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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungshalbleitervorrichtung für eine Zündvorrichtung mit einer Überhitzungsschutzfunktion zum Schützen einer Halbleiterschaltvorrichtung bei einer unnormal hohen Temperatur in einem Zündungssystem für einen Verbrennungsmotor/Ottomotor.
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Ein Zündungssystem für einen Verbrennungsmotor wie ein Kraftfahrzeugmotor weist als Komponenten zum Erzeugen einer Hochspannung, die an eine Zündkerze anzulegen ist, und eine Leistungshalbleitervorrichtung, die eine Zündspule (induktive Last) enthält, eine Halbleiterschaltvorrichtung zum Treiben der Zündspule und eine Schaltungsvorrichtung (integrierte Halbleiterschaltung) zum Steuern der Halbleiterschaltvorrichtung auf. Diese Komponenten stellen eine sogenannte Zündvorrichtung dar. Das Zündungssystem weist auch eine Motorsteuereinheit (ECU) mit einem Computer auf. In vielen Fällen ist eine Überhitzungsschutzfunktion zum Schützen der Halbleiterschaltvorrichtung in dem Fall des Auftretens einer unnormalen Wärmeerzeugung oder ähnliches während des Betriebes durch Erfassen der unnormalen Wärmeerzeugung und zwangsweises Abschalten des Stroms, der durch die Halbleiterschaltvorrichtung fließt, in der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen (siehe z. B. die
JP 8-338350 A ).
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Da die Überhitzungsschutzfunktion eine Tätigkeit gemäß eines Selbstschutzes der Leistungshalbleitervorrichtung ist, wird der Zeitpunkt des Abschneidens unabhängig von dem Zeitpunkt des Zündungssignals durch die ECU ausgeführt. Daher gibt es die Möglichkeit, dass eine Zündung zu einer ungeeigneten Zeit in der Zündungssequenz als Resultat einer Abschneidetätigkeit/Abschalttätigkeit durch die Überhitzungsschutzfunktion auftritt, so dass eine Fehlzündung oder ein Klopfen in dem Motor verursacht wird.
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Als Maßnahme gegen dieses Problem sind Verfahren vorgeschlagen worden zum sanften Abschneiden des Stromes, so dass keine Zündung zu der Zeit des Abschneidens verursacht wird, d. h. zum Verhindern einer unnötigen Zündungstätigkeit durch Setzen der Geschwindigkeit des Abschneidens des Stromes, der durch die Primärseite der Spule der Zündspule fließt, niedrig genug zum Verhindern, dass eine Bogenentladung auf der Zündspule induziert wird (siehe z. B.
JP 2001-248529 A und
JP 2008-045514 A ).
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Durch die Überhitzungsschutzfunktion der herkömmlichen Leistungshalbleitervorrichtung für Zündvorrichtungen wird der Strom, der durch die Halbleiterschaltvorrichtung fließt, sanft abgeschnitten in dem Fall der Zunahme der Temperatur auf ein unnormal hohes Niveau, so dass keine Bogenentladung auf der Zündkerze induziert wird. Die Abschneidetätigkeit durch die Überhitzungsschutzfunktion wird jedoch gestartet, nachdem eine unnormal hohe Temperatur erfasst wird, und der Abschneidezustand wird danach so lange aufrecht erhalten, wie die Vorrichtungstemperatur über einem vorbestimmten konstanten Pegel ist. Das heißt, es gibt daher ein Problem, das verursacht wird, dass der Motor in einen vollständig gestoppten Zustand gleichzeitig mit dem Erfassen der Überhitzung geht unabhängig von dem Steuersignal auf der Seite der ECU, und er wird in dem gestoppten Zustand gehalten. Es kann nicht gesagt werden, dass dieses die beste Maßnahme von dem Gesichtspunkt der Fehlerverhinderungssteuerung des Motorfahrzeuges ist. Zum Zweck des Verhinderns einer fehlerhaften Tätigkeit wird eine Hysteresis normalerweise in einem Komparator zur Überhitzungsbestimmung derart gesetzt, dass eine Wiedergewinnung nicht durchgeführt wird, wenn nicht eine Temperatur niedriger als eine Temperatur, bei der das Abschneiden durchgeführt wird, wieder erreicht wird. Daher dauert es eine beträchtlich lange Zeit, zum Ermöglichen des Wiederstartens des Motors.
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Die Realisierung eines sanften Abschneidens ohne Induzieren einer Bogenentladung in der Zündkerze benötigt das Vorsehen einer Schaltung zum Erzeugen einer Zeitkonstante von ungefähr 10–100 msec. Das Bilden solch einer Art von Schaltung in einer integrierten Halbleiterschaltung bringt ein Problem mit sich, dass die Chipgröße vergrößert wird, oder dass die Zahl der Herstellungsschritte zunimmt. Das Bilden solch einer speziellen Schaltung außerhalb der integrierten Halbleiterschaltung bringt auch ein Problem mit sich, dass die Herstellungskosten der Leistungshalbleitervorrichtung vergrößert werden aufgrund einer Vergrößerung in der Zahl der Komponententeile.
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In Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungshalbleitervorrichtung für eine Zündvorrichtung vorzusehen, die nicht die Tätigkeit des Abschneidens der Halbleiterschaltvorrichtung zu irgend einer Zeit ausführt, die nicht gleich der Zeit ist, bei der das Zündungssignal auf der Seite der ECU ausgegeben wird, und die daher in der Lage ist, das Zünden zu irgendeiner ungeeigneten Zeit zu verhindern, wodurch sie selbst im Falle der Zunahme der Temperatur auf einen unnormalen hohen Pegel geschützt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Leistungshalbleitervorrichtung für Zündvorrichtung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
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Die Leistungshalbleitervorrichtung für Zündvorrichtung weist insbesondere auf: eine Halbleiterschaltvorrichtung, die bewirkt, dass ein Strom durch eine Primärseite einer Zündspule fließt, oder der Strom abgeschnitten/abgeschaltet wird, der durch die Primärseite der Zündspule fließt. Eine integrierte Schaltung treibt und steuert die Halbleiterschaltvorrichtung. Ein Temperaturerfassungselement erfasst die Temperatur der Halbleiterschaltervorrichtung. Die integrierte Schaltung enthält eine Überhitzungsschutzschaltung, die einen Strom durch die Halbleiterschaltvorrichtung auf einen Wert niedriger als einen Strom durch die Halbleiterschaltvorrichtung während des normalen Betriebes begrenzt, wenn die durch die Temperaturerfassungselement erfasste Temperatur über einer vorbestimmten Temperatur ist.
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In dem Fall der Zunahme der Temperatur auf ein unnormal hohes Niveau wird der Strom durch die Halbleiterschaltvorrichtung auf einen Wert begrenzt, der niedriger als sein Wert während des normalen Betriebes ist zum Verringern des Joule-Verlustes in der Halbleiterschaltvorrichtung, wodurch die Halbleiterschaltvorrichtung geschützt wird. Grundsätzlich wird die vollständige Abschneidetätigkeit nicht zu irgendeiner Zeit ungleich dem Zeitpunkt des ECU-Zündungssignals ausgeführt. Daher tritt keine fehlerhafte Zündung durch einen ungeeigneten Zeitpunkt auf, und die Notwendigkeit für eine sanfte Stromabschneideschaltung ist beseitigt. Weiter wird die Abschneidetätigkeit nicht ausdrücklich ausgeführt, nur das Begrenzen des Stromes durch die Halbleiterschaltvorrichtung auf ein niedriges Niveau wird ausgeführt. Der Motor wird nicht gestoppt, unmittelbar nach der Erfassung einer Überhitzung. Daher kann ein Zeitrahmen vorgesehen werden, in dem geeignete Schritte auf der Seite der ECU ausgeführt werden.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
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1 ein Schaltbild, das ein Zündungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebes des Zündungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 die Beziehungen zwischen der Temperatur und dem umgekehrten Sättigungsstrom durch die Schottky-Barrierendiode, die als ein Temperaturerfassungselement gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
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4 die Beziehungen zwischen der Temperatur und einem Stromgrenzwert, die in einer Halbleiterschaltvorrichtung gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
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5 ein Schaltbild, das ein Zündungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ein Schaltbild, das ein Zündungssystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein Schaltbild, das ein Zündungssystem gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Erste Ausführungsform
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1 zeigt eine Ausführungsform eines Zündungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dem in 1 gezeigten Zündungssystem ist eine Leistungsquelle/Versorgung Vbat wie eine Batterie mit einem Ende einer Primärspule 61 einer Zündspule 6 verbunden, während eine Zündleistungshalbleitervorrichtung 5 mit dem anderen Ende der Primärspule 61 verbunden ist. Die Leistungsquelle Vbat ist auch mit einem Ende einer Sekundärspule 62 verbunden, und eine Zündkerze 7, deren eines Ende mit Masse verbunden ist, weist ein anderes Ende auf, das mit der Sekundärspule 62 verbunden ist. Weiter gibt eine ECU ein Steuereingangssignal zum Treiben der Halbleiterschaltvorrichtung 41 zu der Zündleistungshalbleitervorrichtung aus.
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Bei diesem Zündungssystem weist die Zündleistungshalbleitervorrichtung 5 eine Halbleiterschaltvorrichtung 4 auf, die einen bipolaren Transistor 41 mit isoliertem Gate enthält, zum Bewirken, dass ein Strom durch die Primärspule 61 fließt, oder dass der Strom, der durch die Primärspule 61 fließt, abgeschnitten/abgeschaltet wird, und eine integrierte Schaltung 3 zum Treiben und Steuern des IGBT 41 gemäß dem Steuersignal von der ECU 1 und anderer Betriebsbedingungen.
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Als der IGBT 41, der eine Hauptkomponente der Halbleiterschaltvorrichtung 4 ist, wird ein IGBT verwendet, der zusätzlich zu den normalen Elektrodenanschlüssen, d. h. Kollektor, Emitter und Gate einen Erfassungsemitter zum Erfassen des Kollektorstroms Ic, durch den ein Strom proportional zu (z. B. ungefähr 1/1.000) dem Kollektorstrom fließt, aufweist. Ebenfalls ist eine Zehnerdiode 42, die zum Schutz gegen einen Spannungsstoß zwischen dem Kollektor und das Gate in der umgekehrten Richtung geschaltet ist, vorgesehen.
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Weiter ist eine Schottky-Barrierendiode 43 auf dem gleichen Substrat als ein Temperaturerfassungselement zum Erfassen der Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 4 vorgesehen. Die Anode der Schottky-Barrierendiode 43 ist mit dem Emitteranschluss des IGBT 41 verbunden, während die Kathode der Schottky-Barrierendiode 43 mit der Referenzseite einer Stromspiegelschaltung in der integrierten Schaltung 3 verbunden ist, wie unten beschrieben.
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Die Funktionen der integrierten Schaltung 3 und der Zündungsbetrieb des gesamten Zündungssystems werden nun unter Bezugnahme auf das Zeitablaufdiagramm von 2 beschrieben.
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Ein Hochpegelsteuereingangssignal, das zu einer Zeit t1 von der ECU 1 an einen Eingangsanschluss der integrierten Schaltung 3 angelegt wird, wird einer Wellenformung in einer Schmitt-Triggerschaltung 11 unterworfen und schaltet danach einen ersten P-Kanal-MOS 12 aus. Eine erste Stromspiegelschaltung, die durch einen zweiten P-Kanal-MOS 17 und einen dritten P-Kanal-MOS 18 dargestellt ist, wird dann tätig zum Bewirken, dass ein Ausgangsstrom Ig2 durch einen ersten Widerstand 23 fließt, wodurch eine Gatetreiberspannung an den IGBT 41 erzeugt wird.
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Ein referenzseitiger Stromwert Ig1 der ersten Stromspiegelschaltung ist gleich dem Resultat der Subtraktion eines Ausgangs stromwertes If2 einer Strombegrenzungsschaltung, die unten beschrieben wird, und eines Ausgangsstromes Is2 einer Überhitzungsschutzschaltung, die unten beschrieben wird, von einem Ausgangsstromwert Ib1 einer Konstantstromquelle 19. In Bezug auf diesen referenzseitigen Strom Ig1 wird ein Strom Ig2 gemäß dem Spiegelverhältnis der ersten Stromspiegelschaltung als ein Ausgangsstrom erzeugt.
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Ein Kollektorstrom Ic, wie er in 2 gezeigt ist, fließt durch die Primärspule 61 und den IGBT 41 gemäß einer Zeitkonstanten, die durch die Induktanz und den Verdrahtungswiderstand der Primärspule 61 bestimmt ist.
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Als nächstes wird ein Niederpegelsteuereingangssignal zu einer Zeit t2 von der ECU 1 angelegt. Der erste P-Kanal-MOS 12 wird dadurch eingeschaltet zum Stoppen der ersten Stromspiegelschaltung. Ladung, die auf dem Gate des IGBT 41 angesammelt ist, wird in einer extrem kurzen Zeit durch den ersten Widerstand 23 ausgegeben. Als Resultat wird der IGBT 41 abgeschaltet/abgeschnitten.
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Zu dieser Zeit wird eine hohe Spannung von ungefähr 500 V auf den Kollektoranschluss des IGBT 41 durch die Primärspule 61 in der Richtung erzeugt zum Aufrechterhalten des Stromes, der geflossen ist. Diese Spannung wird auf 30 kV gemäß dem Wicklungsverhältnis der Zündspule 6 zum Erzeugen einer Bogenentladung auf der Zündkerze 7 verstärkt, die mit der Sekundärspule 62 verbunden ist.
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Als nächstes wird ein Fall, in dem ein Hochpegelsteuereingangssignal von der ECU 1 während einer vergleichsweise langen Erregungszeitperiode zu der Zeit t3 beschrieben.
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Durch Anlegen des Hochpegelsteuereingangssignals von der ECU 1 wird der Kollektorstrom Ic allmählich von der Zeit t3 auf die oben beschriebene Weise erhöht. Ein Stromgrenzwert zum Verhindern, dass der Kollektorstrom Ic gleich oder höher als ein vorbestimmter konstanter Wert wird, ist eingestellt zum Zwecke des Verhinderns des Schmelzens der Windung der Zündungsspule 6 und der magnetischen Sättigung des Transformators. Das Begrenzen des Kollektorstroms Ic wird durch einen unten beschriebenen Mechanismus realisiert. Ein Erfassungsstrom Ies von dem IGBT 41 fließt durch einen zweiten Widerstand 24 in der integrierten Schaltung 3 zum Erzeugen einer Spannung über den zweiten Widerstand 24 gemäß dem Kollektorstrom Ic des IGBT 41. Diese Spannung wird mit einer Spannung Vref1 einer ersten Referenzspannungsquelle 22 durch einen Verstärker 21 verglichen. Eine V-I-Wandlerschaltung 20 gibt einen Strom If1 gemäß der Differenz zwischen den verglichenen Werten aus. Von diesem Strom If1 erzeugt eine zweite Stromspiegelschaltung, die durch einen vierten P-Kanal-MOS 13 und einen fünften P-Kanal-MOS 14 dargestellt ist, einen Ausgangsstrom gemäß seinem Spiegelverhältnis. Dieser Ausgangsstrom wird als ein Strombegrenzungssignal If2 ausgegeben. Das Strombegrenzungssignal If2 wirkt in der Richtung zum Verringern des Stromes Ig2, von dem die Gatetreiberspannung an den IGBT 41 erzeugt ist. Als Resultat wird die Gatespannung verringert zum Verhindern, dass der Kollektorstrom Ic ansteigt. Das heißt, das gesamte System ist in einer negativen Rückkopplung in Bezug auf den Kollektorstrom Ic tätig, wodurch der Kollektorstrom Ic auf einen vorbestimmten konstanten Wert begrenzt wird.
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Wenn der Kollektorstrom Ic gleich dem Stromgrenzwert zu einer Zeit t4 wird, wird die Gatespannung an dem IGBT 41 gesenkt, und der IGBT 41 ist als Pentode tätig. Das heißt, während der Kollektorstrom Ic fließt, wird die Kollektorspannung nicht ausreichend verringert; Joule'scher Verlust wird in dem IGBT 41 erzeugt.
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Wenn die Betriebstemperatur erhöht wird, wird die erlaubte Leistungsverteilung des IGBT 41 verringert. Daher ist eine Überhitzungsschutzfunktion zum Begrenzen des Joule'schen Verlustes gemäß der Temperatur zum Schutz des IGBT 41 notwendig. Der Mechanismus der Überhitzungsschutzfunktion wird unten beschrieben.
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Die Kathode der Schottky-Barrierendiode 43, die auf der Halbleiterschaltvorrichtung 4 angebracht ist, ist mit der Referenzseite einer dritten Stromspiegelschaltung verbunden, die durch einen sechsten P-Kanal-MOS 15 und einen siebten P-Kanal-MOS 16 in der integrierten Schaltung 3 dargestellt ist. Ebenfalls wirkt der Ausgangsstrom Is2 von der dritten Stromspiegelschaltung in der Richtung zum Verringern des Stroms Ig2, von dem die Gatetreiberspannung an dem IGBT 41 erzeugt wird, wie in dem Fall der oben beschriebenen Strombegrenzungsfunktion.
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Der umgekehrte Sättigungsstrom Is durch die Schottky-Barrierendiode nimmt rasch zu, wenn die Temperatur ungefähr 170°C überschreitet, wie in dem Temperatureigenschaftsdiagramm in 3 gezeigt ist.
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Wenn somit die Betriebstemperatur ungefähr 170°C überschreitet, wird der Kollektorstrom Ic durch Verringern der Gatetreiberspannung mittels der Schottky-Barrierendiode 43 und der dritten Stromspiegelschaltung, die durch den sechsten P-Kanal-MOS 15 und den siebten P-Kanal-MOS 16 dargestellt ist, verringert. Die Überhitzungsschutzfunktion zum Begrenzen des Joule'schen Verlustes in dem IGBT 41 wird somit realisiert.
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Der oben beschriebene Mechanismus weist den Effekt des Verringern des Stroms Ig2, von dem die Gatetreiberspannung erzeugt wird, gemeinsam mit der oben beschriebenen Strombegrenzungsfunktion auf. Mit anderen Worten, die oben beschriebene Überhitzungsschutzfunktion ist eine Funktion zum Setzen des Stromgrenzwertes niedriger, als er während des normalen Betriebes ist, wenn die Betriebstemperatur ungefähr 170°C überschreitet, wie in 4 gezeigt ist.
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Die Überhitzungsschutzfunktion in der ersten Ausführungsform schneidet nicht eindeutig den IGBT 41 ab (schaltet ihn ab), sondern dient nur zum Verringern des Kollektorstromgrenzwertes für den IGBT 41. Das heißt, kein Abschalten wird zu irgendeiner Zeit ungleich dem geeigneten Zeitpunkt der ECU 1 ausgeführt, die Verhinderung einer fehlerhaften Zündung mit der Zündkerze 7 wird ermöglicht, ohne dass zusätzlich eine weiche Abschaltfunktion/Abschneidefunktion vorgesehen wird.
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Wenn die Betriebstemperatur fortfährt zuzunehmen, fährt der Stromgrenzwert fort abzunehmen, wodurch es schließlich unmöglich gemacht wird, ausreichend Energie zu liefern zum Bewirken einer Bogenentladung auf der Zündkerze 7. Allgemein gesprochen ist jedoch die Betriebsgeschwindigkeit der ECU 1 extrem hoch im Vergleich mit dem Anstieg der Betriebstemperatur. Daher gibt es eine ausreichende Zeitperiode von einem Start des Überhitzungsschutzes zu einem Zeitpunkt, an dem eine Fehlzündung tatsächlich auftritt, und ein ausreichender Zeitspielraum kann genommen werden, indem die ECU 1 eine Fehlzündung aufgrund des Überhitzungsschutzes erfassen, und sie kann geeignete Schritte unternehmen.
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Zweite Ausführungsform
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5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Leistungshalbleitervorrichtung für Zündvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In den Zeichnungen sind Komponenten, die in der Funktion zueinander äquivalent sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Beschreibung wird nicht redundant für sie gegeben.
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Die zweite Ausführungsform weist ein Merkmal auf, das bei der auf der Halbleiterschaltvorrichtung 4 angebrachten Schottky-Barrierendiode der ersten Ausführungsform in der integrierten Schaltung 3 angebracht ist. Bei der Zündleistungshalbleitervorrichtung 5 sind die Halbleiterschaltvorrichtung 4 und die integrierte Schaltung 3 nahe zueinander auf der Leiterplatte vorgesehen. Daher ist die thermische Kopplung zwischen diesen Komponenten bemerkenswert gut. Aus diesem Grund kann der gleiche Effekt wie in dem Fall, in dem das Temperaturerfassungselement auf der Halbleiterschaltvorrichtung 4 angebracht ist, auch erzielt werden.
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Es ist wünschenswerter, dass die Schottky-Barrierendiode 25 in der integrierten Schaltung 3 an einer Position nahezu der Halbleiterschaltvorrichtung 4 in dem Layout angebracht ist, z. B. in der Nähe der Seite der integrierten Schaltung 3, die der Schaltvorrichtung 4 zugewandt ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform können Verbindungsleitungen und Anschlussflächen für die Schottky-Barrierendiode 43, die in der ersten Ausführungsform benötigt sind, entfernt werden; die Effizienz des Auslegungsmusters der Halbleiterschaltvorrichtung 4 wird verbessert; und die Komponenten können mit einer verbesserten Flächeneffizienz vorgesehen werden. Daher kann die Zündleistungshalbleitervorrichtung 5 in einer verringerten Größe bei niedrigen Kosten implementiert werden.
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Es ist möglich, den Zustand zu benutzen, in dem die Schottky-Barrierendiode 25, die als ein Temperaturerfassungselement vorgesehen ist, in der integrierten Schaltung 3 angebracht ist. Zum Beispiel kann eine Schottky-Barrierendiode als die Diode benutzt werden, die zum Bilden der Konstantstromquelle 19 benutzt wird, anstelle des gewöhnlichen pn-Übergangstyps zum Einstellen einer Temperatureigenschaft der Konstantstromquelle zu der der Schottky-Barrierendiode 25, die als ein Temperaturerfassungselement vorgesehen ist.
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Es ist möglich, die Verringerungseigenschaft des Stromgrenzwertes zu der Zeit des Überhitzungsschutzes steiler herzustellen als auch die Temperatureigenschaft des Temperaturerfassungselements, indem eine Temperatureigenschaft der Konstantstromquelle 19 zugeordnet wird. Ein extrem hoher Grad der Eigenschaftsanpassung zwischen den Komponenten kann in der gleichen integrierten Schaltung 3 erzielt werden. Daher können die Temperatureigenschaften der Konstantstromquelle 19 und der Schottky-Barrierendiode 25, die als ein Temperaturerfassungselement vorgesehen ist, zueinander mit hoher Genauigkeit angepasst werden.
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Dritte Ausführungsform
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6 zeigt eine dritte Ausführungsform der Zündleistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei der ersten und zweiten Ausführungsform gibt es eine Möglichkeit des Versagens zum Erzielen der gewünschten Verringerungseigenschaft in Bezug auf den Stromgrenzwert zu der Zeit des Überhitzungsschutzes aufgrund von Herstellungsprozessvariationen in dem umgekehrten Sättigungsstrom durch die Schottky-Barrierendiode. Diese Variationen können eingestellt werden durch einen externen Verbindungsanschluss zum Verbessern der Ausbeute des Produktes und zum Ermöglichen der Einstellung der Abschwächungsempfindlichkeit des Stromgrenzwertes zur Benutzung des Produktes.
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Bei dem Beispiel der in 6 gezeigten Schaltung sind drei Auswahlschaltungen S1, S2 und S3 des Temperaturerfassungselementes mit verschiedenen Ausgangsstromwerten vorgesehen, und eine Auswahl zwischen der Gültigkeit und der Ungültigkeit einer jeden Temperaturerfassungselementausgabe von der Außenseite der Zündleistungshalbleitervorrichtung 5 wird ermöglicht.
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Die Schottky-Barrierendioden 25 sind entsprechend in jeder der Auswahlschaltungen S1–S3 der Temperaturerfassungselemente eingebaut. Die Größen der Dioden darin sind binär gewichtet (z. B., wenn die Größe in S1 gleich 1 ist, beträgt die Größe in S2 gleich 2 und die Größe in S3 beträgt 4). Weiter wird jede Auswahlschaltung des Temperaturerfassungselementes gültig gemacht/ungültig gemacht durch Einschalten/Ausschalten eines achten P-Kanal-MOS 26. Zum Einschalten/Ausschalten des achten P-Kanal-MOS 26 wird ein externer Anschluss auf Masse gelegt oder geöffnet.
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Auf diese Weise kann eine Auswahl der Größe der Schottky-Barrierendiode aus acht Größen gemacht werden: 0–7 kann durch eine Kombination der Temperaturerfassungselemente in den Schaltunten S1–S3 gemacht werden. Die Auswahl aus den Temperaturerfassungselementen kann von der Außenseite der Zündleistungshalbleitervorrichtung 5 wie bei der vorliegenden Ausführungsform gesetzt werden. Wenn eine Einstellung nur in dem Herstellungsprozess ausgeführt wird, kann die Anordnung derart sein, dass keine externe Anschlüsse vorgesehen werden und die Auswahl aus der Gültigkeit oder der Ungültigkeit eines jeden Temperaturerfassungselementes wird durch die Existenz/Nichtexistenz der Drahtverbindung zwischen den Anschlussflächen von S1–S3, die in der integrierten Schaltung 3 vorgesehen sind, und einem Masseanschluss durchgeführt.
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Vierte Ausführungsform
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7 zeigt eine vierte Ausführungsform der Zündleistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, wenn der Überhitzungsschutzbetrieb als Reaktion auf eine Zunahme bei der Betriebstemperatur gestartet wird, ist es wünschenswert, geeignete Rückkopplungsschritte auszuführen, zum Benachrichtigen der ECU 1 von dieser Situation, indem auf Tabellendaten der EIN-Zeit des Steuersignals Bezug und die Verringerung der Motorabgabe genommen wird.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Ausgangsschaltung 10 einer Überhitzungsschutzbetriebsbedingung in der integrierten Schaltung 3 vorgesehen. Ein neunter P-Kanal-MOS 40 ist mit der Ausgangsseite der dritten Stromspiegelschaltung verbunden, die den umgekehrten Sättigungsstrom Is1 durch die Schottky-Barrierendiode 25 erfasst, die als ein Temperaturerfassungselement vorgesehen ist, und ein Ausgangsstrom Is3 von dem neunten P-Kanal-MOS 40 fließt durch einen dritten Widerstand 43. Die über den dritten Widerstand 43 erzeugte Spannung und eine Spannung Vref2 einer zweiten Referenzspannungsquelle 42 werden durch einen Komparator 41 verglichen. Eine Ausgabe von dem Komparator 41 wird von der Zündleistungshalbleitervorrichtung 5 abgenommen, so dass sie durch die ECU 1 überwacht werden kann.
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Mit der Zündleistungshalbleitervorrichtung 5 in der vierten Ausführungsform, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann die ECU 1 immer greifen, ob oder nicht die Überhitzungsschutztätigkeit gegenwärtig ausgeführt wird, von der Ausgabe des Komparators 41, und daher kann sie geeignete Rückkopplungsschritte ausführen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 8-338350 A [0002]
- JP 2001-248529 A [0004]
- JP 2008-045514 A [0004]
