JP2015004297A - Switch control circuit, ignitor, engine ignition device, and vehicle - Google Patents

Switch control circuit, ignitor, engine ignition device, and vehicle Download PDF

Info

Publication number
JP2015004297A
JP2015004297A JP2013129588A JP2013129588A JP2015004297A JP 2015004297 A JP2015004297 A JP 2015004297A JP 2013129588 A JP2013129588 A JP 2013129588A JP 2013129588 A JP2013129588 A JP 2013129588A JP 2015004297 A JP2015004297 A JP 2015004297A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
signal
control circuit
switch element
upper limit
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.)
Pending
Application number
JP2013129588A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
雄也 大部
Yuya Obe
雄也 大部
敦司 田口
Atsushi Taguchi
敦司 田口
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.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm 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 Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2013129588A priority Critical patent/JP2015004297A/en
Publication of JP2015004297A publication Critical patent/JP2015004297A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switch control circuit capable of suppressing heat generation at a switch element.SOLUTION: A switch control circuit includes: an output part for generating an on/off signal of a switch element; a control part for drive control of the output part according to an ignition direction signal Sc; a current detection part for detecting a current Ic flowing through the switch element; and a current limiting part for limiting the current Ic at a first upper limit value Ilmt1 before the elapse of a current maintenance period T3 after the ignition direction signal Sc is set at a logical level for turn on, e.g., high level, and limiting the current Ic at a second upper limit value Ilmt2, which is smaller than the first upper limit Ilmt1 after the elapse of the current maintenance period T3. The current limiting part includes a function for variably controlling the second upper limit value Ilmt2 according to a predetermined switching signal, e.g., a voltage monitoring signal according to a voltage value of a power supply voltage Vcc.

Description

本発明は、スイッチ制御回路に関する。   The present invention relates to a switch control circuit.

近年、イグナイタ(車両のエンジン点火装置を構成する電子部品)に組み込まれるスイッチ制御回路には、ECU[engine control unit]から入力される点火指示信号IGT[iginition timing signal]に応じてIGBT[insulated gate bipolar transistor]やMOSFET[metal oxide semiconductor field effect transistor]等のスイッチ素子をオン/オフさせる機能だけでなく、スイッチ素子に流れる電流を所定の上限値以下に制限する電流制限機能や、点火指示信号IGTがオン時の論理レベルとされたままで所定の待機期間(例えば100ms程度)が経過したときにスイッチ素子を強制的にオフさせるタイマ保護機能などが組み込まれている。   In recent years, a switch control circuit incorporated in an igniter (an electronic component constituting a vehicle engine ignition device) includes an IGBT [insulated gate] according to an ignition instruction signal IGT [iginition timing signal] input from an ECU [engine control unit]. In addition to a function of turning on / off a switching element such as a bipolar transistor] or a MOSFET [metal oxide semiconductor field effect transistor], a current limiting function for limiting a current flowing through the switching element to a predetermined upper limit value or less, an ignition instruction signal IGT A timer protection function for forcibly turning off the switch element when a predetermined waiting period (for example, about 100 ms) elapses with the logic level at ON being incorporated.

特開平9−324731号公報(図11など)Japanese Patent Laid-Open No. 9-324731 (FIG. 11, etc.)

ところで、ECUの誤動作などにより、点火指示信号IGTがオン時の論理レベルに意図せず固定された場合、上記のタイマ保護動作が発動するまではスイッチ素子がオン状態のままとなる。このとき、スイッチ素子に流れる電流は、所定の上限値以下に制限されるので、スイッチ素子の発火や発煙などの重大事故に繋がるおそれは少ない。   By the way, when the ignition instruction signal IGT is unintentionally fixed to the logic level at the time of ON due to a malfunction of the ECU or the like, the switch element remains in the ON state until the timer protection operation is activated. At this time, since the current flowing through the switch element is limited to a predetermined upper limit value or less, there is little possibility of causing a serious accident such as ignition or smoke generation of the switch element.

しかしながら、従来のスイッチ制御回路において、スイッチ素子に流れる電流の上限値は、エンジンの点火性能を十分に維持し得る電流値に設定されていた。そのため、タイマ保護待機中におけるスイッチ素子の消費電力は必ずしも小さいものではなく、スイッチ素子の温度は上昇し続ける。そして、スイッチ素子の温度(特に半田を用いてフレームと接着されている裏面の温度)が半田の融点(鉛フリー半田では200〜250℃)に達すると、半田が溶融してスイッチ素子がフレームから剥がれてしまうという課題があった。   However, in the conventional switch control circuit, the upper limit value of the current flowing through the switch element is set to a current value that can sufficiently maintain the ignition performance of the engine. Therefore, the power consumption of the switch element during timer protection standby is not necessarily small, and the temperature of the switch element continues to rise. When the temperature of the switch element (particularly the temperature of the back surface bonded to the frame using solder) reaches the melting point of the solder (200 to 250 ° C. for lead-free solder), the solder melts and the switch element is removed from the frame. There was a problem of peeling off.

スイッチ素子の温度上昇を抑制するための手法としては、スイッチ素子が搭載されるフレームの大型化やスイッチ素子自体の大型化により放熱性能を高めることが考えられる。しかし、このような手法では、スイッチ制御回路のチップサイズ(延いてはイグナイタのパッケージサイズ)が大きくなってしまい、コストアップに繋がるという課題があった。   As a method for suppressing the temperature rise of the switch element, it is conceivable to improve the heat dissipation performance by increasing the size of the frame on which the switch element is mounted or by increasing the size of the switch element itself. However, such a method has a problem that the chip size of the switch control circuit (and hence the package size of the igniter) increases, leading to an increase in cost.

なお、特許文献1には、スイッチ素子の発熱を抑制するための技術として、スイッチ素子への通電開始初期はイグニッションコイルの一次電流をより大きな第1定電流制御値に制限し、その後は一次電流をより小さな第2定電流制御値に制限するように、2種類の定電流制御値を順次切り替える技術が提案されている。しかしながら、イグニッションコイルに印加される電源電圧に応じてスイッチ素子の発熱量(消費電力)が変動することを鑑みると、さらなる改善の余地があった。   In Patent Document 1, as a technique for suppressing heat generation of the switch element, the primary current of the ignition coil is limited to a larger first constant current control value at the beginning of energization of the switch element, and thereafter, the primary current A technique has been proposed in which two types of constant current control values are sequentially switched so as to limit the current to a smaller second constant current control value. However, there has been room for further improvement in view of the fact that the amount of heat generated (power consumption) of the switch element varies depending on the power supply voltage applied to the ignition coil.

本発明は、本願の発明者らが見出した上記の課題に鑑み、スイッチ素子の発熱を抑えることのできるスイッチ制御回路、並びに、これを用いたイグナイタ、エンジン点火装置、及び車両を提供することを目的とする。   In view of the above-mentioned problems found by the inventors of the present application, the present invention provides a switch control circuit capable of suppressing heat generation of a switch element, and an igniter, an engine ignition device, and a vehicle using the switch control circuit. Objective.

本明細書中に開示されたスイッチ制御回路は、スイッチ素子のオン/オフ信号を生成する出力部と;点火指示信号に応じて前記出力部の駆動制御を行う制御部と;前記スイッチ素子に流れる電流を検出する電流検出部と;前記点火指示信号がオン時の論理レベルとされてから所定の電流維持期間が経過するまでは前記スイッチ素子に流れる電流を第1上限値に制限する一方、前記電流維持期間が経過した後は前記スイッチ素子に流れる電流を前記第1上限値よりも小さい第2上限値に制限する電流制限部と、を有し、前記電流制限部は、所定の切替信号に応じて前記第2上限値を可変制御する機能を備えている構成(第1の構成)とされている。   The switch control circuit disclosed in the present specification includes: an output unit that generates an on / off signal of a switch element; a control unit that controls driving of the output unit in response to an ignition instruction signal; and a flow that flows through the switch element A current detection unit for detecting a current; the current flowing through the switch element is limited to a first upper limit value until a predetermined current maintenance period elapses after the ignition instruction signal is set to a logic level at the time of turning on; A current limiting unit that limits a current flowing through the switch element to a second upper limit value that is smaller than the first upper limit value after the current maintaining period has elapsed, and the current limiting unit generates a predetermined switching signal. Accordingly, the second upper limit value is variably controlled (first configuration).

なお、上記第1の構成から成るスイッチ制御回路は、電源電圧を監視して電圧監視信号を生成し、これを前記切替信号として前記電流制限部に出力する電源電圧監視部をさらに有する構成(第2の構成)にするとよい。   The switch control circuit having the first configuration further includes a power supply voltage monitoring unit that monitors a power supply voltage, generates a voltage monitoring signal, and outputs the voltage monitoring signal as the switching signal to the current limiting unit (first operation). 2).

また、上記第2の構成から成るスイッチ制御回路において、前記電流制限部は、前記電源電圧が高いほど前記第2上限値を引き下げる構成(第3の構成)にするとよい。   In the switch control circuit having the second configuration, the current limiting unit may be configured to lower the second upper limit as the power supply voltage is higher (third configuration).

また、上記第1〜第3の構成から成るスイッチ制御回路において、前記点火指示信号がオン時の論理レベルとされたままで前記電流維持期間よりも長い所定の待機期間が経過したときに前記スイッチ素子を強制的にオフさせるタイマ保護部としての機能を備える構成(第4の構成)にするとよい。   Further, in the switch control circuit having the first to third configurations, the switch element when a predetermined standby period longer than the current maintaining period elapses while the ignition instruction signal is kept at the logic level when turned on. It is preferable to adopt a configuration (fourth configuration) having a function as a timer protection unit for forcibly turning off.

また、上記第1〜第4いずれかの構成から成るスイッチ制御回路において、前記第1上限値は、エンジン点火性能を維持し得る電流値に設定されており、前記電流維持期間は、前記点火指示信号のオン期間として設定され得る最大値以上に設定されている構成(第5の構成)にするとよい。   In the switch control circuit having any one of the first to fourth configurations, the first upper limit value is set to a current value capable of maintaining the engine ignition performance, and the current maintenance period includes the ignition instruction. A configuration (fifth configuration) that is set to be equal to or greater than the maximum value that can be set as the ON period of the signal is preferable.

また、上記第1〜第5いずれかの構成から成るスイッチ制御回路において、前記第2上限値はエンジンを点火し得る電流値に設定されている構成(第6の構成)にするとよい。   Further, in the switch control circuit having any one of the first to fifth configurations, the second upper limit value may be set to a current value (sixth configuration) that can ignite the engine.

また、上記第1〜第6いずれかの構成から成るスイッチ制御回路は、半導体チップに集積化されている構成(第7の構成)にするとよい。   Further, the switch control circuit having any one of the first to sixth configurations may be configured to be integrated on a semiconductor chip (seventh configuration).

また、本明細書中に開示されたイグナイタは、スイッチ素子と、上記第7の構成から成るスイッチ制御回路と、をパッケージングして成る構成(第8の構成)とされている。   The igniter disclosed in the present specification has a configuration (eighth configuration) formed by packaging the switch element and the switch control circuit having the seventh configuration.

また、本明細書中に開示されたエンジン点火装置は、イグニッションコイルと、前記イグニッションコイルの一次側コイルに流れる電流をオン/オフさせる上記第8の構成から成るイグナイタと、前記イグニッションコイルの二次側コイルに接続される点火プラグとを有する構成(第9の構成)とされている。   The engine ignition device disclosed in the present specification includes an ignition coil, an igniter having the eighth configuration for turning on / off a current flowing in a primary coil of the ignition coil, and a secondary of the ignition coil. It is set as the structure (9th structure) which has a spark plug connected to a side coil.

また、本明細書中に開示された車両は、上記第9の構成から成るエンジン点火装置と、前記エンジン点火装置に電力を供給するカーバッテリと、前記エンジン点火装置を制御するエンジンコントロールユニットと、を有する構成(第10の構成)とされている。   A vehicle disclosed in the present specification includes an engine ignition device having the ninth configuration, a car battery that supplies electric power to the engine ignition device, an engine control unit that controls the engine ignition device, It is set as the structure (10th structure) which has.

本発明によれば、スイッチ素子の発熱を抑えることのできるスイッチ制御回路、並びにこれを用いたイグナイタ、エンジン点火装置、及び、車両を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the switch control circuit which can suppress the heat_generation | fever of a switch element, an igniter using the same, an engine ignition device, and a vehicle.

エンジン点火装置1を備えた車両Xの全体構成を示すブロック図The block diagram which shows the whole structure of the vehicle X provided with the engine ignition device 1 イグナイタ10におけるフレーム実装例を示す平面図Plan view showing a frame mounting example in the igniter 10 スイッチ制御回路11の第1構成例を示すブロック図Block diagram showing a first configuration example of the switch control circuit 11 第1構成例における具体的な回路構成を示す回路図Circuit diagram showing a specific circuit configuration in the first configuration example スイッチ制御動作の一例を示すタイミングチャートTiming chart showing an example of switch control operation スイッチ素子12のIc−Psw特性図Ic-Psw characteristic diagram of switch element 12 スイッチ制御回路11の第2構成例を示すブロック図Block diagram showing a second configuration example of the switch control circuit 11 第2構成例における具体的な回路構成を示す回路図Circuit diagram showing a specific circuit configuration in the second configuration example 点火指示信号Scとコレクタ電流Icとの関係を示すタイミングチャートTiming chart showing relationship between ignition instruction signal Sc and collector current Ic 車両Xの一構成例を示す外観図External view showing a configuration example of the vehicle X

<全体構成>
図1は、エンジン点火装置1を備えた車両Xの全体構成を示すブロック図である。エンジン点火装置1は、カーバッテリ2及びECU3と共に、車両Xに搭載された形態で用いられる。なお、以下の説明では、電気回路上の抵抗として機能する要素を一般化して「抵抗要素」と称し、容量として機能する要素(寄生容量などを含む)を一般化して「容量要素」と称することがある。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a vehicle X provided with an engine ignition device 1. The engine ignition device 1 is used in a form mounted on the vehicle X together with the car battery 2 and the ECU 3. In the following description, an element that functions as a resistor on an electric circuit is generalized and referred to as a “resistance element”, and an element that functions as a capacitor (including parasitic capacitance) is generalized and referred to as a “capacitance element”. There is.

図1で示すように、エンジン点火装置1は、イグナイタ10と、イグニッションコイル20と、点火プラグ30と、を有する。   As shown in FIG. 1, the engine ignition device 1 includes an igniter 10, an ignition coil 20, and a spark plug 30.

イグナイタ10は、スイッチ制御回路11と、スイッチ素子12と、抵抗要素13と、をパッケージングした半導体集積回路装置として提供される。   The igniter 10 is provided as a semiconductor integrated circuit device in which a switch control circuit 11, a switch element 12, and a resistance element 13 are packaged.

スイッチ制御回路11は、LSIチップとして形成されており、ECU3から入力される点火指示信号Scに応じてスイッチ素子12のゲート信号Sgを生成する機能(ゲート制御機能)を備えている。また、スイッチ制御回路11は、スイッチ素子12のコレクタ電流Ic(エミッタ電流Ie)に応じた検出電圧(エミッタ電圧)Veを監視し、その監視結果に応じてコレクタ電流Icを所定の上限値以下に制限する機能(電流制限機能)を備えている。さらに、スイッチ制御回路11は、点火指示信号Scがオン時の論理レベル(例えばハイレベル)とされたまま所定の待機期間が経過したときにスイッチ素子12を強制的にオフさせてコレクタ電流Icを遮断する機能(タイマ保護機能)も備えている。スイッチ制御回路11の構成及び動作については後述する。   The switch control circuit 11 is formed as an LSI chip, and has a function (gate control function) for generating a gate signal Sg of the switch element 12 in response to an ignition instruction signal Sc input from the ECU 3. Further, the switch control circuit 11 monitors the detection voltage (emitter voltage) Ve corresponding to the collector current Ic (emitter current Ie) of the switch element 12, and sets the collector current Ic below a predetermined upper limit value according to the monitoring result. It has a function to limit (current limiting function). Further, the switch control circuit 11 forcibly turns off the switch element 12 when the predetermined standby period has passed while the ignition instruction signal Sc is kept at the logic level (for example, high level) when the ignition instruction signal Sc is turned on, and the collector current Ic is changed. It also has a function to shut off (timer protection function). The configuration and operation of the switch control circuit 11 will be described later.

なお、本図では描写されていないが、イグナイタ10を電子制御燃料噴射装置(EFI[electronic fuel injection])に対応させる必要がある場合、スイッチ制御回路11には、ECUに対して点火確認信号IGF[ignition confirmation signal]を送出する機能を追加すればよい。   Although not depicted in this figure, when it is necessary to make the igniter 10 compatible with an electronic fuel injection device (EFI), the switch control circuit 11 sends an ignition confirmation signal IGF to the ECU. A function for sending [ignition confirmation signal] may be added.

スイッチ素子12は、スイッチ制御回路11によってオン/オフされるスイッチ素子であり、図1ではIGBTが採用されている。スイッチ素子12は、ゲートがスイッチ制御回路11に接続されており、コレクタがイグニッションコイル20の一次側コイル21に接続されており、エミッタが抵抗要素13(例えば、IGBTのエミッタとGNDフレームとを接続するワイヤの抵抗成分)を介して接地されている。なお、スイッチ素子12としては、MOSFETを採用してもよい。   The switch element 12 is a switch element that is turned on / off by the switch control circuit 11, and an IGBT is employed in FIG. The switch element 12 has a gate connected to the switch control circuit 11, a collector connected to the primary coil 21 of the ignition coil 20, and an emitter connected to the resistance element 13 (for example, the emitter of the IGBT and the GND frame). The wire is grounded via a resistance component). Note that a MOSFET may be employed as the switch element 12.

イグニッションコイル20は、巻線数N1の一次側コイル21と巻線数N2(>N1)の二次側コイル22を含み、カーバッテリ2から供給される電源電圧Vccをより高い二次電圧Vspに変換(昇圧)する役割を果たす。一次側コイル21の第1端と二次側コイル22の第1端は、いずれもカーバッテリ2に接続されている。一次側コイル21の第2端は、スイッチ素子12のコレクタに接続されている。二次側コイル22の第2端は、点火プラグ30に接続されており、二次側コイル22に生じる二次電圧Vspが点火プラグ30に供給される。   The ignition coil 20 includes a primary coil 21 having a winding number N1 and a secondary coil 22 having a winding number N2 (> N1). The power supply voltage Vcc supplied from the car battery 2 is changed to a higher secondary voltage Vsp. It plays the role of converting (boosting). The first end of the primary side coil 21 and the first end of the secondary side coil 22 are both connected to the car battery 2. The second end of the primary coil 21 is connected to the collector of the switch element 12. The second end of the secondary coil 22 is connected to the spark plug 30, and the secondary voltage Vsp generated in the secondary coil 22 is supplied to the spark plug 30.

点火プラグ30は、イグニッションコイル20によって得られる二次電圧Vspを用いて、車両Xのエンジン(図1では不図示)を点火するためのスパークを発生させる。   The spark plug 30 uses the secondary voltage Vsp obtained by the ignition coil 20 to generate a spark for igniting the engine (not shown in FIG. 1) of the vehicle X.

カーバッテリ2は、エンジン点火装置1を含め、車両Xに搭載された各種電装品に電力を供給するための電源である。   The car battery 2 is a power source for supplying power to various electrical components mounted on the vehicle X including the engine ignition device 1.

ECU3は、車両Xのエンジン駆動に関わる各種制御を実行する。特に、ECU3は、上記各種制御の一つとして、イグナイタ10(特にスイッチ制御回路11)の動作制御に用いられる点火指示信号Scを出力する。具体的に述べると、ECU3は、スイッチ素子12をオンさせるときに点火指示信号Scをオン時の論理レベル(例えばハイレベル)とし、スイッチ素子12をオフさせるときに点火指示信号Scをオフ時の論理レベル(例えばローレベル)とする。   The ECU 3 executes various controls related to the engine drive of the vehicle X. In particular, the ECU 3 outputs an ignition instruction signal Sc used for operation control of the igniter 10 (particularly, the switch control circuit 11) as one of the various controls. Specifically, the ECU 3 sets the ignition instruction signal Sc to a logic level (eg, high level) when the switch element 12 is turned on, and sets the ignition instruction signal Sc when the switch element 12 is turned off. A logic level (for example, a low level) is set.

<フレーム実装>
図2は、イグナイタ10におけるフレーム実装例を示す平面図である。ワイヤW1〜W6はいずれもボンディングワイヤであり、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、または金(Au)といった金属によって形成されている。
<Frame mounting>
FIG. 2 is a plan view showing a frame mounting example in the igniter 10. Each of the wires W1 to W6 is a bonding wire, and is formed of a metal such as copper (Cu), aluminum (Al), or gold (Au), for example.

第1フレームFR1は、カーバッテリ2に繋がるフレームである。第2フレームFR2は、接地端(GND)に繋がるフレームである。第3フレームFR3は、ECU3に繋がるフレームである。第4フレームFR4は、スイッチ素子12のコレクタに繋がるフレームである。なお、スイッチ素子12は、そのコレクタと電気的に導通された裏面が第4フレームFR4の上面に半田(例えば鉛フリー半田)で接着されている。   The first frame FR1 is a frame connected to the car battery 2. The second frame FR2 is a frame connected to the ground terminal (GND). The third frame FR3 is a frame connected to the ECU 3. The fourth frame FR4 is a frame connected to the collector of the switch element 12. Note that the back surface of the switch element 12 electrically connected to the collector is bonded to the upper surface of the fourth frame FR4 with solder (for example, lead-free solder).

スイッチ制御回路11は、外部との電気的な接続を確立する手段として、ゲート制御パッド11aと、エミッタ電圧検出パッド11bと、接地用パッド11cと、電源用パッド11dと、信号入力パッド11eと、を含む。   The switch control circuit 11 includes a gate control pad 11a, an emitter voltage detection pad 11b, a grounding pad 11c, a power supply pad 11d, and a signal input pad 11e as means for establishing an electrical connection with the outside. including.

スイッチ制御回路11のゲート制御パッド11aと、スイッチ素子12のゲートパッド12aとは、ワイヤW1を用いたワイヤボンディングによって接続されている。従って、スイッチ制御回路11からスイッチ素子12へのゲート信号Sgの供給は、ワイヤW1を介してなされることになる。   The gate control pad 11a of the switch control circuit 11 and the gate pad 12a of the switch element 12 are connected by wire bonding using the wire W1. Therefore, the gate signal Sg is supplied from the switch control circuit 11 to the switch element 12 through the wire W1.

スイッチ制御回路11のエミッタ電圧検出パッド11bと、スイッチ素子12のエミッタパッド12bとは、ワイヤW2を用いたワイヤボンディングによって接続されている。従って、スイッチ素子12のエミッタからスイッチ制御回路11への検出電圧Veの出力は、ワイヤW2を介してなされることになる。   The emitter voltage detection pad 11b of the switch control circuit 11 and the emitter pad 12b of the switch element 12 are connected by wire bonding using the wire W2. Therefore, the detection voltage Ve is output from the emitter of the switch element 12 to the switch control circuit 11 through the wire W2.

スイッチ素子12のエミッタパッド12bは、ワイヤW3を用いたワイヤボンディングによって、第2フレームFR2にも接続されている。従って、スイッチ素子12のエミッタから出力されるエミッタ電流Ieは、ワイヤW3を介して第2フレームFR2へ流れることになる。   The emitter pad 12b of the switch element 12 is also connected to the second frame FR2 by wire bonding using the wire W3. Therefore, the emitter current Ie output from the emitter of the switch element 12 flows to the second frame FR2 via the wire W3.

ワイヤW3の抵抗成分は、先述の抵抗要素13として流用される。その場合、抵抗要素13の抵抗値や温度特性などは、ワイヤW3を形成する金属の種類やその形状等によって定まることになる。ワイヤW3の抵抗値REは、数mΩ〜数十mΩとすることができる。従って、抵抗要素13に流れるエミッタ電流Ieが数A〜十数Aであっても、検出電圧Veを数mV〜十数mVに抑えることができるので、スイッチ素子12の動作に支障(自己遮断)を生じにくい。   The resistance component of the wire W3 is used as the resistance element 13 described above. In that case, the resistance value, temperature characteristic, and the like of the resistance element 13 are determined by the type of metal forming the wire W3, its shape, and the like. The resistance value RE of the wire W3 can be several mΩ to several tens mΩ. Therefore, even if the emitter current Ie flowing through the resistance element 13 is several A to several tens A, the detection voltage Ve can be suppressed to several mV to several tens of mV, which hinders the operation of the switch element 12 (self-cutting). It is hard to produce.

なお、ワイヤW3が接地端にボンディングされる形態は、上述した形態には限定されない。例えば、スイッチ制御回路11の接地用パッド11cにボンディングされる形態であっても良い。   Note that the form in which the wire W3 is bonded to the ground end is not limited to the form described above. For example, it may be bonded to the grounding pad 11 c of the switch control circuit 11.

スイッチ制御回路11の接地用パッド11cは、ワイヤW4を用いたワイヤボンディングによって第2フレームFR2に接続されている。   The grounding pad 11c of the switch control circuit 11 is connected to the second frame FR2 by wire bonding using the wire W4.

スイッチ制御回路11の電源用パッド11dは、ワイヤW5を用いたワイヤボンディングによって第1フレームFR1に接続されている。従って、カーバッテリ2からスイッチ制御回路11への電力供給は、ワイヤW5を介してなされることになる。   The power supply pad 11d of the switch control circuit 11 is connected to the first frame FR1 by wire bonding using the wire W5. Accordingly, power is supplied from the car battery 2 to the switch control circuit 11 through the wire W5.

スイッチ制御回路11の信号入力パッド11eは、ワイヤW6を用いたワイヤボンディングにより第3フレームFR3に接続されている。従って、ECU3からスイッチ制御回路11への点火指示信号Scの供給は、ワイヤW6を介してなされることになる。   The signal input pad 11e of the switch control circuit 11 is connected to the third frame FR3 by wire bonding using the wire W6. Accordingly, the ignition instruction signal Sc is supplied from the ECU 3 to the switch control circuit 11 through the wire W6.

<スイッチ制御回路(第1構成例)>
図3は、スイッチ制御回路11の第1構成例を示すブロック図である。第1構成例のスイッチ制御回路11は、主な回路要素として、制御部111と、トーテムポール出力部112と、発振部113と、電流検出部114と、電流制限部115と、を含む。
<Switch control circuit (first configuration example)>
FIG. 3 is a block diagram illustrating a first configuration example of the switch control circuit 11. The switch control circuit 11 of the first configuration example includes a control unit 111, a totem pole output unit 112, an oscillation unit 113, a current detection unit 114, and a current limiting unit 115 as main circuit elements.

制御部111は、ECU3から信号入力パッド11eを介して入力される点火指示信号Scに応じてトーテムポール出力部112の駆動信号(ゲート信号GH及びGL)を生成するプリドライバ部としての機能を備えている。また、制御部111は、クロック信号CLKのパルス数をカウントするタイマ111a(カウンタ)を含んでおり、そのカウント値CTに応じてスイッチ素子12を強制的にオフさせるタイマ保護部としての機能も備えている。さらに、制御部111は、上記のカウント値CTに応じて発熱抑制信号STを生成する発熱抑制部としての機能も備えている。発熱抑制信号STは、電流制限部115に入力されており、後述する第2電流制限信号Sd2のマスク信号として用いられる。   The control unit 111 has a function as a pre-driver unit that generates drive signals (gate signals GH and GL) of the totem pole output unit 112 in response to the ignition instruction signal Sc input from the ECU 3 via the signal input pad 11e. ing. The control unit 111 includes a timer 111a (counter) that counts the number of pulses of the clock signal CLK, and also has a function as a timer protection unit that forcibly turns off the switch element 12 according to the count value CT. ing. Furthermore, the control unit 111 also has a function as a heat generation suppression unit that generates a heat generation suppression signal ST according to the count value CT. The heat generation suppression signal ST is input to the current limiter 115 and is used as a mask signal for a second current limit signal Sd2 described later.

トーテムポール出力部112は、CMOS[Complementary MOS]構造を形成するPチャネル型MOS電界効果トランジスタMH及びNチャネル型MOS電界効果トランジスタML(上側トランジスタ及び下側トランジスタに相当)と、電流制限抵抗RH及びRLを含む。トランジスタMHのソースは、電源用パッド11dを介して電源電圧Vccの印加端(上側電源端に相当)に接続されている。トランジスタMHのドレインは、電流制限抵抗RHの第1端に接続されている。電流制限抵抗RHの第2端と電流制限抵抗RLの第1端とは互いに接続されており、その接続ノードは、ゲート制御パッド11aを介してスイッチ素子12のゲートに接続されている。電流制限抵抗RLの第2端は、トランジスタMLのドレインに接続されている。トランジスタMLのソースは、接地用パッド11cを介して接地端(下側電源端に相当)に接続されている。トランジスタMH及びMLのゲートは、それぞれ、ゲート信号GH及びGLの印加端に接続されている。なお、電流制限抵抗RH及びRLを単一の電流制限抵抗に置き換える場合には、トランジスタMH及びMLの接続ノードとスイッチ素子12のゲートとの間に単一の電流制限抵抗を挿入すればよい。   The totem pole output unit 112 includes a P-channel MOS field effect transistor MH and an N-channel MOS field effect transistor ML (corresponding to an upper transistor and a lower transistor) forming a CMOS [Complementary MOS] structure, a current limiting resistor RH, and Includes RL. The source of the transistor MH is connected to the application terminal (corresponding to the upper power supply terminal) of the power supply voltage Vcc through the power supply pad 11d. The drain of the transistor MH is connected to the first end of the current limiting resistor RH. The second end of the current limiting resistor RH and the first end of the current limiting resistor RL are connected to each other, and the connection node is connected to the gate of the switch element 12 through the gate control pad 11a. The second end of the current limiting resistor RL is connected to the drain of the transistor ML. The source of the transistor ML is connected to the ground terminal (corresponding to the lower power supply terminal) via the ground pad 11c. The gates of the transistors MH and ML are connected to the application terminals of the gate signals GH and GL, respectively. When the current limiting resistors RH and RL are replaced with a single current limiting resistor, a single current limiting resistor may be inserted between the connection node of the transistors MH and ML and the gate of the switch element 12.

発振部113は、所定周波数のクロック信号CLKを制御部111に出力する。   The oscillation unit 113 outputs a clock signal CLK having a predetermined frequency to the control unit 111.

電流検出部114は、エミッタ電圧検出パッド11bを介して入力される検出電圧Veを監視してコレクタ電流Ic(エミッタ電流Ie)の状態を検出し、その検出結果に応じて第1電流制限信号Sd1と第2電流制限信号Sd2を生成する。なお、第1電流制限信号Sd1は、コレクタ電流Icが第1上限値Ilmt1よりも小さいときにローレベルとなり、コレクタ電流Icが第1上限値Ilmt1よりも大きいときにハイレベルとなる。一方、第2電流制限信号Sd2は、コレクタ電流Icが第2上限値Ilmt2(<Ilmt1)よりも小さいときにローレベルとなり、コレクタ電流Icが第2上限値Ilmt2よりも大きいときにハイレベルとなる。   The current detection unit 114 detects the state of the collector current Ic (emitter current Ie) by monitoring the detection voltage Ve input via the emitter voltage detection pad 11b, and the first current limit signal Sd1 according to the detection result. And a second current limiting signal Sd2. The first current limiting signal Sd1 is at a low level when the collector current Ic is smaller than the first upper limit value Ilmt1, and is at a high level when the collector current Ic is larger than the first upper limit value Ilmt1. On the other hand, the second current limiting signal Sd2 becomes low level when the collector current Ic is smaller than the second upper limit value Ilmt2 (<Ilmt1), and becomes high level when the collector current Ic is larger than the second upper limit value Ilmt2. .

電流制限部115は、電流制限信号Sd1及びSd2と発熱抑制信号STに応じて、スイッチ素子12のオン期間中におけるゲート信号Sgのハイレベルを適宜調整することにより、コレクタ電流Icを第1上限値Ilmt1以下または第2上限値Ilmt2以下に制限する。なお、電流制限部115の構成及び動作については、後ほど詳述する。   The current limiter 115 appropriately adjusts the high level of the gate signal Sg during the ON period of the switch element 12 according to the current limit signals Sd1 and Sd2 and the heat generation suppression signal ST, thereby changing the collector current Ic to the first upper limit value. It is limited to Ilmt1 or less or the second upper limit value Ilmt2. The configuration and operation of the current limiting unit 115 will be described in detail later.

図4は、第1構成例における具体的な回路構成を示す回路図である。第1構成例のスイッチ制御回路11において、電流検出部114は、コンパレータCMP1及びCMP2を含む。コンパレータCMP1及びCMP2の非反転入力端(+)は、いずれも検出電圧Veの印加端に接続されている。コンパレータCMP1の反転入力端(−)は、第1上限値Ilmt1に相当する閾値電圧Vth1の印加端に接続されている。コンパレータCMP2の反転入力端(−)は、第2上限値Ilmt2に相当する閾値電圧Vth2(<Vth1)の印加端に接続されている。   FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific circuit configuration in the first configuration example. In the switch control circuit 11 of the first configuration example, the current detection unit 114 includes comparators CMP1 and CMP2. The non-inverting input terminals (+) of the comparators CMP1 and CMP2 are both connected to the application terminal of the detection voltage Ve. The inverting input terminal (−) of the comparator CMP1 is connected to the application terminal of the threshold voltage Vth1 corresponding to the first upper limit value Ilmt1. The inverting input terminal (−) of the comparator CMP2 is connected to an application terminal for a threshold voltage Vth2 (<Vth1) corresponding to the second upper limit value Ilmt2.

コンパレータCMP1の出力端は、第1電流制限信号Sd1の出力端に相当する。第1電流制限信号Sd1は、検出電圧Veが閾値電圧Vth1よりも低いときにローレベルとなり、検出電圧Veが閾値電圧Vth1よりも高いときにハイレベルとなる。一方、コンパレータCMP2の出力端は、第2電流制限信号Sd2の出力端に相当する。第2電流制限信号Sd2は、検出電圧Veが閾値電圧Vth2よりも低いときにローレベルとなり、検出電圧Veが閾値電圧Vth2よりも高いときにハイレベルとなる。   The output terminal of the comparator CMP1 corresponds to the output terminal of the first current limit signal Sd1. The first current limit signal Sd1 is at a low level when the detection voltage Ve is lower than the threshold voltage Vth1, and is at a high level when the detection voltage Ve is higher than the threshold voltage Vth1. On the other hand, the output terminal of the comparator CMP2 corresponds to the output terminal of the second current limiting signal Sd2. The second current limit signal Sd2 is at a low level when the detection voltage Ve is lower than the threshold voltage Vth2, and is at a high level when the detection voltage Ve is higher than the threshold voltage Vth2.

電流制限部115は、抵抗R1及びR2と、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタM1及びM2と、ANDゲートA1及びA2と、を含む。抵抗R1及びR2の第1端は、いずれもスイッチ素子12のゲートに接続されている。抵抗R1及びR2の第2端は、それぞれトランジスタM1及びM2のドレインに接続されている。トランジスタM1及びM2のソースは、いずれも接地端に接続されている。なお、抵抗R1及びR2の抵抗値は、R1>R2とする。また、トランジスタM1及びM2のオン抵抗値は、抵抗R1及びR2の抵抗値と比べて無視できるほど低いものとする。   The current limiting unit 115 includes resistors R1 and R2, N-channel MOS field effect transistors M1 and M2, and AND gates A1 and A2. The first ends of the resistors R1 and R2 are both connected to the gate of the switch element 12. The second ends of the resistors R1 and R2 are connected to the drains of the transistors M1 and M2, respectively. The sources of the transistors M1 and M2 are both connected to the ground terminal. The resistance values of the resistors R1 and R2 are R1> R2. The on-resistance values of the transistors M1 and M2 are assumed to be negligibly lower than the resistance values of the resistors R1 and R2.

トランジスタM1のゲートは、第1電流制限信号Sd1の印加端に接続されている。従って、トランジスタM1は、第1電流制限信号Sd1がハイレベルであるときにオンとなり、第1電流制限信号Sd1がローレベルであるときにオフとなる。一方、トランジスタM2のゲートは、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2’(発熱抑制信号STによるマスク処理が施された第2電流制限信号Sd2に相当)の印加端に接続されている。従って、トランジスタM2は、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2’がハイレベルであるときにオンとなり、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2’がローレベルであるときにオフとなる。   The gate of the transistor M1 is connected to the application end of the first current limiting signal Sd1. Accordingly, the transistor M1 is turned on when the first current limit signal Sd1 is at a high level, and is turned off when the first current limit signal Sd1 is at a low level. On the other hand, the gate of the transistor M2 is connected to the application end of the masked second current limit signal Sd2 '(corresponding to the second current limit signal Sd2 subjected to the mask process using the heat generation suppression signal ST). Accordingly, the transistor M2 is turned on when the masked second current limit signal Sd2 'is at a high level, and turned off when the masked second current limit signal Sd2' is at a low level.

ANDゲートA1は、第2電流制限信号Sd2と発熱抑制信号STとの論理積演算を行うことにより、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2’を生成する。従って、発熱抑制信号STがハイレベルであるときには、第2電流制限信号Sd2がマスク処理済みの第2電流制限信号Sd2’としてそのままスルー出力される一方、発熱抑制信号STがローレベルであるときには、第2電流制限信号Sd2に依ることなくマスク処理済みの第2電流制限信号Sd2’がローレベルに固定される。   The AND gate A1 performs a logical product operation of the second current limit signal Sd2 and the heat generation suppression signal ST to generate a masked second current limit signal Sd2 '. Accordingly, when the heat generation suppression signal ST is at a high level, the second current limit signal Sd2 is directly output as a masked second current limit signal Sd2 ′, while when the heat generation suppression signal ST is at a low level, The masked second current limit signal Sd2 ′ is fixed at a low level without depending on the second current limit signal Sd2.

ゲート信号Sgがハイレベルとされた状態(ゲート信号GH及びGLがいずれもローレベルとされている状態)において、トランジスタM1及びM2がいずれもオフされた場合には、抵抗R1及びR2を介する電流経路がいずれも遮断されるので、ゲート信号Sgのハイレベルは、ほぼ電源電圧Vccとなる。   When both the transistors M1 and M2 are turned off in a state where the gate signal Sg is at a high level (a state where both the gate signals GH and GL are at a low level), a current flows through the resistors R1 and R2. Since both paths are cut off, the high level of the gate signal Sg is substantially the power supply voltage Vcc.

一方、トランジスタM1がオンされてトランジスタM2がオフされた場合には、電流制限抵抗RHと抵抗R1により抵抗分圧回路が形成されるので、ゲート信号Sgのハイレベルが電源電圧Vccから1段階引き下げられた第1制限レベルV1(={R1/(RH+R1)}×Vcc)となる。従って、スイッチ素子12の導通度が低下するので、スイッチ素子12に流れるコレクタ電流Icが小さくなる。   On the other hand, when the transistor M1 is turned on and the transistor M2 is turned off, a resistance voltage dividing circuit is formed by the current limiting resistor RH and the resistor R1, so that the high level of the gate signal Sg is lowered by one step from the power supply voltage Vcc. The first limit level V1 (= {R1 / (RH + R1)} × Vcc). Therefore, the continuity of the switch element 12 is reduced, and the collector current Ic flowing through the switch element 12 is reduced.

また、トランジスタM1がオフされてトランジスタM2がオンされた場合には、電流制限抵抗RHと抵抗R2により抵抗分圧回路が形成されるので、ゲート信号Sgのハイレベルが第1制限レベルV1からさらに1段階引き下げられた第2制限レベルV2(={R2/(RH+R2)}×Vcc)となる。従って、スイッチ素子12の導通度がさらに低下するので、スイッチ素子12に流れるコレクタ電流Icがさらに小さくなる。   When the transistor M1 is turned off and the transistor M2 is turned on, a resistance voltage dividing circuit is formed by the current limiting resistor RH and the resistor R2, so that the high level of the gate signal Sg is further increased from the first limiting level V1. The second limit level V2 is lowered by one step (= {R2 / (RH + R2)} × Vcc). Accordingly, since the conductivity of the switch element 12 is further lowered, the collector current Ic flowing through the switch element 12 is further reduced.

図5は、スイッチ制御動作の一例を示すタイミングチャートであり、上から順に、点火指示信号Sc、ゲート信号GH及びGL、ゲート信号Sg、コレクタ電圧Vc、二次電圧Vsp、電流制限信号Sd1及びSd2、クロック信号CLK、タイマ部111aのカウント値CT、発熱抑制信号ST、コレクタ電流Ic、並びに、スイッチ素子12の裏面温度TPが描写されている。   FIG. 5 is a timing chart showing an example of the switch control operation. In order from the top, the ignition instruction signal Sc, the gate signals GH and GL, the gate signal Sg, the collector voltage Vc, the secondary voltage Vsp, and the current limit signals Sd1 and Sd2 The clock signal CLK, the count value CT of the timer unit 111a, the heat generation suppression signal ST, the collector current Ic, and the back surface temperature TP of the switch element 12 are depicted.

時刻t1において、点火指示信号Scがオン時の論理レベル(ハイレベル)に切り替えられると、ゲート信号GH及びGLがいずれもローレベルに立ち下げられるので、トランジスタMHがオンとなり、トランジスタMLがオフとなる。その結果、ゲート信号Sgがハイレベル(ほぼ電源電圧Vcc)となり、スイッチ素子12がオンとなる。従って、カーバッテリ2から、イグニッションコイル20の一次側コイル21、スイッチ素子12、及び、抵抗要素13を介して接地端に至る経路にコレクタ電流Ic(エミッタ電流Ie)が流れ、一次側コイル21にエネルギが蓄えられる。また、時刻t1以降、タイマ111aではクロック信号CLKのパルスカウントが開始される。なお、タイマ111aのカウント値CTは、点火指示信号Scのパルスエッジ(立上りエッジまたは立下りエッジ)でゼロ値にリセットされる構成にしておけばよい。   At time t1, when the ignition instruction signal Sc is switched to the logic level (high level) when it is on, both the gate signals GH and GL are lowered to the low level, so that the transistor MH is turned on and the transistor ML is turned off. Become. As a result, the gate signal Sg becomes high level (approximately the power supply voltage Vcc), and the switch element 12 is turned on. Therefore, the collector current Ic (emitter current Ie) flows from the car battery 2 through the primary coil 21 of the ignition coil 20, the switch element 12, and the resistance element 13 to the ground terminal, and flows to the primary coil 21. Energy is stored. Further, after time t1, the timer 111a starts pulse counting of the clock signal CLK. The count value CT of the timer 111a may be reset to a zero value at the pulse edge (rising edge or falling edge) of the ignition instruction signal Sc.

その後、時刻t3において、点火指示信号Scがオフ時の論理レベル(例えばローレベル)に切り替えられると、ゲート信号GH及びGLがいずれもハイレベルに立ち上げられるので、トランジスタMHがオフとなり、トランジスタMLがオンとなる。その結果、ゲート信号Sgがローレベル(ほぼ接地電圧GND)となり、スイッチ素子12がオフとなる。このとき、一次側コイル21には自己誘導作用によって大きな逆起電力が発生し、コレクタ電圧Vcが急激に上昇する。また、二次側コイル22には、一次側コイル21との相互誘導作用により、巻数比(N2/N1)に応じてさらに大きな起電力が発生する。このようにして発生した二次側コイル22の起電力により、点火プラグ30には非常に高い二次電圧Vsp(1万ボルト以上)が掛かり、スパーク(火花)が生じてエンジンの点火が行われる。   Thereafter, at time t3, when the ignition instruction signal Sc is switched to a logic level (for example, low level) at the time of off, the gate signals GH and GL are both raised to high level, so that the transistor MH is turned off and the transistor ML Is turned on. As a result, the gate signal Sg becomes a low level (almost the ground voltage GND), and the switch element 12 is turned off. At this time, a large counter electromotive force is generated in the primary coil 21 due to the self-induction action, and the collector voltage Vc rapidly increases. Further, a larger electromotive force is generated in the secondary coil 22 according to the turn ratio (N2 / N1) due to the mutual induction action with the primary coil 21. Due to the electromotive force of the secondary coil 22 generated in this way, a very high secondary voltage Vsp (10,000 volts or more) is applied to the spark plug 30, and a spark is generated to ignite the engine. .

なお、時刻t1〜t3では、点火指示信号Scのハイレベル期間T1が数ms程度と短く、コレクタ電流Icが第1上限値Ilmt1を上回らないので、第1電流制限信号Sd1がローレベルに維持されている。従って、第1電流制限信号Sd1に応じてゲート信号Sgのハイレベルが第1制限レベルV1に引き下げられることはない。また、時刻t1〜t3では、カウント値CTが閾値Nx(電流維持期間T3に相当)に達していないので、発熱抑制信号STがローレベル(第2電流制限信号Sd2をマスクする際の論理レベル)に維持されている。従って、時刻t2でコレクタ電流Icが第2上限値Ilmt2を上回り、第2電流制限信号Sd2がハイレベルに立ち上がったとしても、これに応じてゲート信号Sgのハイレベルが第2制限レベルV2(<V1)に引き下げられることはない。   At times t1 to t3, the high level period T1 of the ignition instruction signal Sc is as short as about several ms, and the collector current Ic does not exceed the first upper limit value Ilmt1, so the first current limit signal Sd1 is maintained at the low level. ing. Therefore, the high level of the gate signal Sg is not lowered to the first limit level V1 according to the first current limit signal Sd1. In addition, since the count value CT has not reached the threshold value Nx (corresponding to the current maintaining period T3) from time t1 to time t3, the heat generation suppression signal ST is at a low level (logical level when masking the second current limit signal Sd2). Is maintained. Therefore, even if the collector current Ic exceeds the second upper limit value Ilmt2 at the time t2 and the second current limit signal Sd2 rises to the high level, the high level of the gate signal Sg is accordingly increased to the second limit level V2 (< V1) is not pulled down.

一方、時刻t4以降では、点火指示信号Scがハイレベルに固定されており、時刻t6においてコレクタ電流Icが第1上限値Ilmt1に達している。その結果、時刻t6以降では第1電流制限信号Sd1がハイレベルに立ち上がり、ゲート信号Sgのハイレベルが適切な時定数で第1制限レベルV1に引き下げられるので、コレクタ電流Icが第1上限値Ilmt1に制限される。なお、時刻t4〜t6では、カウント値CTが閾値Nxに達しておらず、発熱抑制信号STがローレベルに維持されているので、第2電流制限信号Sd2が時刻t5でハイレベルに立ち上がったとしても、これに応じてゲート信号Sgのハイレベルが第2制限レベルV2に引き下げられることはない。   On the other hand, after time t4, the ignition instruction signal Sc is fixed at a high level, and at time t6, the collector current Ic reaches the first upper limit value Ilmt1. As a result, the first current limit signal Sd1 rises to a high level after time t6, and the high level of the gate signal Sg is lowered to the first limit level V1 with an appropriate time constant, so that the collector current Ic is reduced to the first upper limit value Ilmt1. Limited to Note that, from time t4 to t6, the count value CT does not reach the threshold value Nx, and the heat generation suppression signal ST is maintained at a low level, so that the second current limit signal Sd2 rises to a high level at time t5. However, the high level of the gate signal Sg is not lowered to the second limit level V2 accordingly.

また、時刻t7において、カウント値CTが閾値Nxに達すると、点火指示信号Scがハイレベルとされたままで所定の電流維持期間T3が経過したという判断の下、発熱抑制信号STがハイレベルに立ち上げられ、第2電流制限信号Sd2のマスクが解除される。その結果、時刻t7以降では、ゲート信号Sgのハイレベルが適切な時定数で第1制限レベルV1からさらに低い第2制限レベルV2まで引き下げられるので、コレクタ電流Icが第1上限値Ilmt1よりもさらに低い第2上限値Ilmt2に制限される。従って、時刻t7以降では、スイッチ素子12の裏面温度TPが半田の融点MPに達しないようにその消費電力を低減して継続的な発熱を抑制することが可能となる。なお、コレクタ電流Icが第2上限値Ilmt2に減少したことに伴い、第1電流制限信号Sd1は、時刻t7でローレベルに立ち下がる。   Further, at time t7, when the count value CT reaches the threshold value Nx, the heat generation suppression signal ST rises to a high level under the determination that the predetermined current maintenance period T3 has elapsed while the ignition instruction signal Sc remains at a high level. The mask of the second current limit signal Sd2 is released. As a result, after time t7, the high level of the gate signal Sg is lowered from the first limit level V1 to the lower second limit level V2 with an appropriate time constant, so that the collector current Ic is further higher than the first upper limit value Ilmt1. It is limited to a low second upper limit value Ilmt2. Therefore, after time t7, it is possible to reduce power consumption and suppress continuous heat generation so that the back surface temperature TP of the switch element 12 does not reach the melting point MP of the solder. As the collector current Ic decreases to the second upper limit value Ilmt2, the first current limit signal Sd1 falls to a low level at time t7.

また、時刻t8において、カウント値CTが閾値Ny(>Nx)に達すると、点火指示信号Scがハイレベルとされたままで所定の待機期間T2(100ms程度)が経過したという判断の下、スイッチ素子12を強制的にオフさせてコレクタ電流Icを遮断する異常保護動作(タイマ保護動作)が発動する。すなわち、時刻t8では、点火指示信号Scの立下りエッジを待つことなく、ゲート信号GH及びGLがいずれもハイレベルに立ち上げられて、ゲート信号Sgがローレベル(ほぼ接地電圧GND)に引き下げられる。   Further, when the count value CT reaches the threshold value Ny (> Nx) at time t8, the switch element is determined based on the determination that the predetermined standby period T2 (about 100 ms) has elapsed while the ignition instruction signal Sc remains at the high level. An abnormality protection operation (timer protection operation) is performed in which the collector current Ic is cut off by forcibly turning off 12. That is, at time t8, the gate signals GH and GL are both raised to a high level without waiting for the falling edge of the ignition instruction signal Sc, and the gate signal Sg is lowered to a low level (substantially the ground voltage GND). .

なお、第1構成例のスイッチ制御回路11において、第1上限値Ilmt1は、エンジン点火装置1に要求されるエンジン点火性能を十分に維持し得る電流値(イグニッションコイル30の回路定数にも依るが10〜15A程度)に設定することが望ましい。また、電流維持期間T3は、点火指示信号Scのハイレベル期間T1として設定され得る最大値以上(10ms〜30ms)に設定することが望ましい。   In the switch control circuit 11 of the first configuration example, the first upper limit value Ilmt1 is a current value that can sufficiently maintain the engine ignition performance required for the engine ignition device 1 (depending on the circuit constant of the ignition coil 30). It is desirable to set to about 10-15A. Further, it is desirable to set the current maintaining period T3 to be equal to or greater than the maximum value (10 ms to 30 ms) that can be set as the high level period T1 of the ignition instruction signal Sc.

このような設定によれば、点火指示信号Scのハイレベル期間T1が正常であって電流維持期間T3の経過前に点火タイミング(点火指示信号Scの立下りエッジ)が到来している限り、コレクタ電流Icが第2上限値Ilmt2に引き下げられることはないので、エンジンの点火性能を維持しながらスイッチ素子12の発熱を抑えることが可能となる。   According to such a setting, as long as the high level period T1 of the ignition instruction signal Sc is normal and the ignition timing (the falling edge of the ignition instruction signal Sc) has arrived before the current maintenance period T3 has elapsed, the collector Since the current Ic is not lowered to the second upper limit value Ilmt2, it is possible to suppress the heat generation of the switch element 12 while maintaining the ignition performance of the engine.

一方、電流維持期間T3の経過前に点火タイミングが到来しなければ、電流維持期間T3の経過後にコレクタ電流Icが第2上限値Ilmt2に引き下げられるので、スイッチ素子12の継続的な温度上昇を抑えて半田の溶融を未然に防止することが可能となる。   On the other hand, if the ignition timing does not arrive before the current maintenance period T3 elapses, the collector current Ic is lowered to the second upper limit value Ilmt2 after the current maintenance period T3 elapses, so that the continuous temperature rise of the switch element 12 is suppressed. This makes it possible to prevent the solder from melting.

なお、エンジン点火装置1の仕様として、タイマ保護動作時(時刻t8)にエンジンを点火する必要がある場合、第2上限値Ilmt2は、エンジンを点火し得る電流値(イグニッションコイル30の回路定数にも依るが5〜8A程度)に設定することが望ましい。このような設定によれば、スイッチ素子12の温度上昇をできる限り抑えつつ、タイマ保護動作時にエンジンを点火することが可能となる。   If the engine needs to be ignited during timer protection operation (time t8) as the specification of the engine ignition device 1, the second upper limit value Ilmt2 is a current value that can ignite the engine (the circuit constant of the ignition coil 30). However, it is desirable to set it to about 5-8A. According to such a setting, it is possible to ignite the engine during the timer protection operation while suppressing the temperature rise of the switch element 12 as much as possible.

<Ic−Psw特性の電源電圧依存性>
図6は、スイッチ素子12におけるIc−Psw特性の電源電圧依存性を示した図である。スイッチ素子12のコレクタは、イグニッションコイル20の一次巻線21を介して電源電圧Vccの印加端に接続されているので、スイッチ素子12のコレクタ・エミッタ間電圧VCEは、電源電圧Vccに応じて変動する。従って、スイッチ素子12の消費電力Psw(=Ic×VCE)も電源電圧Vccに応じて変動するので、スイッチ素子12のIc−Psw特性は、電源電圧Vccに対する依存性を持つ。
<Dependence of Ic-Psw characteristics on power supply voltage>
FIG. 6 is a diagram illustrating the power supply voltage dependency of the Ic-Psw characteristic in the switch element 12. Since the collector of the switch element 12 is connected to the application terminal of the power supply voltage Vcc via the primary winding 21 of the ignition coil 20, the collector-emitter voltage VCE of the switch element 12 varies according to the power supply voltage Vcc. To do. Accordingly, since the power consumption Psw (= Ic × VCE) of the switch element 12 also varies according to the power supply voltage Vcc, the Ic-Psw characteristic of the switch element 12 has a dependency on the power supply voltage Vcc.

具体的には、図6で示したように、電源電圧Vccが高いほどコレクタ電流Icの変化量に対する消費電力Pswの変化量(Icに対するPswの傾き)が大きくなる。すなわち、電源電圧Vccが高いときにはコレクタ電流Icを引き下げることで消費電力Pswを大きく低減し得る一方、電源電圧Vccが低くなるほどコレクタ電流Icを引き下げても消費電力Pswは下がりにくくなる。   Specifically, as shown in FIG. 6, the higher the power supply voltage Vcc, the larger the amount of change in power consumption Psw with respect to the amount of change in collector current Ic (the slope of Psw with respect to Ic). That is, when the power supply voltage Vcc is high, the power consumption Psw can be greatly reduced by reducing the collector current Ic. On the other hand, as the power supply voltage Vcc is lowered, the power consumption Psw is less likely to decrease even if the collector current Ic is lowered.

以下では、上記の知見に鑑みて、さらなる改良が加えられた第2構成例のスイッチ制御回路11について、詳細な説明を行う。   In the following, a detailed description will be given of the switch control circuit 11 of the second configuration example to which further improvements are added in view of the above knowledge.

<スイッチ制御回路(第2構成例)>
図7は、スイッチ制御回路11の第2構成例を示すブロック図である。第2構成例のスイッチ制御回路11は、先の第1構成例と基本的に同様の構成であり、電源電圧監視部116が追加された点に特徴を有する。そこで、第1構成例と同様の構成要素については、図2と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第2構成例の特徴部分について重点的な説明を行う。
<Switch control circuit (second configuration example)>
FIG. 7 is a block diagram illustrating a second configuration example of the switch control circuit 11. The switch control circuit 11 of the second configuration example has basically the same configuration as the previous first configuration example, and is characterized in that a power supply voltage monitoring unit 116 is added. Therefore, the same components as those in the first configuration example are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 2, and redundant descriptions are omitted. In the following, the characteristic portions of the second configuration example are mainly described.

電源電圧監視部116は、スイッチ素子12のIc−Psw特性に影響を及ぼす電源電圧Vccを監視して電圧監視信号SVを生成する。なお、電圧監視信号SVは、電流制限部115に入力されており、電源電圧Vccの電圧値に応じて第2上限値Ilmt2を可変制御するための切替信号(選択信号)として用いられる。   The power supply voltage monitoring unit 116 monitors the power supply voltage Vcc that affects the Ic-Psw characteristics of the switch element 12 and generates a voltage monitoring signal SV. The voltage monitoring signal SV is input to the current limiting unit 115, and is used as a switching signal (selection signal) for variably controlling the second upper limit value Ilmt2 according to the voltage value of the power supply voltage Vcc.

図8は、第2構成例における具体的な回路構成を示す回路図である。第2構成例のスイッチ制御回路11において、電流検出部114は、先出の第2電流制限信号Sd2として3系統の第2電流制限信号Sd2(H、M、L)を出力するための構成要素として、先のコンパレータCMP2に代えて3つのコンパレータCMP2(H、M、L)を含む。   FIG. 8 is a circuit diagram showing a specific circuit configuration in the second configuration example. In the switch control circuit 11 of the second configuration example, the current detection unit 114 is a component for outputting the three systems of the second current limit signal Sd2 (H, M, L) as the second current limit signal Sd2. As an alternative, three comparators CMP2 (H, M, L) are included instead of the previous comparator CMP2.

コンパレータCMP2Hの非反転入力端(+)は、検出電圧Veの印加端に接続されている。コンパレータCMP2Hの反転入力端(−)は、上限値Ilmt2H(<Ilmt1)に相当する閾値電圧Vth2H(<Vth1)の印加端に接続されている。コンパレータCMP2Hの出力端は、第2電流制限信号Sd2Hの出力端に相当する。第2電流制限信号Sd2Hは、検出電圧Veが閾値電圧Vth2Hよりも低いときにローレベルとなり、検出電圧Veが閾値電圧Vth2Hよりも高いときにハイレベルとなる。   The non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP2H is connected to the application terminal for the detection voltage Ve. An inverting input terminal (−) of the comparator CMP2H is connected to an application terminal of a threshold voltage Vth2H (<Vth1) corresponding to the upper limit value Ilmt2H (<Ilmt1). The output terminal of the comparator CMP2H corresponds to the output terminal of the second current limit signal Sd2H. The second current limit signal Sd2H is at a low level when the detection voltage Ve is lower than the threshold voltage Vth2H, and is at a high level when the detection voltage Ve is higher than the threshold voltage Vth2H.

コンパレータCMP2Mの非反転入力端(+)は、検出電圧Veの印加端に接続されている。コンパレータCMP2Mの反転入力端(−)は、上限値Ilmt2M(<Ilmt2H)に相当する閾値電圧Vth2M(<Vth2H)の印加端に接続されている。コンパレータCMP2Mの出力端は、第2電流制限信号Sd2Mの出力端に相当する。第2電流制限信号Sd2Mは、検出電圧Veが閾値電圧Vth2Mよりも低いときにローレベルとなり、検出電圧Veが閾値電圧Vth2Mよりも高いときにハイレベルとなる。   The non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP2M is connected to the application terminal of the detection voltage Ve. An inverting input terminal (−) of the comparator CMP2M is connected to an application terminal of a threshold voltage Vth2M (<Vth2H) corresponding to the upper limit value Ilmt2M (<Ilmt2H). The output terminal of the comparator CMP2M corresponds to the output terminal of the second current limit signal Sd2M. The second current limit signal Sd2M is at a low level when the detection voltage Ve is lower than the threshold voltage Vth2M, and is at a high level when the detection voltage Ve is higher than the threshold voltage Vth2M.

コンパレータCMP2Lの非反転入力端(+)は、検出電圧Veの印加端に接続されている。コンパレータCMP2Lの反転入力端(−)は、上限値Ilmt2L(<Ilmt2M)に相当する閾値電圧Vth2L(<Vth2L)の印加端に接続されている。コンパレータCMP2Lの出力端は、第2電流制限信号Sd2Lの出力端に相当する。第2電流制限信号Sd2Lは、検出電圧Veが閾値電圧Vth2Lよりも低いときにローレベルとなり、検出電圧Veが閾値電圧Vth2Lよりも高いときにハイレベルとなる。   The non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP2L is connected to the application terminal of the detection voltage Ve. An inverting input terminal (−) of the comparator CMP2L is connected to an application terminal of a threshold voltage Vth2L (<Vth2L) corresponding to the upper limit value Ilmt2L (<Ilmt2M). The output terminal of the comparator CMP2L corresponds to the output terminal of the second current limit signal Sd2L. The second current limit signal Sd2L is at a low level when the detection voltage Ve is lower than the threshold voltage Vth2L, and is at a high level when the detection voltage Ve is higher than the threshold voltage Vth2L.

電流制限部115は、電圧監視信号SV(a、b)に応じて第2上限値Ilmt2を3段階Ilmt2(H、M、L)に可変制御するための構成要素として、先の抵抗R2に代えて3つの抵抗R2(H、M、L)を含み、トランジスタM2に代えて3つのNチャネル型MOS電界効果トランジスタM2(H、M、L)を含み、かつ、ANDゲートA1に代えて3つのANDゲートA1(H、M、L)を含む。   The current limiter 115 replaces the previous resistor R2 as a component for variably controlling the second upper limit value Ilmt2 to three stages Ilmt2 (H, M, L) according to the voltage monitoring signal SV (a, b). Three resistors R2 (H, M, L), three N-channel MOS field effect transistors M2 (H, M, L) in place of the transistor M2, and three in place of the AND gate A1. An AND gate A1 (H, M, L) is included.

抵抗R2(H、M、L)の第1端は、いずれもスイッチ素子12のゲートに接続されている。抵抗R2(H、M、L)の第2端は、それぞれトランジスタM2(H、M、L)のドレインに接続されている。トランジスタM2(H、M、L)のソースは、いずれも接地端に接続されている。なお、抵抗R2(H、M、L)の抵抗値は、R2H>R2M>R2Lとする。また、トランジスタM2(H、M、L)のオン抵抗値は、抵抗R2(H、M、L)の抵抗値と比べて無視できるほど低いものとする。   The first ends of the resistors R2 (H, M, L) are all connected to the gate of the switch element 12. The second end of the resistor R2 (H, M, L) is connected to the drain of the transistor M2 (H, M, L), respectively. The sources of the transistors M2 (H, M, L) are all connected to the ground terminal. The resistance value of the resistor R2 (H, M, L) is R2H> R2M> R2L. The on-resistance value of the transistor M2 (H, M, L) is assumed to be negligibly lower than the resistance value of the resistor R2 (H, M, L).

トランジスタM2Hのゲートは、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2H’(発熱抑制信号STによるマスク処理が施された第2電流制限信号Sd2Hに相当)の印加端に接続されている。従って、トランジスタM2Hは、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2H’がハイレベルであるときにオンとなり、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2H’がローレベルであるときにオフとなる。   The gate of the transistor M2H is connected to the application end of the masked second current limit signal Sd2H ′ (corresponding to the second current limit signal Sd2H subjected to the mask process using the heat generation suppression signal ST). Accordingly, the transistor M2H is turned on when the masked second current limit signal Sd2H 'is at a high level, and turned off when the masked second current limit signal Sd2H' is at a low level.

トランジスタM2Mのゲートは、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2M’(発熱抑制信号STと電圧監視信号SVaによるマスク処理が施された第2電流制限信号Sd2Mに相当)の印加端に接続されている。従って、トランジスタM2Mは、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2M’がハイレベルであるときにオンとなり、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2M’がローレベルであるときにオフとなる。   The gate of the transistor M2M is connected to the application terminal of the masked second current limit signal Sd2M ′ (corresponding to the second current limit signal Sd2M masked by the heat generation suppression signal ST and the voltage monitoring signal SVa). Yes. Accordingly, the transistor M2M is turned on when the masked second current limit signal Sd2M 'is at a high level, and turned off when the masked second current limit signal Sd2M' is at a low level.

トランジスタM2Lのゲートは、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2L’(発熱抑制信号STと電圧監視信号SVbによるマスク処理が施された第2電流制限信号Sd2Lに相当)の印加端に接続されている。従って、トランジスタM2Lは、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2L’がハイレベルであるときにオンとなり、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2L’がローレベルであるときにオフとなる。   The gate of the transistor M2L is connected to the application terminal of the masked second current limit signal Sd2L ′ (corresponding to the second current limit signal Sd2L masked by the heat generation suppression signal ST and the voltage monitoring signal SVb). Yes. Accordingly, the transistor M2L is turned on when the masked second current limit signal Sd2L 'is at a high level, and turned off when the masked second current limit signal Sd2L' is at a low level.

ANDゲートA1Hは、第2電流制限信号Sd2Hと発熱抑制信号STとの論理積演算を行うことにより、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2H’を生成する。従って、発熱抑制信号STがハイレベルであるときには、第2電流制限信号Sd2Hがマスク処理済みの第2電流制限信号Sd2H’としてそのままスルー出力される一方、発熱抑制信号STがローレベルであるときには、第2電流制限信号Sd2Hに依ることなくマスク処理済みの第2電流制限信号Sd2H’がローレベルに固定される。   The AND gate A1H generates a mask-processed second current limit signal Sd2H ′ by performing an AND operation between the second current limit signal Sd2H and the heat generation suppression signal ST. Therefore, when the heat generation suppression signal ST is at a high level, the second current limit signal Sd2H is directly output as a masked second current limit signal Sd2H ′, while when the heat generation suppression signal ST is at a low level, The masked second current limit signal Sd2H ′ is fixed at a low level without depending on the second current limit signal Sd2H.

ANDゲートA1Mは、第2電流制限信号Sd2M、発熱抑制信号ST、及び、電圧監視信号SVaの論理積演算を行うことにより、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2M’を生成する。従って、発熱抑制信号ST及び電圧監視信号SVaがいずれもハイレベルであるときには、第2電流制限信号Sd2Mがマスク処理済みの第2電流制限信号Sd2M’としてそのままスルー出力される一方、発熱抑制信号ST及び電圧監視信号SVaの少なくとも一方がローレベルであるときには、第2電流制限信号Sd2Mに依ることなくマスク処理済みの第2電流制限信号Sd2M’がローレベルに固定される。   The AND gate A1M generates a second current limit signal Sd2M ′ that has been masked by performing a logical product operation of the second current limit signal Sd2M, the heat generation suppression signal ST, and the voltage monitoring signal SVa. Therefore, when both the heat generation suppression signal ST and the voltage monitoring signal SVa are at a high level, the second current limit signal Sd2M is directly output as a masked second current limit signal Sd2M ′, while the heat generation suppression signal ST. When at least one of the voltage monitoring signal SVa is at a low level, the masked second current limit signal Sd2M ′ is fixed at a low level without depending on the second current limit signal Sd2M.

ANDゲートA1Lは、第2電流制限信号Sd2L、発熱抑制信号ST、及び、電圧監視信号SVbの論理積演算を行うことにより、マスク処理済みの第2電流制限信号Sd2L’を生成する。従って、発熱抑制信号ST及び電圧監視信号SVbがいずれもハイレベルであるときには、第2電流制限信号Sd2Lがマスク処理済みの第2電流制限信号Sd2L’としてそのままスルー出力される一方、発熱抑制信号ST及び電圧監視信号SVbの少なくとも一方がローレベルであるときには、第2電流制限信号Sd2Lに依ることなくマスク処理済みの第2電流制限信号Sd2L’がローレベルに固定される。   The AND gate A1L performs a logical product operation of the second current limit signal Sd2L, the heat generation suppression signal ST, and the voltage monitoring signal SVb to generate the masked second current limit signal Sd2L ′. Therefore, when both the heat generation suppression signal ST and the voltage monitoring signal SVb are at a high level, the second current limit signal Sd2L is directly output as the masked second current limit signal Sd2L ′, while the heat generation suppression signal ST. When at least one of the voltage monitoring signal SVb is at a low level, the masked second current limit signal Sd2L ′ is fixed at a low level without depending on the second current limit signal Sd2L.

ゲート信号Sgがハイレベルとされた状態(ゲート信号GH及びGLがいずれもローレベルとされている状態)において、トランジスタM2Hがオンされ、その余のトランジスタ(M1、M2M、M2L)がいずれもオフされた場合には、電流制限抵抗RHと抵抗R2Hにより抵抗分圧回路が形成されるので、ゲート信号Sgのハイレベルは、{R2H/(RH+R2H)}×Vccとなる。   In a state where the gate signal Sg is at a high level (a state where both the gate signals GH and GL are at a low level), the transistor M2H is turned on, and the other transistors (M1, M2M, M2L) are all off. In this case, since a resistance voltage dividing circuit is formed by the current limiting resistor RH and the resistor R2H, the high level of the gate signal Sg is {R2H / (RH + R2H)} × Vcc.

また、トランジスタM2Mがオンされて、その余のトランジスタ(M1、M2H、M2L)がいずれもオフされた場合には、電流制限抵抗RHと抵抗R2Mにより抵抗分圧回路が形成されるので、ゲート信号Sgのハイレベルは、{R2M/(RH+R2M)}×Vccとなる。   When the transistor M2M is turned on and all of the other transistors (M1, M2H, M2L) are turned off, a resistance voltage dividing circuit is formed by the current limiting resistor RH and the resistor R2M. The high level of Sg is {R2M / (RH + R2M)} × Vcc.

また、トランジスタM2Lがオンされて、その余のトランジスタ(M1、M2H、M2M)がいずれもオフされた場合には、電流制限抵抗RHと抵抗R2Lにより抵抗分圧回路が形成されるので、ゲート信号Sgのハイレベルは、{R2L/(RH+R2L)}×Vccとなる。   When the transistor M2L is turned on and all of the other transistors (M1, M2H, M2M) are turned off, a resistance voltage dividing circuit is formed by the current limiting resistor RH and the resistor R2L. The high level of Sg is {R2L / (RH + R2L)} × Vcc.

電源電圧監視部116は、抵抗R3x〜R3zと、コンパレータCMP3a及びCMP3bを含む。抵抗R3x〜R3zは、電源電圧Vccの印加端と接地電圧GNDの印加端との間に直列接続されており、電源電圧Vccの分圧電圧VDa及びVDb(ただし、VDa<VDb)を生成する抵抗ラダー回路を形成している。   The power supply voltage monitoring unit 116 includes resistors R3x to R3z and comparators CMP3a and CMP3b. The resistors R3x to R3z are connected in series between the application terminal of the power supply voltage Vcc and the application terminal of the ground voltage GND, and generate resistors VDa and VDb (where VDa <VDb) of the power supply voltage Vcc. A ladder circuit is formed.

コンパレータCMP3aは、非反転入力端(+)に印加される分圧電圧VDaと反転入力端(−)に印加される閾値電圧Vth3とを比較して電圧監視信号SDaを生成する。電圧監視信号SDaは、分圧電圧VDaが閾値電圧Vth3よりも高いときにハイレベルとなり、分圧電圧VDaが閾値電圧Vth3よりも低いときにローレベルとなる。   The comparator CMP3a compares the divided voltage VDa applied to the non-inverting input terminal (+) and the threshold voltage Vth3 applied to the inverting input terminal (−) to generate a voltage monitoring signal SDa. The voltage monitoring signal SDa is at a high level when the divided voltage VDa is higher than the threshold voltage Vth3, and is at a low level when the divided voltage VDa is lower than the threshold voltage Vth3.

コンパレータCMP3bは、非反転入力端(+)に印加される分圧電圧VDbと反転入力端(−)に印加される閾値電圧Vth3とを比較して電圧監視信号SDbを生成する。電圧監視信号SDbは、分圧電圧VDbが閾値電圧Vth3よりも高いときにハイレベルとなり、分圧電圧VDbが閾値電圧Vth3よりも低いときにローレベルとなる。   The comparator CMP3b compares the divided voltage VDb applied to the non-inverting input terminal (+) and the threshold voltage Vth3 applied to the inverting input terminal (−) to generate the voltage monitoring signal SDb. The voltage monitoring signal SDb is at a high level when the divided voltage VDb is higher than the threshold voltage Vth3, and is at a low level when the divided voltage VDb is lower than the threshold voltage Vth3.

以下では、第2上限値Ilmt2の可変制御について、電源電圧Vccの高低に応じて場合を分けながら具体的に説明する。   Hereinafter, the variable control of the second upper limit value Ilmt2 will be specifically described with different cases depending on the level of the power supply voltage Vcc.

まず、電圧監視信号SDa及びSDbの双方がハイレベルとなる電源電圧Vcc(例えばVcc=16V)が印加されている場合について説明する。この場合には、電圧監視信号SDa及びSDbによる第2電流制限信号Sd2(M、L)のマスクがいずれも解除された状態となる。従って、電流維持期間T3が経過した後には、第2電流制限信号Sd2Lに応じてコレクタ電流Icが上限値Ilmt2L(3段階で最も小さい電流値)に制限される(図9におけるコレクタ電流Icの実線を参照)。なお、電流維持期間T3の経過時点では、第1電流制限信号Sd1や第2電流制限信号Sd2(H、M)もハイレベルとなっているが、コレクタ電流Icの引き下げに伴っていずれもローレベルとなるので、最終的には第2電流制限信号Sd2Lに応じたトランジスタM2Lのオン/オフ制御のみが有効となる。   First, a case where a power supply voltage Vcc (for example, Vcc = 16 V) at which both voltage monitoring signals SDa and SDb are at a high level is applied will be described. In this case, the masking of the second current limit signal Sd2 (M, L) by the voltage monitoring signals SDa and SDb is released. Therefore, after the current maintaining period T3 has elapsed, the collector current Ic is limited to the upper limit value Ilmt2L (the smallest current value in three stages) according to the second current limit signal Sd2L (the solid line of the collector current Ic in FIG. 9). See). Note that the first current limit signal Sd1 and the second current limit signal Sd2 (H, M) are also at the high level when the current maintaining period T3 has elapsed, but both are at the low level as the collector current Ic is reduced. Therefore, finally, only the on / off control of the transistor M2L according to the second current limiting signal Sd2L is effective.

次に、電圧監視信号SDaがハイレベルとなり、電圧監視信号SDbがローレベルとなる電源電圧Vcc(例えばVcc=14V)が印加されている場合について説明する。この場合には、電圧監視信号SDaによる第2電流制限信号Sd2Mのマスクが解除される一方、電圧監視信号SDbによる第2電流制限信号SdLのマスクは解除されていない状態となる。従って、電流維持期間T3が経過した後には、第2電流制限信号Sd2Mに応じてコレクタ電流Icが上限値Ilmt2M(3段階で中間の電流値)に制限される(図9におけるコレクタ電流Icの破線を参照)。なお、電流維持期間T3の経過時点では、第1電流制限信号Sd1や第2電流制限信号Sd2Hもハイレベルとなっているが、コレクタ電流Icの引き下げに伴っていずれもローレベルとなるので、最終的には第2電流制限信号Sd2Mに応じたトランジスタM2Mのオン/オフ制御のみが有効となる。   Next, a case where a power supply voltage Vcc (for example, Vcc = 14 V) at which the voltage monitoring signal SDa becomes high level and the voltage monitoring signal SDb becomes low level is applied will be described. In this case, the masking of the second current limiting signal Sd2M by the voltage monitoring signal SDa is released, while the masking of the second current limiting signal SdL by the voltage monitoring signal SDb is not released. Therefore, after the current maintenance period T3 has elapsed, the collector current Ic is limited to the upper limit value Ilmt2M (an intermediate current value in three stages) in accordance with the second current limit signal Sd2M (the broken line of the collector current Ic in FIG. 9). See). Note that the first current limit signal Sd1 and the second current limit signal Sd2H are also at the high level at the time when the current maintenance period T3 has elapsed, but since both become the low level as the collector current Ic is lowered, Specifically, only the on / off control of the transistor M2M according to the second current limit signal Sd2M is effective.

次に、電圧監視信号SDa及びSDbの双方がローレベルとなる電源電圧Vcc(例えばVcc≦10V)が印加されている場合について説明する。この場合には、電圧監視信号SDa及びSDbによる第2電流制限信号Sd2(M、L)のマスクがいずれも解除されていない状態となる。一方、第2電流制限信号Sd2Hは、電圧監視信号SDa及びSDbによるマスクの対象とされていない。従って、電流維持期間T3が経過した後には、第2電流制限信号Sd2Hに応じてコレクタ電流Icが上限値Ilmt2H(3段階で最も大きい電流値)に制限される(図9におけるコレクタ電流Icの一点鎖線を参照)。なお、電流維持期間T3の経過時点では、第1電流制限信号Sd1もハイレベルとなっているが、コレクタ電流Icの引き下げに伴ってローレベルとなるので、最終的には第2電流制限信号Sd2Hに応じたトランジスタM2Hのオン/オフ制御のみが有効となる。   Next, a case where a power supply voltage Vcc (for example, Vcc ≦ 10 V) at which both voltage monitoring signals SDa and SDb are at a low level is applied will be described. In this case, the masking of the second current limit signal Sd2 (M, L) by the voltage monitoring signals SDa and SDb is not released. On the other hand, the second current limiting signal Sd2H is not subject to masking by the voltage monitoring signals SDa and SDb. Therefore, after the current maintaining period T3 has elapsed, the collector current Ic is limited to the upper limit value Ilmt2H (the largest current value in three stages) according to the second current limit signal Sd2H (one point of the collector current Ic in FIG. 9). See chain line). Note that the first current limit signal Sd1 is also at the high level at the time when the current maintaining period T3 has elapsed, but it is at the low level as the collector current Ic is lowered. Only the on / off control of the transistor M2H according to the above becomes effective.

上記したように、第2構成例のスイッチ制御回路11において、電流制限部115は、電源電圧Vccが高いほど第2上限値Ilmt2を引き下げるように構成されている(図9を参照)。このような構成とすることにより、電源電圧Vccが高いときにはコレクタ電流Icを大きく引き下げてスイッチ素子12の発熱を効果的に抑制する一方、電源電圧Vccが低くなるほどコレクタ電流Icの引き下げ量を減らしていくことで、エンジンを点火し得る電流値を維持することが可能となる。   As described above, in the switch control circuit 11 of the second configuration example, the current limiting unit 115 is configured to lower the second upper limit value Ilmt2 as the power supply voltage Vcc is higher (see FIG. 9). With such a configuration, when the power supply voltage Vcc is high, the collector current Ic is greatly reduced to effectively suppress the heat generation of the switch element 12, while the lowering of the power supply voltage Vcc reduces the amount of reduction of the collector current Ic. This makes it possible to maintain a current value that can ignite the engine.

なお、上記では、電源電圧監視部116で生成される電圧監視信号SVを切替信号として第2上限値Ilmt2の可変制御を行う構成を例に挙げたが、切替信号の生成主体はこれに限定されるものではなく、例えばECU3からの切替信号に応じて第2上限値Ilmt2を可変制御する構成としても構わない。   In the above description, the configuration in which the second upper limit value Ilmt2 is variably controlled using the voltage monitoring signal SV generated by the power supply voltage monitoring unit 116 as a switching signal has been described as an example. However, the generation subject of the switching signal is limited to this. For example, the second upper limit value Ilmt2 may be variably controlled in accordance with a switching signal from the ECU 3.

<車両>
図10は、車両Xの一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Xは、車載機器X11〜X17と、これらの車載機器X11〜X17に電力を供給するバッテリ(図1のカーバッテリ2に相当、図10では不図示)と、を搭載している。
<Vehicle>
FIG. 10 is an external view showing a configuration example of the vehicle X. The vehicle X in this configuration example includes on-vehicle devices X11 to X17 and a battery (corresponding to the car battery 2 in FIG. 1, not shown in FIG. 10) that supplies power to these on-vehicle devices X11 to X17. Yes.

車載機器X11は、エンジンに関連する制御(インジェクション制御、電子スロットル制御、アイドリング制御、酸素センサヒータ制御、及び、オートクルーズ制御など)を行うエンジンコントロールユニット(図1のECU3に相当)である。車両Xに搭載されるエンジン点火装置1は、上記のエンジンコントロールユニットによって制御される。   The in-vehicle device X11 is an engine control unit (corresponding to the ECU 3 in FIG. 1) that performs control related to the engine (injection control, electronic throttle control, idling control, oxygen sensor heater control, auto cruise control, etc.). The engine ignition device 1 mounted on the vehicle X is controlled by the engine control unit.

車載機器X12は、HID[high intensity discharged lamp]やDRL[daytime running lamp]などの点消灯制御を行うランプコントロールユニットである。   The in-vehicle device X12 is a lamp control unit that performs on / off control such as HID [high intensity discharged lamp] and DRL [daytime running lamp].

車載機器X13は、トランスミッションに関連する制御を行うトランスミッションコントロールユニットである。   The in-vehicle device X13 is a transmission control unit that performs control related to the transmission.

車載機器X14は、車両Xの運動に関連する制御(ABS[anti-lock brake system]制御、EPS[electric power Steering]制御、電子サスペンション制御など)を行うボディコントロールユニットである。   The in-vehicle device X14 is a body control unit that performs control (ABS [anti-lock brake system] control, EPS [electric power Steering] control, electronic suspension control, etc.) related to the motion of the vehicle X.

車載機器X15は、ドアロックや防犯アラームなどの駆動制御を行うセキュリティコントロールユニットである。   The in-vehicle device X15 is a security control unit that performs drive control such as a door lock and a security alarm.

車載機器X16は、ワイパー、電動ドアミラー、パワーウィンドウ、電動サンルーフ、電動シート、及び、エアコンなど、標準装備品やメーカーオプション品として、工場出荷段階で車両Xに組み込まれている電子機器である。   The in-vehicle device X16 is an electronic device incorporated in the vehicle X at the factory shipment stage as a standard equipment item or a manufacturer option product such as a wiper, an electric door mirror, a power window, an electric sunroof, an electric seat, and an air conditioner.

車載機器X17は、車載A/V[audio/visual]機器、カーナビゲーションシステム、及び、ETC[electronic toll collection system]など、ユーザの任意で車両Xに装着される電子機器である。   The in-vehicle device X17 is an electronic device that is arbitrarily attached to the vehicle X by the user, such as an in-vehicle A / V [audio / visual] device, a car navigation system, and an ETC [electronic toll collection system].

<その他の変形例>
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other variations>
The configuration of the present invention can be variously modified in addition to the above-described embodiment without departing from the gist of the invention. That is, the above-described embodiment is an example in all respects and should not be considered as limiting, and the technical scope of the present invention is not the description of the above-described embodiment, but the claims. It should be understood that all modifications that come within the meaning and range of equivalents of the claims are included.

本発明は、例えばイグナイタに利用することができる。   The present invention can be used for an igniter, for example.

1 エンジン点火装置
2 カーバッテリ
3 ECU
10 イグナイタ
11 スイッチ制御回路
11a ゲート制御パッド
11b エミッタ電圧検出パッド
11c 接地用パッド
11d 電源用パッド
11e 信号入力パッド
111 制御部(プリドライバ部、タイマ保護部、発熱抑制部)
111a タイマ
112 トーテムポール出力部
113 発振部
114 電流検出部
115 電流制限部
116 電源電圧監視部
12 スイッチ素子
12a ゲートパッド
12b エミッタパッド
13 抵抗要素
20 イグニッションコイル
21 一次側コイル
22 二次側コイル
30 点火プラグ
W1〜W6 ワイヤ(ボンディングワイヤ)
FR1〜FR4 フレーム
MH Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ(上側トランジスタ)
ML Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ(下側トランジスタ)
RH、RL 電流制限抵抗
CMP1、CMP2(H、M、L)、CMP3(a、b) コンパレータ
R1、R2(H、M、L)、R3(x、y、z) 抵抗
M1、M2(H、M、L) Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ
A1(H、M、L) ANDゲート
X 車両
X11〜X17 車載機器
1 Engine ignition device 2 Car battery 3 ECU
10 igniter 11 switch control circuit 11a gate control pad 11b emitter voltage detection pad 11c grounding pad 11d power supply pad 11e signal input pad 111 control unit (pre-driver unit, timer protection unit, heat generation suppression unit)
111a timer 112 totem pole output unit 113 oscillating unit 114 current detecting unit 115 current limiting unit 116 power supply voltage monitoring unit 12 switch element 12a gate pad 12b emitter pad 13 resistance element 20 ignition coil 21 primary side coil 22 secondary side coil 30 ignition plug W1-W6 wire (bonding wire)
FR1 to FR4 frame MH P-channel MOS field effect transistor (upper transistor)
ML N-channel MOS field effect transistor (lower transistor)
RH, RL Current limiting resistor CMP1, CMP2 (H, M, L), CMP3 (a, b) Comparator R1, R2 (H, M, L), R3 (x, y, z) Resistor M1, M2 (H, M, L) N-channel MOS field effect transistor A1 (H, M, L) AND gate X Vehicle X11-X17 In-vehicle device

Claims (10)

スイッチ素子のオン/オフ信号を生成する出力部と;
点火指示信号に応じて前記出力部の駆動制御を行う制御部と;
前記スイッチ素子に流れる電流を検出する電流検出部と;
前記点火指示信号がオン時の論理レベルとされてから所定の電流維持期間が経過するまでは前記スイッチ素子に流れる電流を第1上限値に制限する一方、前記電流維持期間が経過した後は前記スイッチ素子に流れる電流を前記第1上限値よりも小さい第2上限値に制限する電流制限部と;
を有し、
前記電流制限部は、所定の切替信号に応じて前記第2上限値を可変制御する機能を備えていることを特徴とするスイッチ制御回路。
An output for generating an on / off signal of the switch element;
A control unit that performs drive control of the output unit in response to an ignition instruction signal;
A current detector for detecting a current flowing through the switch element;
The current flowing through the switch element is limited to the first upper limit value until the predetermined current maintenance period elapses after the ignition instruction signal is set to the logic level at the time of ON, and after the current maintenance period elapses, A current limiting unit that limits a current flowing through the switch element to a second upper limit value smaller than the first upper limit value;
Have
The switch control circuit, wherein the current limiting unit has a function of variably controlling the second upper limit value according to a predetermined switching signal.
電源電圧を監視して電圧監視信号を生成し、これを前記切替信号として前記電流制限部に出力する電源電圧監視部をさらに有することを特徴とする請求項1に記載のスイッチ制御回路。   The switch control circuit according to claim 1, further comprising a power supply voltage monitoring unit that monitors a power supply voltage, generates a voltage monitoring signal, and outputs the voltage monitoring signal as the switching signal to the current limiting unit. 前記電流制限部は、前記電源電圧が高いほど前記第2上限値を引き下げることを特徴とする請求項2に記載のスイッチ制御回路。   The switch control circuit according to claim 2, wherein the current limiter lowers the second upper limit value as the power supply voltage is higher. 前記制御部は、前記点火指示信号がオン時の論理レベルとされたままで前記電流維持期間よりも長い所定の待機期間が経過したときに前記スイッチ素子を強制的にオフさせるタイマ保護部としての機能を備えることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のスイッチ制御回路。   The control unit functions as a timer protection unit that forcibly turns off the switch element when a predetermined standby period longer than the current maintenance period has elapsed while the ignition instruction signal is kept at the logic level at the time of ON. The switch control circuit according to claim 1, further comprising: 前記第1上限値は、エンジン点火性能を維持し得る電流値に設定されており、前記電流維持期間は、前記点火指示信号のオン期間として設定され得る最大値以上に設定されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のスイッチ制御回路。   The first upper limit value is set to a current value that can maintain engine ignition performance, and the current maintenance period is set to be equal to or greater than a maximum value that can be set as an ON period of the ignition instruction signal. The switch control circuit according to any one of claims 1 to 4. 前記第2上限値は、エンジンを点火し得る電流値に設定されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のスイッチ制御回路。   The switch control circuit according to claim 1, wherein the second upper limit value is set to a current value that can ignite the engine. 半導体チップに集積化されていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載のスイッチ制御回路。   7. The switch control circuit according to claim 1, wherein the switch control circuit is integrated on a semiconductor chip. スイッチ素子と、
請求項7に記載のスイッチ制御回路と、
をパッケージングして成ることを特徴とするイグナイタ。
A switch element;
A switch control circuit according to claim 7;
An igniter characterized by being packaged.
イグニッションコイルと、
前記イグニッションコイルの一次側コイルに流れる電流をオン/オフさせる請求項8に記載のイグナイタと、
前記イグニッションコイルの二次側コイルに接続される点火プラグと、
を有することを特徴とするエンジン点火装置。
Ignition coil,
The igniter according to claim 8 for turning on / off a current flowing through a primary side coil of the ignition coil,
A spark plug connected to the secondary coil of the ignition coil;
An engine ignition device comprising:
請求項9に記載のエンジン点火装置と、
前記エンジン点火装置に電力を供給するカーバッテリと、
前記エンジン点火装置を制御するエンジンコントロールユニットと、
を有することを特徴とする車両。
The engine ignition device according to claim 9,
A car battery for supplying electric power to the engine ignition device;
An engine control unit for controlling the engine ignition device;
The vehicle characterized by having.
JP2013129588A 2013-06-20 2013-06-20 Switch control circuit, ignitor, engine ignition device, and vehicle Pending JP2015004297A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013129588A JP2015004297A (en) 2013-06-20 2013-06-20 Switch control circuit, ignitor, engine ignition device, and vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013129588A JP2015004297A (en) 2013-06-20 2013-06-20 Switch control circuit, ignitor, engine ignition device, and vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015004297A true JP2015004297A (en) 2015-01-08

Family

ID=52300385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013129588A Pending JP2015004297A (en) 2013-06-20 2013-06-20 Switch control circuit, ignitor, engine ignition device, and vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015004297A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017059979A (en) * 2015-09-16 2017-03-23 富士電機株式会社 device
JP2019002360A (en) * 2017-06-16 2019-01-10 富士電機株式会社 Semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017059979A (en) * 2015-09-16 2017-03-23 富士電機株式会社 device
JP2019002360A (en) * 2017-06-16 2019-01-10 富士電機株式会社 Semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102083204B1 (en) Overcurrent protection circuit
JP7425173B2 (en) switch device
JP2018026963A (en) Overcurrent protection circuit
US9800024B2 (en) Igniter and vehicle, and method for controlling ignition coil
JP7201385B2 (en) switch device
US9587616B2 (en) Internal combustion engine ignition device
JP2004036438A (en) Electronic device for internal combustion engine such as ignition device
JP7228721B2 (en) power control unit
WO2021125269A1 (en) Overcurrent protection circuit
JP2019037116A (en) Power supply control device
US9391603B2 (en) Semiconductor device, electronic appliance, and vehicle
JP2015004297A (en) Switch control circuit, ignitor, engine ignition device, and vehicle
JP7307654B2 (en) switch device
JP2021072740A (en) Switch device
JP2014238024A (en) Switch control circuit, igniter, engine ignition device, and vehicle
JP7100499B2 (en) Semiconductor equipment
JP2017073657A (en) Erroneous output prevention circuit
JP7398940B2 (en) switch device
JP2017073872A (en) Charge pump circuit
JP2015010583A (en) Switch control circuit, igniter, engine ignition device, and vehicle
JP6967421B2 (en) Switch device
JP7286440B2 (en) switch device
US11581887B2 (en) Overcurrent protection circuit
JP7257137B2 (en) switch device
JP6013059B2 (en) Switch control circuit, igniter, engine ignition device, vehicle