JP2001526869A

JP2001526869A - 過熱−保護回路

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Publication number: JP2001526869A
Application number: JP50007199A
Authority: JP
Inventors: ミヒェルハルトムート; プルントケクリスティアン; タンナーマンフレート; ビレッコーフェンベルント
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2001-12-18
Anticipated expiration: 2018-03-19
Also published as: US6597556B1; WO1998054838A1; EP1016213A1; DE59804347D1; EP1016213B1; JP4343275B2; DE19722300A1

Abstract

(57)【要約】パワートランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）及びパワートランジスタと熱的に結合された温度依存性を以て動作する回路装置（１４）とを有するＩＣ集積回路（１１）が提案され、前記集積回路はことに誘導負荷において過熱の場合パワートランジスタ遮断に用いられ、そして、例えば、集積回路のベース端子に側縁エッジ切換が生じた場合、はじめてパワートランジスタを再び制御可能にスイッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】過熱―保護回路技術水準本発明は、メインクレームの上位概念に特定したようなパワートランジスタ及びパワートランジスタと熱的に結合された温度依存性を以て動作する回路装置とを有するＩＣ集積回路に関する。既に公知のそのような過熱―保護回路（ＤＥ１９５１９４７７）では、パワートランジスタの高温のもとでパワートランジスタは連続的に逓降的に制御される。表面に実装されたパワートランジスタの許容基底温度が過熱―保護回路ヒューズの遮断限界値より著しく下回っている場合、高い固有加熱により当該の領域内に１度だけ入っても未だ基底側の半田ろう付層の溶融をさせなくてもよく、繰り返しの動作が可能であるとよい。従って、相応の “遮断ストラテジィ”を設定することが望ましい。発明の利点本発明の集積回路メインクレームの請求項の特徴事項を成す構成要件により得られる利点とするところは、一方では、構成素子を確実に保護し、他方ではそれの使用領域を狭めず、低い基底温度（表面実装の場合）に適する高精度を有する。２００℃当たりの温度下でパワートランジスタに対する過熱―保護機能を確保し得ることである。第１のロック回路により、可変の誘導負荷のもとでも集積回路の確実な機能動作が得られる。要するに、同じ保護回路を、保護すべきパワートランジスタを介して作動される種々の選定設計された誘導性負荷に対して使用し得る。サブクレームに規定された手段により、メインクレームに特定された集積回路の有利な発展形態及び改良が可能である。特に有利には構成素子、温度、例えばパワートランジスタのベースコレクタ接合移行部の温度が上限の温度限界値を超過して第１ロック回路がパワートランジスタを遮断した後、上限の温度限界値を下回ればパワートランジスタを再び制御できる―ベース端子にて側縁エッジ切換が行われた後―。このことはことに、長い投入接続時間の障害の場合、即ち、ベース端子を介してのパワートランジスタ制御の長い時間の障害の場合、次のことを保証する、即ち、基底温度が、構成素子温度の上限温度限界値を下回る上限を上回ることがないことを保証する。集積回路が付加的にスパーク抑圧部分を有する場合、有利には、過熱時遮断の場合、誘導性負荷の際生じる遮断スパークを抑圧し得る。そうしないと、そのような遮断スパークが、例えば点火コイルの２次巻線に生じたら、回路の動作確実性が損なわれることとなる。それというのも、殊に、点火領域にて車両への適用上所定の時点でしか点火パルスが生じてはいけないからである。制御トランジスタを設けることにより、簡単な手法で、パワートランジスタへのロック回路の結合が可能になる。殊にパワートランジスタの高周波制御の場合、第２のロック回路の利点とするところは、構成素子温度が下限の温度限界値を下回った際のみ過熱―保護回路― 遮断後のパワートランジスタの再投入を可能にすることである。下限の温度限界値の下回ることを、例えば下方の温度領域内にて最適化された第２の温度センサにより検出できる。有利には、第１ロック回路の出力側がトランジスタのベースに接続され、前記トランジスタのコレクタ電流により、例えば制御トランジスタを介してパワートランジスタのベース電流の変化がトリガされる。第１及び／又は第２ロック回路は簡単にＲＳ−ＦＦ回路としで実現可能である。第１の温度センサがセンサトランジスタとして構成されている場合、そして、前記のセンサトランジスタのベース−エミッタ区間が正の温度係数を有するセンサ抵抗に接続されている場合、２００℃を越える高い構成素子温度が検出可能である。図面本発明の実施例が図示してあり、以下詳述する。図１ないし図１ａは、従来技術の集積回路を示す。図２は、本発明の第１実施例を示す。図３は、ベース信号の時間ダイヤグラムを示す。図４は、本発明の更なる実施例を示す。図１は、従来技術による全体を１０で示す集積回路を表す。集積回路１０は、パワートランジスタ１２および回路装置１４−これは次のように接続構成されていることを有する。集積回路１０はコレクタ端子ｃ、ベース端子ＢおよびエミッタＥを有する。パワートランジスタ１２は、ダーリントン接続されたトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３を有する。トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、ＮＰＮトランジスタとして構成されている。回路装置１４は、トランジスタＴ４，Ｔ５，Ｔ６を有する。ここで、トランジスタＴ５はＰＮＰまたはＮＰＮとして構成されトランジスタＴ４およびＴ６はＮＰＮトランジスタとして構成されている。ベース端子接続部Ｂは、トランジスタＴ４のコレクタに接続されている。トランジスタＴ４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。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３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のエミッタは、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。トランジスタＴ５のベースは、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴ５のエミッタに接続されている。抵抗Ｒ３及びトランジスタＴ５は、合わさって、第１の温度センサ２５を成す。抵抗Ｒ４３は、例えば正の温度係数を有する温度依存の抵抗として構成されている。更に、トランジスタＴ４のコレクタは、ＮＰＮトランジスタの場合トランジスタＴ５のエミッタに接続され、ＮＰＮトランジスタ（図１ａ）の場合はトランジスタＴ５のエミッタに接続され、そして、抵抗Ｒ５を介してトランジスタＴ６のコレクタに接続されている。更に、トランジスタＴ６のコレクタはトランジスタＴ４のベースに接続されている。ＰＮＰトランジスタの場合トランジスタＴ５のコレクタは、そして、ＮＰＮトランジスタの場合トランジスタＴ５のエミッタは、一方ではトランジスタＴ６のベースに接続され、他方では、抵抗Ｒ４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Ｔ６のエミッタは、同様にエミッタ端子Ｅに接続されている。トランジスタＴ９のベースは、トランジスタＴ６のベースに接続されている。トランジスタＴ９のコレクタは、トランジスタＴ４のエミッタに接続されている。トランジスタＴ９のエミッタは、集積回路のエミッタ端子Ｅに接続されている。集積回路１０は次のような機能を実行する。集積回路１０の規定通りの使用の期間中、パワートランジスタ１を用いて、コレクタ端子Ｃと、エミッタ端子Ｅとの間に負荷を挿入接続でき、例えば、コレクタ端子Ｃに、オートトランスとして構成された点火コイルが接続されている。パワートランジスタ１２の制御は、ベース端子ＢとトランジスタＴ１のベースとの間に“直列的に”接続されたトランジスタＴ４を介して行われる。従って、トランジスタＴ４を介して、パワートランジスタ１２のベース電流に影響を与えることができる。温度センサ２５は、温度と共に上昇する阻止電流を抵抗Ｒ４内に供給する。温度が高くなればなる程、トランジスタＴ６は益々制御され、トランジスタＴ４の制御は益々弱められ、キャンセルされ、その結果ベースベース端子接続部Ｂに制御信号が加わっても、パワートランジスタ１２は温度上昇と共に益々逓降制御される。パワートランジスタ１２が逓降制御されるされるにも拘わらず、トランジスタＴ４のコレクタに、集積回路１０のベース給電部のソース電圧が加わる。従って、パワートランジスタ１２の逓降制御にも拘わらず、回路装置１４，ひいては熱的センサとして接続構成されたトランジスタＴ５が十分大きな駆動電圧を供給され得ることが達成される。抵抗Ｒ３及びトランジスタＴ５の選定により、熱的逓降制御の特有の形態手法が可能になり、この熱的逓降制御の特有の形態手法は、例えば２００℃を越える著しく高い温度の際はじめて開始する。トランジスタＴ９は同様にトランジスタＴ５の阻止電流により制御され、そして、殊に２００℃を越える高い温度の場合パワートランジスタ１２の逓降制御を改善する。図２は、本発明の第１実施例を示す。図１におけると同じ構成素子は同じ参照番号を付してあり、サイド述べない。図２の回路は、第１のロック回路２０を有し、この第１のロック回路２０は、入力側２３、出力側２４，第１の電圧端子２１及び、第２の電圧端子２２を有する。第１の電圧端子２１は集積回路のエミッタ端子Ｅに接続され、第２の電圧端子２２は、集積回路のベース端子Ｂに接続されている。図１と異なって、集積回路のベース端子と反対の側の温度センサ２５の端子は、トランジスタＴ６のベースに直接接続されておらず、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Ｔ１０のエミッタは、集積回路のエミッタ端子Ｅに接続されており、トランジスタＴ１０のコレクタは、第１ロック回路２０の入力側２３に接続されている。トランジスタＴ６のベースは、今や第１ロック回路Ｔ６の出力側２４に接続されている。更に、回路はスパーク抑圧部分（Ｔ８，Ｔ７，Ｒ５，Ｒ６）を有する。ここで、コレクタ及びエミッタ端子ＣないしＥは２つのＲ５，Ｒ６の分圧器を介して相互に接続されている。分圧器のタップは、ＮＰＮトランジスタＴ７のベースに接続され、ＮＰＮトランジスタＴ７のコレクタはコレクタ端子Ｃに接続され、ＮＰＮトランジスタＴ７のエミッタは、パワートランジスタの部分トランジスタＴ１のエミッタに接続されている。トランジスタＴ７のベースは、ＰＮＰトランジスタＴ８のエミッタに接続され、ＰＮＰトランジスタＴ８のコレクタは集積回路のエミッタ端子Ｅに接続されており、ＰＮＰトランジスタＴ８は、ベース端子Ｂに加わる制御信号を介して制御される。Ｂ’により図２中パワートランジスタのベース端子を示す。コレクタ端子Ｃには、例えば誘導性負荷が接続されており、コレクタ端子と第２部分トランジスタＴ２のエミッタとの間に選択的に付加的にツェナーダイオードが設けられ、ここでツェナーダイオードの負極はコレクタ端子に接続される。第１ロック回路２０は有利な実施形態ではＲＳ−ＦＦ回路として構成され、ここで第１，第２電圧端子２１，２２を介する第１ロック回路の電圧給電部が集積回路のベースエミッタ電圧により与えられ、第２電圧端子２２は、ＲＳ−ＦＦのリセット入力側に接続され、入力側２３はＲＳ−ＦＦのセット入力側に接続され、出力側２４はＲＳ−ＦＦのＱ出力側に接続されている。図２の回路の動作の理解のため、図３に、ベース端子Ｂに加わるベース信号Ｕ B−これはパワートランジスタに対する制御信号として、そして、同時に第１ロック回路に対して使用される―が示してある。ベース信号ＵBは、値Ｓと例えば零との間で切換わり、時点ｔ＝０＋ｔ＝ｔo＋△ｔの期間で、Ｓに位置し、ｔo＋ △ｔとｔ１との間で零に位置する。ｔoは、第１ロック回路２０による過熱―保護回路遮断の時点をマーキングし、△ｔは、冷却のため利用可能な最小の期間をマーキングする。ｔo＋△ｔは、例えば長い投入接続時間であり、この投入接続時間は、ロック回路２０による過熱―保護回路遮断なしでは回路の損傷を来すおそれがある。ｔ１では、正の側縁エッジ切換の時点がマーキングされている。ｔo＋△ｔは、負の側縁エッジ切換の時点をマーキングする。回路が、表面上に取付られた構成素子内に集積化された場合、作動中、許容基底温度、例えば１５０°を越えないことが保証されねばならない、それにより、例えば、その上に構成素子が取り付けられた導体板の損傷、又は半田ろう付けの剥れを起こさないようにするためである。当該の温度限界は、集積回路自体が上記温度を超えてはいけないということを意味するものでない。上記の温度限界値Ｔjmax―これは最大許容基底温度より大である―を越えるとはじめて、集積回路は遮断されねばならない、それにより、構成素子も、その上に構成素子が取り付けられた導体も損傷しないようにするためである。更に、導体板からの構成素子のろう付け剥れの危険性が除かれる。要するに、構成素子温度Ｔjが上限の温度限界値Ｔjmaxを越えると、第１温度センサ２５は著しく大きな電流を送出し、トランジスタＴ１０が制御され、第１ロック回路２０のＲＳ−ＦＦがそれの出力側２４にでそれの特定位置状態０から１へセットされる。それにより、トランジスタＴ６，Ｔ９が作動化され、制御トランジスタＴ４の制御が解消キャンセルされ、その結果パワートランジスタが遮断される。構成素子パワートランジスタが遮断される。構成素子温度Ｔjが上限の温度限界値を下回ると、先ず、パワートランジスタは遮断状態に保持される、それというのは、ＲＳ−ＦＦは、入力側２３における入力側信号が変わっても、出力側２４における信号が変わらないからである。過熱―保護回路遮断の時点ｔoの後、側縁エッジ切換が生じるとはじめて、つまり、図３の例では、集積回路のベース端子Ｂにおける制御が解消キャンセルされるとはじめて、ＲＳ−ＦＦがリセットされ、そして、時点ｔ１にて新たな側縁エッジ切換の際パワートランジスタがあらためて制御される。第１のロック回路２０により、ことに集積回路の長い投入接続時間ｔo＋の場合十分長い冷却時間△ｔを利用できることが保証される。これに対して、図１の回路におけるような連続的逓降制御を行うとすれば殊に、集積回路の長い投入接続時間の場合、熱的逓降に基づき温度上昇の際比較的小となる制御にも拘わらず、基底温度が許容限界値、例えば１５０℃を下回る状態に保持されることが保証されない、それというのは、逓降制御にも拘わらず、基底のさらなる加熱が生じ得、基底温度が益々構成素子温度―これは最大基底温度を越える― に接近するからである。温度に依存して遮断を行うとき、点火技術上のアプリケーションにてスイッチとして誘導性負荷を使用する場合、コレクタ端子Ｃにて、電圧の温度の上昇を来たし、それにより、予測不能のスパークを招来し得る。集積回路のコレクタとエミッタ端子との間のクランプ電圧レベルの自動的切換え通常４００Ｖから典型的には３０Ｖの値への自動的切換えを行わなければならない。スパーク抑圧部分（Ｔ８，Ｔ７，Ｒ５，Ｒ６）を用いての当該の遮断―スパーク抑圧部分は、ベース端子における制御信号―該制御信号は、第１のロック回路によりパワートランジスタの遮断後更に加わる―によりトリガされ、そして、次の状態生起までアクティブ状態に保持される、即ち、コイルエネルギが、３銃―ダーリントントランジスタの導通制御により、所定電圧―これはＲ５と、Ｒ６の分圧比で与えられる（例えば３０Ｖ）―のもとで損失電力として変換されるまでアクティブ状態に保持される。通常の作動モード中、スパーク抑圧部分が阻止され、点火アプリケーションに対して通常のクランプ電圧（例えば、コレクタ端子ＣとＴ２のエミッタとの間にツェナーダイオードが挿入接続されている場合、４００Ｖ）が利用可能である。遮断―スパーク抑圧部分は次のようにして動作する：第１ロック回路２０による過熱―保護回路遮断の場合、さらにベース端子Ｂにて制御信号が加わる。点火コイルにて磁気誘導度に基づき、コレクタ端子Ｃにおける電圧が上昇し、それ故、抵抗Ｒ６における電圧降下が上昇し、ついにはトランジスタＴ７が制御され、それにより、トランジスタＴ７のコレクタエミッタ区間を介して、トランジスタＴ２のベースにてパワートランジスタが導通制御される；要するに、過熱―保護回路遮断の障害の場合、スパーク抑圧部分を介して、パワートランジスタが第２のベースにて作動される。ここで、抵抗Ｒ５，Ｒ６の適当な選定によりコレクタ端子Ｃにおける電圧を、例えばｍ３０Ｖを過熱― 保護回路遮断の場合に超過しないことが保証される。これに対して、集積回路のベース端子Ｂアース（入力側低“ｌｏｗ”）におかれる場合トランジスタＴ８が導通接続され、トランジスタＴ７のベースは、トランジスタＴ８を介してほぼアースにおかれる。つまり、この場合、トランジスタＴ７は、阻止され、パワートランジスタはＴ７を介して導通制御され得ない、換言すれば、入力側Ｂにて所期の遮断の際、スパーク抑圧部分はブロッキングされる。集積回路のベース端子Ｂに制御信号が加わると、トランジスタＴ８は阻止状態におかれる。トランジスタＴ７のベースはアースにおかれない。通常作動モード中コレクタ端子は低い電位を有し、Ｔ７は阻止状態に保持される。但し、第１ロック回路２０による過熱― 保護回路の場合パワートランジスタは、部分トランジスタＴ１を介して遮断され、コレクタ端子Ｃにおける電位が上昇し、その結果遂にはパワートランジスタは、コレクタ端子の電位が例えば３０Ｖを越えると、遮断―スパーク抑圧部分及びコイルエネルギの低減のため部分トランジスタＴ２のベースを介して導通制御される。要するに、図２の回路の利点は、長い投入接続時間―ここでは、短時間許容される構成素子温度Ｔj，maxが最大許容基底温度より高い−の障害の場合に、ろう付け剥れ及び破損の起こらないように、表面実装されたパワー構成素子を確実に保護し得ることである。誘導性負荷をスイッチとして使用の場合においてパワートランジスタのコレクタにおけるたんにわずかな電圧上昇を以ての遮断により、点火アプリケーションにて確実に不所望のスパーク形成が阻止される。構成素子のイネーブリングはベース端子Ｂにおける側縁エッジ切換を以てはじめて行われる。従って、終段は、上限の温度限界値を下回った後、直ぐには再び導通制御されない。図４は、本発明のさらなる実施例を示す。図２と異なって、図４の回路は、付加的に回路部分を有し、これについては以下後述する。第２ロック回路４０が設けられており、この第２ロック回路４０は、それのさらなる入力側４３を介して、トランジスタＴ１１のコレクタに接続されており、このトランジスタＴ１１のエミッタは、集積回路のエミッタ端子に接続され、トランジスタＴ１１のベースは、第１ロック回路２０の出力側２４に接続されている。第２ロック回路４０の第３の電圧端子４１はエミッタ端子得に接続され、第４の電圧端子４２は、抵抗Ｒ７を介して集積回路のコレクタ端子Ｃに接続されている。更に、第４の電圧端子４２は、保護―ツェナーダイオード４８を介して、回路のエミッタ端子Ｅに接続されており、ここで、ツェナーダイオードの負極は抵抗Ｒ７と接続されている。第２ロック回路４０のさらなる出力側４４は、トランジスタ１２のベースに接続され、トランジスタ１２のエミッタは、集積回路のエミッタ端子に接続され、トランジスタ１２のコレクタは、制御トランジスタＴ４４のベースに接続されている。更なる出力側４４は、トランジスタＴ１３の９ベースに接続され、トランジスタＴ１３のエミッタは集積回路のエミッタ端子に接続され、トランジスタＴ１３のコレクタは、制御トランジスタＴ４のエミッタに接続されている。更に、第２の温度センサ４５が設けられており、この第２の温度センサはベースＢに接続されていて、前記の温度センサは、図示の実施例では第１の温度センサ２５と同様に、温度と共に大になる電流を送出する。更に、温度センサ４５はトランジスタＴ１５のベースに接続されており、トランジスタＴ１５のコレクタは、一方では、抵抗Ｒ８に接続され、この抵抗Ｒ８は同じくベースＢに接続されている。トランジスタＴ１５のエミッタは、集積回路のエミッタ端子に接続されている。トランジスタ１５のコレクタは、トランジスタＴ１４のベースに接続され、トランジスタＴ１４のコレクタは、第２ロック回路４０のさらなる出力側４４に接続され、トランジスタＴ１４のエミッタは、集積回路のエミッタ端子Ｅに接続されている。第２ロック回路４０は、パワートランジスタの過熱―保護回路安全機能―これは、第１ロック回路及び第１の温度センサにより与えられる―の最初のスタートの際前記のパワートランジスタを遮断し、次のようにロックするために用いられる、即ち、集積回路のベース端子に０蹴る側縁エッジ切換の際にも、即ち、遮断オフ及び再び投入オンの後過熱―保護回路者レベル、段階暗が解消キャンセルされないようにーパワートランジスタの温度が下限の温度限界値を上回っている限り（ヒステリシス）―ロックするために使用される。第２ロック回路はこのことを付加的な給電端子なしでも保証する。図４の回路は、図１又は図２の回路と同様たんに３つの接続端子、即ち、ベースコレクタエミッタ接続端子を有する。過熱―保護回路遮断が第１ロック回路によりアクティブになると、当該の情報はトランジスタＴ１１を介して第２ロック回路４０へ転送され、前記の第２ロック回路は第１のロック回路と相似的にＲＳ−ＦＦ回路として構成可能になる。それにより、トランジスタＴ６及びＴ９と留示のように上限の温度限界値の超過の際トランジスタＴ１２及びＴ１３がアクティブになる。第１クロック回路２０の第２電圧端子２２と異なって、第２ロック回路４０の第４の電圧端子は、ベース端子Ｂに接続されていないので、（抵抗Ｒ７を介して）コレクタ端子Ｃに接続されている。ここで、保護ツェナーダイオード４８は、第２のロック回路を例えば１０Ｖより大の電圧から保護する。過熱―保護回路遮断後ベース端子での側縁エッジ切換をしてから、第１ロック回路のリセットが行われ、それによりトランジスタＴ６，Ｔ９は、オフ阻止状態に移行し、従って、パワートランジスタは再びベース端子Ｂを介して制御され得る―トランジスタＴ１２、Ｔ１３を介して遮断が維持されない場合には。即ち、第２ロック回路４０は、未だリセットされず、出力側４４に未だ再び特定位置状態“ｌｏｗ”に戻っていない。下限の温度限界値― これは上限の温度限界値よりも小さく、第２温度センサ４５により検出される― を下回ると、トランジスタＴ１５はオン状態からオフ状態に移行するトランジスタＴ１４は、Ｔ１５に対して相補的特性を有し、集積回路のベース端子Ｂの制御された際、トランジスタＴ１２及びＴ１３のベースを“ｌｏｗ”にセットする、換言すればトランジスタＴ１２及びＴ１３は遮断され、その結果パワートランジスタは再び制御トランジスタＴ４を介して制御可能である。これに対して構成素子の温度が下限の温度限界値を上回っている限り、第２の温度センサは十分電流を送出し、Ｔ１５は導通し、Ｔ１４は阻止し、従ってトランジスタＴ１２，Ｔ１３が導通状態にとどまる。構成素子のサイクル、過熱（ａ）、遮断（ｂ）、冷却（ｃ）及び過熱（ｄ）を考察すると、次のような切換作動状態が生じる。ａ．ベース端子Ｂが制御され、トランジスタＴ４は導通し、パワーダーリントンＴ１，Ｔ２，Ｔ３へベース電流を給電する。前記ベース電流は、高い損失電力の仮定のもとで図１には明示的には示されている電流制限部へ流れ込む。第１の温度センサ、トランジスタＴ６，Ｔ９及びＴ１２，Ｔ１３は、当初アクティブでない。第２温度センサ及びトランジスタＴ１５は、下限の温度限界値を下回ると、イナクティブであり、上回るとアクティブである。トランジスタにおいてアクティブデアルとは、トランジスタが導通接続されていることを意味する；温度センサにおいてアクティブとは、温度センサが検出された高い温度に基づき、大きな電流ｙを送出することを意味する。トランジスタＴ１４はＴ１５に対して相補的動作特性を呈する。要するに、第１、第２ロック回路は、それの出力側２４ないし４４にて特定位置“ｌｏｗ”におかれる。ｂ．第１温度センサは抵抗Ｒ４及びトランジスタＴ１０を介して第１ロック回路をスイッチングする。それにより、トランジスタＴ６，Ｔ９及びＴ１１が導通制御され、パワートランジスタは遮断され第２ロック回路も切り換わる。従って、トランジスタＴ１２，Ｔ１３も同様に導通制御される。トランジスタＴ１２，Ｔ１３のベース電流は第２ロック回路を介してコレクタ端子Ｃから供給される。ｃ．パワートランジスタは再び冷却する。下限の温度限界値を上回ったときベース端子Ｂにて側縁エッジ切換が行われると、次のような状態が生じる：第１のロック回路が特定位置状態にリセットされ、トランジスタロック回路は切換状態に保持される、それというのは、第２ロック回路は、コレクタ端子ｃから連続的に給電を受けるからである。トランジスタＴ１２，Ｔ１３，Ｔ１５は導通状態である。トランジスタＴ１４はオフになり、第２ロック回路の出力側は“ｈｉｇｈ”に保持される。パワートランジスタは未だ再び投入作動され得ない。ｄ．構成素子温度が下限の温度限界値を子が回ると、第２温度センサはイナクテイブであり、Ｔ１５はオン阻止し、Ｔ１４はベース端子Ｂの制御された状態の基で導通する。それにより、トランジスタＴ１２，Ｔ１３は阻止オフされ、パワートランジスタの入力側Ｂ’はイネーブリングされる。コレクタ端子ｃは誘導性負荷（点火コイル）の場合零になり、第２ロック回路は、それにより同様に特定位置状態にリセットされる。それによりサイクルは終了される。第１温度センサとは別の領域、例えば１５０℃に対して設計されている第２の温度センサは全く別の方式、原理、例えばダイオードフロー特性関係に基づき準拠し得る。前述のサイクルの示すところによれば図４に示す回路により、３端子回路でのパワートランジスタで厳しい過熱―保護回路保護機能のモノリシックな集積化が可能にされ、この３端子回路でのパワートランジスタで厳しい過熱―保護回路は、過熱状態発生の場合コレクタ電圧の使用下で、入力側にて、側縁エッジ切換を介して、遮断情報を維持するものである。図５は、図４にて使用されていることにより形成された３端子回路を示す。上記３端子回路は、簡単な実施例で図５の右側に示されたような簡単な実施例により形成され得る。ここで、抵抗Ｒoと抵抗Ｒnが直列に接続され、分圧器のタップは、トランジスタＴ１５のベースに接続されている。抵抗ＲnはトランジスタＴ１５のべースエミッタ区間に並列接続されており、抵抗Ｒoは図４に示すベース端子Ｂに接続されている。抵抗Ｒnにて温度依存の電圧降下が生じ、該温度依存の電圧降下は、（例えば１５０℃の回路点において）プラス＋／マイナス−５％のベース端子Ｂにて電圧のトレランスの際、ほぼプラス（＋）／マイナス（−）２５ｍＶの帯域幅を有する―このことはプラス（＋）／マイナス（−）１０度ケルビン（１０°ｋ）に相当する。そのことは、適用にとって十分である。パワートランジスタの投入の際Ｂに加わる信号のソースの内部抵抗に基づきＢにて幾らか電圧降下が生じてそれにより、トランジスタＴ１５のスイッチングが支援される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年４月２９日（１９９９．４．２９）【補正内容】請求の範囲１．パワートランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）及びパワートランジスタと熱的に結合された温度依存性を以て動作する回路装置（１４）とを有するＩＣ集積回路（１１）において、前記回路装置は、第１のロック回路（２０）を有し、該ロック回路（２０）は、第１の温度センサ（２５）を介して制御可能であり、ここで上限の温度限界値を上回ると温度センサ（２５）の温度信号により、パワートランジスタの遮断がトリガ可能であり、上限の温度限界値を下回ったとき、ロック回路に加わる制御信号によりはじめて当該の遮断は非作動化可能であり、当該集積回路は、ベース（Ｂ）、コレクタ（Ｃ）及びエミッタ端子接続部（Ｂ）を有し、ここで前記のコレクタ及びエミッタ端子接続部は、前記パワートランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のコレクタないしエミッタに接続されており、制御信号は、集積回路のべース端子接続部（Ｂ）に加わる信号により形成されでおり、第１ロック回路（２０）の第１及び第２電圧端子（２１，２２）が集積回路（１０）のエミッタ端子接続部（Ｅ）ないしベース端子接続部（Ｂ）に接続されていることを特徴とする集積回路。２．第１のロック回路からの遮断情報を受け取る第２ロック回路（４０）が設けられており、前記第２録回路は、温度センサにより検出される下限の温度限界値を下回る前にパワートランジスタの再投入を阻止するように構成されており、第２ロック回路（４０）の第３，第４電圧端子（４１，４２）が、集積回路のエミッタと接続され、また、さらなる抵抗（Ｒ７）を介して集積回路のコレクタと接続されており、それにより第２ロック回路は、エミッタないしコレクタ端子を介して電気的エネルギを供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の集積回路。３．ベース端子接続部（Ｂ）における側縁エッジ切換により第１のロック回路（２０）が非作動化可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の集積回路。４．当該の回路装置は、スパーク抑圧部分（Ｔ７，Ｔ８，Ｒ５，Ｒ６）を有し、ここで、スパーク抑圧部分は、集積回路のベース端子接続部（Ｂ）に加わる信号により制御され、ここで、パワートランジスタの遮断の際第１のロック回路によりコレクタ端子接続部（Ｃ）における電圧の限界値を超えることがスパーク抑圧部分により阻止されるように構成されていることを特徴とする請求項１から３までのうちいずれか１項記載の集積回路。５．コレクタ端子接続部、エミッタ端子接続部間に分圧器（Ｒ５，Ｒ６）が接続されており、該分圧器（Ｒ５，Ｒ６）のタップがさらなるトランジスタ（Ｔ７）のベースに接続されており、ここでさらなるトランジスタ（Ｔ７）のコレクタは、パワートランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のコレクタ端子接続部に接続され、そして、さらなるトランジスタ（Ｔ７）のエミッタは、前記パワートランジスタの１つの部分トランジスタ（Ｔ１）のエミッタに接続されていることを特徴とする請求項４記載の集積回路。６．さらなるトランジスタ（Ｔ７）のベースは、さらなるトランジスタ（Ｔ８）のコレクタエミッタ区間を介して集積回路のエミッタ端子接続部と接続され、さらなるトランジスタ（Ｔ８）のベースは、集積回路のベース端子接続部に接続されていることを特徴とする請求項５記載の集積回路。７．制御トランジスタ（Ｔ４）が設けられており、該制御トランジスタ（Ｔ４）のコレクタは集積回路のベース端子接続部（Ｂ）に接続され、制御トランジスタ（Ｔ４）のエミッタは、パワートランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）の部分トランジスタ（Ｔ１）のベースに接続されており、前記制御トランジスタ（Ｔ４）を介して、パワートランジスタのベース電流が流れるように構成されていることを特徴とする請求項１から６までのうちいずれか１項記載の集積回路。８．第２ロック回路は、さらなる入力側（４３）を有し、前記さらなる入力側（４３）は、さらなるトランジスタ（Ｔ１１）を介して、第１ロック回路（２０）の１つの出力側に接続されていることを特徴とする請求項２記載の集積回路。９．第２ロック回路はさらなる出力側（４４）を有し、該さらなる出力側（４４）は、さらなるトランジスタ（Ｔ１２）のベースに接続されており、ここで、さらなるトランジスタ（Ｔ１２）のコレクタは制御トランジスタ（Ｔ４）のベースに接続されていることを特徴とする請求項７及び２又は８のうちいずれか１項記載の集積回路。１０．さらなるトランジスタ（Ｔ１３）のベースが、さらなる出力側（４４）に接続されており、ここでさらなるトランジスタ（Ｔ１３）のコレクタが制御トランジスタ（Ｔ４）のエミッタに接続されていることを特徴とする請求項９記載の集積回路。１１．第２温度センサ（４５）がトランジスタ結合回路（Ｔ１４，Ｔ１５）を介して、第２ロック回路（４０）のさらなる出力側（４４）に接続されており、ここで、さらなるトランジスタ（Ｔ１２）の制御の場合、第２温度センサにより検出される下限の温度限界値を下回ったとき制御が中止されるように構成されていることを特徴とする請求項９又は１０記載の集積回路。１２．第１ロック回路の出力側（２４）が、トランジスタ（Ｔ６）のベースに接続されており、前記トランジスタ（Ｔ６）のコレクタ電流によりパワートランジスタのベース電流の変化がトリガされるように構成されていることを特徴とする請求項１から１１までのうちいずれか１項記載の集積回路。１３．トランジスタ（Ｔ６）のコレクタが制御トランジスタ（Ｔ４）のベースに接続されていることを特徴とする請求項７および１２記載の集積回路。１４．第１ロック回路の出力側（２４）がさらなる（Ｔ９）のベースに接続され、前記のさらなる（Ｔ９）のコレクタが部分トランジスタ（Ｔ１）のベース（Ｂ’）に接続され、さらなるトランジスタ（Ｔ９）のエミッタが集積回路のエミッタ端子接続部（Ｅ）に接続されていることを特徴とする請求項１から１３までのうちいずれか１項記載の集積回路。１５．第１ロック回路はＲＳ−ＦＦ回路を有することを特徴とする請求項１から１４までのうちいずれか１項記載の集積回路。１６．第２ロック回路はさらなるＲＳ−ＦＦ回路を有することを特徴とする請求項２記載の集積回路。１７．第１，第２電圧端子（２１，２２）を介する第１ロック回路のＦＦの電圧給電部は、集積回路のベース―エミッタ電圧により与えられ、第２電圧端子（２２）は、ＲＳ―ＦＦのリセット入力側に接続され、入力側（２３）はＲＳ −ＦＦのセット入力側に接続され、そして、出力側（２４）は、ＲＳ−ＦＦのＱ出力側に接続されていることを特徴とする請求項１５記載の集積回路。１８．第３及び第４電圧端子（４２，４２）を介する第２ロック回路のさらなるＦＦの電圧給電部が集積回路のコレクタエミッタ電圧により与えられており第４電圧端子（４２）は、さらなるＲＳ−ＦＦのリセット入力側に接続され、さらなる入力側（４３）は、さらなるＲＳ−ＦＦのリセット入力側に接続され、出力側（４４）はさらなるＲＳ−ＦＦのＱ出力側に接続されていることを特徴とする請求項１６記載の集積回路。１９．第１の温度センサはセンサトランジスタ（Ｔ５）を有し、該センサトランジスタ（Ｔ５）のベース―エミッタ区間が正の温度係数を有する温度依存性のセンサ抵抗（Ｒ３）に接続されていることを特徴とする請求項１から１８までのうちいずれか１項記載の集積回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マンフレートタンナードイツ連邦共和国Ｄ―72827 ヴァンヴァイルイムヴァルトヴァーゼン 16 (72)発明者ベルントビレッコーフェンドイツ連邦共和国Ｄ―72127 クスターディンゲンヘルダーリンシュトラーセ 19

Claims

【特許請求の範囲】１．パワートランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）及びパワートランジスタと熱的に結合された温度依存性を以て動作する回路装置（１４）とを有するＩＣ集積回路（１１）において、前記回路装置は、第１のロック回路（２０）を有し、該ロック回路（２０）は、第１の温度センサ（２５）を介して制御可能であり、ここで上限の温度限界値を上回ると温度センサ（２５）の温度信号により、パワートランジスタの遮断がトリガ可能であり、上限の温度限界値を下回ったとき、ロック回路に加わる制御信号によりはじめて当該の遮断は非作動化可能であることを特徴とする集積回路。２．当該集積回路は、ベース（Ｂ）、コレクタ（Ｃ）及びエミッタ端子接続部（Ｂ）を有し、ここで前記のコレクタ及びエミッタ端子接続部は、前記パワートランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のコレクタないしエミッタに接続されており、制御信号は、集積回路のベース端子接続部（Ｂ）に加わる信号により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の集積回路。３．ベース端子接続部（Ｂ）における側縁エッジ切換により第１のロック回路（２０）が非作動化可能であることを特徴とする請求項１記載の集積回路。４．第１ロック回路（２０）の第１及び第２電圧端子（２１，２２）が集積回路（１０）のエミッタ端子接続部（Ｅ）ないしベース端子接続部（Ｂ）に接続されていることを特徴とする請求項２ないし３記載の集積回路。５．当該の回路装置は、スパーク抑圧部分（Ｔ７，Ｔ８，Ｒ５，Ｒ６）を有し、ここで、スパーク抑圧部分は、集積回路のベース端子接続部（Ｂ）に加わる信号により制御され、ここで、パワートランジスタの遮断の際第１のロック回路によりコレクタ端子接続部（Ｃ）における電圧の限界値を超えることがスパーク抑圧部分により阻止されるように構成されていることを特徴とする請求項２から４までのうちいずれか１項記載の集積回路。６．コレクタ端子接続部、エミッタ端子接続部間に分圧器（Ｒ５，Ｒ６）が接続されており、該分圧器（Ｒ５，Ｒ６）のタップがさらなるトランジスタ（Ｔ７）のベースに接続されており、ここでさらなるトランジスタ（Ｔ７）のコレクタは、パワートランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）のコレクタ端子接続部に接続され、そして、さらなるトランジスタ（Ｔ７）のエミッタは、パワートランジスタのエミッタに接続されでいることを特徴とする請求項５記載の集積回路。７．さらなるトランジスタ（Ｔ７）のベースは、なおさらなるトランジスタ（Ｔ８）のコレクタエミッタ区間を介して集積回路のエミッタ端子接続部と接続され、さらなるトランジスタ（Ｔ８）のベースは、集積回路のベース端子接続部に接続されていることを特徴とする請求項６記載の集積回路。８．制御トランジスタ（Ｔ４）が設けられており、該制御トランジスタ（Ｔ４）のコレクタは集積回路のベース端子接続部（Ｂ）に接続され、制御トランジスタ（Ｔ４）のエミッタは、パワートランジスタ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）の部分トランジスタ（Ｔ１）のベースに接続されており、前記制御トランジスタ（Ｔ４）を介して、パワートランジスタのベース電流が流れるように構成されていることを特徴とする請求項２から７までのうちいずれか１項記載の集積回路。９．第１のロック回路からの遮断情報を受け取る第２ロック回路（４０）が設けられており、前記第２ロック回路は、温度センサにより検出される下限の温度限界値を下回る前にパワートランジスタの再投入を阻止するように構成されていることを特徴とする請求項１から８までのうちいずれか１項記載の集積回路。１０．第２ロック回路（４０）の第３，第４電圧端子（４１，４２）が、集積回路のエミッタと接続され、また、さらなる抵抗（Ｒ７）を介して集積回路のコレクタと接続されていることを特徴とする請求項９記載の集積回路。１１．第２ロック回路は、さらなる入力側（４３）を有し、前記さらなる入力側（４３）は、さらなるトランジスタ（Ｔ１１）を介して、第１ロック回路（２０）の１つの出力側に接続されていることを特徴とする請求項９又は１０記載の集積回路。１２．第２ロック回路はさらなる出力側（４４）を有し、該さらなる出力側（４４）は、さらなるトランジスタ（Ｔ１２）のベースに接続されており、ここで、さらなるトランジスタ（Ｔ１２）のコレクタは制御トランジスタ（Ｔ４）のベースに接続されていることを特徴とする請求項８及び９から１１までのうちいずれか１項記載の集積回路。１３．さらなるトランジスタ（Ｔ１３）のベースが、さらなる出力側（４４）に接続されており、ここでさらなるトランジスタ（Ｔ１３）のコレクタが制御トランジスタ（Ｔ４）のエミッタに接続されていることを特徴とする請求項１２記載の集積回路。１４．第２温度センサ（４５）がトランジスタ結合回路（Ｔ１４，Ｔ１５）を介して、第２ロック回路（４０）のさらなる出力側（４４）に接続されており、ここで、さらなるトランジスタ（Ｔ１２）の制御の場合、第２温度センサにより検出される下限の温度限界値を下回ったとき制御がキャンセル中止されるように構成されていることを特徴とする請求項１２又は１３記載の集積回路。１５．第１ロック回路の出力側（２４）が、トランジスタ（Ｔ６）のベースに接続されており、前記トランジスタ（Ｔ６）のコレクタ電流によりパワートランジスタのベース電流の変化がトリガされるように構成されていることを特徴とする請求項１から１４までのうちいずれか１項記載の集積回路。１６．トランジスタ（Ｔ６）のコレクタが制御トランジスタ(T4)のベースに接続されていることを特徴とする請求項８及び１５記載の集積回路。１７．第１ロック回路の出力側（２４）がさらなるトランジスタ（Ｔ９）のベースに接続され、前記のさらなるトランジスタ（Ｔ９）のコレクタが部分トランジスタ（Ｔ１）のベース（Ｂ’）に接続され、さらなるトランジスタ（Ｔ９）のエミッタが集積回路のエミッタ端子接続部（Ｅ）に接続されていることを特徴とする請求項１から１６までのうちいずれか１項記載の集積回路。１８．第１ロック回路はＲＳ―ＦＦ回路を有することを特徴とする請求項１から１７までのうちいずれか１項記載の集積回路。１９．第２ロック回路はＲＳ―ＦＦ回路を有することを特徴とする請求項１から１８までのうちいずれか１項記載の集積回路。２０．第１，第２電圧端子（２１，２２）を介する第１ロック回路のフリップフロップＦＦの電圧給電部は、集積回路のベース−エミッタ電圧により与えられ、第２電圧端子（２２）は、ＲＳ―ＦＦのリセット入力側に接続され、そして、出力側（２４）は、ＲＳ−ＦＦのＱ出力側に接続されていることを特徴とする請求項１８記載の集積回路。２１．第３及び第４電圧端子（４２，４２）を介する第２ロック回路のさらなるＦＦの電圧給電部が集積回路のコレクタエミッタ電圧により与えられており第４電圧端子（４２）は、さらなるＲＳ−ＦＦのリセット入力側に接続され、さらなる入力側（４３）は、さらなるＲＳ−ＦＦのリセット入力側に接続され、出力側（４４）はさらなるＲＳ−ＦＦのＱ出力側に接続されていることを特徴とする請求項１９記載の集積回路。２２．第１の温度センサはセンサトランジスタ（Ｔ５）を有し、該センサトランジスタ（Ｔ５）のベース−エミッタ区間が正の温度係数を有する温度依存し得のセンサ抵抗（Ｒ３）に接続されていることを特徴とする請求項１から２１までのうちいずれか１項記載の集積回路。