，以及包括比较器U2B、电阻R14、电位器R15、电阻R16、电阻R17、二极管D1的比较电路。

具体地，所述采样电阻R10与电热丝串联在所述同步降压控制电路的输出电压和地电压之间，因此所述采样电阻R10采样所述同步降压控制电路的输出电流，并将所述采样电阻R10两端的采样电压输出。

放大器U2A对输入信号VT0进行一定倍数放大，输入信号，例如输入电压值VT0分别通过电阻R12连接到放大器U2A的正相输入和通过电流采样电阻R10接电源地VSS；电阻R11的两端分别接到放大器的负相端和电源地VSS；运算放大器的输出端VT1和负相输入之间连接电阻R13；放大器U2A的输出信号，例如输出电压值VT1输入到比较电路。

并且，放大器U2A的输出信号接入比较器U2B的正相端，电源VAA通过电阻R16、R15和R18接到电源地VSS，电阻R18的两端分别接到比较器U2B的负相端和电源地VSS；比较器U2B的输出通过电阻R17和二极管D1接入到同步降压控制器U1的反馈端VFB。

根据放大器U2A的“虚短”、“虚断”的特性，可以得到：

VT1＝(1+r2/r1)*VT0

上述公式中，VT1为放大后的电压值，VT0为输入电压值，r2和r1分别为图中的电阻R13和R11的电阻值，其可以按照需要的放大倍数进行选择，例如，可以选择R13的电阻值r2为40K，R11的电阻值r1为10K，即放大倍数为5，VT1＝5*VT0。

另外，取比较器U2B的负相输入端VT2作为比较器的基准，当正相输入端VT1>负相输入端VT2时，输出高电平，例如5V，当正相输入端VT1<负相输入端VT2时，输出低电平，例如0V。

如图4所示，在本申请实施例中，用于生成所述控制电压的电路可以包括连接在控制电源，即VAA5和地之间的第一可调电阻，即如图所示的R15，用于调节恒流值的控制范围，例如，基于如图4所示的具体参数数值，恒流值的调节范围可以为0.8A-4A。图4图示了根据本申请实施例的点火电路的优选示例的电路图。

此外，如图4所示，在本申请实施例中，所述同步降压控制电路110可以在其输出端包括第二可调电阻，即如图所示的R8，用于调节VOUT输出电压值，例如，基于如图4所示的具体参数数值，VOUT调节范围为0.9V-5V。

这样，根据本申请实施例的点火电路采用恒压恒流模式供电时，电压电流大小可以通过可调电阻来进行设置，从而可适应不同材质的电热丝。

下面，以如4所示的点火电路的具体示例为例，说明恒流源为2A时的电路调节过程：

(1)I＝2A时，VT0＝0.2V，VT1＝5*VT0＝1V；

(2)调节电位器R15使VT2电压为1V；

(3)当环路中电流大于2A时，VT0升高，VT1升高，VT1>VT2，VT3输出为5V，VFB输入电压升高，由于U1的闭环调节作用，导致输出电压VOUT降低，电流I也随之降低；

(4)当环路中电流小于2A时，VT1

(5)如果VOUT使负载电流大于2A，则返回(3)，最终将负载2电流恒定在2A；

(6)如果VOUT使负载电流小于2A，则维持恒压输出状态。

另外，如图4所示，在根据本申请实施例的点火电路中，可以进一步包括连接在所述同步降压控制电路的输出端和所述电热丝的第一端的控制电路，所述控制电路控制所述同步降压控制电路的输出端和所述电热丝的第一端之间的导通和断开。例如，可以实现为如图4所示的电路中的单刀双掷开关的形式，此外，也可以实现为可控制导通和截止的控制MOS。

也就是，通过控制到电热丝的输出电压的开关，当不执行点火动作时，电热丝直接和VSS相连，不会干扰到FID微电流信号的收集。执行点火动作时，才将输出电压输出到电热丝，电热丝上才有电流通过。这样，可有效降低点火电压对FID离子流的影响，降低FID噪声，提高FID灵敏度。

综上所述，当根据本申请实施例的点火电路用于例如FID点火器时，用于点火电压固定，对电热丝阻值一致性要求较高，使得不同材质电热丝不能混用，即使同样材质的电热丝，也会因长度不同或者连接导线及接触电阻的不同，造成点火器负载阻值的差异，导致部分FID点不着火。根据本申请实施例的点火电路采用恒压恒流模式供电，电压电流大小通过电位器设置，可适应不同材质的电热丝。

另外，FID在正常运行一段时间后，部分电热丝会被氧化造成阻值增大，导致再次点火困难。在根据本申请实施例的点火电路中，即使电热丝在使用过程中阻值发生变化后，由于点火电流恒定，不会造成点火困难。

这里，本领域技术人员可以理解，根据本申请实施例的点火电路除了可用于FID点火器之外，还可以用于其它点火器，例如FPD检测器，即火焰光度检测器(Flamephotometric detector，FPD)等。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。