CN105991118A - 点火器用半导体装置、点火器系统及点火线圈单元 - Google Patents

点火器用半导体装置、点火器系统及点火线圈单元 Download PDF

Info

Publication number
CN105991118A
CN105991118A CN201610078505.9A CN201610078505A CN105991118A CN 105991118 A CN105991118 A CN 105991118A CN 201610078505 A CN201610078505 A CN 201610078505A CN 105991118 A CN105991118 A CN 105991118A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor device
circuit
ignition coil
lighter
terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610078505.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105991118B (zh
Inventor
石井宪
石井宪一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Publication of CN105991118A publication Critical patent/CN105991118A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105991118B publication Critical patent/CN105991118B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/055—Layout of circuits with protective means to prevent damage to the circuit, e.g. semiconductor devices or the ignition coil
    • F02P3/0552—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/0407—Opening or closing the primary coil circuit with electronic switching means
    • F02P3/0435—Opening or closing the primary coil circuit with electronic switching means with semiconductor devices
    • F02P3/0442—Opening or closing the primary coil circuit with electronic switching means with semiconductor devices using digital techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/055—Layout of circuits with protective means to prevent damage to the circuit, e.g. semiconductor devices or the ignition coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/42—Circuits specially adapted for the purpose of modifying, or compensating for, electric characteristics of transformers, reactors, or choke coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/12—Ignition, e.g. for IC engines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T15/00—Circuits specially adapted for spark gaps, e.g. ignition circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P11/00—Safety means for electric spark ignition, not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0635—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors and diodes, or resistors, or capacitors

Abstract

本发明提供不易受到向输入端子输入的导通信号电压的电压下降、浪涌电压的影响，能够使开关元件可靠地工作，防止点火不良的点火器用半导体装置、点火器系统及点火线圈单元。点火器用半导体装置，作为外部端子，至少具有输入端子(2)、与点火线圈导电连接的输出端子(3)、接地端子(4)、与点火器用半导体装置外部的稳定电源供给布线导电连接的电源端子(1)，上述点火器用半导体装置具备用于控制流过上述点火线圈的电流的开关元件(5)和经由上述电源端子(1)接收电源电力，基于从上述输入端子输入的信号驱动上述开关元件的驱动电路(7)。

Description

点火器用半导体装置、点火器系统及点火线圈单元
技术领域
本发明涉及与点火线圈的初级侧连接，能够导通/断开流过初级侧的电流的点火器用半导体装置、具备该点火器用半导体装置的点火器系统及具备该点火器用半导体装置的点火线圈单元。
背景技术
作为内燃机的点火装置，利用半导体装置将流过点火线圈的初级侧的电流导通/断开，利用通过电磁感应而在点火线圈的次级侧产生的高电压而使火花塞产生火花的点火器系统。点火器系统有如下方式：在电控制单元(ECU：Electronic Control Unit)内配置点火线圈和点火器用半导体装置并利用机械性的机构对各气缸的火花塞进行配电的分配器(distributor)方式和针对每个火花塞配置点火线圈和点火器用半导体装置并针对每个气缸调整点火正时的单独点火方式。若采用单独点火方式，则点火器用半导体装置会暴露在温度应力、电应力、振动引起的机械应力等严酷的环境中，因此在耐热性、可靠性方面寻求比分配器方式更优异的方式。
以往，为了保护点火器用半导体装置不受过热、过电流和/或异常电流(浪涌电流)影响，使用将搭载了开关元件的芯片与搭载了保护电路的芯片组合而得到的混合型的点火器用半导体装置，但最近，使用将开关元件和保护电路配置在同一芯片上而小型化了的的点火器用半导体装置。
例如，在下述的专利文献1中公开了将过热保护电路和过电流保护电路配置在同一芯片上的点火器用半导体装置(单芯片点火器)。
以下，使用附图对现有的单芯片点火器进行说明。
在图7中示出点火器用半导体装置103的电路构成。点火器用半导体装置103具有能够与外部连接的输入端子2、输出端子3、接地端子4，具备搭载在单芯片上的开关元件5、过热检测电路8、过电流检测电路9、下拉用NMOS 10、11、检测电阻12、集电极-栅极间齐纳二极管(CGZD)13、浪涌保护齐纳二极管14、波形整形电路15、保护二极管D1、下拉电阻R1。在此，将开关元件5设置为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)。
输入端子2与开关元件5的栅极连接。输出端子3与开关元件5的集电极连接。另外，接地端子4与开关元件5的发射极连接。在被输入到输入端子2的电压比开关元件5的阈值电压高时，开关元件5导通而在输出端子3与接地端子4之间流过电流，在比阈值电压低时，开关元件5截止而在输出端子3与接地端子4之间没有电流流过。
在将输入端子2与开关元件5的栅极连接的信号线连接有过热检测电路8和过电流检测电路9，导通信号是用于导通开关元件5的信号，同时所述导通信号的电流本身被用作向过热检测电路8和过电流检测电路9供电的电源。
在图8中示出使用了点火器用半导体装置103的点火器系统1003的电路构成。点火器系统由电控制单元203、点火线圈单元303和火花塞40构成。
电控制单元203具备稳定电源电路50和信号控制电路20。稳定电源电路50能够由电池60的电池电压VBAT产生控制电路用的电源电压VCC，向信号控制电路20供电。信号控制电路20具有由PMOS 21、NMOS 22和串联电阻23构成的反相器电路，能够将电源电压VCC作为电源来控制经由布线L2连接的点火器用半导体装置103。
点火线圈单元303具备点火器用半导体装置103、点火线圈31和二极管32。点火线圈31的初级侧的正极端子与电池60连接。点火线圈31的初级侧的负极端子经由布线L3与点火器用半导体装置103的输出端子3连接。点火线圈31的次级侧的正极端子与电池60连接。点火线圈31的次级侧的负极端子经由二极管32与火花塞40连接。
当导通信号从信号控制电路20经由布线L2向输入端子2输送时，点火器用半导体装置103导通，电流流过点火线圈31的初级侧。接下来，当从信号控制电路20经由布线L2向输入端子2输送断开信号时，点火器用半导体装置103断开，点火线圈31的初级侧的电流被阻断，在点火线圈31的次级侧通过电磁感应而产生高电压，二极管32发生击穿而对火花塞40施加高电压，使火花塞40产生火花。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-207669号公报
发明内容
技术问题
如图7所示，在现有的点火器用半导体装置103中，在输入端子2与开关元件5的栅极之间没有设置驱动电路。另一方面，在输入端子2连接有下拉电阻R1、过热检测电路8、过电流检测电路9，在开关元件5导通期间继续流过导通信号电流。由于继续流过导通信号电流，所以配置在导通信号电流的路径的PMOS 21、串联电阻23、布线L2电压下降，开关元件5的栅极电压比电源电压VCC低。在电源电压VCC受到外部的环境影响而大幅降低时，可能导致栅极电压低于阈值电压，点火器用半导体装置103不导通而导致点火不良。
因此，本发明的目的在于提供从点火器用半导体装置外部的稳定电源供电，使开关元件稳定工作而可靠地点火的点火器用半导体装置、具备该点火器用半导体装置的点火器系统及具备该点火器用半导体装置的点火线圈单元。
技术方案
为了实现上述目的，本发明的点火器用半导体装置的特征在于，作为外部端子，至少具有输入端子、与点火线圈导电连接的输出端子、接地端子、与点火器用半导体装置外部的稳定电源供给布线导电连接的电源端子，具备：开关元件，其用于控制流过上述点火线圈的电流；和驱动电路，其经由上述电源端子接收电源电力，基于从上述输入端子输入的信号驱动上述开关元件。
由于本发明的点火器用半导体装置具有与点火器用半导体装置外部的稳定电源供给布线导电连接的电源端子，所以与使输入信号的电压作为电源电压的以往的方式相比，工作范围更广，由于其优异的稳定性，所以能够可靠地进行点火。
在本发明的点火器用半导体装置中，优选将上述开关元件和上述驱动电路配置在同一芯片上。
根据上述构成，可以使点火器用半导体装置小型化。
在本发明的点火器用半导体装置中，优选上述稳定电源供给布线是电控制单元的稳定电源供给布线。
根据上述构成，能够容易地确保稳定电源的供电。
在本发明的点火器用半导体装置中，优选在上述芯片上配置电源电路，上述电源电路输入侧与上述电源端子连接，输出侧与上述驱动电路连接。
根据上述构成，能够使点火器系统小型化，使电源电压更稳定。
在本发明的点火器用半导体装置中，可以在上述芯片上配置保护电路，所述保护电路从上述电源电路接收电源电力而进行工作，用于保护上述开关元件或上述点火线圈。
根据上述构成，由于从点火器用半导体装置的电源电路对保护电路供电，所以能够防止输入信号的电压下降。另外，即使在输入信号断开时也能够使保护电路工作。
在本发明的点火器用半导体装置中，可以在上述芯片上配置保护电路，上述保护电路从上述驱动电路接收电源电力而进行工作，用于保护上述开关元件或上述点火线圈。
根据上述构成，由于由点火器用半导体装置的驱动电路对保护电路供电，所以能够防止输入信号的电压下降。另外，由于保护电路仅在接收驱动电路的输出时工作，所以能够降低保护电路误动作的几率。
在本发明的点火器系统中，优选将上述点火器用半导体装置内置于电控制单元。
根据上述构成，由于将点火器用半导体装置设置在远离点火线圈的位置，所以不易受到浪涌的影响，能够减小抵抗浪涌所需要的保护电路的尺寸。
在本发明的点火器系统中，可以将上述点火器用半导体装置内置于点火线圈单元。
根据上述构成，可以直接利用现有的将点火器用半导体装置内置于点火线圈中的点火线圈单元的设计资源。
本发明的点火线圈单元是内置上述点火器用半导体装置的点火线圈单元，其特征在于具备：电路基板；稳定电源电路，其输入侧与上述点火线圈单元外部的电源布线导电连接，输出侧与稳定电源供给布线导电连接且配置于上述电路基板；上述点火器用半导体装置，其与上述稳定电源供给布线导电连接；和树脂部件，其将上述电路基板、上述稳定电源电路和上述点火器用半导体装置密封。
根据上述构成，能够相对于电控制单元的电源线独立，因此不易在电控制单元产生噪声。另外，通过将电路基板、稳定电源电路、点火器用半导体装置一体化且进行树脂密封，从而使得在发动机室内进行的安装变得容易，可节省空间。
发明效果
由于本发明的点火器用半导体装置具有与点火器用半导体装置外部的稳定电源供给布线导电连接的电源端子，所以与使输入信号的电压为电源电压的以往的方式相比，工作范围更广，由于其优异的稳定性，所以能够可靠地进行点火。
附图说明
图1是表示本发明的点火器用半导体装置的一个实施方式的电路图。
图2是表示本发明的点火器用半导体装置的另一个实施方式的电路图。
图3是表示本发明的点火器用半导体装置的又一个实施方式的电路图。
图4是表示本发明的点火器系统的一个实施方式的系统示意图。
图5是表示本发明的点火器系统的另一个实施方式的系统示意图。
图6是表示本发明的点火器系统的又一个实施方式和点火线圈单元的一个例子的系统示意图。
图7是表示现有的点火器用半导体装置的一个例子的电路图。
图8是表示现有的点火器系统的一个例子的系统示意图。
符号说明
1：电源端子
2：输入端子
3：输出端子
4：接地端子
5：开关元件
6：电源电路
7：驱动电路
8：过热检测电路
9：过电流检测电路
10、11：下拉用NMOS
12：检测电阻
13：集电极-栅极间齐纳二极管(CGZD)
14：浪涌保护齐纳二极管
15：波形整形电路
20：信号控制电路
21：PMOS
22：NMOS
23：串联电阻
24：密封树脂
31：点火线圈
32：二极管
40：火花塞
50、51：稳定电源电路
60：电池
70：电路基板
100、101、102、103：点火器用半导体装置
200、201、202、203：电控制单元
300、301、302、303：点火线圈单元
1000、1001、1002、1003：点火器系统
D1、D2、D3：保护二极管
R1、R2、R3：下拉电阻
L1、L5、L6：稳定电源供给布线
L2、L3、L4：布线
VBAT：电池电压
VCC：控制电路用的电源电压
具体实施方式
使用附图对本发明的点火器用半导体装置的构成进行说明。应予说明，对与现有的结构相同的部位标注相同的符号。
[第一实施方式]
在图1中，作为一个例子，示出本发明的点火器用半导体装置100的电路图。点火器用半导体装置100至少具备能够与外部连接的电源端子1、输入端子2、输出端子3、接地端子4，和搭载在单芯片上的开关元件5、电源电路6、驱动电路7、过热检测电路8、过电流检测电路9、下拉用NMOS 10、11、检测电阻12、集电极-栅极间齐纳二极管(CGZD)13、浪涌保护齐纳二极管14、保护二极管D1、D2、D3、下拉电阻R1、R2。
在上述中，连接到点火器用半导体装置外部的稳定电源的电源端子1与电源电路6的输入端子连接。电源电路6的输出端子与驱动电路7、过热检测电路8和过电流检测电路9的电源端子连接。连接到点火器用半导体装置外部的信号控制电路的输入端子2与驱动电路7的输入端子连接。驱动电路7的输出端子与开关元件5的栅极连接。输出端子3与开关元件5的集电极连接。接地端子4与开关元件5的发射极连接。另外，在将驱动电路7与开关元件5的栅极连接的布线，连接有在检测到过热检测电路8过热时导通的下拉用NMOS 10和在检测到过电流检测电路9流过过电流时导通的下拉用NMOS 11。
在本发明的点火器用半导体装置100中使用的开关元件5没有特别限定，可以使用高耐压且能够流通大电流的半导体元件，具体而言可以使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、功率MOS(MetalOxide Semiconductor：金属氧化物半导体)等。然而，以下，使开关元件5为IGBT进行说明。
在本发明的点火器用半导体装置10中使用的电源电路6没有特别限定，例如可以使用通常的串联稳压器、并联稳压器。串联稳压器可以由例如相对于负载以串联的方式配置的电压控制用MOS晶体管(也可以为电压控制用双极晶体管)、运算放大电路、基准电压电路和电阻分压器构成。串联稳压器的运算放大电路能够对从上述电压控制用MOS晶体管的漏极电压负反馈的电压与在基准电压电路产生的基准电压进行比较来控制上述电压控制用MOS晶体管的栅极电压。基准电压可以由内置于电源电路6的基准电压电路，例如带隙基准电路、ED型基准电压电路、利用齐纳二极管的击穿电压的基准电压电路等供给，但也可以是从基准电压专用的外部端子(未图示)输入到点火器用半导体装置100的方法。另一方面，并联稳压器可以由例如相对于电源供给线以串联的方式配置的电阻和相对于负载以并联的方式配置的齐纳二极管构成。并联稳压器的输出电压通过上述齐纳二极管以不超过击穿电压的方式控制。应予说明，除了上述稳压器以外，电源电路6还可以具备用于去除电源噪声的低通滤波器，例如RC电路、LC电路等。
在本发明的点火器用半导体装置100中使用的驱动电路7由电源电路6供电，恢复从输入端子2输送来的输入信号的电压电平，增加驱动电流，能够导通/断开开关元件5。驱动电路7没有特别限定，例如可以由CMOS反相器电路、TTL反相器电路构成。通过这样构成，即使供给到电源端子1的电压发生变动，从电源电路6向驱动电路7供给的电压也稳定，因此能够使驱动电路7的输出电压稳定而可靠地导通/断开开关元件5。另外，驱动电路7能够控制使开关元件5导通/断开的驱动电流量，能够省略以往所必需的波形整形电路15而减去与该部分对应的面积。
在本发明的点火器用半导体装置100中使用的过热检测电路8在开关元件5中流过过多的负载电流时和/或点火器用半导体装置100因为周边设备而过热时，过热检测电路8的传感器部对过热进行检测，使NMOS 10导通而将栅极电压下拉，能够断开开关元件5。过热检测电路8的传感器部没有特别限定，例如可以使用利用双极晶体管的栅极-发射极间电压的温度依赖性的温度传感器。
对于在本发明的点火器用半导体装置100中使用的过电流检测电路9而言，在开关元件5中流过过多的负载电流时，利用检测电阻12将流过相对于开关元件5的主要的IGBT进行电流镜连接的小规模的IGBT的过电流转换为过电压而检出，使NMOS 11导通而将栅极电压下拉，能够断开开关元件5。
以往，存在供给到开关元件5的导通信号电流向过热检测电路8、过电流检测电路9分流而损失的问题，但根据上述构成，由于从电源电路6对过热检测电路8、过电流检测电路9供电，所以能够降低导通信号电流的损失，抑制导通信号的电压下降。
另外，为了保护电路，在电源端子1连接有保护二极管D1，在输入端子2连接有保护二极管D2、D3，在开关元件5连接有集电极-栅极间齐纳二极管13和浪涌保护齐纳二极管14。另外，为了防止电位不定，在信号线配置有下拉电阻R1、R2。此处图示的保护二极管、下拉电阻是一个例子，其配置位置和/或配置个数可以根据需要适当变更。
[第二实施方式]
在图2中示出本发明的点火器用半导体装置的另一个方式。图2的点火器用半导体装置101与图1的点火器用半导体装置100不同之处在于在驱动电路7的输出端子连接有过热检测电路8和过电流检测电路9的电源端子。由于可以用驱动电路7增加驱动电流，所以即使电流向过热检测电路8和过电流检测电路9分流，也不会产生电压下降等问题。另外，过热检测电路8和过电流检测电路9不被供给常时电源，所以可防止误动作。
[第三实施方式]
在图3中示出本发明的点火器用半导体装置的又一个方式。图3的点火器用半导体装置102与图2的点火器用半导体装置101不同之处在于，将点火器用半导体装置101变更为点火器用半导体装置102，并且删除二极管D3，加入在电源端子1与接地端子4之间连接的电阻R3。
[第四实施方式]
接下来，根据图4对本发明的点火器系统的电路构成进行说明。点火器系统1000具备电控制单元200、点火线圈单元300和火花塞40。
电控制单元200具备稳定电源电路50、点火器用半导体装置100和信号控制电路20。稳定电源电路50可以由电池60的电池电压VBAT产生控制电路用的电源电压VCC，经由信号控制电路20和稳定电源供给布线L1对点火器用半导体装置100供电。信号控制电路20具有由PMOS 21、NMOS 22和串联电阻23构成的反相器电路，将电源电压VCC作为电源，能够控制经由布线L2连接的点火器用半导体装置100。
点火线圈单元300具备点火线圈31和二极管32。点火线圈31的初级侧的正极端子与电池60连接。点火线圈31的初级侧的负极端子经由布线L3与点火器用半导体装置100的输出端子3连接。点火线圈31的次级侧的正极端子与电池60连接。火线圈31的初级侧的负极端子经由二极管32与火花塞40连接。
当从信号控制电路20向输入端子2发送导通信号时，点火器用半导体装置100导通，电流流过点火线圈31的初级侧。接下来，当从信号控制电路20向输入端子2发送断开信号时，点火器用半导体装置100断开，点火线圈31的初级侧的电流被阻断，在点火线圈31的次级侧通过电磁感应而产生高电压，二极管32发生击穿而对火花塞40施加高电压，火花塞40产生火花。
点火器用半导体装置100内置于电控制单元200，由于与点火线圈31隔离，所以传输输入信号的布线L2等不易受到浪涌电压的影响，能够避免点火器用半导体装置100的误动作。并且，由于不易受到浪涌电压的影响，所以能够预计到可减小施加到集电极-栅极间齐纳二极管13和浪涌保护齐纳二极管14负荷，即使缩小它们的面积也能够确保耐受量。
另外，通过使点火器用半导体装置100内置于电控制单元200，从而能够容易地从电源电压VCC经由布线L1向电源端子1供给点火器用半导体装置100所需要的电源。
另外，可以增厚与点火器用半导体装置100的接地端子连接的布线L4以充分降低电阻。能够防止开关元件5导通而流通大电流时的发射极的电压上升。
可以使用点火器用半导体装置101或102代替上述点火器用半导体装置100。
[第五实施方式]
根据图5说明本发明的点火器系统的另一个实施方式。点火器系统1001具备电控制单元201、点火线圈单元301和火花塞40。
电控制单元201具备稳定电源电路50和信号控制电路20。稳定电源电路50由电池电压VBAT产生电源电压VCC，能够对信号控制电路20供电。信号控制电路20具有由PMOS 21、NMOS 22和串联电阻23构成的反相器电路，将VCC作为电源电压，能够控制经由布线L2连接的点火器用半导体装置100。
点火线圈单元301具备点火器用半导体装置100、点火线圈31和二极管32。在本实施方式中，从电控制单元201的稳定电源电路50经由稳定电源供给布线L5而进行电源电压VCC的供给。根据这样构成，即使点火器用半导体装置100内置于点火线圈单元301也能够接收稳定的电压。
可以使用点火器用半导体装置101或102代替上述点火器用半导体装置100。
[第六实施方式]
根据图6说明本发明的点火器系统的另一个实施方式和点火线圈单元的一个例子。点火器系统1002具备电控制单元202、点火线圈单元302和火花塞40。
电控制单元202的电路以与电控制单元201相同的方式构成，但也可以不对点火器用半导体装置100供电。
点火线圈单元302具备稳定电源51、点火器用半导体装置100、配置了稳定电源51和点火器用半导体装置100的电路基板70、点火线圈31和二极管32。在本实施方式中，稳定电源电路51可以由电池电压VBAT产生电源电压VCC，对经由稳定电源供给布线L6连接的点火器用半导体装置100供电。点火器用半导体装置100的输入端子2与电控制单元202的信号控制电路20连接。点火器用半导体装置100的接地端子4通过布线L4接地。点火线圈31的初级线圈与电池60连接，点火器用半导体装置100控制流过初级线圈的电流。通过控制流过初级线圈的电流来控制流过点火线圈31的次级线圈的电流。
并且，优选稳定电源电路51、点火器用半导体装置100和电路基板70在点火线圈单元302内进行树脂密封。根据这样构成，能够与电控制单元的电源线独立，因此不易在电控制单元产生噪声。另外，通过将电路基板、稳定电源电路、点火器用半导体装置一体化并进行树脂密封，从而向点火线圈单元302内的安装变得容易，可节省空间。另外，由于点火器用半导体装置与线圈的距离近，所以布线的电阻、L成分变少，迟延时间相对于导通信号或断开信号减少，能够进行高精度的控制。
可以使用点火器用半导体装置101或102代替上述点火器用半导体装置100。点火线圈31具备初级线圈、次级线圈、贯通各线圈内而形成磁通量的闭合回路的金属部件。初级线圈的一侧的布线和次级线圈的一侧的布线均与电池连接，初级线圈的另一侧的布线与点火器用半导体装置100的输出端子3连接。次级线圈的另一侧的布线经由二极管32与火花塞40的一侧的端子连接。火花塞40的另一侧的端子接地。
与点火线圈单元302内的点火器用半导体装置100连接的布线通过焊接等熔接与点火线圈31的端子电连接，此外，通过用树脂包覆，能够确保与点火线圈31的耐压，也能够降低来自外部的影响。

Claims (9)

1.一种点火器用半导体装置，其特征在于，
作为外部端子，至少具有输入端子、与点火线圈导电连接的输出端子、接地端子、与点火器用半导体装置外部的稳定电源供给布线导电连接的电源端子，所述点火器用半导体装置具备：
开关元件，其用于控制流过所述点火线圈的电流；和
驱动电路，其经由所述电源端子接收电源电力，基于从所述输入端子输入的信号驱动所述开关元件。
2.根据权利要求1所述的点火器用半导体装置，其特征在于，
将所述开关元件和所述驱动电路配置在同一芯片上。
3.根据权利要求1或2所述的点火器用半导体装置，其特征在于，
所述稳定电源供给布线是电控制单元的稳定电源供给布线。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的点火器用半导体装置，其特征在于，具备：
电源电路，其配置在所述芯片上，输入侧与所述电源端子连接，输出侧与所述驱动电路连接。
5.根据权利要求4所述的点火器用半导体装置，其特征在于，具备：
保护电路，其配置在所述芯片上，与所述电源电路的输出部连接，用于保护所述开关元件或所述点火线圈。
6.根据权利要求4所述的点火器用半导体装置，其特征在于，
在所述芯片上配置保护电路，所述保护电路从所述驱动电路接收电源电力而工作，用于保护所述开关元件或所述点火线圈。
7.一种点火器系统，其特征在于，
将权利要求1～6中任一项所述的点火器用半导体装置内置于电控制单元。
8.一种点火器系统，其特征在于，
将权利要求1～6中任一项所述的点火器用半导体装置内置于具备所述点火线圈的点火线圈单元。
9.一种点火线圈单元，其特征在于，
在权利要求8所述的点火器系统的所述点火线圈单元中，具备：
电路基板；
稳定电源电路，其输入侧与所述点火线圈单元外部的电源布线导电连接，输出侧与稳定电源供给布线导电连接，且配置于所述电路基板；
所述点火器用半导体装置，其与所述稳定电源供给布线导电连接；以及
树脂部件，其将所述电路基板、所述稳定电源电路和所述点火器用半导体装置密封。
CN201610078505.9A 2015-03-20 2016-02-04 点火器用半导体装置、点火器系统及点火线圈单元 Expired - Fee Related CN105991118B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-057023 2015-03-20
JP2015057023A JP6565244B2 (ja) 2015-03-20 2015-03-20 イグナイタ用半導体装置、イグナイタシステム及び点火コイルユニット

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105991118A true CN105991118A (zh) 2016-10-05
CN105991118B CN105991118B (zh) 2020-09-25

Family

ID=55398202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610078505.9A Expired - Fee Related CN105991118B (zh) 2015-03-20 2016-02-04 点火器用半导体装置、点火器系统及点火线圈单元

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9771916B2 (zh)
EP (1) EP3070324A1 (zh)
JP (1) JP6565244B2 (zh)
CN (1) CN105991118B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108063612A (zh) * 2016-11-09 2018-05-22 富士电机株式会社 半导体装置
CN111819358A (zh) * 2018-03-13 2020-10-23 罗姆股份有限公司 开关控制电路、点火器

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6376188B2 (ja) 2015-11-04 2018-08-22 株式会社デンソー イグナイタ
JP6766443B2 (ja) * 2016-05-20 2020-10-14 富士電機株式会社 半導体集積回路
WO2019155613A1 (ja) * 2018-02-09 2019-08-15 三菱電機株式会社 半導体装置
JP7052452B2 (ja) 2018-03-19 2022-04-12 富士電機株式会社 半導体装置
US10514016B1 (en) * 2018-07-25 2019-12-24 Semiconductor Components Industries, Llc Circuit and method for soft shutdown of a coil
KR102094149B1 (ko) * 2018-10-22 2020-03-27 한화디펜스 주식회사 정전류 점화장치
EP3872990A1 (en) * 2020-02-28 2021-09-01 Infineon Technologies AG Semiconductor switching assembly and gate driver circuit

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100277138A1 (en) * 2002-08-19 2010-11-04 Merstech Inc. Pulse power supply device
CN102185597A (zh) * 2009-12-08 2011-09-14 三菱电机株式会社 点火器用功率半导体装置
CN102185598A (zh) * 2009-12-15 2011-09-14 三菱电机株式会社 点火器用功率半导体装置
WO2013038665A1 (ja) * 2011-09-16 2013-03-21 富士電機株式会社 内燃機関用点火装置
CN103527381A (zh) * 2012-07-03 2014-01-22 富士电机株式会社 单片式点火器和内燃机点火装置
CN104350275A (zh) * 2012-08-30 2015-02-11 富士电机株式会社 点火器、点火器的控制方法以及内燃机用点火装置
US20150041849A1 (en) * 2013-08-08 2015-02-12 Fairchild Semiconductor Corporation Ignition control short circuit protection

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08335522A (ja) * 1995-06-08 1996-12-17 Hitachi Ltd 内燃機関用点火装置
US6100728A (en) * 1995-07-31 2000-08-08 Delco Electronics Corp. Coil current limiting feature for an ignition coil driver module
US5970964A (en) * 1995-12-18 1999-10-26 Fuji Electric Co., Ltd. Circuit device for igniting internal combustion engine and semiconductor device for igniting internal combustion engine
JPH11201013A (ja) * 1998-01-06 1999-07-27 Hitachi Ltd 内燃機関用点火装置
JP3513063B2 (ja) * 1999-12-01 2004-03-31 株式会社日立製作所 内燃機関用点火装置
KR100468809B1 (ko) * 2000-05-26 2005-01-29 가부시키 가이샤 히다치 카 엔지니어링 내연기관용 점화장치
JP2004036438A (ja) * 2002-07-02 2004-02-05 Hitachi Ltd 点火装置等の内燃機関用の電子装置
JP4631282B2 (ja) * 2004-01-23 2011-02-16 株式会社デンソー スイッチ回路およびそれを用いた点火装置
JP4432825B2 (ja) * 2005-04-22 2010-03-17 株式会社デンソー 内燃機関用点火装置
JP4477607B2 (ja) * 2006-07-25 2010-06-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関用点火装置
JP5201321B2 (ja) * 2007-12-04 2013-06-05 富士電機株式会社 イグナイタシステム
JP4924705B2 (ja) * 2009-04-15 2012-04-25 株式会社デンソー 内燃機関点火装置
JP5644541B2 (ja) * 2011-01-25 2014-12-24 株式会社デンソー 半導体装置とその製造方法
JP2014013798A (ja) * 2012-07-03 2014-01-23 Fuji Electric Co Ltd ワンチップイグナイタ及び内燃機関点火装置
WO2014010096A1 (ja) * 2012-07-11 2014-01-16 日立オートモティブシステムズ阪神株式会社 内燃機関用点火装置
JP5454635B2 (ja) 2012-08-02 2014-03-26 富士電機株式会社 イグナイタシステム
JP5831392B2 (ja) 2012-08-10 2015-12-09 株式会社デンソー 点火装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100277138A1 (en) * 2002-08-19 2010-11-04 Merstech Inc. Pulse power supply device
CN102185597A (zh) * 2009-12-08 2011-09-14 三菱电机株式会社 点火器用功率半导体装置
CN102185598A (zh) * 2009-12-15 2011-09-14 三菱电机株式会社 点火器用功率半导体装置
WO2013038665A1 (ja) * 2011-09-16 2013-03-21 富士電機株式会社 内燃機関用点火装置
CN103527381A (zh) * 2012-07-03 2014-01-22 富士电机株式会社 单片式点火器和内燃机点火装置
CN104350275A (zh) * 2012-08-30 2015-02-11 富士电机株式会社 点火器、点火器的控制方法以及内燃机用点火装置
US20150041849A1 (en) * 2013-08-08 2015-02-12 Fairchild Semiconductor Corporation Ignition control short circuit protection

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108063612A (zh) * 2016-11-09 2018-05-22 富士电机株式会社 半导体装置
CN108063612B (zh) * 2016-11-09 2024-03-08 富士电机株式会社 半导体装置
CN111819358A (zh) * 2018-03-13 2020-10-23 罗姆股份有限公司 开关控制电路、点火器

Also Published As

Publication number Publication date
US9771916B2 (en) 2017-09-26
JP6565244B2 (ja) 2019-08-28
JP2016176401A (ja) 2016-10-06
US20160273508A1 (en) 2016-09-22
EP3070324A1 (en) 2016-09-21
CN105991118B (zh) 2020-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105991118A (zh) 点火器用半导体装置、点火器系统及点火线圈单元
CN105144580B (zh) 半导体装置
US10944392B2 (en) Switch circuit and power supply system
CN106134050B (zh) 驱动装置
US20110134581A1 (en) Power semiconductor device for igniter
US20130188287A1 (en) Protection circuit, charge control circuit, and reverse current prevention method employing charge control circuit
US20150092310A1 (en) Electronic circuit
CN104137371B (zh) 用于保护车辆的电流回路的设备和方法以及电流回路
CN107926101B (zh) 发光元件驱动设备
CN103427621B (zh) 一种矿用隔离式本安led驱动电源
CN108063612B (zh) 半导体装置
CN108141030B (zh) 保护电路
CN104505807A (zh) 一种汽车传感器保护电路
CN206061208U (zh) 一种基于定时器的保护电路及灯具
CN101515717A (zh) 具瞬间高电压防护的马达驱动电路
KR20080009895A (ko) 평활용 커패시터의 충전 및 방전 회로
JP2022016749A (ja) スイッチング装置および電力変換装置
JP2019047698A (ja) 半導体装置
CN111404138B (zh) 一种电子雷管过压保护方法
US11183494B2 (en) Semiconductor integrated circuit
US20240102438A1 (en) Igniter and engine ignition device
WO2023026655A1 (ja) 負荷駆動装置
JP2008267305A (ja) 内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニット
CN107710539B (zh) 电路装置
US9790912B2 (en) Glow time control device

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200925

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee