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对电火花点火器进行逆向工程

2020-04-21 John Dunn 阅读:
对电火花点火器进行逆向工程
我家厨房灶具上的电火花点火器“罢工”了。我买了一个新的,替换了旧的,一切恢复了正常。但是,我决定研究一下旧的点火器,看看它是如何设计的,以下是我的发现。

我家厨房灶具上的电火花点火器“罢工”了。我买了一个新的,替换了旧的,一切恢复了正常。但是,我决定研究一下旧的点火器,看看它是如何设计的,以下是我的发现。TFXednc

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图1:厨房炉灶点火器电路板。TFXednc

我根据这个小电路板画出了它的原理图。我猜想上头的霓虹灯是NE-2,因为找不到这个灯的专有名称。但无论如何,它看起来就像是NE-2。TFXednc

这个电路板上面还有一个升压变压器。它被包裹在一个褐色、很难渗透但透明的环氧树脂中。TFXednc

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图2:点火器变压器采用环氧树脂包裹。TFXednc

环氧树脂内部似乎只包含变压器。因此当我测量次级绕组的直流电阻为540Ω时,我发现次级绕组的匝数非常大,这意味着匝数比确实非常高。TFXednc

基本操作似乎是张弛振荡器将脉冲传送到NPN基极。每次NPN使变压器初级产生脉冲时,变压器次级就会产生高压火花。我不清楚设计人员如何确保NPN始终保持在其安全工作区(SOA)限制内,因为据我所知,变压器的初级绕组并未采取任何瞬态保护措施。TFXednc

为了证明我对该模块的理解,我进行了以下SPICE仿真。TFXednc

图3:此仿真结果与点火器的实际操作相符。TFXednc

为方便起见,变压器在图中用电阻R6代替了,这样就可以用该模型演示NPN晶体管的开关情况。TFXednc

最大的仿真问题是针对霓虹灯建模,因为这种元件并未包含在SPICE软件中。然而,在知道NE-2型灯泡在施加90V电压时会“点燃”或打开,而在接近60V时会熄灭或关闭后,我做出了这个模型,如图中的黄色高亮部分所示。不必对电离气体的导通电阻进行仿真,因为这种灯必须始终与镇流电阻一起使用,后者的阻值比灯本身的电极间电阻要高很多。TFXednc

这个仿真大约每秒会产生3个脉冲,这与我准备炒些鸡蛋时,在厨房使用炉灶的实际操作情况非常相符。TFXednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Reverse engineering an electrical spark igniterTFXednc

本文为《电子技术设计》2020年5月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里TFXednc

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John Dunn
John Dunn是资深电子顾问,毕业于布鲁克林理工学院(BSEE)和纽约大学(MSEE)。
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