Dispositivos eletrônicos especiais já tomam conta dos automóveis e mesmo os modelos mais simples, são equipados com recursos bastante sofisticados que são facilitados pelo uso de componentes dedicados. Neste artigo focalizaremos um destes componentes que tem por finalidade implementar projetos de sistema de ignição de alta energia sem platinados. O componente é o MC3334 (*) da Motorola.
O artigo é de 1991. Tanto o circuito integrado com alguns outros componentes não são mais comuns no mercado. Verifique antes de tentar a montagem.
O MC3334 foi desenvolvido para simplificar o projeto de sistemas de ignição de alta energia, exigindo um pequeno número de componentes periféricos e operando com uma faixa de alimentação muito ampla, entre 4 e 24 V.
Este componente capta o sinal de um transdutor de relutância variável (magnético), eliminando-se assim a necessidade de uso dos platinados convencionais que tendem a se desgastar com o tempo e com isso causar problemas de comutação nos sistemas convencionais.
Observe pela figura 1 que, enquanto num sistema convencional a cada faísca o platinado deve fechar e abrir seus contatos, numa velocidade que é controlada por um rotor comandado pelo motor, num sistema sem platinados, como o sugerido para uso com o MC3334, temos um conjunto de peque- nos imãs que gira comandado pelo motor, induzindo pulsos de comutação para o circuito integrado na sua passagem, quando então a faísca é gerada.
Como não existem contatos, não há desgaste e o sistema passa a ter durabilidade ilimitada.
O MC3334 é fornecido em invólucro DlL de 8 pinos, com pinagem conforme mostra a figura 2.
Seu circuito equivalente interno é dado na figura 3, na forma de blocos funcionais.
O fabricante, a Motorola, destaca os seguintes pontos positivos nestes componentes:
- Poucos componentes externos necessários ao projeto Não exige resistores de valores críticos
- Faixa muito ampla de tensões de alimentação Proteção contra sobretensão (30 V)
- Angulo de abertura ajustado automaticamente de modo a se obter a máxima energia sem perdas
Corrente de pico ajustada externamente
Saída e entrada protegida contra transientes
Os máximos absolutos para o circuito integrado são:
MÁXIMOS ABSOLUTOS
A Motorola desenvolveu este circuito integrado para aplicações no sistema de ignição Delco de 5 terminais.
DESCRIÇÃO DO CIRCUITO
A finalidade de ignição, como todos sabem é produzir a faísca de alta tensão nas velas de modo a haver a combustão da gasolina (ou álcool) e com isso haver a liberação da energia, com expansão dos gases no interior do cilindro e conseqüentemente a movimentação do motor sobre o veículo, (figura 4).
Nos sistemas convencionais a faísca é comandada por um platinado, que nada mais é do que um interruptor que é controlado por um excêntrico acoplado ao motor.
Nas baixas rotações, o tempo da abertura e fechamento do platinado é suficiente para que uma boa energia seja armazenada no campo magnético do primário da bobina de ignição (num auto-transformador, na realidade).
No entanto, nas altas rotações, o tempo de ação do platinado é insuficiente para obtermos uma boa quantidade de energia armazenada no campo magnético e a sua faísca tem sua energia reduzida e portanto a capacidade de provocar a combustão de todo o combustível nos cilindros.
Com o uso de sistemas eletrônicos estes problemas podem ser facilmente eliminados.
No caso do MC3334 utiliza-se um sistema de tensão variável de referência que é armazenada em Cdwell, e aplicado ao terminal inferior do captador magnético (S1) de modo a se obter ciclos ativos diferenciados na bobina de ignição.
Nas rotações altas, o MC3334 mantém a saída desativada por aproximadamente 1,0 ms de modo a permitir a descarga total de energia armazenada na bobina na descarga anterior.
Em seguida ele comuta o transistor Darlington de saída levando-o rapidamente a saturação. A corrente na bobina sobe então rapidamente num ciclo, determinado por VBATT e pela indutância do primário desta mesma bobina.
Nas rotações muito altas a corrente de pico, pode ser menor do que o desejado, mas isso é uma limitação da própria bobina.
À medida que a rotação diminui a corrente na bobina de ignição aumenta e pode ser limitada apenas por perdas em resistores em série. O MC3334 proporciona uma corrente de pico ajustável determinada por Rs e fixada por Rdi, e no circuito da figura 5, da ordem de 5,5 ampères.
Mesmo quando a rotação cai, o circuito consegue manter a corrente de 5,5 ampères na bobina por um curto período de tempo. Este fato proporciona uma reserva de energia quando ocorre uma aceleração rápida do motor.
A duração do pico de corrente é de 20% para rotações médias, caindo para 10% nas rotações mais baixas.
Para baixas tensões de alimentação, o período de saída “on” se acomoda automaticamente à situação de modo a proporcionar a corrente necessária na bobina.
Nas condições de tensão de bateria muito baixas e também rotações muito baixa que ocorrem numa partida a frio, por exemplo, o período “on” é o mais largo, de modo a proporcionar à bobina o máximo de corrente possível.
O estágio de saída do circuito integrado possui um sistema de proteção que comuta com tensões de alimentação de 30 V, desligando desta forma o transistor Darlington para proteção.
VALORES DOS COMPONENTES
Pickup
resistência em série 800 Ω com 10% de tolerância e indutiva de 1,35 H a1 kHz com 15 Vrms.
Bobina
- indutncia residual = 0,6 mH
- resistência do primário à 0,43 Ω 5% a 25°C
- indutância do primário = 7,5 a 8,5 mH com 5,0 A
- RL = resistor de carga para o "pick-up" = 10 k +/- 20%
- RA, RB = resistores do buffer de entrada proporcionando proteção contra transientes. Estes resistores são 20 k Ω com 20% de tolerância.
- C1 e C2 - Estes capacitores são usados para a redução do ruído de alta freqüência e transientes gerados pela faísca que são induzidos na bobina captadora e seus terminais. Estes componentes são opcionais, e não são críticos.
- RsArT - Este resistor serve de proteção (limitação de corrente) e deve ter um valor suficientemente baixo para permitir a operação com tensões de até 4,0 V. Um resistor de 300 Ω com 20% de tolerância é recomendado pelo fabricante.
- CFlLTER - Este componente filtra os transientes que podem chegar via alimentação e não é critico.
- CDWELL - Este componente armazena a tensão de referência. Os projetos exigem capacitores de 100 nF com 20% de tolerância.
- ReAiN - A relação RGAlN/RDt fixa o ganho DC de corrente do regulador.O valor indicado é 5,0 com 20% de tolerância.
- Fioz - RD2 / Fim - fixa a tensão de realimentação a partir de Rs.
- Rs - É o resistor sensor (PdAg em técnica de filme espesso) devendo ter 0,075 Ω com 30% de tolerância.
- RoRivE - Deve ser suficiente baixo para que a saída do circuito integrado, excite o transistor Darlington , e alto suficiente para manter o VCE (sat) do circuito integrado durante a comutação do Darlington – 100 Ω com 20% de tolerância e 5 watts indicado pelo fabricante.
Rm - partindo de 35 Q, temos uma corrente assegurada de menos de 5,5 ampères. Este receptor deve ser aumentado até se conseguir um valor de 5,5 ampères.
Layout
Neste tipo de projeto, envolvendo correntes intensas, o principal problemas de layout, refere-se a eliminação das resistências de retorno que podem causar instabilidades. O resistor Ronve, por exemplo, é importante, pois sua resistência pode somar VCE (sat) ao circuito integrado, causando assim problemas para a carga.
O terminal de referência (SENSE) também é crítico quanto a ligação devendo ser minimizada sua resistência de conexão à terra de modo que tensões induzidas não venham instabilizar o funcionamento do circuito.
Os diversos tipos de invólucros em que é disponível o MC3334 são projetados de modo a minimizar cruzamentos de ligações que possam prejudicaro funcionamento do circuito.
Bibliografia: Motorola Linear/ interface Device Manual - 1987 - USA.