新一代點火系統igbt為火花塞系統的線圈度身定制，正快速成為主流點火拓撲結構。幾何學和摻雜分布圖的進步可使電路小片和封裝的尺寸更小型化，且無需犧牲最重要的閂鎖電阻和雪崩能量容量的穩健性。

    如今，igbt的產品已經具備高值保護性和適應特性，如有源鉗位、esd保護、邏輯電平柵極閾值和柵極電阻網絡。從中期而言，附加的功能會被集成到igbt芯片中，或作為單獨的控制器芯片在多芯片理念中實現，這些功能包括溫度過高檢測/關閉、電流檢測/限制、看門狗定時器、無火花關閉和離子檢測接口。每個柱體單線圈(筆形線圈)理念可以完全利用已證明有效驅動關鍵性能和減低成本的優點：機電一體化和模塊化。

    對于早期的機械觸點斷路器和通過無分布器晶體管點火的機械高壓分布帽點火，以及后來的雙火花線圈(沿用至今)到現在的塞上線圈解決方案來說，這是一個艱難的長期演進過程。“塞上的無源線圈”只在火花塞接頭上集成線圈，而開關和預驅動器(每個柱體一個)位于引擎控制模塊(ecu)或ecu和線圈之間的獨立盒中。對于是否允許開關位于ecu模塊以內，各個點火系統的供應商有不同的內部規定。

    圖1：感應點火的基本電路。

    汽車點火原理

    “塞上的有源線圈”包含擴展式火花塞接頭上的線圈、預驅動器和開關，每個柱體有一個。它們到ecu的筆形線圈只需要4個低壓連接，因此點火系統具備更多功能提供了極高的模塊化、機電一體化和靈活性，從而能實現汽車制造商所期望的真正的“即插即點”。

    這一原理是在變壓器的初級側產生一個等于ldi/dt的電壓，然后變為次級線圈的火花電壓。圖1所示的是某個柱體的典型筆形線圈電路。只要來自ecu的觸發脈沖的上升沿超過了igbt的閾值電壓，電路即打開。初級線圈中的電流根據下式斜升：

    dicc/dt=-vbat/lcoilexp(t/()，其中(=rcoil/lcoil

    實際上，lcoil的范圍是1～3mh，rcoil的范圍是300～700m(，結果將得到5-10a/ms的初級電流斜升。在正常工作情況下，線圈充電時間取決于應用-為1～3ms，且關閉之前的初級電流峰值范圍是7～15a。

    當igbt被觸發信號的下降沿關閉，線圈軸釋放。初級線圈中的感生電壓(-ldi/dt)會強制igbt進入雪崩導通。當達到柵極－集電極有源鉗位二極管的反擊電壓(vbrr，350～450v，為安全電壓，位于c-e結構的雪崩擊穿電壓以下)時，igbt打開，而且反饋能量均勻可靠地分布在igbt的整個有源區域中。同時，在次級線圈中產生需要的火花電壓(40kv左右)，其數值由變壓器匝數比確定(一般為1:100到1:150)。基本的波形如圖3所示。

    初級電流開關的選擇

    雙極型達林頓晶體管依然用于初級電流的開關，盡管使用量已大大減少。幾乎所有新點火系統的設計中都使用igbt。igbt是在19年前由frank wheatly在前rca發明的，結合了雙極型和分離柵極晶體管的優點，并在特定的電壓/開關速度域中具明顯優勢。表1中詳細比較了點火應用理念中的達林頓管和igbt。

    點火igbt的主要電氣參數

    igbt非常適用于點火開關，并需要低開關速度的大量脈沖正向電流和雪崩能量能力。比如，根據fmax=nmax/120，用于四沖程引擎的筆形線圈必須在低于100hz的頻率下點火。因此，至少在今天的單周期單火花系統中，開關速度對系統的影響不大。即使是在高達每周期64個火花的惡劣條件下，采用igbt也可輕松用于改良引擎啟動的多火花系統。

    初級開關主要要求低vceon(iceon)的正向特性。在正常工作中，能量主要在初級線圈充電時耗散，值為eon(t)=(ic(t)vceon (ic)dt。該能量與有效的rthj-a、最大本地環境溫度(目前對筆形線圈來說，大約為130°c)共同決定平均結溫。假設有一個小溫度紋波，其值由電路小片熱量決定，而且部分由rthj-c和封裝標簽的熱量共同決定。