JP2832450B2

JP2832450B2 - 直流電圧変換装置

Info

Publication number: JP2832450B2
Application number: JP1082272A
Authority: JP
Inventors: 新一郎岩崎; 信之太田; 泰稔山田; 基修赤木
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: US5134357A; JPH0340751A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（発明の分野）本発明は直流電圧を変換する直流電圧変換装置に関
し、特に、比較的低い直流電源から高い直流電圧に変換
する直流電圧変換装置に関する。

（従来の技術）直流電圧変換装置、すなわち、DC−DCコンバータは、
１つの直流電源から複数種の直流電圧を得る場合等に用
いられる。その一例として第５図に、実用電子回路ハン
ドブック（CQ出版株式会社発行）の311ページに紹介さ
れたDC−DCコンバータを示す。

このDC−DCコンバータは、基本的なフライバック式の
電源回路であり、チャージコイルL,トランジスタTr1〜
3,抵抗器r1〜3,キャパシタc1,c2,ダイオードDDおよびツ
ェナダイオードZDでなる。

これにおいて、チャージコイルL,トランジスタTr1,抵
抗器r1,r2およびキャパシタc1は発振回路を構成してお
り、トランジスタTr2はチャージコイルＬの充放電を制
御するスイッチング素子として用いられている。つま
り、トランジスタTr2がオンであればチャージコイルＬ
に充電電流i₁が流れて充電が行なわれ、それがオフにな
るとダイオードDDを介して放電電流i₂が流れてキャパシ
タc2が充電される。これを繰り返すことにより出力電圧
が昇圧されるが、電圧がツェナダイオードZDの電圧を超
えると、トランジスタTr3に帰還がかかり、トランジス
タTr2のバイアス電圧がバイパスされるために発振が停
止される。これによりキャパシタc2の充電がなくなり、
出力が低下するので、再び出力電圧がツェナダイオード
ZDの電圧以下になると発振が再開される。したがって、
ツェナダイオードZDの電圧にほぼ等しい出力電圧を得る
ことができる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記のDC−DCコンバータでは、出力電圧が
ツェナダイオードZDの電圧を超えると発振を停止し、そ
れ以下になると発振を再開することにより出力電圧を一
定値に保っているが、このとき、ツェナダイオードZDお
よびトランジスタTr1,Tr2はいずれもリニア領域とな
り、ノイズ成分による寄生振動の発生や、トランジスタ
Tr2の発熱もしくは熱破壊を招く原因となる。これを防
止するためには、電圧帰還ループにフィルタ用コンデン
サCCを介挿すれば良いが、出力電圧の変動に対する応答
性が劣化するため、あまり効果的な手段とはいえない。

本発明は、高効率で安定性と応答性の良い直流電圧変
換装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

〔課題を解決するための手段〕本発明の直流電圧変換装置は、チョークコイル（L₀）；前記チョークコイルに充電電流を供給／遮断するため
のスイッチング手段（FET1）；前記遮断の期間に前記チョークコイルが放出した電気
エネルギを蓄積するキャパシタ（C8）；前記キャパシタの電圧（Ｄ）が所定電圧（Vref2）を
超えるとき充電禁止を設定し、該所定電圧以下のときそ
れを解除する禁止設定手段（R15〜R20,IC2b,D7）；前記チョークコイルの充電電流を検出する電流検出手
段（R9,R10）；前記充電電流（Ａ）が所定値（Vref1）に達すると前
記チョークコイルの放電を設定し、その後、所定時間を
経過するまでの間放電の設定を継続し、前記充電禁止が
解除されていれば該所定時間経過後に該チョークコイル
の充電を設定し、該所定時間経過までに該充電禁止の設
定があったときには、該所定時間経過後も放電の設定を
継続し少なくともそれが解除された後に充電を設定す
る、充放電設定手段（R1〜R5,IC2a,C6,IC3a〜ｄ）；お
よび、前記スイッチング手段（FET1）を、前記充電が設定さ
れているときには充電電流の供給に、前記放電が設定さ
れているとには充電電流の遮断に定める、ドライビング
手段（R6−R8,TR1,TR2,ZD2）；を備える、なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事項
の符号を、参考までに付記した。

〔作用〕

これによれば、キャパシタ電圧（Ｄ）が所定電圧（Vr
ef2）を越えると次に開始予定の充電が禁止されるの
で、充電を開始した後充電電流が所定電流に達しない中
途で、キャパシタ（C8）の電圧上昇による遮断が起るこ
とがない。つまり、キャパシタ（C8）の電圧（Ｄ）が所
定電圧（Vref2）を超えると、チョークコイルに対して
交互繰返しの給電／遮断のうちの、遮断時間のみが延長
される。これにより、スイッチング手段（FET1）のオン
／オフ周期が必ず一定周期以上となり、スイッチング手
段（FET1）等のリニア域（充電開始から、充電電流が所
定電流に達するまでの区間）での発振の中断がないの
で、フィルタ等を用いることなくノイズ成分による寄生
振動の発生や、スイッチング手段の発熱もしくは熱破壊
を防止することができる。したがって、効率が高く、安
定性と応答性に優れており、また、出力を高くすること
も可能になる。

〔実施例〕

本発明の好ましい実施例は、第2a図に示したイグニシ
ョン装置に見ることができる。以下、適宜図を参照しな
がら順を追って説明する。

（１）装置の概要：このイギニッション装置は４気筒エンジンに用いら
れ、クランク角センサSEN,マイクロコンピュータECU,マ
ルチスパークコントローラMSC、各気筒別のイグナイタI
GN₁〜IGN₄，点火コイルCOL₁〜COL₄および点火プラグPLG
₁〜PLG₄でなる。（IGN,COLおよびPLGに付した添字は＃
１〜＃４気筒に備わることを示すが、以下において特に
必要がない限り省略する。）クランク角センサSENは、エンジンのクランク軸に結
合されており、該クランク軸の回転角を検出してクラン
ク角信号をマイクロコンピュータECUに与える。マイク
ロコンピュータECUは、このクランク角信号により、ス
パークを発生させる時間を設定する点火タイミング信号
IGTおよびスパークを発生させる気筒を指定する気筒分
配信号SEL A,Bを生成し、マルチスパークコントローラM
SCに与える。マルチスパークコントローラMSCは、点火
タイミング信号IGTが設定する時間分の高周波のスパー
クパルスを生成し、気筒分配信号SEL A,Bが指定する気
筒のイグナイタIGNに与える。スパークパルスが与えら
れたイグナイタIGNは、それに応答して対応する点火コ
イルCOLの一次電流を接断する。点火コイルCOLは、一次
電流の接断により二次側に高圧を発生して対応する点火
プラグPLGに印加する。なお、イグナイタIGNおよび点火
コイルCOLは、気筒毎に一体化されてプラグキャップに
備えられている。

（２）マルチスパークコントローラMSC: A.概略構成：マルチスパークコントローラMSCは、第2b図に示すよ
うに、車載バッテリBttの12vの電圧から定電圧（5v,12
v,100v）を生成するDC−DCコンバータ1,点火コイルCOL
の一次電流を検出する電流検出回路2,点火コイルCOLの
放電時間を設定する放電時間設定回路3,点火コイルCOL
の充電時間を設定する充電時間設定回路4,異常検出等を
行う異常検出回路５およびスパークパルスを気筒分配信
号SEL A,Bが指定する気筒に分配する気筒分配回路６よ
りなる。

B.動作概要：第３図に示したタイミングチャートを併せて参照し、
動作の概要を説明する。

マイクロコンピュータECUは、点火タイミング信号IGT
のレベルを、点火を設定しないときにはＬレベルに、点
火を設定するときにはＨレベルに設定する。この点火タ
イミング信号IGTは、異常検出回路５を介して気筒分配
回路６に与えられる。

気筒分配回路６は、点火タイミング信号IGTがＬレベ
ルの間は動作を停止しているが、それがＨレベルに転ず
ると動作を開始し、気筒分配信号SEL A,Bが指定する気
筒のイグナイタIGNをオンドライブする。これにより、D
C−DCコンバータ１が生成した100vの定電圧が点火コイ
ルCOLの一次コイルに印加されて一次電流による充電が
開始される。この一次電流は電流検出回路２において検
出され、抵抗器R32により電圧値に変換されて放電時間
設定回路３のピークホールド回路31および異常検出回路
５に与えられる。

ピークホールド回路31では、一次電流が流れている間
に抵抗器R32に発生したピーク電圧をホールドする。

異常検出回路５は、通常Ｈレベルを出力しているが
（気筒分配回路６の入力端でのレベル）、一次電流が増
加して約8Aになるとその出力をＬレベルに転じてホール
ドする。これにより、気筒分配回路６はイグナイタIGN
をオフドライブし、放電時間設定回路３の傾斜電圧発生
回路32は一定の勾配で単調増加する基準傾斜電圧の発生
を開始する。

気筒分配回路６がイグナイタIGNをオフドライブする
と、一次電流の遮断により点火コイルCOLの一次コイル
に充電されたエネルギが瞬時に二次コイルに伝達されて
二次側に高電圧が発生する。この高電圧は、点火プラグ
PLGに印加され、点火プラグPLGでは絶縁破壊によるスパ
ーク放電を生ずる。

一方、傾斜電圧発生回路33が発生する基準傾斜電圧
は、コンパレータ33に与えられる。コンパレータ33で
は、この基準傾斜電圧とピークホールド回路31のホール
ド電圧とを比較し、前者が後者よりも大きくなるとＬレ
ベルを出力し、充電時間設定回路４に与えられる。

充電時間設定回路４では、この入力があるとTc秒間
（約40μsecとしている）出力をＬレベルに転ずる。こ
の出力は、反転されて気筒分配回路６および傾斜電圧発
生回路32に与えられる。これにより、気筒分配回路６は
イグナイタIGNをオンドライブし、傾斜電圧発生回路32
は基準傾斜電圧をリセットする。

前述したように、気筒分配回路６がイグナイタIGNを
オンドライブしている間は、点火コイルCOLに一次電流
が流れるので一次コイルが充電され、その間のピーク電
流に対応する電圧（抵抗器R32の端子間電圧）がピーク
ホールド回路31にホールドされる。

さらに、Tc秒が経過して充電時間設定回路４が出力を
Ｈレベルに転ずると、反転されたその出力により、気筒
分配回路６がイグナイタIGNをオフドライブし、傾斜電
圧発生回路32が基準傾斜電圧の発生を開始するので上記
が繰り返される。

つまり、マイクロコンピュータECUが点火を設定した
直後は、一次電流が約8Aになるまで点火コイルCOLが充
電され、約8Aの一次電流に相当するピーク電圧がピーク
ホールド回路31にホールドされるので、点火コイルCOL
の放電時間、すなわち、基準傾斜電圧がピーク電圧を超
えるまでの時間は一定間T₀となる。この放電において消
費されるエネルギ量は、燃焼室内の状態により異なり
（２次電流の減少勾配が変化）、消費エネルギが小さけ
れば放電停止時の残電流は大きく、それが大きければ残
電流は小さくなる。この残電流は、充電開始時の一次電
流の上昇開始値となるので、この後、点火コイルCOLに
対して一定時間（Tc秒）の充電が行なわれたとき、残電
流が大きいときには高目のピーク電圧が、それが小さい
ときには低目のピーク電圧がピークホールド回路31にホ
ールドされる。このピーク電圧は、点火コイルCOLの次
の放電時間（T₁）を決定し、充電エネルギが大きいとき
にはそれを長く、充電エネルギが小さいときにはそれを
短く設定するので、マイクロコンピュータECUが点火を
設定している間は適切な点火エネルギの供給および放出
が高速で繰り返される。

なお、異常検出回路５は、マイクロコンピュータECU
が点火を設定してからTa₁秒内に一次電流が約8Aになる
と点火コイルCOLの短絡と判定し、Ta₂秒を超えても一次
電流が約8Aにならない点火コイルCOLの断線と判定し、
気筒分配回路６を強制的に停止する。（本実施例ではTa
₁を約30μsec,Ta₂を約300μsecとしている。） C.各部説明：以下、第1a図および第４図等を参照してマルチスパー
クコントローラ３の各部の構成を説明する。

（Ａ）DC−DCコンバータ1: DC−DCコンバータ１は第1a図に示したように、車載バ
ッテリBttの12vの電圧から定電圧Vcc（5v）を生成する
定電圧回路11,12vと100vの安定した電圧を生成するDC−
DCコンバータ回路12およびバッテリ電圧監視回路13より
なる。

a.定電圧回路11: 定電圧回路11は、３端子レギュレータIC1により定電
圧Vccを生成し、マルチスパークコントローラ３の構成
各部に供給する。この回路は、良く知られており、当業
者間で通常に用いられている回路であるため、ここでの
説明は要しないであろう。なお、第４図においては、図
の煩雑化を避けるためその供給ラインを省略して記載し
ていることを了解されたい。

b.DC−DCコンバータ回路12: DC−DCコンバータ回路12は、第1a図に示したようにト
ランスT1,電界効果トランジスタFET1,トランジスタTR1,
2,演算増幅器IC2a,2bおよびインバータ，ダイオード，
抵抗器ならびにキャパシタ等でなる。以下、各部の出力
波形を示した第1b図を併せて参照しながら動作を説明す
る。

いま、FET1がオンドライブされており、トランスT1の
一次コイルL₀に対して、車載バッテリBttの＋12v電圧に
よる充電がなされているものとする。このとき一次コイ
ルL₀を充電する充電電流i₁は、抵抗器R9の端子間電圧
（以下、帰還電圧という。）として検出されて演算増幅
器IC2aのマイナス端子に印加される。

演算増幅器IC2aはコンパレータを構成しており、この
帰還電圧と、プラス端子に印加されている抵抗器R1〜R3
により設定された参照電圧Vref1とを比較し、前者が低
いときにはＨレベルを、後者が低いときにはＬレベルを
出力する。つまり、充電電流i₁が上昇して帰還電圧が参
照電圧Vref1を超えるとIC2aがＬレベルを出力する。こ
の出力は、キャパシタC6および抵抗器R4,R5であるOFFタ
イマに入力される。これによりOFFタイマは所定幅のＬ
レベルパルスを出力し、その出力パルスはインバータIC
3a〜ｄにおいて反転整形されてトランジスタTR1,2でな
るFETドライバのベースに印加される。

トランジスタTR1,2は、ベース入力がＨレベルになる
とオンとなり、FET1のゲート電位をグランドレベルに下
げてそれをオフドライブする。FET1がオフになると充電
電流i₁が遮断されるので、一次コイルL₀にチャージされ
たエネルギがダイオードD1を介して放出され、電流I₂に
よりキャパシタC8が充電される。

また、FET1のオフドライブで帰還電圧がグランドレベ
ルに低下するので、IC1の出力は直ちにＨレベルに転ず
るが、OFFタイマが所定幅のＬレベルパルスを出力して
いるので、そのパルスを反転整形したインバータIC3a〜
ｄの出力パルスがＨレベルの間はFET1のオフドライブが
継続され、それがＬレベルに転じたときにオンドライブ
される。つまり、この帰還ループでは、OFFタイマの設
定時間を周期とする発振が生じ、一次コイルL₀の充電お
よびその放電によるキャパシタC8の充電が繰り返され、
ダイオードD1のカソード電位が徐々に上昇する。

一方、ダイオードD1のカソード電位は、抵抗器R18〜2
0により分圧され、監視電圧として演算増幅器IC2bのプ
ラス端子に入力される。この演算増幅器IC2bはコンパレ
ータを構成しており、この監視電圧と、マイナス端子に
印加されている抵抗器R16,17により設定された参照電圧
Vref2とを比較し、前者が低いときにはＬレベルを出力
し、後者が低いときにはオープンコレクタ出力となる。

IC2bの出力端は、抵抗器R15を介してIC3a〜ｄの出力
に、ダイオードD7を介して発振回路の帰還ループにそれ
ぞれ接続されている。この接続により、IC2bの出力端が
ＬレベルであればIC3a〜ｄの出力と無関係にダイオード
D7がオフとなり、それがオープンコレクタ出力であれ
ば、IC3a〜ｄの出力がＬレベルのときにはダイオードD7
がオフ、ＨレベルのときにはダイオードD7がオンとな
る。ダイオードD7がオンになると、疑似的に帰還電圧が
上昇するのでIC2aの出力はＬレベルとなり、OFFタイマ
が再トリガされて、IC3a〜ｄがＨレベルを出力する時間
が延長される。

つまり、キャパシタC8の充電電圧、すなわち出力電圧
に対応する監視電圧が参照電圧Vref2を超えても一次コ
イルL₀の充電中であればその充電を継続し、放電中であ
れば監視電圧が参照電圧Vref2以下となるまで放電時間
を延長する。この繰り返しにより出力電圧が一定値（10
0v）に維持される。また、トランスT1の二次側からは巻
線比に応じた一定の電圧（12v）が得られる。

このDC−DCコンバータ回路12で行なわれる出力電圧の
制御において、FET1のオン／オフ周期は必ず設定周期以
上となり、リニア域での中断がない。したがって、ノイ
ズ成分による寄生振動やFET1の発熱による破壊が防止さ
れ、移相補償回路等を必要としない応答性の良いDC−DC
コンバータが得られる。

c.バッテリ電圧監視回路13: バッテリ電圧監視回路13は、トランジスタTR3,インバ
ータIC3e,f,ツェナダイオードZD3,ダイオードD6および
抵抗器R11〜14でなる。

第1a図に示されているように、ツェナダイオードZD3
のカソード側は抵抗器R11を介して車載バッテリBttの12
v端子に接続されており、アノード側はトランジスタTR3
のベースに接続されている。トランジスタTR3のコレク
タは、直列接続されたインバータIC3eおよびｆの入力端
子に接続されている。インバータIC3eおよびｆはハイイ
ンピーダンスの入出力整合回路を構成しており、出力端
子は、後述するセレクタIC5のG2A端子および、抵抗器14
およびダイオードD6を介してDC−DCコンバータ回路12の
帰還ループに接続されている。

つまり、車載バッテリBttの12v端子の電圧が所定電圧
を超える場合にはトランジスタTR3がオンとなってイン
バータIC3fからＬレベルが出力され、それ以下となる場
合にはオフとなってインバータIC3fからＨレベルが出力
される。

インバータIC3fがＬレベルを出力しているときには、
セレクタIC5およびDC−DCコンバータ回路12に対する影
響はないが、それがＨレベルを出力するとセレクタIC5
は動作を停止し、DC−DCコンバータ回路12は前述したよ
うに疑似的な帰還電圧の上昇により一次コイルL₀の充電
給止時間を延長する。

（Ｂ）電流検出回路2: 電流検出回路２は、前述したように点火コイルCOLの
一次コイルを充電する一次電流を検出する回路であり、
第４図に示したように、トランジスタTR4およびTR5を主
体として構成されるカレントミラー回路である。この回
路においては、抵抗器R21を流れる一次電流の10,000分
の１の大きさの電流がトランジスタTR4のコレクタに流
れる。トランジスタTR4のコレクタには、ダイオードD8
および抵抗器R32が接続されており、電流値が電圧値に
変換される。

（Ｃ）放電時間設定回路3: a.ピークホールド回路31: ピークホールド回路31はトランジスタTR7およびキャ
パシタC11,12で構成される。キャパシタC12は、トラン
ジスタTR7のエミッタとグランドとの間に介挿されてお
り、トランジスタTR7は抵抗器R32の端子電圧に比例する
電流でキャパシタC12を充電する。このとき、抵抗器R32
の端子電圧を寄生するノイズ成分をキャパシタC11によ
り除去する。

なお、キャパシタC12は、点火タイミング信号IGTがＬ
レベルになるとダイオードD9等を介して放電され、コン
パレータ33を構成する演算増幅器IC4cがＬレベルを出力
するとダイオードD10等を介して放電される。

b.傾斜電圧発生回路32: 傾斜電圧発生回路32は、トランジスタTR6,抵抗器R25
およびキャパシタC9等で構成されている。これにおい
て、トランジスタTR6がオンのときにはキャパシタC9が
放電され、それがオフになるとキャパシタC9が充電され
る。

トランジスタTR6のオン／オフはベースに印加される
信号のレベル、すなわち、オアゲートIC6a（第４図中で
は6aと記載している。他について同じ。）の出力信号の
レベルにより制御される。つまり、オアゲートIC6aの出
力がＨレベルのときにはキャパシタC9が放電され、それ
がＬレベルに転ずると充電が開始される。

本実施例では、キャパシタC9のリニア域を利用して、
キャパシタC9の端子間電圧として一定勾配で単調増加す
る基準傾斜電圧を得ている。

b.コンパレータ33: コンパレータ33は演算増幅器IC4cを主体に構成されて
おり、そのマイナス端子には傾斜電圧発生回路32よりの
基準傾斜電圧が与えられ、プラス端子にはピークホール
ド回路31よりのホールド電圧（キャパシタC12の端子間
電圧）が与えられている。これにおいて、IC4cは、基準
傾斜電圧がホールド電圧より高いときにはＨレベルを出
力し、その逆のときにはＬレベルを出力する。

（Ｄ）充電時間設定回路4: 充電時間設定回路４は、ダイオードD11,抵抗器R36,キ
ャパシタC14および演算増幅器IC4d等を備える。

抵抗器R36およびキャパシタC14は微分回路を構成して
おり、ダイオードD11を介して与えられるコンパレータ3
3の出力の立下りエッジを微分して微分出力を演算増幅
器IC4dのプラス端子に印加する。演算増幅器IC4dはコン
パレータを構成しており、この微分出力と、マイナス端
子に印加されている抵抗器R37,38により設定された参照
値とを比較し、前者が低いときにはＬレベルを、後者が
低いときにはＨレベルを出力する。

つまり、IC4dは、コンパレータ33の出力がＬレベルに
転じてから、その微分出力が増加して設定参照値を超え
るまでの間の幅を有するＬレベルパルスを出力する。本
実施例では、微分回路の時定数および参照値の調整によ
りこの幅をTc秒（約40μsec）に設定している。

（Ｅ）異常検出回路5: 異常検出回路５は、多数のIC,抵抗器およびキャパシ
タ等でなる。この回路は、前述したようにいくつかの機
能を有するので、以下、各機能別に説明する。

a.点火タイミング信号IGTの中継：点火タイミング信号IGTは、マイクロコンピュータECU
から出力され、インバータDT1,4を介してナンドゲートI
C6cの一方の入力に与えられる。ここで、ナンドゲートI
C6cの他方の入力がＨレベルであれば、このゲートはイ
ンバータとなり、点火タイミング信号IGTを反転してセ
レクタIC5のG2B端子に印加する。セレクタIC5は、後述
するが、G2B端子にＨレベルが印加されているときには
動作を停止し、Ｌレベルが印加されると動作を開始す
る。

なお、マイクロコンピュータECUが点火タイミング信
号IGTをＨレベルに転じてから（点火を設定してから）T
a₁秒内に8A以上の一次電流が流れた場合、および、Ta₂
秒を超えても8A以下の一次電流しか流れない場合には、
ナンドゲートIC6cの他方の入力がＬレベルとなり、点火
タイミング信号IGTを遮断するが、これについては後述
する。

b.初期充電の設定：マイクロコンピュータECUが点火タイミング信号IGTを
Ｈレベルに転じた直後から、一次電流が8Aになるまでの
間の点火コイルCOLの一次コイルの充電を設定する機能
である。この機能は、演算増幅器IC4aを主体とするコン
パレータおよびナンドゲートIC7aおよびIC7bで構成され
るマルチバイブレータによりもたらされる。

このコンパレータは、抵抗器R32の端子電圧として検
出した一次電流と、抵抗器R28〜31により設定した。一
次電流が8Aのときの抵抗器R32の端子電圧に相当する参
照電圧とを比較し、前者が低いときにはＨレベルを、後
者が低いときにはＬレベルを出力する。この出力は、マ
ルチバイブレータの13番ピンに印加される。

マルチバイブレータは、点火タイミング信号IGTがＬ
レベルのときには、コンパレータの出力に応答して、そ
れがＨレベルであれば11番ピンからＬレベルを、10番ピ
ンからＨレベルを、それぞれ出力し、それがＬレベルで
あれば11番ピンからＨレベルを、10番ピンからＬレベル
を、それぞれ出力する。ただし、点火タイミング信号IG
TがＬレベルのときには一次電流が流れないのでコンパ
レータの出力はＨレベルとなり、11番ピンからＬレベル
を、10番ピンからＨレベルを出力することになる。ま
た、点火タイミング信号IGTがＨレベルのときにはホー
ルド準備状態となり、コンパレータの出力がＨレベルか
らＬレベルに転じたときに11番ピン出力をＬレベルから
Ｈレベルに転じ、10番ピン出力をＨレベルからＬレベル
に転じてホールドする。

マルチバイブレータの11番ピン出力は、負論理のオア
ゲートIC6aの２番ピンに入力される。このオアゲートIC
6aの１番ピンには、充電時間設定回路４の出力が与えら
れており、いずれか一方でもＬレベルのときにはＨレベ
ルを、双方ともＨレベルのときにはＬレベルを出力し、
傾斜電圧発生回路32およびセレクタIC5のＧ端子に与え
る。前述したように、傾斜電圧発生回路32ではＨレベル
入力でキャパシタC9を放電（基準傾斜電圧のリセット）
し、Ｌレベル入力でそれを充電する。また、後述する
が、セレクタIC5では、Ｇ端子入力がＨレベルのときに
はイグナイタIGNをオンドライブし、Ｇ端子入力がＬレ
ベルのときにはそれをオフドライブする。

つまり、点火タイミング信号IGTがＬレベルからＨレ
ベルに転じた直後は、マルチバイブレータの11番ピンか
らＬレベルが出力されているので点火コイルCOLの一次
コイルの充電が開始される。その後、その充電電流が8A
になるとコンパレータの出力がＨレベルからＬレベルに
転ずるので11番ピン出力をＬレベルからＨレベルに転じ
てホールドする。このとき、充電時間設定回路４のキャ
パシタC14は充分に充分されているのでオアゲートIC6a
の出力はＬレベルとなり、一次コイルの放電および基準
傾斜電圧の発生が開始される。

c.初期異常の検出：点火タイミング信号IGTがＨレベルに転じてからTa₁秒
（約30μsec）内に8A以上の一次電流が流れる点火コイ
ルCOLの短絡異常、および、Ta₂秒（約300μsec）を経過
しても8A以下の一次電流しか流れない点火コイルCOLの
断線異常を検出し、放電制御を停止する機能である。前
者の異常はキャパシタC19,抵抗器R44およびナンドゲー
トIC7cにより検出され、後者の異常はキャパシタC20,抵
抗器R45,46,およびナンドゲートIC7dにより検出され
る。

キャパシタC19および抵抗器R44は微分回路を構成して
おり、点火タイミング信号IGTがＨレベルに転ずると、T
a₁秒の幅を有するＨレベルパルスを出力し、ナンドゲー
トIC7cの６番ピンに与える。このナンドゲートIC7cの５
番ピンにはナンドゲートIC7aおよびIC7bで構成されるマ
ルチバイブレータの11番ピン出力が与えられており、点
火タイミング信号IGTがＨレベルに転じてからTa₁秒内に
8A以上の一次電流が流れてマルチバイブレータの11番ピ
ン出力がＨレベルになると、その出力をＬレベルに転ず
る。

また、キャパシタC20および抵抗器R45,46は積分回路
を構成しており、点火タイミング信号IGTがＨレベルに
転ずるとTa₂秒後に立上るＨレベルパルスを出力し、ナ
ンドゲートIC7dの１番ピンに与える。このナンドゲート
IC7dの２番ピンにはマルチバイブレータの10番ピン出力
が与えられており、点火タイミング信号IGTがＨレベル
に転じてからTa₂秒を経過しても8A以上の一次電流が流
れないために、マルチバイブレータの10番ピン出力がＨ
レベルのままであると、その出力をＬレベルに転ずる。

ナンドゲートIC7cおよびIC7dの出力は、負論理のオア
ゲートIC8aにより合成され、ナンドゲートIC8bにより反
転されて負論理のオアゲートIC8cおよびIC8dで構成され
るマルチバイブレータの５番ピンに与えられる。このマ
ルチバイブレータは、９番ピン入力、すなわち、点火タ
イミング信号IGTがＨレベルのときにはホールド準備状
態となり、５番ピン入力がＬレベルになると10番ピン出
力をＬレベルに転じて点火タイミング信号IGTが再びＬ
レベルとなるまでその状態をホールドする。この10番ピ
ン出力がＬレベルにホールドされると、ナンドゲートIC
6cにより点火タイミング信号IGTの中継が阻止され、セ
レクタIC5のG2B端子にＨレベルが印加される（動作停
止）。

また、オアゲートIC8cおよびIC8dで構成されるマルチ
バイブレータの10番ピン出力は、ナンドゲートIC6b,イ
ンバータDT5等を介して外部の制御回路に与えられる
が、これについての説明は省略する。

d.電流異常の検出：前述したように、スパーク放電後の残電流は気筒内の
状態に応じて異なる。つまり、エネルギ消費が非常に小
さいときには残電流が異常に大きくなり、充電時間設定
回路４で設定するTc時間の充電では過充電となる場合が
ある。そこで過電流検出を行なって充電時間を強制的に
短くする機能が備わっている。この機能は演算増幅器IC
4bおよびキャパシタC15によりもたらされる。

演算増幅器IC4bは、抵抗器R32の端子電圧と、抵抗器R
28〜31により設定した過電流検出の参照値とを比較する
コンパレータを構成しており、前者が低いときにはオー
プンコレクタ出力となり、後者が低いときにはＬレベル
を出力する。つまり、抵抗器R32の端子電圧が過電流検
出の参照値より高くなると、IC4bからＬレベルが出力さ
れてキャパシタC15が放電されるので、充電時間設定回
路４のIC4dに入力される充電時間設定用の参照値が一定
時間低く設定される。これにより、一次コイルの充電時
間が短くなり、過充電が防止される。

（Ｆ）気筒分配回路6: 気筒分配回路６は、セレクタIC5と、トランジスタTR9
〜17等でなるイグナイタドライバよりなる。

セレクタIC5は、制御端子G2A,G2B,入力端子G,セレク
ト入力端子Ａ〜C,および、出力端子Y4〜Y7を有する。前
述したように、制御端子G2Aにはバッテリ電圧監視回路1
3（第4a図参照）の出力が、G2BにはナンドゲートIC6cの
出力が、それぞれ与えられ、入力端子Ｇにはオアゲート
IC6aの出力が与えられる。また、セレクト入力端子A,B
には、それぞれマイクロコンピュータECUからインバー
タDT2,3を介して気筒分配信号SEL A,Bが与えられ、セレ
クト入力端子ＣはＨレベルに固定されている。

これまでの説明からすでに理解されようが、このセレ
クタは、制御端子G2AおよびG2B入力がＬレベルのとき、
すなわち、バッテリ電圧が正常、かつ、点火タイミング
信号IGTがＨレベルであり、点火コイルCOLの短絡異常お
よび断線異常がないとき、動作可能になる。このとき、
気筒分配信号SEL A,Bに応じて、次の第１表に示すよう
に出力端子を選択し、入力端子Ｇの入力を反転して出力
する。

イグナイタドライバは、出力端子Y4〜Y7に個別に接続
された４組のドライビング回路でなる。これらのドライ
ビング回路は当業者間で良く知られているので、ここで
改めて説明する必要はないであろう。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明の直流電圧変換装置によ
れば、スイッチング手段（FET1）のオン／オフ周期が必
ず一定周期以上となり、スイッチング手段（FET1）等の
リニア域（充電開始から、充電電流が所定電流に達する
までの区間）での発振の中断がないので、フィルタ等を
用いることなくノイズ成分にる寄生振動の発生や、スイ
ッチング手段の発熱もしくは熱破壊防止することができ
る。したがって、効率が高く、安定性と応答性に優れて
おり、また、出力を高くすることも可能になる。

【図面の簡単な説明】

第1a図は、実施例のDC−DCコンバータの詳細な構成を示
す回路図であり、第1b図は、その動作例で示す波形図で
ある。第2a図および第2b図は、第1a図に示したDC−DCコンバー
タが使用されているイギニッション装置の概略構成を示
すブロック図である。第３図は、第2a図および第2b図に示したイグニッション
装置の動作例を示す波形図である。第４図は、第2a図および第2b図に示したイグニッション
装置に備わるマルチスパークコントローラMSCの詳細な
構成を示す回路図である。第５図は、従来のDC−DCコンバータの構成を示す回路図
である。 1:DC−DCコンバータ 11:定電圧回路 12:DC−DCコンバータ回路 13:バッテリ電圧監視回路 2:電流検出回路 3:放電時間設定回路 31:ピークホールド回路 32:傾斜電圧発生回路 33:コンパレータ 4:充電時間設定回路 5:異常検出回路 6:気筒分配回路 ECU:マイクロコンピュータ、MSC:マルチスパークコント
ローラ IGN:イグナイタ、COL:点火コイル SEN:クランク角センサ、PLG:点火プラグ TR1〜TR17,Tr1〜Tr3:トランジスタ R1〜R62,r1〜r3:抵抗器 C1〜C27,c1,c2,CC:キャパシタ T1:トランス、L₀：コイル D1〜D16,DA1〜DA4:ダイオード IC1〜IC8:集積回路、FET:電界効果トランジスタ

フロントページの続き (56)参考文献実開昭63−90987（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−185991（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02M 3/00 - 3/44

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】チョークコイル；前記チョークコイルに充電電流を供給／遮断するための
スイッチング手段；前記チョークコイルが放出した電気エネルギを蓄積する
キャパシタ；前記キャパシタの電圧が所定電圧を超えるとき充電禁止
を設定し、該所定電圧以下のときそれを解除する禁止設
定手段；前記チョークコイルの充電電流を検出する電流検出手
段；前記充電電流が所定値に達すると前記チョークコイルの
放電を設定し、その後、所定時間を経過するまでの間放
電の設定を継続し、前記充電禁止が解除されていれば該
所定時間経過後に該チョークコイルの充電を設定し、該
所定時間経過までに該充電禁止の設定があったときに
は、該所定時間経過後も放電の設定を継続し少なくとも
それが解除された後に充電を設定する、充放電設定手
段；および、前記スイッチング手段を、前記充電が設定されていると
きには充電電流の供給に、前記放電が設定されていると
きには充電電流の遮断に定める、ドライビング手段；を備える、直流電圧変換装置。