JP2002004991A - 点火用半導体装置 - Google Patents
点火用半導体装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入力信号が連続して印加後に出力段素子を強
制オフ動作させるときに点火コイルの２次巻線に無用な
高圧電圧を発生することがないようにした点火用半導体
装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 入力信号１９の連続印加時にＩＧＢＴ２
を強制的にオフ動作させるセルフシャットダウン回路と
して、タイマ回路１４と、コンデンサ１１と、抵抗１０
と、ＦＥＴ１５とからなる主電流漸減回路を構成する。
入力信号１９の印加で動作するタイマ回路１４がタイム
アウトすると、ＦＥＴ１５がオンし、電流制限回路の基
準電圧を作る抵抗９に並列に接続されたコンデンサ１１
を抵抗１０を通じて緩放電させ、基準電圧を徐々に低減
させる。これに伴い電流制限回路が徐々に主電流を絞っ
ていき、ＩＧＢＴ２をオフ動作させる。ＩＧＢＴ２の低
速オフ動作で、点火コイル１６に高圧電圧が発生しなく
なる。
制オフ動作させるときに点火コイルの２次巻線に無用な
高圧電圧を発生することがないようにした点火用半導体
装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 入力信号１９の連続印加時にＩＧＢＴ２
を強制的にオフ動作させるセルフシャットダウン回路と
して、タイマ回路１４と、コンデンサ１１と、抵抗１０
と、ＦＥＴ１５とからなる主電流漸減回路を構成する。
入力信号１９の印加で動作するタイマ回路１４がタイム
アウトすると、ＦＥＴ１５がオンし、電流制限回路の基
準電圧を作る抵抗９に並列に接続されたコンデンサ１１
を抵抗１０を通じて緩放電させ、基準電圧を徐々に低減
させる。これに伴い電流制限回路が徐々に主電流を絞っ
ていき、ＩＧＢＴ２をオフ動作させる。ＩＧＢＴ２の低
速オフ動作で、点火コイル１６に高圧電圧が発生しなく
なる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は点火用半導体装置に
関し、特に自動車用内燃機関の点火装置系に適用される
点火用半導体装置に関する。
関し、特に自動車用内燃機関の点火装置系に適用される
点火用半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用内燃機関の点火装置系は、内燃
機関の気筒ごとに点火コイルおよび点火用半導体装置を
取り付けるようにしたディストリビュータレス点火シス
テムが一般的になってきている。このようなシステムで
使われる点火用半導体装置は、点火コイルの１次側電流
をオン・オフさせるスイッチングデバイスから構成され
ている。
機関の気筒ごとに点火コイルおよび点火用半導体装置を
取り付けるようにしたディストリビュータレス点火シス
テムが一般的になってきている。このようなシステムで
使われる点火用半導体装置は、点火コイルの１次側電流
をオン・オフさせるスイッチングデバイスから構成され
ている。
【０００３】各気筒に設けられた点火用半導体装置は、
エンジンコントロールユニットによって個々にオン・オ
フ制御されるが、たとえばエンジンがエンストした場合
のように、そのオン・オフ制御が正常に行われなくなる
場合がある。特に、スイッチングデバイスに連続した駆
動信号が印加されるような場合には、１次側に連続電流
が流れることにより点火コイルが破壊または焼損した
り、特定の気筒だけが勝手に爆発することによってエン
ジンが異常振動したりするようになる。
エンジンコントロールユニットによって個々にオン・オ
フ制御されるが、たとえばエンジンがエンストした場合
のように、そのオン・オフ制御が正常に行われなくなる
場合がある。特に、スイッチングデバイスに連続した駆
動信号が印加されるような場合には、１次側に連続電流
が流れることにより点火コイルが破壊または焼損した
り、特定の気筒だけが勝手に爆発することによってエン
ジンが異常振動したりするようになる。
【０００４】このような異常動作に対処した装置が、た
とえば特開平８−２８４１５号公報に記載されている。
この公報に記載の技術によれば、連続通電防止回路を備
え、エンジンコントロールユニットからの駆動信号によ
りスイッチングデバイスの通電状態が所定時間以上続い
た場合に、そのスイッチングデバイスに入力される駆動
信号を強制的に遮断してスイッチングデバイスの駆動を
停止させるようにしている。これにより、連続通電によ
るスイッチングデバイスおよび点火コイルの損傷を防止
している。
とえば特開平８−２８４１５号公報に記載されている。
この公報に記載の技術によれば、連続通電防止回路を備
え、エンジンコントロールユニットからの駆動信号によ
りスイッチングデバイスの通電状態が所定時間以上続い
た場合に、そのスイッチングデバイスに入力される駆動
信号を強制的に遮断してスイッチングデバイスの駆動を
停止させるようにしている。これにより、連続通電によ
るスイッチングデバイスおよび点火コイルの損傷を防止
している。
【０００５】また、このような点火用半導体装置には、
電流制限回路が設けられていて、スイッチングデバイス
が過電流を検出した場合に、スイッチングデバイスの駆
動信号を抑えることで、スイッチングデバイスが破壊さ
れないようにすることも行われている。
電流制限回路が設けられていて、スイッチングデバイス
が過電流を検出した場合に、スイッチングデバイスの駆
動信号を抑えることで、スイッチングデバイスが破壊さ
れないようにすることも行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
点火用半導体装置では、電流制限回路が出力段素子の過
電流を防止して点火用半導体装置および点火コイルが熱
破壊することを防止し、さらに連続通電防止回路が一定
時間以上の連続した駆動信号が印加された場合にその駆
動信号をオフさせて点火用半導体装置の出力段素子をオ
フ動作させているが、特に、一定時間経過後のオフ動作
は通常時と同一速度で行っているため、点火コイルの２
次巻線に通常動作時と同様の高圧電圧が発生し、気筒内
に残っているガソリン混合気が着火してエンジンに異常
な回転力を与えてしまうことがあるという問題点があっ
た。
点火用半導体装置では、電流制限回路が出力段素子の過
電流を防止して点火用半導体装置および点火コイルが熱
破壊することを防止し、さらに連続通電防止回路が一定
時間以上の連続した駆動信号が印加された場合にその駆
動信号をオフさせて点火用半導体装置の出力段素子をオ
フ動作させているが、特に、一定時間経過後のオフ動作
は通常時と同一速度で行っているため、点火コイルの２
次巻線に通常動作時と同様の高圧電圧が発生し、気筒内
に残っているガソリン混合気が着火してエンジンに異常
な回転力を与えてしまうことがあるという問題点があっ
た。
【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、駆動信号が連続して印加後に出力段素子をオ
フ動作させるが、そのオフ動作時に点火コイルの２次巻
線に無用な高圧電圧を発生することがないようにした点
火用半導体装置を提供することを目的とする。
のであり、駆動信号が連続して印加後に出力段素子をオ
フ動作させるが、そのオフ動作時に点火コイルの２次巻
線に無用な高圧電圧を発生することがないようにした点
火用半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、点火コイルと直列に接続されて前記点火
コイルに流れる電流をオン・オフ制御するスイッチング
デバイスと、前記点火コイルに流れる電流を制限するよ
う前記スイッチングデバイスを制御する電流制限回路
と、前記点火コイルから放出される電圧をクランプする
電圧制限回路とを搭載した点火用半導体装置において、
前記スイッチングデバイスの駆動端子に印加された入力
信号に応答して動作を開始し、前記入力信号の印加から
一定時間経過後に出力信号を出力するタイマ回路と、前
記タイマ回路の出力信号に応答して、前記入力信号の継
続印加に拘らず、前記スイッチングデバイスに流れてい
る電流を低減させる主電流漸減回路と、を備えているこ
とを特徴とする点火用半導体装置が提供される。
決するために、点火コイルと直列に接続されて前記点火
コイルに流れる電流をオン・オフ制御するスイッチング
デバイスと、前記点火コイルに流れる電流を制限するよ
う前記スイッチングデバイスを制御する電流制限回路
と、前記点火コイルから放出される電圧をクランプする
電圧制限回路とを搭載した点火用半導体装置において、
前記スイッチングデバイスの駆動端子に印加された入力
信号に応答して動作を開始し、前記入力信号の印加から
一定時間経過後に出力信号を出力するタイマ回路と、前
記タイマ回路の出力信号に応答して、前記入力信号の継
続印加に拘らず、前記スイッチングデバイスに流れてい
る電流を低減させる主電流漸減回路と、を備えているこ
とを特徴とする点火用半導体装置が提供される。
【０００９】このような点火用半導体装置によれば、ス
イッチングデバイスをオン駆動する入力信号が連続して
印加されるような場合、タイマ回路が出力信号を出力
し、この出力信号に応答して、主電流漸減回路がスイッ
チングデバイスに流れている電流を低減させるように制
御する。これにより、スイッチングデバイスは通常のオ
フ動作よりも低速度でオフ動作を行うことにより、点火
コイルの１次巻線を流れる電流が低速度で遮断され、し
たがって、２次巻線に高圧電圧が発生することが抑制さ
れる。
イッチングデバイスをオン駆動する入力信号が連続して
印加されるような場合、タイマ回路が出力信号を出力
し、この出力信号に応答して、主電流漸減回路がスイッ
チングデバイスに流れている電流を低減させるように制
御する。これにより、スイッチングデバイスは通常のオ
フ動作よりも低速度でオフ動作を行うことにより、点火
コイルの１次巻線を流れる電流が低速度で遮断され、し
たがって、２次巻線に高圧電圧が発生することが抑制さ
れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明による点火用
半導体装置の第１の実施の形態における構成例を示す回
路図である。この点火用半導体装置１は、出力段素子で
あるスイッチングデバイスとしてＩＧＢＴ（Insulated
Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタ）２を使用している。ＩＧＢＴ２のコレクタ
とゲートとの間には、点火コイルから放出された電圧を
クランプするためのツェナーダイオード３が接続されて
いる。ＩＧＢＴ２のエミッタは、シャント抵抗４を介し
て接地され、ゲートは抵抗５，６を介して入力端子７に
接続されている。ＩＧＢＴ２のエミッタとシャント抵抗
４との接続点は演算増幅器８の非反転入力に接続され、
演算増幅器８の反転入力は抵抗９，１０、コンデンサ１
１および定電流素子１２の共通接続点に接続され、演算
増幅器８の出力はＦＥＴ（Field-Effect Transistor：
電界効果トランジスタ）１３のゲートに接続されてい
る。このＦＥＴ１３のドレインは抵抗５，６の共通接続
点に接続され、ソースは接地されている。入力端子７
は、また、演算増幅器８の電源端子、定電流素子１２お
よびタイマ回路１４に接続されている。タイマ回路１４
の出力はＦＥＴ１５のゲートに接続されている。このＦ
ＥＴ１５のドレインは抵抗１０に接続され、ソースは接
地されている。さらに、ＩＧＢＴ２のコレクタは、点火
コイル１６の１次巻線に接続され、この１次巻線の他端
は電池１７に接続されている。点火コイル１６の２次巻
線は点火プラグのギャップ１８を介して接地されてい
る。
を参照して詳細に説明する。図１は本発明による点火用
半導体装置の第１の実施の形態における構成例を示す回
路図である。この点火用半導体装置１は、出力段素子で
あるスイッチングデバイスとしてＩＧＢＴ（Insulated
Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタ）２を使用している。ＩＧＢＴ２のコレクタ
とゲートとの間には、点火コイルから放出された電圧を
クランプするためのツェナーダイオード３が接続されて
いる。ＩＧＢＴ２のエミッタは、シャント抵抗４を介し
て接地され、ゲートは抵抗５，６を介して入力端子７に
接続されている。ＩＧＢＴ２のエミッタとシャント抵抗
４との接続点は演算増幅器８の非反転入力に接続され、
演算増幅器８の反転入力は抵抗９，１０、コンデンサ１
１および定電流素子１２の共通接続点に接続され、演算
増幅器８の出力はＦＥＴ（Field-Effect Transistor：
電界効果トランジスタ）１３のゲートに接続されてい
る。このＦＥＴ１３のドレインは抵抗５，６の共通接続
点に接続され、ソースは接地されている。入力端子７
は、また、演算増幅器８の電源端子、定電流素子１２お
よびタイマ回路１４に接続されている。タイマ回路１４
の出力はＦＥＴ１５のゲートに接続されている。このＦ
ＥＴ１５のドレインは抵抗１０に接続され、ソースは接
地されている。さらに、ＩＧＢＴ２のコレクタは、点火
コイル１６の１次巻線に接続され、この１次巻線の他端
は電池１７に接続されている。点火コイル１６の２次巻
線は点火プラグのギャップ１８を介して接地されてい
る。
【００１１】ここで、シャント抵抗４、演算増幅器８、
ＦＥＴ１３、抵抗５、抵抗９、定電流素子１２、および
抵抗６は、ＩＧＢＴ２の負荷電流を制限するための電流
制限回路を構成している。また、定電流素子１２は、演
算増幅器８の基準電圧を作る目的の素子であり、その基
準電圧は定電流素子１２が流す電流と抵抗９の抵抗値と
の積で定まる値であり、ＩＧＢＴ２の制限電流値がシャ
ント抵抗４に流れたときの端子電圧に相当する。
ＦＥＴ１３、抵抗５、抵抗９、定電流素子１２、および
抵抗６は、ＩＧＢＴ２の負荷電流を制限するための電流
制限回路を構成している。また、定電流素子１２は、演
算増幅器８の基準電圧を作る目的の素子であり、その基
準電圧は定電流素子１２が流す電流と抵抗９の抵抗値と
の積で定まる値であり、ＩＧＢＴ２の制限電流値がシャ
ント抵抗４に流れたときの端子電圧に相当する。
【００１２】さらに、抵抗９に並列に接続されたコンデ
ンサ１１、抵抗１０、ＦＥＴ１５およびタイマ回路１４
は、入力信号１９が連続して入力端子７に印加された場
合にＩＧＢＴ２をオフ動作させるセルフシャットダウン
回路を構成しているが、特に本発明では、このセルフシ
ャットダウン回路は、ＩＧＢＴ２のターンオフ動作を低
速で行う主電流漸減回路としている。タイマ回路１４
は、入力信号１９が印加されたときからある一定時間経
過後にＦＥＴ１５のゲートに駆動信号を出す回路であ
る。
ンサ１１、抵抗１０、ＦＥＴ１５およびタイマ回路１４
は、入力信号１９が連続して入力端子７に印加された場
合にＩＧＢＴ２をオフ動作させるセルフシャットダウン
回路を構成しているが、特に本発明では、このセルフシ
ャットダウン回路は、ＩＧＢＴ２のターンオフ動作を低
速で行う主電流漸減回路としている。タイマ回路１４
は、入力信号１９が印加されたときからある一定時間経
過後にＦＥＴ１５のゲートに駆動信号を出す回路であ
る。
【００１３】以上の構成において、入力信号１９が入力
端子７に印加されると、ＩＧＢＴ２がターンオン動作を
し、電池１７から点火コイル１６の１次巻線およびＩＧ
ＢＴ２を介して電流が流れる。その後、タイマ回路１４
の動作時間より短い時間範囲内で入力信号１９がオフに
なると、ＩＧＢＴ２はターンオフ動作をし、点火コイル
１６の１次巻線に流れていた電流が遮断される。これに
より、点火コイル１６の１次巻線に蓄えられたエネルギ
が２次巻線に誘起され、２次巻線に高圧電圧が発生して
ギャップ１８にて放電が発生し、気筒内の混合気に点火
される。この通常動作でのＩＧＢＴ２のターンオフ動作
は、ＩＧＢＴ２の入力容量と抵抗５，６および入力信号
回路の抵抗値で決定され、一般に、５０マイクロ秒以下
で動作する。
端子７に印加されると、ＩＧＢＴ２がターンオン動作を
し、電池１７から点火コイル１６の１次巻線およびＩＧ
ＢＴ２を介して電流が流れる。その後、タイマ回路１４
の動作時間より短い時間範囲内で入力信号１９がオフに
なると、ＩＧＢＴ２はターンオフ動作をし、点火コイル
１６の１次巻線に流れていた電流が遮断される。これに
より、点火コイル１６の１次巻線に蓄えられたエネルギ
が２次巻線に誘起され、２次巻線に高圧電圧が発生して
ギャップ１８にて放電が発生し、気筒内の混合気に点火
される。この通常動作でのＩＧＢＴ２のターンオフ動作
は、ＩＧＢＴ２の入力容量と抵抗５，６および入力信号
回路の抵抗値で決定され、一般に、５０マイクロ秒以下
で動作する。
【００１４】入力端子７に入力信号１９が印加されたと
き、入力信号１９の電位が演算増幅器８の電源電圧にな
るとともに、定電流素子１２により抵抗９に一定の電流
を供給し、演算増幅器８の反転入力に基準電圧を与え
る。これにより、この点火用半導体装置１の電流制限回
路が動作する。ＩＧＢＴ２がターンオン動作することに
より、シャント抵抗４に電流が流れるが、この電流が異
常に増えて、シャント抵抗４の端子電圧が基準電圧を越
えると、演算増幅器８の出力電位が反転し、ＦＥＴ１３
をターンオンし、抵抗５，６の共通接続点をアースに接
続することにより、ＩＧＢＴ２のゲートへの入力信号１
９を遮断し、ＩＧＢＴ２を強制的にターンオフ動作させ
る。
き、入力信号１９の電位が演算増幅器８の電源電圧にな
るとともに、定電流素子１２により抵抗９に一定の電流
を供給し、演算増幅器８の反転入力に基準電圧を与え
る。これにより、この点火用半導体装置１の電流制限回
路が動作する。ＩＧＢＴ２がターンオン動作することに
より、シャント抵抗４に電流が流れるが、この電流が異
常に増えて、シャント抵抗４の端子電圧が基準電圧を越
えると、演算増幅器８の出力電位が反転し、ＦＥＴ１３
をターンオンし、抵抗５，６の共通接続点をアースに接
続することにより、ＩＧＢＴ２のゲートへの入力信号１
９を遮断し、ＩＧＢＴ２を強制的にターンオフ動作させ
る。
【００１５】次に、エンストなどにより、入力端子７に
入力信号１９が連続して印加されるときのこの点火用半
導体装置の動作を図２を参照しながら説明する。図２は
点火コイルの２次側電圧と１次側電流・電圧の関係を示
す図であって、（Ａ）は点火コイル周りを示し、（Ｂ）
は点火コイルの１次側電流・電圧の変化を示し、（Ｃ）
は点火コイルの２次側電圧の変化を示している。図２の
（Ａ）において、ＩＧＢＴ２はスイッチで表し、点火コ
イル１６の１次巻線を流れる電流をＩL、ＩＧＢＴ２の
コレクタ・エミッタ間電圧をＶSW、２次巻線に発生され
るギャップ１８の電圧をＶC2で表している。
入力信号１９が連続して印加されるときのこの点火用半
導体装置の動作を図２を参照しながら説明する。図２は
点火コイルの２次側電圧と１次側電流・電圧の関係を示
す図であって、（Ａ）は点火コイル周りを示し、（Ｂ）
は点火コイルの１次側電流・電圧の変化を示し、（Ｃ）
は点火コイルの２次側電圧の変化を示している。図２の
（Ａ）において、ＩＧＢＴ２はスイッチで表し、点火コ
イル１６の１次巻線を流れる電流をＩL、ＩＧＢＴ２の
コレクタ・エミッタ間電圧をＶSW、２次巻線に発生され
るギャップ１８の電圧をＶC2で表している。
【００１６】まず、点火用半導体装置１の通常動作から
説明する。ＩＧＢＴ２がターンオンすると、（Ｂ）に示
したように、電圧ＶSWは電池の電圧から接地電位に低下
し、点火コイル１６の１次巻線を流れる電流ＩLは徐々
に上昇する。その後、電流ＩLが所定の電流値以上にな
ると、電流制限回路が動作し、電流値が制限され、電圧
ＶSWが若干上昇する。ＩＧＢＴ２がターンオフ動作をす
ると、電流ＩLは０まで低下し、これに伴って、電圧Ｖ
SWが急上昇する。この電圧ＶSWは、ツェナーダイオード
３によって決まるツェナー電圧でクランプされると、１
次巻線のエネルギが２次巻線側に誘起し、その後低下す
る。２次巻線側は、その誘起されたエネルギによって、
マイナスの電位が生起し、（Ｃ）に示したように、ギャ
ップ１８の電圧ＶC2がマイナス方向に上昇していく。こ
の２次巻線に生起された電圧は、ある位相遅れをもって
１次巻線側に帰還され、低下していた電圧ＶSWは再度上
昇する。そして、２次巻線の電圧、すなわちギャップ１
８の電圧ＶC2がある電圧まで上昇すると、ギャップ１８
にて放電が発生し、これにより、点火コイル１６の１次
巻線および２次巻線の電圧は低下し、電圧ＶSWは電池電
圧に、ギャップ１８の電圧ＶC2は０になる。
説明する。ＩＧＢＴ２がターンオンすると、（Ｂ）に示
したように、電圧ＶSWは電池の電圧から接地電位に低下
し、点火コイル１６の１次巻線を流れる電流ＩLは徐々
に上昇する。その後、電流ＩLが所定の電流値以上にな
ると、電流制限回路が動作し、電流値が制限され、電圧
ＶSWが若干上昇する。ＩＧＢＴ２がターンオフ動作をす
ると、電流ＩLは０まで低下し、これに伴って、電圧Ｖ
SWが急上昇する。この電圧ＶSWは、ツェナーダイオード
３によって決まるツェナー電圧でクランプされると、１
次巻線のエネルギが２次巻線側に誘起し、その後低下す
る。２次巻線側は、その誘起されたエネルギによって、
マイナスの電位が生起し、（Ｃ）に示したように、ギャ
ップ１８の電圧ＶC2がマイナス方向に上昇していく。こ
の２次巻線に生起された電圧は、ある位相遅れをもって
１次巻線側に帰還され、低下していた電圧ＶSWは再度上
昇する。そして、２次巻線の電圧、すなわちギャップ１
８の電圧ＶC2がある電圧まで上昇すると、ギャップ１８
にて放電が発生し、これにより、点火コイル１６の１次
巻線および２次巻線の電圧は低下し、電圧ＶSWは電池電
圧に、ギャップ１８の電圧ＶC2は０になる。
【００１７】次に、エンストが発生して、入力信号１９
が連続して印加される場合について説明する。入力信号
１９の印加が一定時間以上経過すると、タイマ回路１４
がＦＥＴ１５のゲートに駆動信号を出す。すると、ＦＥ
Ｔ１５はターンオンし、コンデンサ１１に蓄えられた電
荷を抵抗１０を介して放電する。この放電する速度はこ
れらコンデンサ１１および抵抗１０の時定数によって決
められる。
が連続して印加される場合について説明する。入力信号
１９の印加が一定時間以上経過すると、タイマ回路１４
がＦＥＴ１５のゲートに駆動信号を出す。すると、ＦＥ
Ｔ１５はターンオンし、コンデンサ１１に蓄えられた電
荷を抵抗１０を介して放電する。この放電する速度はこ
れらコンデンサ１１および抵抗１０の時定数によって決
められる。
【００１８】タイマ回路１４がＦＥＴ１５に対して駆動
信号を出すとき、ＩＧＢＴ２は演算増幅器８、ＦＥＴ１
３などにより電流制限が掛かっている状態にある。この
状態のときに、コンデンサ１１が放電されると、演算増
幅器８の基準電圧が徐々に低下していくことになる。Ｉ
ＧＢＴ２は、シャント抵抗４の端子電圧と演算増幅器８
の基準電圧とが同じになるよう電流制御するので、図２
の（Ｂ）に破線で示したように、基準電圧の低下に伴っ
て徐々に電流ＩLを減少させていく。これにより、電圧
ＶSWについても、破線で示したように、電流制限されて
いるときの電位から徐々に上昇するようになり、これに
伴って、ギャップ１８の電圧ＶC2は、図２の（Ｃ）に破
線で示したように変化することになる。このように、Ｉ
ＧＢＴ２の電流制限値を変化させてＩＧＢＴ２を低速で
ターンオフ動作させるようにしたことで、ギャップ１８
の電圧ＶC2は放電に至る電圧まで昇圧されることがなく
なり、したがって、無用な爆発が起きることもなくな
る。
信号を出すとき、ＩＧＢＴ２は演算増幅器８、ＦＥＴ１
３などにより電流制限が掛かっている状態にある。この
状態のときに、コンデンサ１１が放電されると、演算増
幅器８の基準電圧が徐々に低下していくことになる。Ｉ
ＧＢＴ２は、シャント抵抗４の端子電圧と演算増幅器８
の基準電圧とが同じになるよう電流制御するので、図２
の（Ｂ）に破線で示したように、基準電圧の低下に伴っ
て徐々に電流ＩLを減少させていく。これにより、電圧
ＶSWについても、破線で示したように、電流制限されて
いるときの電位から徐々に上昇するようになり、これに
伴って、ギャップ１８の電圧ＶC2は、図２の（Ｃ）に破
線で示したように変化することになる。このように、Ｉ
ＧＢＴ２の電流制限値を変化させてＩＧＢＴ２を低速で
ターンオフ動作させるようにしたことで、ギャップ１８
の電圧ＶC2は放電に至る電圧まで昇圧されることがなく
なり、したがって、無用な爆発が起きることもなくな
る。
【００１９】以上の、ＩＧＢＴ２の負荷電流を制限する
ための電流制限回路およびＩＧＢＴ２のターンオフ動作
を低速で行う主電流漸減回路を備えた点火用半導体装置
１はそれらの各部品を組み合わせた混成集積回路によっ
て構成することができる。たとえばセラミック基板上
に、ＩＧＢＴ２、演算増幅器８、定電流素子１２、タイ
マ回路１４、ＦＥＴ１３，１５などのシリコンチップを
搭載し、抵抗５，６，９，１０として印刷抵抗または抵
抗チップを、シャント抵抗４として抵抗チップを、コン
デンサ１１としてコンデンサチップを搭載し、それらを
ワイヤで接続し、樹脂封止することによって１パッケー
ジに納めることができる。
ための電流制限回路およびＩＧＢＴ２のターンオフ動作
を低速で行う主電流漸減回路を備えた点火用半導体装置
１はそれらの各部品を組み合わせた混成集積回路によっ
て構成することができる。たとえばセラミック基板上
に、ＩＧＢＴ２、演算増幅器８、定電流素子１２、タイ
マ回路１４、ＦＥＴ１３，１５などのシリコンチップを
搭載し、抵抗５，６，９，１０として印刷抵抗または抵
抗チップを、シャント抵抗４として抵抗チップを、コン
デンサ１１としてコンデンサチップを搭載し、それらを
ワイヤで接続し、樹脂封止することによって１パッケー
ジに納めることができる。
【００２０】また、点火用半導体装置１は、ＩＧＢＴ
２、電流制限回路および主電流漸減回路の複数の半導体
チップ（ベアチップ）のみで構成して１パッケージに納
めるようにすることもできる。
２、電流制限回路および主電流漸減回路の複数の半導体
チップ（ベアチップ）のみで構成して１パッケージに納
めるようにすることもできる。
【００２１】さらに、点火用半導体装置１のすべての機
能を一つのシリコン基板上に形成することにより、点火
用半導体装置１を１チップにて構成することもできる。
図３は点火用半導体装置の第２の実施の形態における構
成例を示す回路図である。この図３において、図１に示
した要素と同じ要素については同じ符号を付してその詳
細な説明は省略する。本実施の形態では、主電流漸減回
路を、タイマ回路１４と、発振回路２０と、シフト回路
２１と、ｎ組の抵抗２２−１〜２２−ｎおよびＦＥＴ２
３−１〜２３−ｎとで構成している。
能を一つのシリコン基板上に形成することにより、点火
用半導体装置１を１チップにて構成することもできる。
図３は点火用半導体装置の第２の実施の形態における構
成例を示す回路図である。この図３において、図１に示
した要素と同じ要素については同じ符号を付してその詳
細な説明は省略する。本実施の形態では、主電流漸減回
路を、タイマ回路１４と、発振回路２０と、シフト回路
２１と、ｎ組の抵抗２２−１〜２２−ｎおよびＦＥＴ２
３−１〜２３−ｎとで構成している。
【００２２】タイマ回路１４は、入力信号１９が印加さ
れたときからある一定時間経過後に主電流漸減開始信号
を出す回路であり、その出力は発振回路２０に接続され
る。発振回路２０の出力はシフト回路２１に接続され、
シフト回路２１のｎ個の出力はそれぞれＦＥＴ２３−１
〜２３−ｎのゲートに接続されている。抵抗２２−１〜
２２−ｎおよびＦＥＴ２３−１〜２３−ｎの各直列回路
は、演算増幅器８の基準電圧を生成する抵抗９にそれぞ
れ並列に接続されている。この抵抗９と抵抗２２−１〜
２２−ｎとの並列回路により、演算増幅器８の基準電圧
を階段状に低減させる回路を構成している。
れたときからある一定時間経過後に主電流漸減開始信号
を出す回路であり、その出力は発振回路２０に接続され
る。発振回路２０の出力はシフト回路２１に接続され、
シフト回路２１のｎ個の出力はそれぞれＦＥＴ２３−１
〜２３−ｎのゲートに接続されている。抵抗２２−１〜
２２−ｎおよびＦＥＴ２３−１〜２３−ｎの各直列回路
は、演算増幅器８の基準電圧を生成する抵抗９にそれぞ
れ並列に接続されている。この抵抗９と抵抗２２−１〜
２２−ｎとの並列回路により、演算増幅器８の基準電圧
を階段状に低減させる回路を構成している。
【００２３】発振回路２０は、階段状に低減させる速度
を決め、シフト回路２１は、ＦＥＴ２３−１、ＦＥＴ２
３−ｎあるいはＦＥＴ２３−１とＦＥＴ２３−ｎとの中
間に存在するＦＥＴの、どのＦＥＴを駆動するかを決め
る回路である。抵抗２２−１〜２２−ｎが同一抵抗値の
場合には、１番目のＦＥＴ２３−１からｎ番目のＦＥＴ
２３−ｎまで、順番に駆動信号を与えれば、抵抗９の両
端低抗値は、抵抗９とｎ個の抵抗値の並列値になり、徐
々に抵抗値が下がる。そして抵抗９の両端電圧はオーム
の法則（抵抗×電流＝電圧）で決まる電圧になり、結果
としてＩＧＢＴ２のコレクタ電流をゆっくり減少させる
ことができる。それが、点火コイル１６の２次巻線に高
圧電圧が発生するのを抑制することにつながる。
を決め、シフト回路２１は、ＦＥＴ２３−１、ＦＥＴ２
３−ｎあるいはＦＥＴ２３−１とＦＥＴ２３−ｎとの中
間に存在するＦＥＴの、どのＦＥＴを駆動するかを決め
る回路である。抵抗２２−１〜２２−ｎが同一抵抗値の
場合には、１番目のＦＥＴ２３−１からｎ番目のＦＥＴ
２３−ｎまで、順番に駆動信号を与えれば、抵抗９の両
端低抗値は、抵抗９とｎ個の抵抗値の並列値になり、徐
々に抵抗値が下がる。そして抵抗９の両端電圧はオーム
の法則（抵抗×電流＝電圧）で決まる電圧になり、結果
としてＩＧＢＴ２のコレクタ電流をゆっくり減少させる
ことができる。それが、点火コイル１６の２次巻線に高
圧電圧が発生するのを抑制することにつながる。
【００２４】図４は点火用半導体装置の第３の実施の形
態における構成例を示す回路図である。この図４におい
て、図１に示した要素と同じ要素については同じ符号を
付してその詳細な説明は省略する。本実施の形態では、
電流制限回路を、抵抗２４，２５とトランジスタ２６と
で構成し、主電流漸減回路を、タイマ回路１４と、抵抗
２７と、ＦＥＴ２８とで構成している。
態における構成例を示す回路図である。この図４におい
て、図１に示した要素と同じ要素については同じ符号を
付してその詳細な説明は省略する。本実施の形態では、
電流制限回路を、抵抗２４，２５とトランジスタ２６と
で構成し、主電流漸減回路を、タイマ回路１４と、抵抗
２７と、ＦＥＴ２８とで構成している。
【００２５】すなわち、電流制限回路では、ＩＧＢＴ２
のエミッタとシャント抵抗４との接続点は抵抗２４を介
してトランジスタ２６のベースに接続され、トランジス
タ２６のコレクタは抵抗５と抵抗６との共通接続点に接
続され、エミッタは抵抗２５を介して接地されている。
主電流漸減回路では、タイマ回路１４の出力はＦＥＴ２
８のゲートに接続され、ドレインは抵抗５と抵抗６との
共通接続点に接続され、ソースは接地されている。
のエミッタとシャント抵抗４との接続点は抵抗２４を介
してトランジスタ２６のベースに接続され、トランジス
タ２６のコレクタは抵抗５と抵抗６との共通接続点に接
続され、エミッタは抵抗２５を介して接地されている。
主電流漸減回路では、タイマ回路１４の出力はＦＥＴ２
８のゲートに接続され、ドレインは抵抗５と抵抗６との
共通接続点に接続され、ソースは接地されている。
【００２６】入力端子７への入力信号１９の印加によっ
てＩＧＢＴ２がターンオンし、主電流が増加していく途
中で、主電流によって生じるシャント抵抗４の端子電圧
がトランジスタ２６の順方向バイアス電圧を越えると、
トランジスタ２６がターンオンし、抵抗５と抵抗６との
共通接続点の電位をアース電位の方向に引き込み、ＩＧ
ＢＴ２のゲート電圧を低下させることにより、主電流を
低下させ、主電流を予め決められた値に制限する。
てＩＧＢＴ２がターンオンし、主電流が増加していく途
中で、主電流によって生じるシャント抵抗４の端子電圧
がトランジスタ２６の順方向バイアス電圧を越えると、
トランジスタ２６がターンオンし、抵抗５と抵抗６との
共通接続点の電位をアース電位の方向に引き込み、ＩＧ
ＢＴ２のゲート電圧を低下させることにより、主電流を
低下させ、主電流を予め決められた値に制限する。
【００２７】次に、入力信号１９が連続して入力端子７
に印加された場合は、入力信号１９の印加時点から所定
時間後にタイマ回路１４が駆動信号を出力する。これに
より、ＦＥＴ２８がターンオンし、入力信号１９が抵抗
２７に分流してＩＧＢＴ２のゲート電圧を下げようとす
る。また、ＩＧＢＴ２のゲートに蓄えられた電荷は抵抗
５および抵抗２７を介し放出され、ＩＧＢＴ２はオフ動
作を開始する。ＩＧＢＴ２のターンオフ速度を決めるの
は抵抗５および抵抗２７であり、抵抗２７の抵抗値を大
きくすることでＩＧＢＴ２のターンオフ速度を遅くする
ことができる。すなわち、ＩＧＢＴ２および点火コイル
１６の１次巻線を流れる電流をゆっくり低減させること
ができ、点火コイル１６の２次巻線に高圧電圧が発生す
るのを抑制することができる。
に印加された場合は、入力信号１９の印加時点から所定
時間後にタイマ回路１４が駆動信号を出力する。これに
より、ＦＥＴ２８がターンオンし、入力信号１９が抵抗
２７に分流してＩＧＢＴ２のゲート電圧を下げようとす
る。また、ＩＧＢＴ２のゲートに蓄えられた電荷は抵抗
５および抵抗２７を介し放出され、ＩＧＢＴ２はオフ動
作を開始する。ＩＧＢＴ２のターンオフ速度を決めるの
は抵抗５および抵抗２７であり、抵抗２７の抵抗値を大
きくすることでＩＧＢＴ２のターンオフ速度を遅くする
ことができる。すなわち、ＩＧＢＴ２および点火コイル
１６の１次巻線を流れる電流をゆっくり低減させること
ができ、点火コイル１６の２次巻線に高圧電圧が発生す
るのを抑制することができる。
【００２８】図５は点火用半導体装置の第４の実施の形
態における構成例を示す回路図である。この図５におい
て、図１に示した要素と同じ要素については同じ符号を
付してその詳細な説明は省略する。本実施の形態では、
主電流漸減回路を、定電流素子１２と、抵抗９と、ダイ
オード３５と、コンデンサ１１と、タイマ回路１４と、
ＦＥＴ３１，３２，３３とで構成している。
態における構成例を示す回路図である。この図５におい
て、図１に示した要素と同じ要素については同じ符号を
付してその詳細な説明は省略する。本実施の形態では、
主電流漸減回路を、定電流素子１２と、抵抗９と、ダイ
オード３５と、コンデンサ１１と、タイマ回路１４と、
ＦＥＴ３１，３２，３３とで構成している。
【００２９】すなわち、主電流漸減回路において、コン
デンサ１１は、定電流素子１２から抵抗９へ流れる電流
の一部がダイオード３５を介して充電するように接続さ
れ、また、定電流放電するように、ＦＥＴ３２のドレイ
ンに接続されている。このＦＥＴ３２のソースは接地さ
れ、ゲートはＦＥＴ３３のゲートおよびドレインに接続
され、このＦＥＴ３３のドレインは定電流素子３４に接
続され、ソースは接地されている。これらＦＥＴ３２，
３３はカレントミラー回路を構成し、コンデンサ１１は
定電流素子３４によって決まる電流で定電流放電するこ
とになる。タイマ回路１４の出力はＦＥＴ３１のゲート
に接続され、ドレインは抵抗５とダイオード３５との共
通接続点に接続され、ソースは接地されている。
デンサ１１は、定電流素子１２から抵抗９へ流れる電流
の一部がダイオード３５を介して充電するように接続さ
れ、また、定電流放電するように、ＦＥＴ３２のドレイ
ンに接続されている。このＦＥＴ３２のソースは接地さ
れ、ゲートはＦＥＴ３３のゲートおよびドレインに接続
され、このＦＥＴ３３のドレインは定電流素子３４に接
続され、ソースは接地されている。これらＦＥＴ３２，
３３はカレントミラー回路を構成し、コンデンサ１１は
定電流素子３４によって決まる電流で定電流放電するこ
とになる。タイマ回路１４の出力はＦＥＴ３１のゲート
に接続され、ドレインは抵抗５とダイオード３５との共
通接続点に接続され、ソースは接地されている。
【００３０】入力端子７への入力信号１９の印加によっ
てＩＧＢＴ２がターンオンし、主電流が増加していく途
中で、主電流によって生じるシャント抵抗４の端子電圧
が定電流素子１２と抵抗９とによって決まる基準電圧を
越えると、ＦＥＴ１３がターンオンし、抵抗５と抵抗６
との共通接続点の電位をアース電位の方向に引き込み、
ＩＧＢＴ２のゲート電圧を低下させることにより、主電
流を低下させ、主電流を予め決められた値に制限する。
てＩＧＢＴ２がターンオンし、主電流が増加していく途
中で、主電流によって生じるシャント抵抗４の端子電圧
が定電流素子１２と抵抗９とによって決まる基準電圧を
越えると、ＦＥＴ１３がターンオンし、抵抗５と抵抗６
との共通接続点の電位をアース電位の方向に引き込み、
ＩＧＢＴ２のゲート電圧を低下させることにより、主電
流を低下させ、主電流を予め決められた値に制限する。
【００３１】次に、入力信号１９が連続して入力端子７
に印加された場合は、入力信号１９の印加時点から所定
時間後にタイマ回路１４が駆動信号を出力し、ＦＥＴ３
１をターンオンし、ダイオード３５のアノードをアース
電位にする。このとき、ダイオード３５は、コンデンサ
１１へ充電しないようにするとともにコンデンサ１１の
放電電流が、抵抗９とＦＥＴ３１に流れ込まないように
する。これにより、ＦＥＴ３２はコンデンサ１１に蓄え
られた電荷を定電流放電する。
に印加された場合は、入力信号１９の印加時点から所定
時間後にタイマ回路１４が駆動信号を出力し、ＦＥＴ３
１をターンオンし、ダイオード３５のアノードをアース
電位にする。このとき、ダイオード３５は、コンデンサ
１１へ充電しないようにするとともにコンデンサ１１の
放電電流が、抵抗９とＦＥＴ３１に流れ込まないように
する。これにより、ＦＥＴ３２はコンデンサ１１に蓄え
られた電荷を定電流放電する。
【００３２】タイマ回路１４がＦＥＴ３１に対して駆動
信号を出すとき、ＩＧＢＴ２は演算増幅器８，ＦＥＴ１
３などにより電流制限がかかっている状態にある。この
状態のときにコンデンサ１１が放電されると、ＦＥＴ３
２には、定電流素子３４で決まる定電流が流れるＦＥＴ
３３とＦＥＴ３２との比で決まる定電流が流れるため、
コンデンサ１１は徐々に放電され、演算増幅器８の基準
電圧が徐々に低下していくことになる。これにより、Ｉ
ＧＢＴ２および点火コイル１６の１次巻線を流れる電流
はゆっくり低減されることになり、点火コイル１６の２
次巻線に高圧電圧を発生することが抑制される。
信号を出すとき、ＩＧＢＴ２は演算増幅器８，ＦＥＴ１
３などにより電流制限がかかっている状態にある。この
状態のときにコンデンサ１１が放電されると、ＦＥＴ３
２には、定電流素子３４で決まる定電流が流れるＦＥＴ
３３とＦＥＴ３２との比で決まる定電流が流れるため、
コンデンサ１１は徐々に放電され、演算増幅器８の基準
電圧が徐々に低下していくことになる。これにより、Ｉ
ＧＢＴ２および点火コイル１６の１次巻線を流れる電流
はゆっくり低減されることになり、点火コイル１６の２
次巻線に高圧電圧を発生することが抑制される。
【００３３】ところで、一般の自動車の電池電圧は１２
Ｖ仕様であるが、寒冷地などにおいて電池を２個直列に
して始動したり、あるいは夏場であっても電池が劣化
し、再始動できない状況下で他の車の電源を利用してエ
ンジン始動する場合がある。当然、１２Ｖ車が電池電圧
２４Ｖ車の電源を利用するケースがある。このようなケ
ースにおいて、入力信号１９が連続して入力端子７に印
加される場合が発生すると、電流制限動作時にスイッチ
ングデバイスであるＩＧＢＴ２に印加される電圧が多大
になり、ＩＧＢＴ２が熱破壊することがあり得る。
Ｖ仕様であるが、寒冷地などにおいて電池を２個直列に
して始動したり、あるいは夏場であっても電池が劣化
し、再始動できない状況下で他の車の電源を利用してエ
ンジン始動する場合がある。当然、１２Ｖ車が電池電圧
２４Ｖ車の電源を利用するケースがある。このようなケ
ースにおいて、入力信号１９が連続して入力端子７に印
加される場合が発生すると、電流制限動作時にスイッチ
ングデバイスであるＩＧＢＴ２に印加される電圧が多大
になり、ＩＧＢＴ２が熱破壊することがあり得る。
【００３４】たとえば電池電圧１２Ｖ、電流制限値２０
Ａ、点火コイル抵抗０．５Ωの場合、ＩＧＢＴ２のコレ
クタ損失は、２０Ａ×（１２Ｖ−２０Ａ×０．５Ω）＝
４０Ｗになる。一方、電池電圧１２Ｖ、電流制限値２０
Ａ、点火コイル抵抗０．５Ωの回路に２４Ｖの電源を利
用した場合には、２０Ａ×（２４Ｖ−２０Ａ×０．５
Ω）＝２８０Ｗにもなってしまう。
Ａ、点火コイル抵抗０．５Ωの場合、ＩＧＢＴ２のコレ
クタ損失は、２０Ａ×（１２Ｖ−２０Ａ×０．５Ω）＝
４０Ｗになる。一方、電池電圧１２Ｖ、電流制限値２０
Ａ、点火コイル抵抗０．５Ωの回路に２４Ｖの電源を利
用した場合には、２０Ａ×（２４Ｖ−２０Ａ×０．５
Ω）＝２８０Ｗにもなってしまう。
【００３５】そこで、電源電圧が通常時より高い場合で
もスイッチングデバイスのＩＧＢＴ２が熱破壊しないよ
うにすることが必要である。次に、このような対策を施
した点火用半導体装置について説明する。
もスイッチングデバイスのＩＧＢＴ２が熱破壊しないよ
うにすることが必要である。次に、このような対策を施
した点火用半導体装置について説明する。
【００３６】図６は点火用半導体装置の第５の実施の形
態における構成例を示す回路図である。この図６におい
て、図１に示した要素と同じ要素については同じ符号を
付してその詳細な説明は省略する。本実施の形態では、
電流制限回路および主電流漸減回路を含む電流制限／主
電流漸減回路４０に加え、電池１７の電圧が規定電圧以
上であって、連続した入力信号１９がある場合に、ＩＧ
ＢＴ２の主電流を高速に遮断する主電流遮断回路を備え
ている。
態における構成例を示す回路図である。この図６におい
て、図１に示した要素と同じ要素については同じ符号を
付してその詳細な説明は省略する。本実施の形態では、
電流制限回路および主電流漸減回路を含む電流制限／主
電流漸減回路４０に加え、電池１７の電圧が規定電圧以
上であって、連続した入力信号１９がある場合に、ＩＧ
ＢＴ２の主電流を高速に遮断する主電流遮断回路を備え
ている。
【００３７】すなわち、主電流遮断回路は、ＩＧＢＴ２
のコレクタ電圧を検出する分圧用の抵抗４１，４２と、
規定電圧を設定する基準電圧源４３と、非反転入力が抵
抗４１，４２の共通接続点に接続され、反転入力が基準
電圧源４３に接続された演算増幅器４４と、この演算増
幅器４４の出力に接続された抵抗４５と、ドレインがＩ
ＧＢＴ２のゲートに直列に接続された２つの抵抗５ａ，
５ｂの接続点に接続され、ソースが接地され、ゲートが
抵抗４５を介して演算増幅器４４の出力に接続されたＦ
ＥＴ４６とから構成されている。演算増幅器４４の電源
端子は、入力端子７に接続されている。これにより、入
力信号１９およびＩＧＢＴ２のコレクタ電圧をモニタ
し、コレクタ電圧が規定電圧以上のときに入力信号１９
が連続して印加された場合、ＩＧＢＴ２のゲート電圧を
ＩＧＢＴ２がオン状態を持続できない駆動電圧に強制的
に低減し、主電流を遮断する回路を構成している。
のコレクタ電圧を検出する分圧用の抵抗４１，４２と、
規定電圧を設定する基準電圧源４３と、非反転入力が抵
抗４１，４２の共通接続点に接続され、反転入力が基準
電圧源４３に接続された演算増幅器４４と、この演算増
幅器４４の出力に接続された抵抗４５と、ドレインがＩ
ＧＢＴ２のゲートに直列に接続された２つの抵抗５ａ，
５ｂの接続点に接続され、ソースが接地され、ゲートが
抵抗４５を介して演算増幅器４４の出力に接続されたＦ
ＥＴ４６とから構成されている。演算増幅器４４の電源
端子は、入力端子７に接続されている。これにより、入
力信号１９およびＩＧＢＴ２のコレクタ電圧をモニタ
し、コレクタ電圧が規定電圧以上のときに入力信号１９
が連続して印加された場合、ＩＧＢＴ２のゲート電圧を
ＩＧＢＴ２がオン状態を持続できない駆動電圧に強制的
に低減し、主電流を遮断する回路を構成している。
【００３８】この構成において、入力信号１９が連続し
て印加された場合、電流制限／主電流漸減回路４０によ
りＩＧＢＴ２は一定の主電流を流した後、ゆるやかに主
電流を低減させる動作を行う。この場合、電流制限動作
時のＩＧＢＴ２のコレクタ電圧は、電池１７の電圧から
点火コイル抵抗と電流制限値との積を差し引いた電圧、
すなわち、ＶCE＝ＶB−Ｒｃ×Ｉｃｌが加わる。ここ
で、ＶCEはＩＧＢＴ２のコレクタ・エミッタ間電圧、Ｖ
Bは電池電圧、Ｒｃは点火コイル抵抗、Ｉｃｌは電流制
限値である。
て印加された場合、電流制限／主電流漸減回路４０によ
りＩＧＢＴ２は一定の主電流を流した後、ゆるやかに主
電流を低減させる動作を行う。この場合、電流制限動作
時のＩＧＢＴ２のコレクタ電圧は、電池１７の電圧から
点火コイル抵抗と電流制限値との積を差し引いた電圧、
すなわち、ＶCE＝ＶB−Ｒｃ×Ｉｃｌが加わる。ここ
で、ＶCEはＩＧＢＴ２のコレクタ・エミッタ間電圧、Ｖ
Bは電池電圧、Ｒｃは点火コイル抵抗、Ｉｃｌは電流制
限値である。
【００３９】この場合、電池電圧が高い場合でも電流制
限値の増加は殆どないため、ＩＧＢＴ２のコレクタ電圧
は、電池電圧の増加分増加することになる。以上の構成
によれば、まず、抵抗４１，４２および基準電圧源４３
で決まるコレクタ電圧値で演算増幅器４４に出力が発生
し、ＦＥＴ４６を駆動する。ＦＥＴ４６はＩＧＢＴ２の
ゲート・エミッタ間に並列に接続されているため、電流
制限／主電流漸減回路４０の動作に拘らず、ＩＧＢＴ２
のゲート電圧を強制的にグランドに落とし、ＩＧＢＴ２
を高遠にターンオフ状態に移行させる働きをする。
限値の増加は殆どないため、ＩＧＢＴ２のコレクタ電圧
は、電池電圧の増加分増加することになる。以上の構成
によれば、まず、抵抗４１，４２および基準電圧源４３
で決まるコレクタ電圧値で演算増幅器４４に出力が発生
し、ＦＥＴ４６を駆動する。ＦＥＴ４６はＩＧＢＴ２の
ゲート・エミッタ間に並列に接続されているため、電流
制限／主電流漸減回路４０の動作に拘らず、ＩＧＢＴ２
のゲート電圧を強制的にグランドに落とし、ＩＧＢＴ２
を高遠にターンオフ状態に移行させる働きをする。
【００４０】なお、演算増幅器４４の非反転入力に加え
るコレクタ電圧の分圧は、抵抗４１の代わりにツェナー
ダイオードとしてもよい。また、ツェナーダイオードと
抵抗４１との直列構成でもよい。さらに、抵抗４１と直
列に定電流素子を接続し、一定電圧以上のコレクタ電圧
を定電流素子で分担させてもよい。
るコレクタ電圧の分圧は、抵抗４１の代わりにツェナー
ダイオードとしてもよい。また、ツェナーダイオードと
抵抗４１との直列構成でもよい。さらに、抵抗４１と直
列に定電流素子を接続し、一定電圧以上のコレクタ電圧
を定電流素子で分担させてもよい。
【００４１】また、電流制限／主電流漸減回路４０とし
て、図１、図４または図５に例示した電流制限回路およ
び主電流漸減回路で構成することができる。次に、上述
のように、一般の自動車の電池電圧は１２Ｖ仕様である
が、寒冷地や電池劣化時などではエンジン始動時に電池
電圧が降下することがある。このとき、スイッチングデ
バイスをオン・オフさせる入力信号１９は、通常電池電
圧時に比べて長いオン時間に制御されて入力されること
がある。したがって、異常に長い時間の入力信号１９が
入力されたときの保護回路として動作する上述の主電流
漸減回路は、通常電池電圧時に比べて長い時間に制御さ
れた入力信号に合せ、その時間を越えて継続して入力さ
れたときに動作するよう構成すればよい。しかし、その
ような構成にすると、逆に、電池電圧が高くなった場合
には、スイッチングデバイスが熱破壊する可能性がでて
くる。これを防止するには、電池電圧がある電圧以上に
なると、タイマ回路が主電流漸減回路を漸減動作開始さ
せるための出力信号を出力するまでのタイムアウト時間
を短くする必要がある。そのためには、電池電圧をスイ
ッチングテバイスがモニタする必要がある。
て、図１、図４または図５に例示した電流制限回路およ
び主電流漸減回路で構成することができる。次に、上述
のように、一般の自動車の電池電圧は１２Ｖ仕様である
が、寒冷地や電池劣化時などではエンジン始動時に電池
電圧が降下することがある。このとき、スイッチングデ
バイスをオン・オフさせる入力信号１９は、通常電池電
圧時に比べて長いオン時間に制御されて入力されること
がある。したがって、異常に長い時間の入力信号１９が
入力されたときの保護回路として動作する上述の主電流
漸減回路は、通常電池電圧時に比べて長い時間に制御さ
れた入力信号に合せ、その時間を越えて継続して入力さ
れたときに動作するよう構成すればよい。しかし、その
ような構成にすると、逆に、電池電圧が高くなった場合
には、スイッチングデバイスが熱破壊する可能性がでて
くる。これを防止するには、電池電圧がある電圧以上に
なると、タイマ回路が主電流漸減回路を漸減動作開始さ
せるための出力信号を出力するまでのタイムアウト時間
を短くする必要がある。そのためには、電池電圧をスイ
ッチングテバイスがモニタする必要がある。
【００４２】一般的に、スイッチングデバイスの主電流
回路の一方が負荷である点火コイル１６の１次巻線を介
して電池に接続され、他方が接地されているような回路
構成では、スイッチングデバイス自身で電池電圧を直接
モニタすることはできない。このため、電池電圧をモニ
タしようとすると、電池から直接電圧信号を受け取るた
めの端子がもう１本必要となる。以下では、このような
追加の端子を必要とすることなく、電池電圧をモニタし
て、スイッチングデバイスの熱破壊を防止する機能を備
えた点火用半導体装置について説明する。
回路の一方が負荷である点火コイル１６の１次巻線を介
して電池に接続され、他方が接地されているような回路
構成では、スイッチングデバイス自身で電池電圧を直接
モニタすることはできない。このため、電池電圧をモニ
タしようとすると、電池から直接電圧信号を受け取るた
めの端子がもう１本必要となる。以下では、このような
追加の端子を必要とすることなく、電池電圧をモニタし
て、スイッチングデバイスの熱破壊を防止する機能を備
えた点火用半導体装置について説明する。
【００４３】図７は点火用半導体装置の第６の実施の形
態における構成例を示す回路図である。この図７におい
て、図１に示した要素と同じ要素については同じ符号を
付してその詳細な説明は省略する。本実施の形態では、
電池１７の電圧をモニタする回路として、ＩＧＢＴ２が
ターンオフ動作のときにそのコレクタ・エミッタ間にか
かる電圧ＶCEを検出して保持するオフ時ＶCE電圧保持回
路４７と、電池１７の電圧が高いかどうかを比較するた
めの演算増幅器４８と、電圧比較のための基準電圧源４
９とを備え、タイマ制御回路を構成している。なお、こ
の図では、説明のため、主電流漸減回路を構成している
モニタ回路を独立させ、モニタ回路１４ａと電流制限／
主電流漸減回路４０ａとで示している。
態における構成例を示す回路図である。この図７におい
て、図１に示した要素と同じ要素については同じ符号を
付してその詳細な説明は省略する。本実施の形態では、
電池１７の電圧をモニタする回路として、ＩＧＢＴ２が
ターンオフ動作のときにそのコレクタ・エミッタ間にか
かる電圧ＶCEを検出して保持するオフ時ＶCE電圧保持回
路４７と、電池１７の電圧が高いかどうかを比較するた
めの演算増幅器４８と、電圧比較のための基準電圧源４
９とを備え、タイマ制御回路を構成している。なお、こ
の図では、説明のため、主電流漸減回路を構成している
モニタ回路を独立させ、モニタ回路１４ａと電流制限／
主電流漸減回路４０ａとで示している。
【００４４】タイマ制御回路において、オフ時ＶCE電圧
保持回路４７は、ＩＧＢＴ２のコレクタに接続されてＩ
ＧＢＴ２がターンオフ動作のときにコレクタに印加され
る電圧（＝電池１７の電圧）を入力し、電池１７の電圧
をその変化に追従して記憶するようにし、ＩＧＢＴ２が
ターンオン動作する入力信号１９が入力端子７に印加さ
れると、入力信号１９の印加直前に記憶された電圧値を
保持し、出力するよう構成されている。ＩＧＢＴ２がタ
ーンオフ動作のときにそのコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ
CEをモニタすることで、電池１７の電圧値を正確に検知
することができる。演算増幅器４８は、ＩＧＢＴ２がタ
ーンオン動作する入力信号１９が入力端子７に印加され
たとき動作し、非反転入力に印加されたオフ時ＶCE電圧
保持回路４７に保持されている電池１７の電圧と反転入
力に印加された基準電圧源４９の電圧とを比較し、その
比較結果をタイマ回路１４ａに供給する構成にしてあ
る。タイマ回路１４ａは、入力信号１９が印加されてか
らある一定時間経過後に電流制限／主電流漸減回路４０
ａに主電流漸減開始信号を出す回路であるが、演算増幅
器４８から電池１７の電圧が高い状態を表す電圧比較結
果を受けた場合は、たとえばその時定数を小さく切り換
えて、入力信号１９の印加から主電流漸減開始信号を出
力するまでの時間が短くなるように構成されている。
保持回路４７は、ＩＧＢＴ２のコレクタに接続されてＩ
ＧＢＴ２がターンオフ動作のときにコレクタに印加され
る電圧（＝電池１７の電圧）を入力し、電池１７の電圧
をその変化に追従して記憶するようにし、ＩＧＢＴ２が
ターンオン動作する入力信号１９が入力端子７に印加さ
れると、入力信号１９の印加直前に記憶された電圧値を
保持し、出力するよう構成されている。ＩＧＢＴ２がタ
ーンオフ動作のときにそのコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ
CEをモニタすることで、電池１７の電圧値を正確に検知
することができる。演算増幅器４８は、ＩＧＢＴ２がタ
ーンオン動作する入力信号１９が入力端子７に印加され
たとき動作し、非反転入力に印加されたオフ時ＶCE電圧
保持回路４７に保持されている電池１７の電圧と反転入
力に印加された基準電圧源４９の電圧とを比較し、その
比較結果をタイマ回路１４ａに供給する構成にしてあ
る。タイマ回路１４ａは、入力信号１９が印加されてか
らある一定時間経過後に電流制限／主電流漸減回路４０
ａに主電流漸減開始信号を出す回路であるが、演算増幅
器４８から電池１７の電圧が高い状態を表す電圧比較結
果を受けた場合は、たとえばその時定数を小さく切り換
えて、入力信号１９の印加から主電流漸減開始信号を出
力するまでの時間が短くなるように構成されている。
【００４５】このような回路によれば、入力信号１９が
入力端子７に印加される前では、オフ時ＶCE電圧保持回
路４７によって、入力信号１９の印加前のＶCE電圧、す
なわち電池１７の電圧を保持し、入力信号１９が印加さ
れると同時に演算増幅器４８が作動して、オフ時ＶCE電
圧保持回路４７によって保持されていたＶCE電圧と基準
電圧源４９の電圧との比較の結果を出力し、タイマ回路
１４ａに電圧比較結果信号が入力される。電圧比較結果
信号が入力されたタイマ回路１４ａは、電圧比較結果信
号に応じた時間で主電流漸減開始信号を出力する。すな
わち、タイマ回路１４ａは、電圧比較の結果、電池１７
の電圧が高い場合に、主電流漸減開始信号を短い時間で
出力する。
入力端子７に印加される前では、オフ時ＶCE電圧保持回
路４７によって、入力信号１９の印加前のＶCE電圧、す
なわち電池１７の電圧を保持し、入力信号１９が印加さ
れると同時に演算増幅器４８が作動して、オフ時ＶCE電
圧保持回路４７によって保持されていたＶCE電圧と基準
電圧源４９の電圧との比較の結果を出力し、タイマ回路
１４ａに電圧比較結果信号が入力される。電圧比較結果
信号が入力されたタイマ回路１４ａは、電圧比較結果信
号に応じた時間で主電流漸減開始信号を出力する。すな
わち、タイマ回路１４ａは、電圧比較の結果、電池１７
の電圧が高い場合に、主電流漸減開始信号を短い時間で
出力する。
【００４６】図８は点火用半導体装置の第６の実施の形
態における構成をより具体的に示した回路図である。こ
の図において、タイマ制御回路のオフ時ＶCE電圧保持回
路４７は、２つのデプレッションＩＧＢＴ５０，５１
と、抵抗５２〜５５と、２つのＭＯＳＦＥＴ（Metal-Ox
ide Semiconductor Field-Effect Transistor）５６，
５７と、コンデンサ５８とから構成されている。
態における構成をより具体的に示した回路図である。こ
の図において、タイマ制御回路のオフ時ＶCE電圧保持回
路４７は、２つのデプレッションＩＧＢＴ５０，５１
と、抵抗５２〜５５と、２つのＭＯＳＦＥＴ（Metal-Ox
ide Semiconductor Field-Effect Transistor）５６，
５７と、コンデンサ５８とから構成されている。
【００４７】デプレッションＩＧＢＴ５０，５１は、そ
れぞれコレクタがＩＧＢＴ２のコレクタに接続され、ゲ
ートおよびエミッタはともに接続され、抵抗５２，５３
および抵抗５４，５５を介して接地されている。ＭＯＳ
ＦＥＴ５６のゲートは、抵抗５４，５５の共通接続点に
接続され、ドレインは抵抗５２，５３の共通接続点に接
続され、ソースはコンデンサおよび演算増幅器４８の非
反転入力に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ５７の
ゲートは、入力端子７に接続され、ドレインはデプレッ
ションＩＧＢＴ５１のゲートおよびエミッタと抵抗５４
との共通接続点に接続され、ソースは接地されている。
演算増幅器４８では、その電源端子が入力端子７に接続
され、非反転入力は基準電圧源４９に接続され、出力は
タイマ回路１４ａに接続されている。
れぞれコレクタがＩＧＢＴ２のコレクタに接続され、ゲ
ートおよびエミッタはともに接続され、抵抗５２，５３
および抵抗５４，５５を介して接地されている。ＭＯＳ
ＦＥＴ５６のゲートは、抵抗５４，５５の共通接続点に
接続され、ドレインは抵抗５２，５３の共通接続点に接
続され、ソースはコンデンサおよび演算増幅器４８の非
反転入力に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ５７の
ゲートは、入力端子７に接続され、ドレインはデプレッ
ションＩＧＢＴ５１のゲートおよびエミッタと抵抗５４
との共通接続点に接続され、ソースは接地されている。
演算増幅器４８では、その電源端子が入力端子７に接続
され、非反転入力は基準電圧源４９に接続され、出力は
タイマ回路１４ａに接続されている。
【００４８】この回路によれば、入力信号１９によりＩ
ＧＢＴ２がターンオフ動作しているときには、ＩＧＢＴ
２のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEに比例した電流がデ
プレッションＩＧＢＴ５０に流れ、抵抗５２，５３の共
通接続点に分圧された電圧が生じる。このとき、デプレ
ッションＩＧＢＴ５１、抵抗５４，５５に流れる電流に
よって抵抗５４，５５の共通接続点に分圧された電圧に
よりＭＯＳＦＥＴ５６がターンオン動作状態になるた
め、抵抗５２，５３の共通接続点に分圧された電圧は、
ＭＯＳＦＥＴ５６を介してコンデンサ５８に充電され、
保持される。
ＧＢＴ２がターンオフ動作しているときには、ＩＧＢＴ
２のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEに比例した電流がデ
プレッションＩＧＢＴ５０に流れ、抵抗５２，５３の共
通接続点に分圧された電圧が生じる。このとき、デプレ
ッションＩＧＢＴ５１、抵抗５４，５５に流れる電流に
よって抵抗５４，５５の共通接続点に分圧された電圧に
よりＭＯＳＦＥＴ５６がターンオン動作状態になるた
め、抵抗５２，５３の共通接続点に分圧された電圧は、
ＭＯＳＦＥＴ５６を介してコンデンサ５８に充電され、
保持される。
【００４９】次に、入力端子７に入力信号１９が印加さ
れると、ＭＯＳＦＥＴ５７がターンオン動作状態とな
り、ＭＯＳＦＥＴ５６のゲート電圧をアース電位の方向
に引き込むため、ＭＯＳＦＥＴ５６はターンオフ動作状
態になり、コンデンサ５８は、入力信号１９の印加直前
の電池１７の電圧に対応した電圧を保持することにな
る。このとき、入力信号１９の印加と同時に、入力信号
１９を電源とする演算増幅器４８が動作し、コンデンサ
５８の電圧は、演算増幅器４８によって基準電圧源４９
の電圧と比較され、その比較結果はタイマ回路１４ａに
出力される。演算増幅器４８からの信号が入力されたタ
イマ回路１４ａは、演算増幅器４８の電圧比較の結果、
電池１７の電圧が高い場合には、電池１７の電圧が低い
場合よりも短い時間で主電流漸減開始信号を電流制限／
主電流漸減回路４０ａに出力し、スイッチングデバイス
が熱破壊するのを防止する。
れると、ＭＯＳＦＥＴ５７がターンオン動作状態とな
り、ＭＯＳＦＥＴ５６のゲート電圧をアース電位の方向
に引き込むため、ＭＯＳＦＥＴ５６はターンオフ動作状
態になり、コンデンサ５８は、入力信号１９の印加直前
の電池１７の電圧に対応した電圧を保持することにな
る。このとき、入力信号１９の印加と同時に、入力信号
１９を電源とする演算増幅器４８が動作し、コンデンサ
５８の電圧は、演算増幅器４８によって基準電圧源４９
の電圧と比較され、その比較結果はタイマ回路１４ａに
出力される。演算増幅器４８からの信号が入力されたタ
イマ回路１４ａは、演算増幅器４８の電圧比較の結果、
電池１７の電圧が高い場合には、電池１７の電圧が低い
場合よりも短い時間で主電流漸減開始信号を電流制限／
主電流漸減回路４０ａに出力し、スイッチングデバイス
が熱破壊するのを防止する。
【００５０】なお、上記の例では、１組の演算増幅器４
８および基準電圧源４９を設けて、電池１７の電圧があ
る規定電圧より高いか低いかを判断し、高い場合に低い
場合よりも短い時間で主電流漸減開始信号を出力するよ
うにしたが、そのような演算増幅器および基準電圧源を
複数組設けて、電池１７の電圧の高さに応じて主電流漸
減開始信号が出力するまでの時間を順次短くするように
タイマ回路１４ａを制御してもよい。
８および基準電圧源４９を設けて、電池１７の電圧があ
る規定電圧より高いか低いかを判断し、高い場合に低い
場合よりも短い時間で主電流漸減開始信号を出力するよ
うにしたが、そのような演算増幅器および基準電圧源を
複数組設けて、電池１７の電圧の高さに応じて主電流漸
減開始信号が出力するまでの時間を順次短くするように
タイマ回路１４ａを制御してもよい。
【００５１】また、電流制限／主電流漸減回路４０ａと
して、図１、図４または図５に例示した電流制限回路お
よび主電流漸減回路で構成することができる。図９は点
火用半導体装置を１チップで構成した例を示す図であ
る。この図９において、図４に示した要素と同じ要素に
ついては同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
この点火用半導体装置１は、点火コイル１６に流れる主
電流を制御する出力段素子のＩＧＢＴ２ａと、主電流の
電流検出用のＩＧＢＴ２ｂと、主電流を制限する電流制
限回路と、点火コイルから放出される電圧を制限（クラ
ンプ）するツェナーダイオード３と、主電流漸減回路と
を１つのシリコン基板上に形成したモノリシック集積回
路とし、外部端子として、入力端子７と、出力端子５９
と、グランド端子６０とを備えている。この回路におい
て、電力容量値の大きなシャント抵抗４をシリコン基板
上に作ることができないので、主電流制御用のＩＧＢＴ
２ａに電流検出用のＩＧＢＴ２ｂを並列に接続し、この
ＩＧＢＴ２ｂに主電流の一部を分流させ、その分流電流
を検出することで、主電流の値を検出するようにしてい
る。
して、図１、図４または図５に例示した電流制限回路お
よび主電流漸減回路で構成することができる。図９は点
火用半導体装置を１チップで構成した例を示す図であ
る。この図９において、図４に示した要素と同じ要素に
ついては同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
この点火用半導体装置１は、点火コイル１６に流れる主
電流を制御する出力段素子のＩＧＢＴ２ａと、主電流の
電流検出用のＩＧＢＴ２ｂと、主電流を制限する電流制
限回路と、点火コイルから放出される電圧を制限（クラ
ンプ）するツェナーダイオード３と、主電流漸減回路と
を１つのシリコン基板上に形成したモノリシック集積回
路とし、外部端子として、入力端子７と、出力端子５９
と、グランド端子６０とを備えている。この回路におい
て、電力容量値の大きなシャント抵抗４をシリコン基板
上に作ることができないので、主電流制御用のＩＧＢＴ
２ａに電流検出用のＩＧＢＴ２ｂを並列に接続し、この
ＩＧＢＴ２ｂに主電流の一部を分流させ、その分流電流
を検出することで、主電流の値を検出するようにしてい
る。
【００５２】図示の例では、電流制限回路および主電流
漸減回路として図４に例示したものを示したが、もちろ
ん、図１、図３または図５に示した電流制限回路および
主電流漸減回路で構成してもよい。また、同時に、図６
に示した主電流遮断回路または図８に示したタイマ制御
回路を含むように構成することもできる。
漸減回路として図４に例示したものを示したが、もちろ
ん、図１、図３または図５に示した電流制限回路および
主電流漸減回路で構成してもよい。また、同時に、図６
に示した主電流遮断回路または図８に示したタイマ制御
回路を含むように構成することもできる。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、入力
信号が長時間連続して印加された場合に入力信号に無関
係に点火コイル電流を遮断するようにしたセルフシャッ
トダウン回路として、出力段素子を低速でターンオフ動
作させるように構成した。これにより、セルフシャット
ダウンのとき、出力段素子は通常動作時のターンオフ動
作よりもゆっくりオフ状態になるため、点火コイルに高
圧電圧が発生することが抑制され、エンジンに異常な回
転力を与えることがなくなる。また、異常な回転力を与
えないため、エンジンからの異常音、異常振動が発生せ
ず、静粛な車両を提供することが可能になる。
信号が長時間連続して印加された場合に入力信号に無関
係に点火コイル電流を遮断するようにしたセルフシャッ
トダウン回路として、出力段素子を低速でターンオフ動
作させるように構成した。これにより、セルフシャット
ダウンのとき、出力段素子は通常動作時のターンオフ動
作よりもゆっくりオフ状態になるため、点火コイルに高
圧電圧が発生することが抑制され、エンジンに異常な回
転力を与えることがなくなる。また、異常な回転力を与
えないため、エンジンからの異常音、異常振動が発生せ
ず、静粛な車両を提供することが可能になる。
【００５４】また、電池電圧が高い場合であって駆動信
号が連続して印加された場合に、スイッチングデバイス
の主電流を強制的に高速で遮断する回路を備える構成に
した。これにより、スイッチングデバイスに過大な電圧
が加わることによる熱破壊を防止することが可能にな
る。
号が連続して印加された場合に、スイッチングデバイス
の主電流を強制的に高速で遮断する回路を備える構成に
した。これにより、スイッチングデバイスに過大な電圧
が加わることによる熱破壊を防止することが可能にな
る。
【００５５】さらに、スイッチングデバイスがオフ時に
このスイッチングデバイスに印加される電池電圧を記憶
保持する手段と、電池電圧に応じてタイマ回路が主電流
漸減開始信号を出力するまでの時間を制御する構成にし
た。これにより、点火用半導体装置を、電池電圧をモニ
タするための端子を設けることなく、入力端子、点火コ
イル接続用の出力端子および接地用のグランド端子から
なる既存の３端子パッケージのままで構成することがで
き、かつ、電池電圧に応じて主電流漸減開始信号を出力
するまでの時間を制御するようにしたことで、スイッチ
ングデバイスの熱破壊を防止することができるようにな
る。
このスイッチングデバイスに印加される電池電圧を記憶
保持する手段と、電池電圧に応じてタイマ回路が主電流
漸減開始信号を出力するまでの時間を制御する構成にし
た。これにより、点火用半導体装置を、電池電圧をモニ
タするための端子を設けることなく、入力端子、点火コ
イル接続用の出力端子および接地用のグランド端子から
なる既存の３端子パッケージのままで構成することがで
き、かつ、電池電圧に応じて主電流漸減開始信号を出力
するまでの時間を制御するようにしたことで、スイッチ
ングデバイスの熱破壊を防止することができるようにな
る。
【図１】本発明による点火用半導体装置の第１の実施の
形態における構成例を示す回路図である。
形態における構成例を示す回路図である。
【図２】点火コイルの２次側電圧と１次側電流・電圧の
関係を示す図であって、（Ａ）は点火コイル周りを示
し、（Ｂ）は点火コイルの１次側電流・電圧の変化を示
し、（Ｃ）は点火コイルの２次側電圧の変化を示してい
る。
関係を示す図であって、（Ａ）は点火コイル周りを示
し、（Ｂ）は点火コイルの１次側電流・電圧の変化を示
し、（Ｃ）は点火コイルの２次側電圧の変化を示してい
る。
【図３】点火用半導体装置の第２の実施の形態における
構成例を示す回路図である。
構成例を示す回路図である。
【図４】点火用半導体装置の第３の実施の形態における
構成例を示す回路図である。
構成例を示す回路図である。
【図５】点火用半導体装置の第４の実施の形態における
構成例を示す回路図である。
構成例を示す回路図である。
【図６】点火用半導体装置の第５の実施の形態における
構成例を示す回路図である。
構成例を示す回路図である。
【図７】点火用半導体装置の第６の実施の形態における
構成例を示す回路図である。
構成例を示す回路図である。
【図８】点火用半導体装置の第６の実施の形態における
構成をより具体的に示した回路図である。
構成をより具体的に示した回路図である。
【図９】点火用半導体装置を１チップで構成した例を示
す図である。
す図である。
１ 点火用半導体装置 ２ ＩＧＢＴ ３ ツェナーダイオード ４ シャント抵抗 ５，５ａ，５ｂ，６ 抵抗 ７ 入力端子 ８ 演算増幅器 ９，１０ 抵抗 １１ コンデンサ １２ 定電流素子 １３ ＦＥＴ １４，１４ａ タイマ回路 １５ ＦＥＴ １６ 点火コイル １７ 電池 １８ ギャップ １９ 入力信号 ２０ 発振回路 ２１ シフト回路 ２２−１〜２２−ｎ 抵抗 ２３−１〜２３−ｎ ＦＥＴ ２４，２５ 抵抗 ２６ トランジスタ ２７ 抵抗 ２８ ＦＥＴ ３１，３２，３３ ＦＥＴ ３４ 定電流素子 ３５ ダイオード ４０，４０ａ 電流制限／主電流漸減回路 ４１，４２ 抵抗 ４３ 基準電圧源 ４４ 演算増幅器 ４５ 抵抗 ４６ ＦＥＴ ４７ オフ時ＶCE電圧保持回路 ４８ 演算増幅器 ４９ 基準電圧源 ５０，５１ デプレッションＩＧＢＴ ５２〜５５ 抵抗 ５６，５７ ＭＯＳＦＥＴ ５８ コンデンサ ５９ 出力端子 ６０ グランド端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｑ 3/00 ６２０ Ｆ２３Ｑ 3/00 ６２０Ｂ
Claims (15)
- 【請求項１】 点火コイルと直列に接続されて前記点火
コイルに流れる電流をオン・オフ制御するスイッチング
デバイスと、前記点火コイルに流れる電流を制限するよ
う前記スイッチングデバイスを制御する電流制限回路
と、前記点火コイルから放出される電圧をクランプする
電圧制限回路とを搭載した点火用半導体装置において、 前記スイッチングデバイスの駆動端子に印加された入力
信号に応答して動作を開始し、前記入力信号の印加から
一定時間経過後に出力信号を出力するタイマ回路と、 前記タイマ回路の出力信号に応答して、前記入力信号の
継続印加に拘らず、前記スイッチングデバイスに流れて
いる電流を低減させる主電流漸減回路と、 を備えていることを特徴とする点火用半導体装置。 - 【請求項２】 前記主電流漸減回路は、前記電流制限回
路の電流制限値を漸減させて前記スイッチングデバイス
をターンオフ動作させることを特徴とする請求項１記載
の点火用半導体装置。 - 【請求項３】 前記電流制限回路は前記スイッチングデ
バイスと直列に接続されて前記スイッチングデバイスに
流れている電流に比例した電圧値を検出するシャント抵
抗と、前記電流制限値に対応した基準電圧値を生成する
基準電圧回路と、前記シャント抵抗の電圧値と前記基準
電圧値とを入力とする演算増幅器と、前記演算増幅器の
出力によって前記スイッチングデバイスの駆動端子に印
加される入力信号の電圧を制御する第１のトランジスタ
とを備え、前記主電流漸減回路は前記基準電圧回路に並
列に接続されたコンデンサと、前記タイマ回路の出力信
号に応答してターンオンする第２のトランジスタと、前
記コンデンサおよび前記第２のトランジスタと直列に接
続されて前記第２のトランジスタのターンオン時に前記
コンデンサの電荷を放電させる抵抗とを備えていること
を特徴とする請求項２記載の点火用半導体装置。 - 【請求項４】 前記電流制限回路は前記スイッチングデ
バイスと直列に接続されて前記スイッチングデバイスに
流れている電流に比例した電圧値を検出するシャント抵
抗と、前記電流制限値に対応した基準電圧値を生成する
基準電圧回路と、前記シャント抵抗の電圧値と前記基準
電圧値とを入力とする演算増幅器と、前記演算増幅器の
出力によって前記スイッチングデバイスの駆動端子に印
加される入力信号の電圧を制御する第１のトランジスタ
とを備え、前記主電流漸減回路は前記タイマ回路の出力
信号に応答して動作する発振回路と、前記発振回路の発
振出力を受けるシフト回路と、前記シフト回路の各出力
信号によってターンオン動作する複数の第２のトランジ
スタと、一端がそれぞれ前記第２のトランジスタと直列
に接続され他端がそれぞれ前記基準電圧回路に共通に接
続されて前記基準電圧値を階段状に低減させる複数の抵
抗とを備えていることを特徴とする請求項２記載の点火
用半導体装置。 - 【請求項５】 前記主電流漸減回路は、前記タイマ回路
の出力信号に応答してターンオンするトランジスタと、
前記トランジスタと直列に接続されて前記トランジスタ
のターンオン動作時に前記入力信号を分流させて前記ス
イッチングデバイスの駆動端子に印加される電圧を低減
するとともに前記スイッチングデバイスの駆動端子に並
列に接続されて前記スイッチングデバイスの入力容量に
蓄えられた電荷を放電させる抵抗とを備えていることを
特徴とする請求項２記載の点火用半導体装置。 - 【請求項６】 前記電流制限回路は前記スイッチングデ
バイスと直列に接続されて前記スイッチングデバイスに
流れている電流に比例した電圧値を検出するシャント抵
抗と、前記電流制限値に対応した基準電圧値を生成する
基準電圧回路と、前記シャント抵抗の電圧値を入力する
とともにダイオードを介して前記基準電圧値を入力する
演算増幅器と、前記演算増幅器の出力によって前記スイ
ッチングデバイスの駆動端子に印加される入力信号の電
圧を制御する第１のトランジスタとを備え、前記主電流
漸減回路は前記演算増幅器の前記基準電圧値の入力端子
に並列に接続されたコンデンサと、前記タイマ回路の出
力信号に応答してターンオンされ前記基準電圧回路の出
力を無効にする第２のトランジスタと、前記コンデンサ
に並列に接続されて前記コンデンサの電荷を放電させる
定電流放電回路とを備えていることを特徴とする請求項
２記載の点火用半導体装置。 - 【請求項７】 前記スイッチングデバイスの主端子間電
圧と前記スイッチングデバイスの駆動端子に印加される
入力信号の電圧とをモニタし、前記電流制限回路が電流
制限動作中に前記主端子間電圧が規定電圧以上にあると
き、前記入力信号を制御して前記主電流漸減回路の動作
に拘らず主電流を遮断する主電流遮断回路を備えている
ことを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記
載の点火用半導体装置。 - 【請求項８】 前記主電流遮断回路は、前記スイッチン
グデバイスの主端子間電圧に比例した電圧を入力すると
ともに前記規定電圧に対応した第２の基準電圧を入力
し、前記スイッチングデバイスの駆動端子に印加される
入力信号の電圧を電源とする第２の演算増幅器と、前記
第２の演算増幅器の出力によって前記入力信号の電圧を
制御して前記スイッチングデバイスを高速にターンオフ
させる第３のトランジスタとを備えていることを特徴と
する請求項７記載の点火用半導体装置。 - 【請求項９】 前記スイッチングデバイスがターンオフ
動作時の主端子間電圧を保持することにより前記点火コ
イルを介して接続される電池の電圧をモニタするオフ時
主端子間電圧保持回路と、前記電池の電圧がある規定電
圧以上の値に対応した基準電圧を生成する基準電圧源
と、前記スイッチングデバイスの駆動端子に印加される
入力信号の電圧を電源とし、前記オフ時主端子間電圧保
持回路に保持されている前記電池の電圧に比例した電圧
と前記基準電圧源の電圧とを比較して前記オフ時主端子
間電圧保持回路に保持されている電圧値が前記基準電圧
源の電圧を越えたときに前記タイマ回路が前記入力信号
の印加から出力信号を出力するまでの時間を短縮させる
信号を前記タイマ回路に出力する第２の演算増幅器とを
備えていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれ
か１項に記載の点火用半導体装置。 - 【請求項１０】 前記オフ時主端子間電圧保持回路は、
前記スイッチングデバイスの前記点火コイルに接続され
る側の主端子の電圧を分圧する第１および第２の分圧回
路と、前記第２の分圧回路の出力電圧によってターンオ
ン動作する第３のトランジスタと、前記第３のトランジ
スタのターンオン動作によって前記第１の分圧回路の出
力電圧を充電する第２のコンデンサと、前記スイッチン
グデバイスの駆動端子に印加される入力信号の電圧によ
ってターンオン動作されることで前記第３のトランジス
タをターンオフ動作する第４のトランジスタとを備えて
いることを特徴とする請求項９記載の点火用半導体装
置。 - 【請求項１１】 前記第２の演算増幅器および電圧値の
異なる前記基準電圧源を複数組備え、前記タイマ回路が
出力信号を出力するまでの時間を前記電池の電圧に応じ
て変化させるようにしたことを特徴とする請求項９記載
の点火用半導体装置。 - 【請求項１２】 前記スイッチングデバイスと、前記電
流制限回路と、前記電圧制限回路と、前記タイマ回路
と、前記主電流漸減回路とからなる部品を複数組み合わ
せて構成した混成集積回路であることを特徴とする請求
項１記載の点火用半導体装置。 - 【請求項１３】 前記スイッチングデバイス、前記電流
制限回路、前記電圧制限回路、前記タイマ回路、および
前記主電流漸減回路を１つのシリコン基板上に構成した
モノリシック集積回路であることを特徴とする請求項１
記載の点火用半導体装置。 - 【請求項１４】 前記スイッチングデバイス、前記電流
制限回路、前記電圧制限回路、前記タイマ回路、および
前記主電流漸減回路を構成する複数の半導体チップのみ
で構成して１パッケージとしたことを特徴とする請求項
１記載の点火用半導体装置。 - 【請求項１５】 前記スイッチングデバイスの主端子間
電圧と前記スイッチングデバイスの駆動端子に印加され
る入力信号の電圧とをモニタし、前記電流制限回路が電
流制限動作中に前記主端子間電圧が規定電圧以上にある
とき、前記入力信号を制御して前記主電流漸減回路の動
作に拘らず主電流を高速に遮断する主電流遮断回路を含
んでいることを特徴とする請求項１２ないし１４のいず
れか１項に記載の点火用半導体装置。
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