特許 6063677 信号検出回路及びイグナイタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6063677

(24)【登録日】2016年12月22日

(45)【発行日】2017年1月18日

(54)【発明の名称】信号検出回路及びイグナイタ

(51)【国際特許分類】

   F02P 15/00 20060101AFI20170106BHJP

【ＦＩ】

   F02P15/00 301A

【請求項の数】11

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-195767(P2012-195767)

(22)【出願日】2012年9月6日

(65)【公開番号】特開2014-51904(P2014-51904A)

(43)【公開日】2014年3月20日

【審査請求日】2015年8月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100133514

【弁理士】

【氏名又は名称】寺山 啓進

(74)【代理人】

【識別番号】100122910

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 広之

(72)【発明者】

【氏名】大部 雄也

【審査官】 小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１３０３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３５７７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４６２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０３２９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８７９００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｐ １／００−３／１２、 ７／００−２３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンコントロールユニットからの制御信号を検出する信号検出回路であって、
前記制御信号を入力する入力端子と、
前記入力端子とグラウンドとの間に設けられた双方向フローティングダイオードと、
前記双方向フローティングダイオードの出力を減衰させる減衰回路と、
前記減衰回路の出力の低周波成分を通過させるローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力と基準電圧とを比較する比較回路と
を備え、
前記比較回路は、ＳＵＢに対してＰＮ構造が生じる素子を有し、
前記減衰回路は、前記入力端子にＢＣＩ試験のノイズ信号が入力される場合、前記ノイズ信号の最大振幅を前記ＰＮ構造の閾値電圧よりも小さい値にまで減衰させる減衰回路である
ことを特徴とする信号検出回路。

【請求項2】

前記双方向フローティングダイオードは、フローティング構造を有するダイオードのアノード同士が向かい合わせに接続された構造であることを特徴とする請求項１に記載の信号検出回路。

【請求項3】

前記双方向フローティングダイオードは、フローティング構造を有するダイオードのカソード同士が向かい合わせに接続された構造であることを特徴とする請求項１に記載の信号検出回路。

【請求項4】

ＰＮ接合によりダイオードを形成し、そのダイオードの下に形成されているＮ型領域をオープンすることでフローティング構造を形成していることを特徴とする請求項２または３に記載の信号検出回路。

【請求項5】

前記双方向フローティングダイオードは、前記入力端子に対して正負のブレークダウン電圧が同じであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の信号検出回路。

【請求項6】

前記比較回路は、ベース端子が共通に接続されたＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ対を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の信号検出回路。

【請求項7】

前記ローパスフィルタは、Ｎ段のセレンキー型のローパスフィルタであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の信号検出回路。

【請求項8】

前記比較回路の基準電圧ラインが前記ローパスフィルタのフィルタラインと同等の構造となるダミー回路を備えることを特徴とする請求項７に記載の信号検出回路。

【請求項9】

前記減衰回路は、前記ノイズ信号の最大振幅を１／３０以上減衰させることを特徴とする請求項１に記載の信号検出回路。

【請求項10】

前記減衰回路は、抵抗Ｒ_１と抵抗Ｒ_２を有し、
前記ローパスフィルタは、抵抗Ｒ_３とコンデンサＣを有し、
前記バイポーラトランジスタ対を構成する一方のバイポーラトランジスタは、エミッタ端子が前記抵抗Ｒ_３と前記コンデンサＣとの間に接続され、コレクタ端子に第１の電流源が接続され、
前記バイポーラトランジスタ対を構成する他方のバイポーラトランジスタは、エミッタ端子に前記基準電圧が与えられ、コレクタ端子に第２の電流源が接続され、
前記バイポーラトランジスタ対を構成する一方のバイポーラトランジスタのコレクタ端子と第１の電流源との間に前記制御信号の判定出力Ｓｄｅｔの出力端子が接続される
ことを特徴とする請求項６に記載の信号検出回路。

【請求項11】

エンジンコントロールユニットからの制御信号に基づいて点火プラグを制御するイグナイタであって、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の信号検出回路を搭載するスイッチ制御装置と、
前記点火プラグで放電するための電圧を作り出すイグニッションコイルと、
前記スイッチ制御装置の出力に基づいて前記イグニッションコイルに流れる電流を通電・遮断するスイッチ素子と
を備え、
前記信号検出回路は、静電気保護用の双方向フローティングダイオードを備えることを特徴とするイグナイタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ:Engine Control Unit）からの制御信号を検出する信号検出回路、及びこの信号検出回路を備えるイグナイタに関する。

【背景技術】

【0002】

イグナイタは、エンジンルーム側で使用されるため、様々なサージやノイズが生じ、それに応じた試験が多数ある（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

例えば、ＢＣＩ（Bulk Current Injection）や、ＧＴＥＭ（Giga-hertz Transverse Electro Magnetic）セルによる試験が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１８５１６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような試験の中でも、ＥＣＵからの制御信号を入力する入力端子にノイズが印加される状況は過酷である。このような状況では、ＥＣＵからの制御信号を検出する信号検出回路が誤動作する可能性がある。

【0006】

本発明の目的は、ノイズによる誤動作耐量を向上させることが可能な信号検出回路及びイグナイタを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様によれば、エンジンコントロールユニットからの制御信号を検出する信号検出回路であって、前記制御信号を入力する入力端子と、前記入力端子とグラウンドとの間に設けられた双方向フローティングダイオードと、前記双方向フローティングダイオードの出力を減衰させる減衰回路と、前記減衰回路の出力の低周波成分を通過させるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力と基準電圧とを比較する比較回路とを備え、前記比較回路は、ＳＵＢに対してＰＮ構造が生じる素子を有し、前記減衰回路は、前記入力端子にＢＣＩ試験のノイズ信号が入力される場合、前記ノイズ信号の最大振幅を前記ＰＮ構造の閾値電圧よりも小さい値にまで減衰させる減衰回路である信号検出回路が提供される。

【0008】

また、本発明の他の態様によれば、エンジンコントロールユニットからの制御信号に基づいて点火プラグを制御するイグナイタであって、前記いずれかの態様に係る信号検出回路を搭載するスイッチ制御装置と、前記点火プラグで放電するための電圧を作り出すイグニッションコイルと、前記スイッチ制御装置の出力に基づいて前記イグニッションコイルに流れる電流を通電・遮断するスイッチ素子とを備え、前記信号検出回路は、静電気保護用の双方向フローティングダイオードを備えるイグナイタが提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ノイズによる誤動作耐量を向上させることが可能な信号検出回路及びイグナイタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態に係るイグナイタの模式的ブロック構成図。

【図2】ＥＣＵおよびＥＣＵに接続された本実施の形態に係る信号検出回路を備えるスイッチ制御装置の模式的ブロック構成図。

【図3】比較例に係る信号検出回路の模式的ブロック構成図。

【図4】比較例に係る信号検出回路の模式的回路構成図。

【図5】ＢＣＩ試験を説明するための図。

【図6】比較例に係る信号検出回路における模式的波形であって、（ａ）ノイズ波形図、（ｂ）Ｓｉｎ入力波形図。

【図7】比較例に係る信号検出回路において、包絡線検波の様子を示す模式的波形図。

【図8】比較例に係る信号検出回路において、誤認識の様子を示す模式的波形図。

【図9】本実施の形態に係る信号検出回路の模式的ブロック構成図。

【図10】本実施の形態に係る信号検出回路の模式的回路構成図。

【図11】本実施の形態に係る双方向フローティングダイオードのブレークダウン電圧を説明するための図。

【図12】本実施の形態に係る他の信号検出回路の模式的回路構成図。

【図13】本実施の形態に係る他の信号検出回路の模式的回路構成図。

【図14】本実施の形態に係る他の信号検出回路の模式的回路構成図。

【図15】本実施の形態に係る他の信号検出回路の模式的回路構成図。

【図16】本実施の形態に係る他の信号検出回路の模式的ブロック構成図。

【図17】本実施の形態に係るフローティング構造の模式的断面構造図。

【図18】本実施の形態に係る双方向フローティングダイオードの説明図であって、（ａ）模式的断面構造図、（ｂ）等価回路図。

【図19】本実施の形態に係る他の双方向フローティングダイオードの説明図であって、（ａ）模式的断面構造図、（ｂ）等価回路図。

【図20】本実施の形態に係る信号検出回路における模式的波形であって、（ａ）ノイズ波形図、（ｂ）Ｓｉｎ入力波形図。

【図21】本実施の形態に係る信号検出回路における模式的波形であって、（ａ）包絡線検波されていない様子を示す波形図、（ｂ）制御信号を精度よく検出している様子を示す波形図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0012】

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0013】

［実施の形態］
以下、図１〜図２１を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

【0014】

（イグナイタ）
第１の実施の形態に係るイグナイタ１は、ＥＣＵ７からの制御信号に基づいて点火プラグを制御する装置であって、ＥＣＵ７からの制御信号を検出する信号検出回路１０を搭載するスイッチ制御装置２と、点火プラグ５で放電するための電圧を作り出すイグニッションコイル４と、スイッチ制御装置２の出力に基づいてイグニッションコイル４に流れる電流を通電・遮断するスイッチ素子３とを備える。

【0015】

信号検出回路１０は、静電気保護用の素子として双方向フローティングダイオード２１を備える。

【0016】

ここで、双方向フローティングダイオード２１は、フローティング構造を有するダイオードＤ_１・Ｄ_２のアノード同士が向かい合わせに接続された構造であってもよい。

【0017】

また、双方向フローティングダイオード２１は、フローティング構造を有するダイオードＤ_３・Ｄ_４のカソード同士が向かい合わせに接続された構造であってもよい。

【0018】

また、ＰＮ接合によりダイオードを形成し、そのダイオードの下に形成されているＮ型領域３３をオープンすることでフローティング構造を形成してもよい。

【0019】

（イグナイタのブロック構成例）
本実施の形態に係るイグナイタ１の模式的ブロック構成は、図１に示すように表される。図１に示すように、イグナイタ１は、スイッチ制御装置２と、スイッチ素子３と、イグニッションコイル４とを備える。

【0020】

スイッチ制御装置２は、図２に示すように、ＥＣＵ７からの制御信号を検出する信号検出回路１０を搭載する装置であり、具体的にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）ゲートドライバである。スイッチ素子３は、スイッチ制御装置２の出力に基づいて、イグニッションコイル４に流れる電流を通電・遮断する素子であり、具体的にはＩＧＢＴである。イグニッションコイル４は、点火プラグ５で放電するための電圧を作り出す変圧器である。

【0021】

イグニッションコイル４の一次側コイルの一端にはカーバッテリ６等の電源が接続され、他端にはスイッチ素子３が接続される。また、イグニッションコイル４の二次側コイルの一端には一次側コイルと同様にカーバッテリ６等の電源が接続され、他端には点火プラグ５が接続される。例えば、１２〜１５Ｖのカーバッテリ６の電圧をイグニッションコイル４が２万〜３万Ｖまで昇圧して点火プラグ５に供給する。

【0022】

（比較例）
比較例に係る信号検出回路１０の模式的ブロック構成は、図３に示すように表される。図３に示すように、ＥＳＤ（静電気）保護素子１１、減衰回路１２、ローパスフィルタ１３、比較回路（ヒステリシスコンパレータ）１４等でサージに対する破壊耐量を上げ、更にノイズ重畳による誤動作対策を行う。このような信号検出回路１０を集積回路（ＬＳＩ:Large Scale Integration)で実現する場合の模式的回路構成例を図４に示す。図中の“Ｓｉｎ”は、ＥＣＵ７からの制御信号の入力端子を意味し、“Ｓｄｅｔ”は、ＥＣＵ７からの制御信号の判定出力を意味している。

【0023】

イグナイタ１は、エンジンルーム側で使用するため、様々なサージやノイズが生じ、それに応じた試験が多数ある。例えば、ＢＣＩ試験では、図５に示すように、ＢＣＩプローブ９を用いて信号線８にノイズを印加し、イグナイタ１が影響を受けないかを確認する。

【0024】

ここで、Ｓｉｎのみが単独でノイズの影響を受ける状況において、図６（ａ）に示すようなノイズが印加されたものと仮定する。この場合、比較例に係る信号検出回路１０では、ＥＳＤ保護素子１１の順方向クランプやその他の寄生ＰＮ接合により、図６（ｂ）に示すように、Ｓｉｎ入力が負側で半波にクランプする。そのため、ローパスフィルタ１３のコンデンサＣが充放電のバランスを崩し、図７に示すように、包絡線検波して、図８に示すように、ピークホールドした値Ｖｃが比較回路１４の基準電圧Ｖｒｅｆを超えてしまう。つまり、ＥＣＵ７からの制御信号がＬｏでも、ノイズの影響を受けて比較回路１４がＨｉと誤認識する不具合が生じる。

【0025】

（信号検出回路）
本実施の形態に係る信号検出回路１０は、ＥＣＵ７からの制御信号を検出する回路であって、ＥＣＵ７からの制御信号を入力するＳｉｎと、Ｓｉｎとグラウンドとの間に設けられた双方向フローティングダイオード２１と、双方向フローティングダイオード２１の出力を減衰させる減衰回路２２と、減衰回路２２の出力の低周波成分を通過させるローパスフィルタ２３と、ローパスフィルタ２３の出力と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する比較回路２４とを備える。

【0026】

ここで、双方向フローティングダイオード２１は、フローティング構造を有するダイオードＤ_１・Ｄ_２のアノード同士が向かい合わせに接続された構造であってもよい。

【0027】

また、双方向フローティングダイオード２１は、フローティング構造を有するダイオードＤ_３・Ｄ_４のカソード同士が向かい合わせに接続された構造であってもよい。

【0028】

また、ＰＮ接合によりダイオードを形成し、そのダイオードの下に形成されているＮ型領域３３をオープンすることでフローティング構造を形成してもよい。

【0029】

また、双方向フローティングダイオード２１は、Ｓｉｎに対して正負のクランプトリガ電圧ＢＶ１＋Ｖｆ２、ＢＶ２＋Ｖｆ１が同じであってもよい。

【0030】

また、比較回路２４は、ベース端子が共通に接続されたＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ対２４ａ・２４ｂを備えてもよい。

【0031】

また、ローパスフィルタ２３は、Ｎ段のセレンキー型のローパスフィルタ２３＿１・２３＿２…２３＿Ｎであってもよい。

【0032】

また、比較回路２４の基準電圧ラインがローパスフィルタ２３のフィルタラインと同じ構造となるダミー回路Ｒ_７〜Ｒ_１２、Ｃ_５〜Ｃ_８、Ｑ_４〜Ｑ_６を備えてもよい。

【0033】

（信号検出回路のブロック構成例）
本実施の形態に係る信号検出回路１０の模式的ブロック構成は、図９に示すように表される。図９に示すように、信号検出回路１０は、ＥＣＵ７からの制御信号を入力するＳｉｎと、Ｓｉｎとグラウンドとの間に設けられた双方向フローティングダイオード２１と、双方向フローティングダイオード２１の出力を減衰させる減衰回路２２と、減衰回路２２の出力の低周波成分を通過させるローパスフィルタ２３と、ローパスフィルタ２３の出力と基準信号とを比較する比較回路２４とを備えている。ＥＳＤ保護素子として双方向フローティングダイオード２１を使用することで、Ｓｉｎが寄生ＰＮ接合の影響を受けず負側でクランプしない構成にしている。これにより、ローパスフィルタ２３がノイズをピークホールドしないため、ＥＣＵ７からの制御信号を比較回路２４で精度よく検出することが可能となる。ここでは、検出精度を上げるために減衰（分圧）しているが、比較回路２４の入力ダイナミックレンジに問題がなければ減衰回路２２はなくてもよい。

【0034】

（信号検出回路の回路構成例）
本実施の形態に係る信号検出回路１０の模式的回路構成は、図１０に示すように表される。図１０は、特に集積回路化の容易な回路構成に相当している。図１０に示すように、双方向フローティングダイオード２１は、フローティング構造を有するダイオードＤ_１・Ｄ_２が順方向を異なる方向として直列に接続されたものである。このようなフローティングダイオードＤ_１・Ｄ_２のデバイス構造については後述する。

【0035】

双方向フローティングダイオード２１は、Ｓｉｎに対して正負のクランプトリガ電圧ＢＶ１＋Ｖｆ２、ＢＶ２＋Ｖｆ１が同じになるように構成する。ここでは、図１１に示すように、Ｄ１，Ｄ２のＢＶｓｕｂ（対ｓｕｂ電圧）は、ＢＶ１＋Ｖｆ２、ＢＶ２＋Ｖｆ１以上である。

【0036】

抵抗Ｒ_１・Ｒ_２は減衰回路２２に相当し、抵抗Ｒ_３とコンデンサＣはローパスフィルタ２３に相当する。抵抗Ｒ_１・Ｒ_２・Ｒ_３とコンデンサＣで寄生ＰＮ接合が生じないように、抵抗Ｒ_１・Ｒ_２・Ｒ_３とコンデンサＣの対ＳＵＢ耐圧は、クランプトリガ電圧ＢＶ１＋Ｖｆ２より大きい素子を選定する。比較回路２４を構成する素子（ＢＪＴやＣＭＯＳ）では必ず対ＳＵＢにＰＮ構造が生じるので、抵抗Ｒ_１・Ｒ_２の分圧でコンデンサ電圧ＶｃがプラスマイナスＶｆ以内になるように減衰させる。

【0037】

減衰量の基準は、コンデンサ電圧Ｖｃで負側のクランプが生じないこと（つまり、コンデンサ電圧Ｖｃの最大振幅ＶｐｐｍａｘはプラスマイナスＶｆ以内）である。そのため、Ｓｉｎの最大振幅Ｖｐｐｍａｘ（図１１に示す回路の場合、プラスマイナス１６Ｖ）がプラスマイナスＶｆとならなければならない。つまり、Ｖｆ／１６Ｖで１／３０以上の減衰となる。

【0038】

ここで、ＥＣＵ７からの制御信号の閾値は通常数Ｖ程度であるため、この減衰量では、比較回路２４は数十ｍＶの電圧を検出しなければならない。そこで、図１２に示すように、Ｉｃ−Ｖ_ＢＥを利用する比較回路２４を使用してもよい。この比較回路２４は、ベース端子が共通に接続されたＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ対２４ａ・２４ｂを備えている。図１３に示すように、ミラー回路２４ｃ・２４ｄを用いてコレクタ電流Ｉｃを生成してもよい。ベース−エミッタ間電圧Ｖ_ＢＥが保たれている間は、コレクタ電流Ｉｃを流すことができるので、ＳｄｅｔはＨｉとなる。一方、ベース−エミッタ間電圧Ｖ_ＢＥが保てなくなると、コレクタ電流Ｉｃを流せなくなるので、ＳｄｅｔはＬｏとなる。このような比較回路２４によれば、数十ｍＶ程度の低い電圧でも精度よく検出することが可能である。

【0039】

ここで、Ｒ_３・Ｃの時定数でノイズ減衰量が十分でない場合や、Ｒ_３・Ｃでは制御信号のタイミングが遅れる場合（Ｃ×Ｒ_３＝τが大きすぎる場合）は、図１４に示すように、２段のセレンキー型のローパスフィルタ２３を挿入してもよい。具体的には、抵抗Ｒ_３・Ｒ_４、コンデンサＣ_１・Ｃ_２、ＰＮＰトランジスタＱ_２で１段目のセレンキー型のローパスフィルタ２３を形成している。また、抵抗Ｒ_５・Ｒ_６、コンデンサＣ_３・Ｃ_４、ＮＰＮトランジスタＱ_３で２段目のセレンキー型のローパスフィルタ２３を形成している。

【0040】

この場合も、図１２、図１３と同様、比較回路２４は数十ｍＶの電圧を検出する必要がある。そこで、図１５に示すように、比較回路２４の基準電圧ラインがローパスフィルタ２３のフィルタラインと同等の構造となるダミー回路Ｒ_７〜Ｒ_１２、Ｃ_５〜Ｃ_８、Ｑ_４〜Ｑ_６を備えてもよい。具体的には、Ｒ_１＝Ｒ_７、Ｒ_２＝Ｒ_８、Ｒ_３＝Ｒ_９、Ｒ_４＝Ｒ_１０、Ｒ_５＝Ｒ_１１、Ｒ_６＝Ｒ_１２、Ｃ_１＝Ｃ_５、Ｃ_２＝Ｃ_６、Ｃ_３＝Ｃ_７、Ｃ_４＝Ｃ_８、Ｑ_１＝Ｑ_４、Ｑ_２＝Ｑ_５、Ｑ_３＝Ｑ_６、Ｉ_１＝Ｉ_４、Ｉ_２＝Ｉ_５、Ｉ_３＝Ｉ_６となっている。このようなダミー回路Ｒ_７〜Ｒ_１２、Ｃ_５〜Ｃ_８、Ｑ_４〜Ｑ_６を備えれば、セレンキー型のローパスフィルタ２３で生じるオフセットをキャンセルすることができるので、ＥＣＵ７からの制御信号を精度よく検出することが可能となる。

【0041】

なお、図１４や図１５では、２段のセレンキー型のローパスフィルタ２３を例示しているが、セレンキー型の段数は３段以上でもよい。すなわち、図１６に示すように、Ｎ段のセレンキー型のローパスフィルタ２３＿１・２３＿２…２３＿Ｎを備えることも可能である。

【0042】

（フローティング構造）
本実施の形態に係るフローティング構造の模式的断面構造は、図１７に示すように表される。図１７に示すように、Ｐ型基板３１上にＰ^＋領域３２を形成し、Ｐ型基板３１とＰ^＋型領域３２との間にＮ型領域３３を形成している。また、Ｎ型領域３３内にＰ型領域３４を形成し、Ｐ型領域３４内にＮ型領域３５を形成している。更に、Ｐ型領域３４からアノード端子を取り出し、Ｎ型領域３５からカソード端子を取り出し、Ｐ型領域３４とＮ型領域３５とのＰＮ接合によりダイオードを形成している。このダイオードの下に形成されているＮ型領域３３をオープン状態にすることでフローティング構造を形成している。

【0043】

（双方向フローティングダイオードの具体例１）
本実施の形態に係る双方向フローティングダイオード２１の模式的断面構造は、図１８（ａ）に示すように表される。フローティング構造については、図１７を用いて説明した通りである。図１８（ａ）に示すように、ＳｉｎをＮ型領域３５＿１に接続し、Ｐ型領域３４＿１をＰ型領域３４＿２に接続し、Ｎ型領域３５＿２をグラウンドに接続する。これにより、Ｐ型領域３４＿１とＮ型領域３５＿１とのＰＮ接合によりフローティングダイオードＤ_１を形成している。また、Ｐ型領域３４＿２とＮ型領域３５＿２とのＰＮ接合によりフローティングダイオードＤ_２を形成している。すなわち、図１８（ｂ）に示すように、フローティングダイオードＤ_１のアノードとフローティングダイオードＤ_２のアノードとが向かい合わせに接続された構造になっている。

【0044】

（双方向フローティングダイオードの具体例２）
本実施の形態に係る他の双方向フローティングダイオード２１の模式的断面構造は、図１９（ａ）に示すように表される。デバイス構造は、図１８（ａ）と同じである。図１９（ａ）に示すように、ＳｉｎをＰ型領域３４＿３に接続し、Ｎ型領域３５＿３をＮ型領域３５＿４に接続し、Ｐ型領域３４＿４をグラウンドに接続する。これにより、Ｐ型領域３４＿３とＮ型領域３５＿３とのＰＮ接合によりフローティングダイオードＤ_３を形成している。また、Ｐ型領域３４＿４とＮ型領域３５＿４とのＰＮ接合によりフローティングダイオードＤ_４を形成している。すなわち、図１９（ｂ）に示すように、フローティングダイオードＤ_３のカソードとフローティングダイオードＤ_４のカソードとが向かい合わせに接続された構造になっている。

【0045】

（信号検出回路における波形）
本実施の形態に係る信号検出回路１０における模式的波形は、図２０、図２１に示すように表される。すなわち、図２０（ａ）に示すようなノイズが印加された場合でも、ＥＳＤ保護素子として双方向フローティングダイオード２１を使用しているので、図２０（ｂ）に示すように、Ｓｉｎ入力が正負に振れることになる。Ｓｉｎ入力が負側で半波にクランプしなければ、ローパスフィルタ２３のコンデンサＣは、バランスよく充放電することができる。そのため、図２１（ａ）に示すように、包絡線検波しなくなり、ローパスフィルタ２３で高周波が除去される。これにより、図２１（ｂ）に示すように、ＥＣＵ７からの制御信号を比較回路２４で精度よく検出することが可能となる。

【0046】

また、例えば、図１０では、抵抗Ｒ_３を備えた構成を例示しているが、抵抗Ｒ_１・Ｒ_２を備えている場合、抵抗Ｒ_３はなくてもよい。

【0047】

また、本実施の形態では、ＥＳＤ保護素子としてフローティング構造を有するダイオードを使用する場合について説明したが、フローティング構造を有するバイポーラトランジスタを使用することも可能である。

【0048】

また、本実施の形態では、スイッチング素子としてＩＧＢＴを使用する例を説明したが、ＩＧＢＴに替えて、他のパワーデバイス、例えば、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴ、ＧａＮ系パワーデバイスなどを適用することも可能である。

【0049】

本実施の形態によれば、信号検出回路のＥＳＤ保護素子として双方向フローティングダイオードを使用しているため、ノイズによる誤動作耐量を向上させることが可能である。通常は実使用の想定以上のノイズを重畳させた試験を行うが、その試験を満たすのは非常に困難である。そのため、部品を追加することで試験を満たす工夫を加えたり、想定以上のノイズ、つまりマージン設計範囲を狭くしたりする必要があった。しかし、本実施の形態によれば、追加部品も必要なく、マージン設計範囲も広くすることができる。

【0050】

以上説明したように、本発明によれば、ノイズによる誤動作耐量を向上させることが可能な信号検出回路及びイグナイタを提供することができる。

【0051】

[その他の実施の形態]
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

【0052】

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明に係る信号検出回路及びイグナイタは、自動車やオートバイなど、エンジンを備える各種の装置に利用することが可能である。

【符号の説明】

【0054】

１…イグナイタ
２…スイッチ制御装置
３…スイッチ素子
４…イグニッションコイル
５…点火プラグ
７…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
１０…信号検出回路
２１…双方向フローティングダイオード
２２…減衰回路
２３、２３＿１、２３＿２、…、２３＿Ｎ…ローパスフィルタ
２４…比較回路
２４ａ・２４ｂ…ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ対
Ｓｉｎ…入力端子
Ｄ_１〜Ｄ_４…フローティング構造を有するダイオード（フローティングダイオード）
Ｖｒｅｆ…基準電圧
ＢＶ…正のブレークダウン電圧
ＢＶｓｕｂ…負のブレークダウン電圧
Ｒ_７〜Ｒ_１２、Ｃ_５〜Ｃ_８、Ｑ_４〜Ｑ_６…ダミー回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】