特開2016-169727IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

自動車用内燃機関の点火装置に用いられる半導体装置に関し、特に、異常発生時に自己遮断を行う機能を備えた半導体装置

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】自己遮断時に点火プラグが誤点火しないようにする。
【解決手段】自己遮断信号源211が正常を検出してトランジスタM3がオンしているときに、IN端子にオン信号を受けるとトランジスタM1がオン、トランジスタM2がオフしてIGBT24がオンする。このとき、自己遮断信号源211が異常を検出してトランジスタM1がオフ、トランジスタM2がオンされると、IGBT24のゲート端子がトランジスタM2,M3を介してエミッタ端子に接続されることで、ゲート容量に充電された電荷を急速に放電する。これにより、IGBT24のコレクタ電圧が上昇して所定の電圧よりも高くなることをコンパレータ216が検出すると、トランジスタM3がオフされてゲート容量の電荷を抵抗213でゆっくり放電する緩遮断が行われる。
【選択図】図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

の点火用IC2では、上述のように自己遮断信号s1が出力されてからIGBT24のゲート容量に充電された電荷が徐々に放電されゲート電圧Vgが一定の速度で低下していく。これに伴いコレクタ電流Icが低下していくがIGBTの電気的特性からその低下の仕方は一定ではない。すなわちゲート電圧Vgがある程度低下するまではコレクタ電流Icはわずかしか低下せず、ゲート電圧Vgがある程度まで低下した後からコレクタ電流Icが大きく低下するようになる。言い換えると、このゲート電圧Vgがある程度低下するまでの時間は、コレクタ電流Icが実効的に低下し始めるまでの遅延時間のようになる。その遅延時間の間、IGBT24および一次コイル31は、これらに一定の大電流(たとえば、17A近い電流)が流れ続けるので、熱破壊などのダメージを受けるおそれがある。これを避けるには、遅延時間を考慮してタイマ時間を短くする、過熱検知の温度を下げるなどして異常検出感度を上げる必要があるが、この場合、自己遮断が起きやすくなるという問題点がある。また、遅延時間の間に大電流が流れても、それによる発熱を抑えるようにするには、点火用IC2の熱抵抗を下げる必要があるが、その場合、チップサイズを大きくする必要がある。 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、自己遮断時において実際に一次コイルに流れる電流の低下を開始するまでの遅延時間を短くしてパワー半導体素子および点火コイルの一次コイルの発熱を抑制した半導体装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明では、の課題を解決するために、パワー半導体素子をスイッチング制御する半導体装置が提供される。この半導体装置は、パワー半導体素子のゲート端子に接続され、入力信号に基づいてゲート端子をプルアップするゲートプルアップ回路と、パワー半導体素子のゲート端子に接続され、入力信号に基づいてゲート端子をプルダウンするゲートプルダウン回路と、パワー半導体素子の通電状態の異常を検出する異常検出回路と、・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
構成の半導体装置は、異常発生時に、急速遮断をしてから緩遮断を開始するので、緩遮断を開始するまでの遅延時間を短縮できることから、遅延時間の間に生じていた発熱を抑制することができるようになる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】第1の実施の形態に係る点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置を示す図である。

【図2】自動車用内燃機関の点火用ICの動作波形例を示す図である。

【図3】IGBTの電流・電圧特性図である。

【図4】自己遮断時の動作点の推移を示すタイムチャートである。

【図5】自己遮断信号源の構成を例示する回路図である。

【図6】リセット回路の動作波形を示す図である。

【図7】自己遮断信号源の動作波形を示す図である。

【図8】第2の実施の形態に係る点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置を示す図である。

【図9】第3の実施の形態に係る点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置を示す図である。

【図10】第4の実施の形態に係る点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置を示す図である。

【図11】第4の実施の形態に係る点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置の変形例を示す図である。

【図12】第5の実施の形態に係る点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置を示す図である。

【図13】第6の実施の形態に係る点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置を示す図である。

【図14】第7の実施の形態に係る点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置を示す図である。

【図15】第8の実施の形態に係る点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置を示す図である。

【図16】第9の実施の形態に係る点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置を示す図である。

【図17】第10の実施の形態に係る点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置を示す図である。

【図18】第11の実施の形態に係る点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置を示す図である。

【図19】従来の点火用ICの構成例を含む自動車用内燃機関の点火装置を例示する図である。

【図20】従来の自動車用内燃機関の点火用ICの動作波形例を示す図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

1 ECU   2 点火用IC   3 点火コイル   4 電源   5 点火プラグ   6 リセット回路   7 ラッチ回路   21 自己遮断回路   22 ドライブ回路   23 電源回路   24 IGBT   31 一次コイル   32 二次コイル   61,62 抵抗   63,64 インバータ   65 抵抗   66 コンデンサ   67 インバータ   71,72,73,74 NOR回路   71a,71b 入力端子   211 自己遮断信号源   212 インバータ   213,214 抵抗   215 基準電圧回路   216 コンパレータ   217 NAND回路   218,219 抵抗   220 ツェナーダイオード   221 NAND回路   222 インバータ   224 抵抗   225 ツェナーダイオード   226 DepMOS   227 定電流源   228 ダイオード   M1,M1a,M2,M3,M4 トランジスタ

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