要产生火花，你所需的器材包含电源、电池、变压器（即焚烧线圈），以及用于操控变压器初级电流的开关。电子学教科书告知咱们V=Ldi/dt。因而，假如线圈初级绕组中的电流产生瞬间改动（即di/dt值很大），初级绕组大将产生高压。假如该焚烧线圈的匝比为N，就能按该绕线匝数比放大原边电压。结果是次级大将产生10kV到20kV的电压，横跨火花塞空隙。一旦该电压超越空隙周围空气的介电常数，将击穿空隙而构成火花。该火花会点着燃油与空气的混合物，然后产生引擎作业所需的能量（图1）。
除柴油机外，一切的内燃机中都有一个根本电路（轿车焚烧体系）。用于焚烧线圈充电的开关元件已阅历了很大演化：从单个机械开关、分电器中的多个断电器触点，到安装在分电器中或独自电子操控模块中的高压达林顿双极晶体管，再到直接安装在火花塞上焚烧线圈中的绝缘栅双极性晶体管（IGBT），最终是直接安装在火花塞上焚烧线圈中的智能IGBT。
图1：轿车焚烧体系架构示意图
IGBT的长处
许多年前，IGBT就已成为焚烧使用中的开关。图2所示为IGBT的剖面图。较之于其它技能，IGBT有如下一些重要长处：
1. 大电流下的饱满压下降；
2. 易于构建出能处理高压线圈（400~600V）的电路；
3. 简化的MOS驱动才能；
4. 在线圈反常作业时能接受高能耗（SCIS额定范围内）。
图2所示的焚烧IGBT示意图包含了几个额定的重要元素。集电极到栅极的雪崩二极管堆建立起“导通”电压，当集电极被来自线圈的反激或尖峰脉冲逼迫提升到该电压时，IGBT将导通，此刻IGBT会耗费其处于活动区时在线圈中积储的剩下能量（而不是将其用于产生火花）。选用这种雪崩“箝位”电路后，IGBT可约束箝位电压，使其远远低于N型外延掺杂/P形基（N epi/P base）半导体的击穿电压，以保证其安全运转。这样就能明显前进焚烧IGBT对自箝位电感开关（SCIS）能量的接受才能。而这接受才能是一个额定目标，即焚烧线圈中的能量每次被开释为火花时IGBT所吸收的能量。经过约束初级线圈上的电压，焚烧线圈自身也得到过压维护。
图2：IGBT剖面图
最新一代焚烧IGBT已能大大减小IGBT中的裸片面积，且仍坚持超卓的SCIS才能。这一前进正在催生多裸片智能IGBT产品。这类智能产品将高功用BCD IC技能与高功用功率分立元件IGBT相结合。智能IGBT线圈驱动电路的需求动因在于：功率开关的发展方向由外置的引擎操控模块变为直接坐落引擎中火花塞上的焚烧线圈内的构件。当焚烧线圈坐落火花塞上，这种结构称为“火花塞上线圈（coil on plug）”；当线圈驱动电路包含在线圈中，这种结构则称为“线圈上开关（switch on coil）”。
“线圈上开关”的结构在体系功用、可靠性和本钱方面具有明显的优势。其部分长处如下：
1. 无需高压火花塞线；
2. 引擎操控模块中不会产生热；
3. 节约引擎操控模块中的空间；
4. 可监督实践的火花产生状况，然后改进引擎操控。
最终一项功用优势激发了对智能IGBT的需求。因而，轿车焚烧开关功用正在演化为智能器材，能够监督火花状况、采纳限流办法维护线圈，还能向引擎操控体系传递引擎的焚烧状况。
“线圈上开关”使用中的抱负智能IGBT功用
1. 引擎操控模块的信号接口
由引擎操控模块驱动“线圈上开关”智能IGBT存在许多问题。引擎盖下的电气环境噪声搅扰很大。引擎操控模块的信号接口不光需求应对这些噪声，并且还得处理引擎操控模块和线圈方位间数米长的连线的潜在问题。电气噪声或许来自EMI辐射信号噪声，也或许是附近线路中大电流所导致的磁感应噪声。
除上述噪声问题外，引擎操控模块的实践接地参考点与线圈或引擎所在的接地址存在数伏的压差。因而，引擎操控模块和智能焚烧线圈驱动电路间的界说接口有必要能够应对这些问题。
2. 维护焚烧线圈
图3中的输入信号指令IGBT开端向焚烧线圈充电。在正常状况下，线圈在中止充电并开释火花时，电流将到达7~10A。但是在引擎处于低转速，特别是急减速或引擎操控时间内产生错误时，假如输入未堵截，IGBT便会使线圈充电电流超越额定值，然后或许形成线圈绕组损坏。
图3：典型的焚烧波形
智能IGBT已选用好几种电路规划，以避免焚烧线圈在这种状况下损坏。
第一种是限流电路，即用检测电阻直接丈量IGBT集电极电流，或用电流传感IGBT来丈量。图4给出了这两种电路。
图4：限流电路
直接丈量的长处是能十分精确地丈量线圈电流，但本钱较高。串联在发射极引线上的检测电阻经过7~10A的线圈充电电流，会明显增加功率开关的总压降，并且会产生额定的能量耗散和发热，这些都会给规划带来费事。另一个负面效应是与IGBT串联的电阻会下降线圈的充电速度，然后影响体系的时序。
电流传感IGBT是这样规划的；它在总电流中分出一小部分送到用于检测IGBT集电极总电流的电流监督电路中。这种IGBT消除了直接丈量技能的那两个问题，原因没有额定的电阻串联在IGBT的大电流通道上。但由于这种技能不再是直接丈量发射极电流，规划时就得考虑一些额定的体系误差，如分出的电流传感份额随温度或总电流而动摇。电流传感IGBT中有一部分单元与其主IGBT部分相并联，但却接在独自的发射极焊盘上。因而，总集电极电流中有一部分将流经IGBT的这个传感部分（或者说操控部分）。总集电极电流中流经该操控部分的电流份额，首要取决于该操控区域的分流单元与IGBT中剩下活动区域单元的份额。不过，若操控部分和主活动区域的作业条件存在任何差异，都将影响这个电流份额，然后影响电流传感的精度。特别令人忧虑的是怎么坚持IGBT的主体部分和操控部分的发射极具有相同的电位。任何压差的呈现都会直接改动该部分的栅极至发射极电压。
一旦IGBT约束了线圈充电电流，线圈的过流问题就得以处理。但是，此刻IGBT自身仍是处于能量耗散极高的状况，并且不或许长期处于这种条件下而不损坏IGBT。在限流条件下，IGBT中的功率将攀升到60W到100W。当安装在焚烧线圈中时，IGBT对周围的热阻可高达60~70oC/W，由于线圈中缺少杰出的散热通道。因而，结温Tj=Ta+Pd×Rth（ja），在这种条件下，任何半导体器材的结温都会敏捷超越可接受的结温约束。
处理上述问题的一个计划是在智能IGBT中增加“最大暂停（Maximum Dwell）”电路。这种电路供给暂停功用，可在线圈充电必定时间后将IGBT关断，以避免IGBT过热。
类似于限流电路，最大暂停电路也能维护IGBT，但却有负面效果。有或许在最大暂停电路接收时间一超越预设极限时，就不加以区别地焚烧。一般，最大暂停电路不受引擎办理体系的操控，它的运作取决于IGBT何时开端对焚烧线圈充电。这样就有或许在不恰当的活塞方位进行焚烧，然后损坏引擎。
智能IGBT便能处理这个问题，即增加称为“软关断”的功用。软关断电路会在最大暂停时间到达设定值时收效。它操控IGBT，使其电流缓减，而不是当即中止。由于集电极电流一直选用缓减方法，线圈中产生的电压就能坚持在低水平，然后避免在引擎办理体系设定的时间外产生焚烧事情。
智能IGBT还能监督焚烧线圈的次级电压，然后取得有关火花质量的信息。次级线圈电压会经过线圈的绕线圈数比反映到初级绕组上。而这个信息可被捕捉，并被传送回引擎办理体系，用于优化引擎功用，从而前进功率或下降排放。
上述这些主张仅仅是焚烧开关置于焚烧线圈内时带来各种功用中的一小部分。不同引擎操控厂家选用的详细焚烧功用和特色不同很大；但许多新式的体系开发所反映的整体趋势是选用“线圈上开关”技能，由于该技能在本钱和功用方面都有优势。
智能IGBT的多裸片封装技能
经过选用多裸片封装技能，能够将这些增加的焚烧功用与IGBT最佳地结合在一起。轿车环境（特别是焚烧环境）一般的温度都很高、噪声搅扰极大。将IGBT和操控电路物理地阻隔开来，就能前进各器材的抗噪才能和削减温度诱发的种种问题。IGBT的规划和工艺要点能够会集在IGBT的一些要害参数上，如SCIS和Vce（on）；而对操控IC则可在高功用模仿功用方面进行优化。
图5给出了几种正在开发中的智能IGBT，都选用了多裸片封装技能。这些产品选用最新的EcoSpark IGBT技能，具有业界最高水平的单位面积SCIS才能，一起其Vce（on）极低。选用高功用的模仿B%&&&&&%MOS操控裸片，就可将整个智能焚烧线圈驱动电路归入单个封装中。
图5：多裸片智能焚烧规划
操控裸片和IGBT结合在多引脚的TO-220或TO-263封装中。IGBT焊接在封装件的管座（header）上，以最大极限下降IGBT与封装件间的电阻和热阻。操控裸片用绝缘的聚酰亚胺资料粘贴在同一管座上，使其与IGBT的高压集电极阻隔。
另一个可选择的结构是将IGBT和操控裸片以及其它所需的外接部件，安装在可放入焚烧线圈内的小模块中。图6给出了这种
