JPH09508247A

JPH09508247A - 集積回路

Info

Publication number: JPH09508247A
Application number: JP7519808A
Authority: JP
Inventors: ミントルアントン; ミヒェルハルトムート; ビレコヴェンベルント; ユーベレマンフレート; ネレウルリッヒ
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-01-27
Filing date: 1995-01-14
Publication date: 1997-08-19
Also published as: US5841312A; WO1995020783A1; EP0741881A1; EP0741881B1; DE59502827D1; DE4402340C1

Abstract

(57)【要約】電力トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を有する集積回路が提案される。該集積回路では電流が電流測定抵抗（Ｒ５）における電圧降下を介して測定可能である。該電圧降下は電流制御トランジスタ（Ｔ５）及び温度制御トランジスタ（Ｔ９）の制御のため利用される。所定の所定の使用温度下回ると、電流制御トランジスタ（Ｔ５）のみにより電流の流れが制限される。所定の使用温度を上回ると、コレクタ電流はトランジスタ（Ｔ９）及び（Ｔ１０）を介して、さらに低減され、それにより、熱的過負荷に対する電力トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）の保護を行わせるものである。

Description

【発明の詳細な説明】集積回路従来技術本発明はメインクレーム１の上位概念による集積回路を基礎とする。Ｔｉｅｔｚｅ及びＳｃｈｅｎｋの著書第９版第２３頁から既に電力トランジスタを有する回路が公知であり、該回路では電流制御トランジスタ及び電流測定抵抗が設けられている。電流測定抵抗における電圧降下により、電流制御トランジスタが制御される。発明の利点本発明のメインクレーム１の特徴事項の構成要件により得られる利点とするところは、電力トランジスタを流れる電流が、構成素子温度に依存して低減されることである。この手段により、電力トランジスタの過熱に対する保護が行われる。サブクレームにて規定された手段によってはメインクレームにて規定された集積回路の有利な発展形態及び改善が可能である。電流制御トランジスタより大のエミッタ面積を有する温度測定トランジスタの使用により、回路の温度依存性を特に精確に制御し得る。電力トランジスタに並列に接続された電流測定トランジスタの使用により僅かな損失を以ての電流測定が行われる、それというのは、エミッタ回路中に測定抵抗を設けなくてもよいからである。分圧器の使用により電流制御トランジスタ及び温度測定トランジスタに対するスイッチング電位を相応のレベルに調整し得る。順方向に接続されたダイオードの使用により、電流制御（部）の正の温度係数を所望の値へ調整設定し得る。結合抵抗の相応の選定により、熱的低減（逓降）制御の大きさ（量）が調整設定される。さらなるトランジスタの電流の流れによる電位への影響、作用が特に簡単に分圧器の第３のノードを介して行われる。ダーリントントランジスタ又はさらなる電流制御トランジスタの使用により、相応の増幅度を高め得る。図面本発明の実施例を図示してあり、以降詳述する。図１は集積回路の回路略図であり、図２は誘導負荷と関連した集積回路を示し、図３は集積回路を流れる電流の時間経過のダイヤグラムである。発明の説明図１には集積回路の回路を示す。上記回路はコレクタ端子Ｃ、ベース端子Ｂ、エミッタ端子Ｅ及びトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，ＴＥ，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１０を有する。トランジスタＴ１，Ｔ２，ＴＥ，Ｔ３，Ｔ９、Ｔ５はｎｐｎ−トランジスタとして構成されている。トランジスタＴ１０及びＴ６はｐｎｐ−トランジスタとして構成されている。明らかなように、加わる電位の相応の変化により、相応にｎｐｎ−及びｐｎｐ−トランジスタを入れ替え得る。トランジスタＴ１〜Ｔ３はダーリントン回路で動作する、このことは当該回路の基本的機能の所要の前提条件でない。ベース端子Ｂは抵抗Ｒ１を介して第１トランジスタＴ１のベース端子に接続されている。トランジスタＴ１のコレクタはコレクタ端子Ｃに接続されている。トランジスタＴ１のエミッタはトランジスタＴ２のベースに接続されている。トランジスタＴ２のコレクタはコレクタＣに接続されている。トランジスタＴ２のエミッタは電流測定トランジスタＴＥ及びＴ３のベースに接続されている。電流測定トランジスタＴＥ及びトランジスタＴ３のコレクタはコレクタ端子Ｃに接続されている。電流測定トランジスタＴＥのエミッタは抵抗Ｒ５を介してエミッタ端子Ｅに接続されている。トランジスタＴ３のエミッタは、エミッタ端子Ｅに接続されている。エミッタ端子Ｅは、ダイオードＤ１のアノードに接続されている。コレクタ端子ＣはダイオードＤ１のカソードに接続されている。トランジスタＴ６のエミッタはトランジスタＴ１のベースに接続されている。トランジスタＴ６のコレクタは、エミッタ端子に接続されている。トランジスタＴ６のベースは抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴ１のベースに接続されている。トランジスタＴ６のベースはトランジスタＴ５のコレクタに接続されている。トランジスタＴ５のベースは分圧器（これはＲ７，Ｒ８，Ｒ９Ａ及びＲ９Ｂから成る）のノードＫ２と接続されている。トランジスタ１０のエミッタはトランジスタＴ１のベースに接続されている。トランジスタＴ１０のコレクタは上記分圧器のノードＫ３に接続されている。トランジスタ１０のベースは抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴ１のベースに接続されている。トランジスタＴ９はそのコレクタがトランジスタＴ１０のベースに接続されている。トランジスタＴ９のベースは、ノードＫ２に接続されている。トランジスタＴ９のエミッタは抵抗Ｒ３を介してエミッタ端子に接続されている。分圧器は抵抗Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９Ａ及びＲ９により形成される。抵抗Ｒ７はトランジスタＴ１のエミッタとノードＫ１との間に設けられている。抵抗Ｒ８はノードＫ１とノードＫ２との間に設けられている。抵抗Ｒ９ＡはノードＫ２とノードＫ３との間に設けられている。抵抗Ｒ９ＡはノードＫ２とノードＫ３との間に設けられている。抵抗Ｒ９Ｂは、ノードＫ３とエミッタ端子Ｅとの間に設けられている。ノードＫ１はダイオードＤ２のアノードに接続されている。ダイオードＤ２のカソードはダイオードＤ３のアノードに接続されている。ダイオードＤ３のカソードは電流測定トランジスタＴＥのエミッタに接続されている。トランジスタＴ１のエミッタは結合抵抗Ｒ４を介して温度測定トランジスタＴ９のエミッタに接続されている，ダーリントン−トランジスタＴ１〜Ｔ３は電力トランジスタを形成し、該電力トランジスタによってはコレクタとエミッタとの間で相応に負荷をスイッチング接続し得る。電流測定トランジスタＴＥは最後のトランジスタＴ３に並列に接続されている。上記トランジスタＴＥを流れる電流は、トランジスタＴ３を流れる電流に一義的に依存する。この電流によっては抵抗Ｒ５にて電圧降下が生ぜしめられる。並列接続された電流測定トランジスタＴＥにはたんにわずかな電流しか流れないので損失電力は僅かに抑えられる。抵抗Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９Ａ及びＲ９Ｂによっては分圧器が形成される。この分圧器のノードＫ１と、電流測定トランジスタＴＥのエミッタとが接続されていることにより、トランジスタＴＥを流れる電流増大の際分圧器のノードＫ２における電圧が増大される。ノードＫ２には電流制御トランジスタＴ５のベース及び温度測定トランジスタＴ９のベースが接続されている。トランジスタＴ９はトランジスタＴ５より著しく小さいエミッタ面積を有する。更に抵抗Ｒ２は抵抗Ｒ６より大きな値を有する。Ｔ５に比してのＴ９における比較的小さな電流密度に基づき、Ｔ９はＴ５より低いベース−エミッタ電圧を有する。更に、温度測定トランジスタＴ９のベース−エミッタ電圧の負の温度係数はトランジスタＴ５のそれより著しく大である。所定温度を下回ると抵抗Ｒ３における電圧降下によっては、抵抗Ｒ５における電圧降下が電流測定トランジスタＴ５にのみ作用するようになる。電力トランジスタＴ１〜Ｔ３を流れる所定の制御電流に到達の際、電流トランジスタＴ５は導通制御され、該制御トランジスタはベース電流の一部を直接接続エミッタ端子に導出する。ここで、増幅のため、更なる電流制御トランジスタＴ６が設けられており、該電流制御トランジスタはＴ５を流れる電流により導通制御される。基本的にはＴ６なしでも作動する。所定温度を越えると温度測定トランジスタＴ９が導通制御され、該トランジスタＴ９を介してはベース端子Ｂとエミッタ端子Ｅとの間で電流が流れ得るようになる。このような電流の流れが生じると、Ｔ１０のベース端子に電位が生じ、この電位によりＴ１０は導通制御される。トランジスタＴ１０のコレクタは分圧器のノードＫ３に接続されているので、Ｔ１０に電流が流れるとノードＫ２ないしＫ３における電位が高められる。従って、そのようなフィードバックによって、ノードＫ２における電圧は影響を受け、ここで、トランジスタＴ５がさらに導通制御されるような影響を受け、その結果コレクタとエミッタとの間でトランジスタＴ１〜Ｔ３を流れる電流が低減される。Ｔ１０の作動後電力トランジスタＴ１〜Ｔ３を流れる電流の再度の低減は抵抗Ｒ４で生ぜしめられる。熱的（逓降）制御の投入、導入により、トランジスタＴ２のベースにおける電位が低減される。結合抵抗Ｒ４を介しては温度測定トランジスタＴ９のエミッタにおける電位の低減が生ぜしめられる。これによりＴ９の更なる導通制御が生ぜしめられ、それにより、電力トランジスタを流れる電流の低下が生ぜしめられる。要するに温度測定トランジスタＴ９が一度導通制御された後、そして、電力トランジスタを流れる電流が他の手段によって停止されない限り、電力トランジスタＴ１〜Ｔ３のコレクタ−エミッタ電流の熱的要因に依存した逓降制御が維持される。熱的逓降制御の投入適用は熱的に同じ動作特性を呈する抵抗の比、トランジスタＴ５，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１０の面積及びトランジスタＴ２，Ｔ３のベースエミッタ電圧により定まる。トランジスタＴ９のベース−エミッタ電圧Ｕ_BEはトランジスタＴ５のベース−エミッタ電圧ＵＢＥ（Ｔ５）よりもトランジスタＴ９の比較Ｔきに大のエミッタ面積の故に温度への依存性は一層大である。次のような関係が成立する場合トランジスタＴ１０は導通状態になる、即ちＵ_BE（Ｔ５）＝Ｕ_BE（Ｔ９）＋Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）［Ｒ３／Ｒ２Ｕ_BE（Ｔ１０）＋Ｒ３／Ｒ４Ｕ_BE（Ｔ２，Ｔ３）］電力トランジスタＴ２，Ｔ３のベース−エミッタ電圧は最大の分散幅を有する。ただし、当該の大きさ（量）はＴだ著しく小さい抵抗比Ｒ３／Ｒ４にのみ関連するので、熱的逓降制御の使用温度は著しく僅かなトレランスを伴う。回路のテストは外部的なＲ３−縮小により所定の応答温度を下回った場合でも可能である。図２中では誘導負荷のスイッチングのため本発明の回路の適用例が示してある。コイル１により形成される誘導負荷は、例えば、点火コイルであり、該点火コイルは、ここでは簡単化してトランジスタとして示した回路により、アース電位と接続され得る。回路の制御は、例えば制御部２により行われる。図３には図２の装置構成に対して時間の関数としてのコレクタ電流を示す。カーブＡは、電流制限トランジスタＴ５及びトランジスタＴ６により唯電流制限機能が作用する場合におけるコレクタ電流の時間経過を示す。カーブＢは付加的に温度測定トランジスタＴ９により熱的制御が介入的に作用する場合におけるコレクタ電流の時間的経過を示す。差△Ｉにより表わされる回路の応答後の電流レベルの低下は実質的に抵抗Ｒ４の回路定数に依存する。時間△ｔへの影響は、所定の限界内で終段Ｔ３に対して相対的な温度測定トランジスタＴ９及び電流制御トランジスタＴ５の適当な選定配置により及ぼすことができる。適当な回路は特に良好に誘導負荷、例えば点火コイル付きの配線体に適する。このことは図２に示してある。制御部２の相応の信号によりトランジスタは動作せしめられ、そして、コイルは導通接続されたトランジスタのコレクタ−エミッタ電位と給電電圧との間に接続されている。インダクタンスに基づき、コイルのチャージの際コイル及びトランジスタを流れる電流が緩慢に上昇する。このフェーズにて、ダーリントントランジスタは飽和状態で動作し、ここで、低いコレクタ−エミッタ電圧に基づき高い損失電力は生じない。点火の通常の動作モードの場合制御部２によりトランジスタは、遮断されるべきである（コイルとトランジスタを流れる電流が一定状態におかれれる前に）、それというのはそうしないと、トランジスタは給電電圧の最大部分を引き受けなければならず、ここで、高い損失電力を導出しなければならないからである。遮断信号が障害のため発生されずそして、トランジスタを流れる電流が持続する場合、それにより惹起される過熱により熱的逓降制御がアクティブ状態に置かれ、該逓降制御によってはトランジスタを流れる電流が問題のない値に低減される。逓降制御は連続的に行われるので、コレクタとエミッタとの間の急峻な電圧上昇（これは不所望の点火火花を惹起し得る）の発生が回避され得る。更に、高い温度のもとで回路に大きな電流が流れる場合のみ熱的逓降制御が開始する。コイルのインダクタンスにより電流の流れが制限される場合、上述の事項に相応してトランジスタ内に高い損失が生ぜず、もって大した温度上昇は生ぜず、その結果熱的逓降制御は発動されない。従って点火技術への適用回路の作動の際（該回路では温度は高いが回路を流れる電流は、当該の回路の電流制御により制限されないでインダクタンスにより制限される）、点火コイルは精確にチャージされ、その結果高い温度の際でも、通常の動作条件下で回路の制限されてない機能が確保される。ダイオードは次のようにして、逆ダイオードとして動作する、即ち負のコレクタ−エミッタ電圧を僅かな値に制限して例えば、点火適用にて、点火コイルの２次側から逆変換された高周波振動を減衰する。ダイオードＤ２、Ｄ３は回路の通常動作の順方向に接続される。従って、それらのダイオードには負の温度係数を有する負の温度係数は、電流制御の温度係数を所望値に調整するため利用される。従って、回路の温度特性は主に温度測定トランジスタＴ９の熱的特性により規定される。従って熱的電流制御の応答は精確に調整され得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ベルントビレコヴェンドイツ連邦共和国 72127 クスターディンゲンヘルダーリンシュトラーセ 19 (72)発明者マンフレートユーベレドイツ連邦共和国 72760 ロイトリンゲンイムフェルゲンベヒレ７ (72)発明者ウルリッヒネレドイツ連邦共和国 72820 ゾネンビュールリンデンシュトラーセ 25

Claims

【特許請求の範囲】１．電力トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）及び電流測定抵抗（Ｒ５）を有し、ここで、電流測定抵抗（Ｒ５）における電圧降下により、電力トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を流れる電流が測定可能であり、更に、電流制御トランジスタ（Ｔ５）を有し、該電流制御トランジスタのコレクタは抵抗（Ｒ６）を介してベースと接続され、そして、それのエミッタは電力トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のエミッタと接続され、そして、それのベースは、電流測定抵抗（Ｒ５）における電圧降下により制御されるように構成されている集積回路において、温度測定トランジスタ（Ｔ９）が設けられており、該温度測定トランジスタによっては所定の温度からはさらなるトランジスタ（Ｔ１０）が制御され、そして、さらなるトランジスタ（１０）を流れる電流により、電流制御トランジスタ（Ｔ５）のベースに加わる電圧へ作用、影響が及ぼされるようにし、ここで、電圧へ及ぼされる作用、影響により、電力トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を流れる電流が低減されるように構成されていることを特徴とする集積回路。２．温度測定トランジスタ（Ｔ９）は電流制御トランジスタ（Ｔ５）より大きなエミッタ面積を有し、更に、電流制御トランジスタ（Ｔ５）及び温度測定トランジスタ（Ｔ９）のベース端子が同じ電位におかれており、電流測定トランジスタ（ＴＥ）のエミッタは抵抗（Ｒ３）を介して電力トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のエミッタと接続されていることを特徴とする請求の範囲１記載の集積回路。３．電力トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）に並列に電流測定トランジスタ（ＴＥ）が接続されており、更に電流測定トランジスタ（ＴＥ）のエミッタは電流測定抵抗（Ｒ５）を介して電力トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のエミッタと接続されている請求の範囲２記載の集積回路。４．分圧器（Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９Ａ及びＲ９Ｂ）が設けられており、該分圧器は第１のノード（Ｋ１）により電流測定トランジスタの（Ｔ９）のエミッタに接続されており、そして、分圧器（Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９Ａ及びＲ９Ｂ）の更なるノード（結合点）（Ｋ２）は電流測定トランジスタ（Ｔ５）のベース及び温度測定トランジスタ（Ｔ９）のベースに接続されていることを特徴とする集積回路。５．第１ノード（Ｋ１）と、電流測定トランジスタ（ＴＥ）のエミッタとの間の接続路が少なくとも１つのダイオード（Ｄ２，Ｄ３）によって形成されており、該ダイオードは電力トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）の通常動作中順方向に接続されていることを特徴とする請求の範囲４記載の集積回路。６．結合抵抗（Ｒ４）が設けられており、該結合抵抗によっては温度測定トランジスタ（Ｔ９）のエミッタが電力トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のベースと接続されていることを特徴とする請求の範囲１から５までのうち１項記載の集積回路。７．分圧器（Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９Ａ及びＲ９Ｂ）の第３のノード（Ｋ３）が、更なるトランジスタ（Ｔ１０）のコレクタと接続されている請求の範囲４から６までのうち１項記載の集積回路。８．電力トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）はダーリントントランジスタとして構成されていることを特徴とする集積回路。９．電流制御トランジスタ（Ｔ５）によっては更なる電流制御トランジスタ（Ｔ６）が導通制御されるように構成されている請求の範囲１から８までのうち１項記載の集積回路。