JP4993214B2 - Ignition device for vehicle - Google Patents

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Description

本発明は、車両のエンジンの点火装置に内蔵されるイグナイタ及びイグナイタの過熱保
護回路に関する。
The present invention relates to an igniter built in an ignition device for a vehicle engine and an overheat protection circuit for the igniter.

車両の点火装置に内蔵されるイグナイタの過熱保護回路は、点火装置の一次コイルに流れる一次電流を通電、遮断するパワー素子が一次電流の異常により過熱、破壊することを防止するものでタイマー方式やサーマル方式がある。サーマル方式は、パワー素子に内蔵された感温素子によりパワー素子の温度をモニターし、あらかじめ設定した設定温度となるとパワー素子のゲート信号を強制的にオフとして一次コイルの通電を遮断する(以下、サーマルシャットオフと称す)。これにより、パワー素子が所定温度以上に過熱して破壊することを防止する。   The overheat protection circuit of the igniter built in the ignition device of the vehicle prevents the power element that energizes and shuts off the primary current flowing through the primary coil of the ignition device from overheating and destroying due to abnormal primary current. There is a thermal method. In the thermal method, the temperature of the power element is monitored by a temperature-sensitive element built in the power element, and when the preset temperature is reached, the gate signal of the power element is forcibly turned off to cut off the energization of the primary coil (hereinafter, referred to as “thermal element”). This is called thermal shut-off). This prevents the power element from being overheated to a predetermined temperature or being destroyed.

図6は、従来のイグナイタのサーマル方式の過熱保護回路にかかわる主要部分のブロック図である。図7は、図6の過熱保護回路のサーマルシャットオフ動作のタイムチャートである。   FIG. 6 is a block diagram of the main part of a conventional igniter thermal overheat protection circuit. FIG. 7 is a time chart of the thermal shut-off operation of the overheat protection circuit of FIG.

図6に示すようにパワー素子部102には、パワー素子121の温度を検出する感温素子122が内蔵されている。制御IC部103には、感温素子122が送出する温度データに基づいてパワー素子121のゲート電圧を制御する過熱検出回路131、ゲート電圧遮断回路133が備えられている。そして、パワー素子部102と制御IC部103とは別体で構成されている。   As shown in FIG. 6, the power element unit 102 includes a temperature-sensitive element 122 that detects the temperature of the power element 121. The control IC unit 103 includes an overheat detection circuit 131 and a gate voltage cutoff circuit 133 that control the gate voltage of the power element 121 based on the temperature data sent from the temperature sensing element 122. The power element unit 102 and the control IC unit 103 are configured separately.

図7は、横軸が時間軸で、縦軸の(A)パワー素子駆動信号は、点火コイルを制御する駆動信号、(B)一次電流は、パワー素子駆動信号によって通電、遮断制御される一次コイルに流れる一次電流である。(C)感温素子温度信号出力は、感温素子122が出力した温度信号でパワー素子部102における状態を表している。(D)感温素子温度信号入力は、過熱検出回路131に入力するときの温度信号の状態を表している。(E)判定出力は、過熱検出回路131の出力で(D)の感温素子温度信号入力に基づき生成されている。(F)パワー素子ゲート制御信号は、ゲート電圧遮断回路133の出力で、Hiのときパワー素子121はオンとなり、一次電流は通電となる。パワー素子ゲート制御信号がLoのときパワー素子121はオフとなり、一次電流は遮断となる。   In FIG. 7, the horizontal axis is a time axis, and the vertical axis (A) is a power element drive signal that controls the ignition coil, and (B) the primary current is primary and current controlled by the power element drive signal. This is the primary current flowing through the coil. (C) The temperature-sensitive element temperature signal output represents the state in the power element unit 102 with the temperature signal output from the temperature-sensitive element 122. (D) Temperature sensor temperature signal input represents the state of the temperature signal when input to the overheat detection circuit 131. (E) The determination output is an output of the overheat detection circuit 131 and is generated based on the temperature sensitive element temperature signal input of (D). (F) The power element gate control signal is an output of the gate voltage cut-off circuit 133, and when it is Hi, the power element 121 is turned on, and the primary current is energized. When the power element gate control signal is Lo, the power element 121 is turned off and the primary current is cut off.

ここで、制御IC部とパワー素子部とが別体で構成されている場合、パワー素子駆動信号による一次電流遮断時に、感温素子122が制御IC部103へ伝達する温度信号にノイズがのることがある。図7の(D)感温素子温度信号入力のn1、n2がそのノイズによる温度信号の変動である。過熱検出回路131は、このノイズによる変動n1、n2がスレシュホールドレベル(Vref)を超えているので、パワー素子121の異常(過熱)であると誤判定し、(E)の判定出力をHi(過熱判定出力)とした出力をゲート電圧遮断回路133へ送出する。ゲート電圧遮断回路133は、判定出力のHi(n1に対応したもの)の過熱判定に基づきドライブ回路134を介してパワー素子121の通電を停止する(図7のt1の位置)。すなわち、(C)の感温素子温度信号出力に示すように、パワー素子121は過熱していないにもかかわらず一次コイルに流す一次電流を遮断するサーマルシャットオフがスタートする。そして、この一次電流の遮断状態は、サーマルシャットオフの解除条件がパワーオンリセットのロジックで構成されている場合、点火装置の電源がオフとなるまで(図7のt2まで)継続する。すなわち、この一次電流が遮断して点火装置が動作停止している期間は、(B)の一次電流に実線で示すように(点線は一次電流が通電の場合を示す)、車両のユーザーがキーオフするまで継続する(t1―t2の期間継続する)。そして、図7のt3において、キーオンすることでサーマルシャットオフは解除され、サーマルシャットオフ関係の回路は初期状態となり、点火装置の点火動作が再スタートする。   Here, when the control IC unit and the power element unit are configured separately, noise is added to the temperature signal transmitted from the temperature sensing element 122 to the control IC unit 103 when the primary current is interrupted by the power element drive signal. Sometimes. In FIG. 7, n1 and n2 of the temperature-sensitive element temperature signal input are fluctuations of the temperature signal due to the noise. Since the fluctuations n1 and n2 due to the noise exceed the threshold level (Vref), the overheat detection circuit 131 erroneously determines that the power element 121 is abnormal (overheat), and outputs the determination output of (E) as Hi ( The output as the overheat determination output) is sent to the gate voltage cutoff circuit 133. The gate voltage cut-off circuit 133 stops energization of the power element 121 via the drive circuit 134 based on the overheat determination of the determination output Hi (corresponding to n1) (position t1 in FIG. 7). That is, as shown in the temperature-sensitive element temperature signal output of (C), the thermal shut-off for cutting off the primary current flowing through the primary coil is started even though the power element 121 is not overheated. When the thermal shut-off cancellation condition is configured by a power-on reset logic, this primary current interruption state continues until the ignition device power is turned off (until t2 in FIG. 7). That is, during the period when the primary current is cut off and the ignition device is not operating, the vehicle user is keyed off as shown by the solid line in the primary current of (B) (the dotted line indicates the case where the primary current is energized). (Until the period of t1-t2). Then, at t3 in FIG. 7, the key shut-on releases the thermal shut-off, the thermal shut-off related circuits are in the initial state, and the ignition operation of the ignition device is restarted.

このように、従来のイグナイタの過熱保護回路は、感温素子の温度信号にのったノイズにより誤動作してパワー素子が過熱していないにもかかわらず一次電流を遮断し点火装置を動作停止とすること、さらに、この点火装置の動作停止は、点火装置の電源がオフとなるまで解除されないという問題がある。   As described above, the conventional overheat protection circuit of the igniter shuts down the ignition device by shutting down the primary current even though the power element is not overheated due to malfunction due to noise on the temperature signal of the temperature sensing element. Moreover, there is a problem that the operation stop of the ignition device is not released until the ignition device is turned off.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものである。従って、パワー素子部と制御IC部とが別体で構成されており、かつ過熱保護回路のサーマルシャットオフの解除条件がパワーオンリセットのロジックで構成されているイグナイタにおいて、一次電流遮断時にパワー素子部に内蔵された感温素子の温度信号に誘起されたノイズにより、パワー素子が設定温度より低いにもかかわらず、サーマルシャットオフ動作をするという誤動作を防止したパワー素子の過熱保護回路を備えた車両の点火装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems. Therefore, in the igniter in which the power element unit and the control IC unit are configured separately, and the release condition of the thermal shut-off of the overheat protection circuit is configured by the power-on reset logic, the power element when the primary current is interrupted There is a power element overheat protection circuit that prevents malfunction caused by thermal shut-off operation even though the power element is lower than the set temperature due to noise induced by the temperature signal of the temperature sensing element built in the unit. The object is to provide an ignition device for a vehicle.

(1)上記問題点を解決するために、本発明の車両の点火装置は、点火コイルの一次コイルを流れる一次電流を通電、遮断制御するパワー素子と、前記パワー素子に内蔵され該パワー素子の温度を検出する感温素子と、を含むパワー素子部と、
前記パワー素子部と別体で設けられ、該パワー素子の通電、遮断動作を指示する制御IC部と、
前記制御IC部から前記パワー素子部に前記通電、遮断動作の指示を伝達するワイヤボンディング及び前記感温素子が検知した温度信号を前記パワー素子部から前記制御IC部に伝達するワイヤボンディングと、を含む前記制御IC部と前記パワー素子部とを電気的に接続する複数のワイヤボンディングと、
前記制御IC部と、前記パワー素子部と、前記複数のワイヤボンディングとを封止するモールド樹脂と、を有するイグナイタを備える車両の点火装置において
前記制御IC部には、前記パワー素子の過熱時に該パワー素子のゲート信号を強制的にオフとし前記一次電流を停止するゲート電圧遮断回路が設けられ、さらに、前記一次電流遮断時に前記感温素子が出力する前記温度信号に誘起されるノイズによる前記パワー素子のサーマルシャットオフ動作を防止する誤動作防止回路が具備され
前記誤動作防止回路は、前記感温素子が出力する前記温度信号を入力し、該温度信号に基づいて前記パワー素子の過熱判定を行う過熱検出部が出力し、前記誤動作防止回路に入力される判定出力に対してラッチを行い、前記判定出力を前記ゲート電圧遮断回路に送出するラッチ回路であり、
前記ラッチ回路は、入力される前記判定出力が前記パワー素子の過熱を示す過熱判定出力であり、ECUから前記点火装置に供給されるパワー素子駆動信号が通電であるときは、前記過熱判定出力に対してラッチを行い、前記判定出力が前記過熱判定出力であり、前記パワー素子駆動信号が遮断であるときは、前記過熱判定出力に対してラッチを行わないことを特徴とする。
(1) In order to solve the above-described problems, a vehicle ignition device according to the present invention includes a power element for energizing and controlling a primary current flowing through a primary coil of an ignition coil, a built-in power element, and A power sensing element that includes a temperature sensing element for detecting temperature;
A control IC unit provided separately from the power element unit and instructing energization and shut-off operation of the power element;
Wire bonding for transmitting instructions of the energization and shut-off operations from the control IC unit to the power element unit, and wire bonding for transmitting a temperature signal detected by the temperature sensing element to the control IC unit from the power element unit. A plurality of wire bondings that electrically connect the control IC unit and the power element unit,
In an ignition device for a vehicle including an igniter having the control IC unit, the power element unit, and a mold resin that seals the plurality of wire bondings, the control IC unit includes the control IC unit when the power element is overheated. A gate voltage cutoff circuit for forcibly turning off the gate signal of the power element to stop the primary current, and further, the power due to noise induced by the temperature signal output by the temperature sensing element when the primary current is interrupted A malfunction prevention circuit for preventing the thermal shutoff operation of the element is provided ,
The malfunction prevention circuit receives the temperature signal output from the temperature sensing element, and an overheat detection unit that performs an overheat determination of the power element based on the temperature signal outputs a determination that is input to the malfunction prevention circuit. A latch circuit that latches the output and sends the determination output to the gate voltage cutoff circuit;
The latch circuit outputs an overheat determination output indicating that the power element is overheated. When the power element drive signal supplied from the ECU to the ignition device is energized, the latch circuit outputs the overheat determination output. When the determination output is the overheat determination output and the power element drive signal is cut off, the overheat determination output is not latched .

すなわち、感温素子を内蔵したパワー素子部とパワー素子を制御する制御IC部とが別体で形成されているイグナイタにおいては、感温素子が制御IC部へ送出する温度信号にノイズがのり、このノイズによる温度信号の変動を制御IC部に備えられた過熱検出回路が、パワー素子の検出温度が設定値よりも小さいにもかかわらず、パワー素子の過熱である、と誤判定する。その結果、従来の点火装置の構成では、パワー素子がサーマルシャットオフ動作をする。そして、さらにこのサーマルシャットオフは、点火装置がキーオフされるまで継続する。   That is, in an igniter in which a power element unit incorporating a temperature sensing element and a control IC part for controlling the power element are formed separately, noise is added to the temperature signal sent from the temperature sensing element to the control IC part, The overheat detection circuit provided in the control IC unit erroneously determines that the temperature of the power element is overheated even though the detected temperature of the power element is smaller than the set value. As a result, in the conventional ignition device configuration, the power element performs a thermal shut-off operation. Further, this thermal shut-off continues until the ignition device is keyed off.

本発明の点火装置は、この温度信号に誘起されたノイズによりパワー素子がサーマルシャットオフ動作するという誤動作を防止し、パワー素子が過熱したときにのみ確実にサーマルシャットオフが行われるようにするものである。本発明では、その方法としてノイズに起因する誤った判定結果に基づいてパワー素子の一次電流を遮断することを防止する誤動作防止回路を、ゲート電圧遮断回路の入力に対して設けている。   The ignition device of the present invention prevents the malfunction of the power element performing a thermal shut-off operation due to the noise induced by the temperature signal, and ensures that the thermal shut-off is performed only when the power element is overheated. It is. In the present invention, a malfunction prevention circuit for preventing the primary current of the power element from being interrupted based on an erroneous determination result due to noise is provided as an input method for the gate voltage cutoff circuit.

本構成により、誤動作防止回路は、上記ノイズによる誤判定に基づく制御信号をゲート電圧遮断回路に送出することを排除し、真にパワー素子が過熱している場合のみ、制御信号をゲート電圧遮断回路に送出してゲート電圧遮断回路を作動させることができる。すなわち、温度信号に誘起されたノイズによりパワー素子がサーマルシャットオフ動作し、不要に長く点火動作が停止することを防止し、パワー素子が過熱している場合は確実に一次電流を遮断することができる。   With this configuration, the malfunction prevention circuit eliminates sending the control signal based on the erroneous determination due to the noise to the gate voltage cutoff circuit, and the control signal is only sent to the gate voltage cutoff circuit when the power element is truly overheated. To activate the gate voltage cutoff circuit. That is, the power element is thermally shut off by noise induced by the temperature signal, preventing the ignition operation from being stopped unnecessarily for a long time, and if the power element is overheated, the primary current can be cut off reliably. it can.

なお、本発明のパワー素子部と制御IC部とが別体で形成されているというのは、図1(b)及び図2に図示されているように、パワー素子部2と制御IC部3とがそれぞれ別の金属フレーム上に、かつ別の基板上に構成されている状態を意味している。従って、パワー素子部2と制御IC部3との信号のやり取りは、ワイヤボンディングを介して行われる。   Note that the power element unit and the control IC unit of the present invention are formed separately, as shown in FIGS. 1B and 2, the power element unit 2 and the control IC unit 3. Means a state of being formed on different metal frames and on different substrates. Therefore, exchange of signals between the power element unit 2 and the control IC unit 3 is performed through wire bonding.

本発明者の解明した温度信号にノイズがのる理由は次のとおりである。図2の断面図において、パワー素子部2及び制御IC部3は、それぞれ別の金属フレーム51及び52に固定されている。そして、パワー素子部2及び制御IC部3とはワイヤボンディング41、42、43で接続されている。これらのワイヤボンディングには、感温素子22(図3参照)の温度信号をパワー素子部2から制御IC部3へ伝達する伝送路も含まれている。さらに、パワー素子部2、制御IC部3、金属フレーム51及び52は、ワイヤボンディング41、42、43とともにモールド樹脂4で封止されている。従って、ワイヤボンディング41、42、43と金属フレーム51とは、間にモールド樹脂4を挟む一種のコンデンサとなっている。ここで、金属フレーム51はパワー素子21(図3参照)のコレクタとなっている。従って、一次電流遮断時のコレクタの急激な電圧変化により、温度信号の通路であるワイヤボンディングにノイズが発生する。そして、パワー素子部2から制御IC部3へとワイヤボンディングを通る温度信号にノイズがのる。   The reason why noise is added to the temperature signal that has been elucidated by the present inventor is as follows. In the cross-sectional view of FIG. 2, the power element unit 2 and the control IC unit 3 are fixed to separate metal frames 51 and 52, respectively. The power element unit 2 and the control IC unit 3 are connected by wire bonding 41, 42, 43. These wire bondings include a transmission path for transmitting the temperature signal of the temperature sensitive element 22 (see FIG. 3) from the power element unit 2 to the control IC unit 3. Further, the power element unit 2, the control IC unit 3, and the metal frames 51 and 52 are sealed with the mold resin 4 together with the wire bondings 41, 42, and 43. Therefore, the wire bondings 41, 42, 43 and the metal frame 51 form a kind of capacitor with the mold resin 4 sandwiched therebetween. Here, the metal frame 51 is a collector of the power element 21 (see FIG. 3). Therefore, a sudden voltage change in the collector when the primary current is interrupted causes noise in wire bonding, which is a temperature signal path. Then, noise is applied to the temperature signal passing through the wire bonding from the power element unit 2 to the control IC unit 3.

また、前記誤動作防止回路は、前記感温素子が出力する前記温度信号を入力し、該温度信号に基づいて前記パワー素子の過熱判定を行う過熱検出部が出力し、前記誤動作防止回路に入力される判定出力に対してラッチを行い、前記判定出力を前記ゲート電圧遮断回路に送出するラッチ回路であり、前記ラッチ回路は、入力される前記判定出力が前記パワー素子の過熱を示す過熱判定出力であり、ECUから前記点火装置に供給されるパワー素子駆動信号が通電であるときは、前記過熱判定出力に対してラッチを行い、前記判定出力が前記過熱判定出力であり、前記パワー素子駆動信号が遮断であるときは、前記過熱判定出力に対してラッチを行わない構成である。本構成によれば、たとえ温度信号に誘起されたノイズが過熱判定スレシュホールドレベルを超えているために、過熱検出部がパワー素子は過熱していると誤判定し、過熱判定出力(Hi)を送出したとしても、その過熱判定出力(Hi)は、次段のラッチ回路においてパワー素子駆動信号が遮断(Lo)であるときはラッチされないので、ラッチ回路出力は、Lo出力となる。従って、パワー素子のゲート端子をオフとして一次コイルの一次電流を遮断することはない。これにより、上記ノイズによるパワー素子のサーマルシャットオフ誤動作を防止することができる。
The malfunction prevention circuit receives the temperature signal output from the temperature sensing element, and an overheat detection unit that performs an overheat determination of the power element based on the temperature signal outputs and inputs the temperature signal to the malfunction prevention circuit. A latch circuit that latches the determination output and sends the determination output to the gate voltage cut-off circuit. The latch circuit is an overheat determination output indicating that the input of the determination output indicates overheating of the power element. Yes, when the power element drive signal supplied from the ECU to the ignition device is energized, the overheat determination output is latched, the determination output is the overheat determination output, and the power element drive signal is When it is shut off, the overheat determination output is not latched. According to this configuration, even if the noise induced in the temperature signal exceeds the overheat determination threshold level, the overheat detection unit erroneously determines that the power element is overheated and outputs the overheat determination output (Hi). Even if it is sent, the overheat determination output (Hi) is not latched when the power element drive signal is cut off (Lo) in the latch circuit at the next stage, so the latch circuit output becomes Lo output. Therefore, the primary current of the primary coil is not cut off by turning off the gate terminal of the power element. Thereby, the thermal shut-off malfunction of the power element due to the noise can be prevented.

一方、過熱検出部がパワー素子は過熱していると判定し、ラッチ回路に過熱判定出力(Hi)が入力され、また、同時にラッチ回路に入力されるパワー素子駆動信号が通電(Hi)であるときは、ラッチ回路は、入力する過熱判定出力をラッチして過熱判定出力(Hi)を送出する。ラッチ回路が出力した過熱判定出力(Hi)は、ゲート電圧遮断回路(図3参照)を介してパワー素子のゲート端子をオフとして一次コイルの一次電流を遮断するサーマルシャットオフ動作を正常に行う。   On the other hand, the overheat detection unit determines that the power element is overheated, the overheat determination output (Hi) is input to the latch circuit, and the power element drive signal input to the latch circuit at the same time is energization (Hi). When this happens, the latch circuit latches the input overheat determination output and sends out the overheat determination output (Hi). The overheat determination output (Hi) output from the latch circuit normally performs a thermal shut-off operation that shuts off the primary current of the primary coil by turning off the gate terminal of the power element via the gate voltage cutoff circuit (see FIG. 3).

また、過熱検出部がパワー素子は過熱していないと判定し、ラッチ回路に判定出力としてLo出力が入力されている場合は、パワー素子駆動信号が通電(Hi)であっても、あるいは遮断(Lo)であってもラッチ回路は、Lo出力を送出するのでパワー素子が一次コイルの一次電流を遮断することはない。   Further, when the overheat detection unit determines that the power element is not overheated and the Lo output is input as the determination output to the latch circuit, even if the power element drive signal is energized (Hi) or cut off ( Even in the case of Lo), since the latch circuit sends out the Lo output, the power element does not cut off the primary current of the primary coil.

本発明によると、パワー素子と制御IC部とが別体で構成され、かつサーマルシャトオフの解除条件がパワーオンリセットのロジックで構成されているイグナイタにおいて、点火コイル駆動信号の一次電流のオフ期間中にパワー素子に内蔵された感温素子の温度信号に誘起されたノイズにより、パワー素子の温度が設定温度より低いにもかかわらず、サーマルシャトオフ動作がセットされ、不要なサーマルシャトオフが長く継続されることを防止したパワー素子の過熱保護回路を備えた車両の点火装置を提供することができる。   According to the present invention, in the igniter in which the power element and the control IC unit are configured separately and the thermal shut-off cancellation condition is configured by the power-on reset logic, the off-period of the primary current of the ignition coil drive signal Due to the noise induced in the temperature signal of the temperature sensing element built into the power element, the thermal shut-off operation is set even though the temperature of the power element is lower than the set temperature, and the unnecessary thermal shut-off is prolonged. It is possible to provide a vehicle ignition device including a power element overheat protection circuit that is prevented from being continued.

以下、本発明の実施形態について図1〜図3を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1(a)は、本実施形態が適用されるイグナイタ1の外観を示す斜視図である。図1(b)は、図1(a)のイグナイタ1の内部の構成を示す平面図で、モールド樹脂4を取り除いた状態を示している。図2は、図1(b)のI―I断面図を示す。ただし、図2では説明の便宜上モールド樹脂で封止した状態を表している。図3は、本実施形態の点火装置を示すブロックダイヤ(等価回路)である。   FIG. 1A is a perspective view showing an appearance of an igniter 1 to which the present embodiment is applied. FIG. 1B is a plan view showing the internal configuration of the igniter 1 of FIG. 1A, and shows a state where the mold resin 4 is removed. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. However, FIG. 2 shows a state sealed with mold resin for convenience of explanation. FIG. 3 is a block diagram (equivalent circuit) showing the ignition device of the present embodiment.

イグナイタ1は、本発明の車両の点火装置の一部を構成するもので点火コイルの一次電流を通電、遮断するパワー素子部と、パワー素子を制御するための制御IC部を備えている。本実施形態のイグナイタ1は、図1(b)及び図2に図示されているように、パワー素子部2と、制御IC部3と、金属フレーム51〜56を備えている。パワー素子部2は金属フレーム51上に形成され、制御IC部3は金属フレーム52上に形成されている。金属フレーム51と金属フレーム52とは電気的に導通はなく、パワー素子部2と制御IC部3とは別体に形成されている。そして、パワー素子部2と制御IC部3とはワイヤボンディング41、42、43で電気的に接続されている。このワイヤボンディング41〜43の中には、パワー素子部2のIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ:本発明のパワー素子に該当する)の温度を検出する感温ダイオード(本発明の感温素子に該当する)の温度信号をパワー素子部2から制御IC部3へと伝達するための伝送路としてのワイヤボンディングも含まれている。さらに、金属フレーム51及び金属フレーム56上には、イグナイタを構成するその他の構成部品5a、5b、5cが形成されている。このように構成されたパワー素子部2、制御IC部3、ワイヤボンディング41〜43、その他の構成部品5a〜5cは、金属フレーム51〜56とともにモールド樹脂4で封止され、図1(a)に示す形状となっている。なお、金属フレーム51は、IGBTのコレクタ端子となっている。   The igniter 1 constitutes a part of the ignition device for a vehicle according to the present invention, and includes a power element unit for energizing and interrupting a primary current of the ignition coil, and a control IC unit for controlling the power element. The igniter 1 of the present embodiment includes a power element unit 2, a control IC unit 3, and metal frames 51 to 56, as shown in FIGS. The power element unit 2 is formed on the metal frame 51, and the control IC unit 3 is formed on the metal frame 52. The metal frame 51 and the metal frame 52 are not electrically connected, and the power element unit 2 and the control IC unit 3 are formed separately. The power element unit 2 and the control IC unit 3 are electrically connected by wire bonding 41, 42, 43. In these wire bondings 41 to 43, a temperature sensing diode (corresponding to the temperature sensing element of the present invention) for detecting the temperature of the IGBT (insulated gate bipolar transistor: corresponding to the power element of the present invention) of the power element unit 2 is included. Wire bonding as a transmission path for transmitting the temperature signal from the power element unit 2 to the control IC unit 3 is also included. Further, on the metal frame 51 and the metal frame 56, other components 5a, 5b, and 5c constituting the igniter are formed. The power element unit 2, the control IC unit 3, the wire bondings 41 to 43, and the other component parts 5a to 5c configured as described above are sealed with the mold resin 4 together with the metal frames 51 to 56, and FIG. It has the shape shown in The metal frame 51 is an IGBT collector terminal.

図3は、上記のように配置されたイグナイタ1のパワー素子部2、制御IC部3及びイグナイタ1が駆動する一次コイル、二次コイル等を含む本実施形態の点火装置の等価回路を示すブロックダイヤである。図3に示すように、この点火装置は、イグナイタ1と点火コイル60とからなっている。イグナイタ1は、パワー素子部2と制御IC部3と電流検出抵抗23を有している。パワー素子部2は、一次コイルの一次電流を通電、遮断制御するIGBT21とIGBT21の温度を検出する感温ダイオード22を有している。   FIG. 3 is a block diagram showing an equivalent circuit of the ignition device of the present embodiment including the power element unit 2 of the igniter 1, the control IC unit 3, the primary coil driven by the igniter 1, the secondary coil, and the like arranged as described above. It is a diamond. As shown in FIG. 3, the ignition device includes an igniter 1 and an ignition coil 60. The igniter 1 includes a power element unit 2, a control IC unit 3, and a current detection resistor 23. The power element unit 2 includes an IGBT 21 that controls energization and cutoff of the primary current of the primary coil, and a temperature-sensitive diode 22 that detects the temperature of the IGBT 21.

制御IC部3は、感温ダイオード22からの温度信号を入力してIGBT21が過熱であるか非過熱であるか判定を行い、その結果を判定出力として出力する過熱検出回路31、過熱検出回路31が出力する判定出力をラッチするか否かを決定するラッチ回路32、ラッチ回路32から入力される判定出力に基づいてIGBT21のゲート電圧をオフとするサーマルシャットオフ動作を指示するゲート電圧遮断回路33、IGBT21のゲート電圧をオン.オフ制御するドライブ回路34、ゲート電圧を制御して一次電流を設定値に制限する電流制限回路35、ECUから入力するIGBT駆動信号の入力段に設けられ、外部からの入力信号に対するイグナイタ1の回路の保護を目的とする入力回路36、バッテリ電源(+B)からの直流電圧を一定電圧に制御する定電圧回路38、ECUへダイアグ信号を送出するためのダイアグ信号生成回路37、を有している。   The control IC unit 3 receives a temperature signal from the temperature sensing diode 22 to determine whether the IGBT 21 is overheated or non-overheated, and outputs an overheat detection circuit 31 and an overheat detection circuit 31 that output the result as a determination output. The latch circuit 32 for determining whether or not to latch the determination output outputted from the gate, and the gate voltage cutoff circuit 33 for instructing the thermal shut-off operation for turning off the gate voltage of the IGBT 21 based on the determination output input from the latch circuit 32 The gate voltage of the IGBT 21 is turned on. A drive circuit 34 for controlling off, a current limiting circuit 35 for controlling the gate voltage to limit the primary current to a set value, and an igniter 1 circuit for an input signal from the outside provided in an input stage of an IGBT drive signal input from the ECU An input circuit 36 for the purpose of protection, a constant voltage circuit 38 for controlling the DC voltage from the battery power source (+ B) to a constant voltage, and a diagnosis signal generation circuit 37 for sending a diagnosis signal to the ECU. .

本発明のラッチ回路32の動作について、図2〜図5を参照して説明する。   The operation of the latch circuit 32 of the present invention will be described with reference to FIGS.

図2に図示されているように、ワイヤボンディング41〜43と金属フレーム51とは、間に絶縁体であるモールド樹脂4が充填された一種のコンデンサとなっている。モールド樹脂4の誘電率は高いので、空気(真空)に比較してワイヤボンディングと金属フレームとの間に蓄えられるエネルギーが高くなる(浮遊容量が大きくなる)。ここで、金属フレーム51は、IGBT21のコレクタとなっているため、最大10A程度の大電流が流れる。従って、このIGBT21のコレクタ電流が遮断されたときのコレクタ電圧の急激な変化によりワイヤボンディングを伝達する電気信号である温度信号にノイズが発生し、温度信号の電圧値が変動することとなる。   As shown in FIG. 2, the wire bondings 41 to 43 and the metal frame 51 are a kind of capacitor filled with a mold resin 4 as an insulator. Since the dielectric constant of the mold resin 4 is high, the energy stored between the wire bonding and the metal frame is higher than that of air (vacuum) (the stray capacitance is increased). Here, since the metal frame 51 is a collector of the IGBT 21, a large current of about 10 A at the maximum flows. Therefore, noise is generated in the temperature signal, which is an electrical signal for transmitting wire bonding, due to a rapid change in the collector voltage when the collector current of the IGBT 21 is cut off, and the voltage value of the temperature signal varies.

この現象に基づく本実施形態の点火装置の動作を図4に基づいて説明する。図4は、本実施形態の点火装置の一次コイルを流れる一次電流、二次コイルを流れる二次電流及び感温ダイオード出力の波形図である。図4において、(1)に示すIGBT駆動信号は、ECUから点火装置に送出されるIGBTの通電、遮断制御を指示する信号でHiのとき、IGBTはオンとなり一次コイルに一次電流が流れる。Loのとき、IGBTはオフとなり一次電流は遮断される。(2)は、そのときの一次電流の大きさを表している。(3)から(6)は、一次電流遮断時の横軸(時間軸)を拡大して、感温ダイオード出力(Vf)、一次コイルを流れる一次電流、二次コイルに発生する電圧、過熱検出回路31が出力する判定出力を表している。なお、(3)の感温ダイオード出力(Vf)は、感温ダイオード22から送出された出力がワイヤボンディングを経由して過熱検出回路31(図3参照)に到達したときの状態を示している。ここで、(1)のHiレベル―Hiレベルの間隔(横軸)は10msec程度であり、一方、(3)〜(6)の横軸は、5μsec/divである。   The operation of the ignition device of this embodiment based on this phenomenon will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a waveform diagram of the primary current flowing through the primary coil of the ignition device of the present embodiment, the secondary current flowing through the secondary coil, and the temperature-sensitive diode output. In FIG. 4, the IGBT drive signal shown in (1) is a signal instructing energization / cutoff control of the IGBT sent from the ECU to the ignition device, and when the signal is Hi, the IGBT is turned on and a primary current flows through the primary coil. When Lo, the IGBT is turned off and the primary current is cut off. (2) represents the magnitude of the primary current at that time. (3) to (6) expands the horizontal axis (time axis) when the primary current is interrupted, temperature sensitive diode output (Vf), primary current flowing through the primary coil, voltage generated in the secondary coil, overheat detection The determination output which the circuit 31 outputs is represented. The temperature-sensitive diode output (Vf) in (3) indicates a state when the output sent from the temperature-sensitive diode 22 reaches the overheat detection circuit 31 (see FIG. 3) via wire bonding. . Here, the interval (horizontal axis) between Hi level and Hi level in (1) is about 10 msec, while the horizontal axis in (3) to (6) is 5 μsec / div.

一次電流が遮断されて、(4)に示すように一次電流が急激に減少したとき、(3)の感温ダイオード出力(Vf)には、上記した理由によりワイヤボンディングにおいてA、B、Cで示すようなノイズがのる。このノイズの部分は過熱判定スレシュホールドレベル(Vref)を超えているので、この感温ダイオード出力(Vf)が入力した過熱検出回路31(図3参照)は、(6)に示す判定出力を出力する。すなわち、この判定出力のHiの部分は、ノイズA、B、Cの部分においてIGBTは過熱していないにもかかわらず過熱しているとする過熱判定出力(Hi)である。   When the primary current is cut off and the primary current decreases rapidly as shown in (4), the temperature sensitive diode output (Vf) in (3) has A, B, and C in wire bonding for the above reasons. Noise as shown. Since this noise part exceeds the overheat determination threshold level (Vref), the overheat detection circuit 31 (see FIG. 3) to which the temperature sensitive diode output (Vf) is input outputs the determination output shown in (6). To do. That is, the Hi portion of the determination output is an overheat determination output (Hi) that the IGBT is overheated in the noise A, B, and C portions even though the IGBT is not overheated.

本実施形態では、さらに、この判定出力に対して誤動作防止回路としてラッチ回路を設ける。図3のブロックダイヤ及び図5の波形図に基づいて本発明のラッチ回路の効果について説明する。図5において、(a)のIGBT駆動信号は、図4の(1)に該当する。(b)の一次電流は、図4の(2)に該当する。(c)の感温ダイオード出力(Vf)は、図4の(3)に該当する。(d)の判定出力は、過熱検出回路31の出力で図4の(6)に該当する。(e)のラッチ回路出力は、ラッチ回路32の出力で、HiがIGBTの過熱判定、LoがIGBTの非過熱判定を表している。(f)のゲート出力は、ゲート電圧遮断回路33の出力で、HiのときIGBTは通電可能となり、LoのときIGBTはオフとされる。   In the present embodiment, a latch circuit is further provided as a malfunction prevention circuit for this determination output. The effect of the latch circuit of the present invention will be described based on the block diagram of FIG. 3 and the waveform diagram of FIG. In FIG. 5, the IGBT drive signal in (a) corresponds to (1) in FIG. The primary current (b) corresponds to (2) in FIG. The temperature-sensitive diode output (Vf) in (c) corresponds to (3) in FIG. The determination output in (d) corresponds to (6) in FIG. The latch circuit output of (e) is the output of the latch circuit 32, and Hi represents the overheat determination of the IGBT and Lo represents the non-overheat determination of the IGBT. The gate output of (f) is the output of the gate voltage cut-off circuit 33. When it is Hi, the IGBT can be energized, and when it is Lo, the IGBT is turned off.

(c)の感温ダイオード出力(Vf)の波形でP、Q、R、Sは、一次電流遮断時に感温ダイオード出力にのったノイズである。そして、P、Q、R、Sのノイズの位置では感温ダイオード出力は、すべて過熱検出判定スレシュホールドレベル(Vref)を超えている。また、このP、Q、R、Sのノイズとは別に、感温ダイオード出力(Vf)は、Z1(一点鎖線)の位置から過熱検出判定スレシュホールドレベル(Vref)を超えて低下している(Z1−Z2の区間)。このZ1−Z2の区間の感温ダイオード出力(Vf)の低下は、IGBT21の過熱によるものである。   In the waveform of the temperature sensitive diode output (Vf) in (c), P, Q, R, and S are noises that are caused by the temperature sensitive diode output when the primary current is interrupted. And in the position of the noise of P, Q, R, and S, all the temperature-sensitive diode outputs exceed the overheat detection determination threshold level (Vref). In addition to the P, Q, R, and S noises, the temperature sensitive diode output (Vf) decreases from the position of Z1 (dashed line) beyond the overheat detection determination threshold level (Vref) ( Z1-Z2 section). The decrease in the temperature sensitive diode output (Vf) in the section of Z1-Z2 is due to overheating of the IGBT 21.

従って、過熱検出回路31(図3参照)の判定出力は、図5(d)のように、P、Q及びZ1−Z2区間(R、Sも含む)に対応する位置で過熱を表すHiとなる。よって、従来技術のようにこの判定出力に基づいてIGBTのゲート電圧を制御した場合は、Pの位置において、IGBTが過熱していないにもかかわらず、IGBTのゲート電圧をオフとして一次電流を遮断する状態に設定され、さらに、その一次電流の遮断状態が点火装置の電源がオフとなるまで継続する。   Therefore, the determination output of the overheat detection circuit 31 (see FIG. 3) is Hi, which represents overheating at positions corresponding to the P, Q, and Z1-Z2 sections (including R and S) as shown in FIG. 5 (d). Become. Therefore, when the gate voltage of the IGBT is controlled based on this judgment output as in the prior art, the primary current is cut off by turning off the gate voltage of the IGBT at the position P even though the IGBT is not overheated. In addition, the primary current interruption state continues until the ignition device is turned off.

一方、本発明は、図3に示すように、過熱検出回路31の判定出力に対してラッチ回路32を設け、ラッチ回路32の出力をゲート電圧遮断回路33に入力している。ラッチ回路32は、過熱検出回路31から入力される判定出力がHi(過熱判定出力)であり、IGBT駆動信号がHi(通電)であるときのみ、Hi出力(IGBTゲート電圧オフ指令)を送出し、IGBT駆動信号がLo(遮断)であるときは、過熱検出回路31からの判定出力がHi(過熱判定出力)であっても、Lo出力をゲート電圧遮断回路33に送出する構成であるので、図5のX、Yの位置では、(e)のラッチ回路出力はLoとなっている(点線の部分)。すなわち、ボンディングワイヤにおいて感温ダイオードの温度信号にのるP及びQのノイズによってIGBTのゲート電圧がオフとされる誤動作を防止することができる。   On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 3, a latch circuit 32 is provided for the determination output of the overheat detection circuit 31, and the output of the latch circuit 32 is input to the gate voltage cutoff circuit 33. The latch circuit 32 sends a Hi output (IGBT gate voltage off command) only when the determination output input from the overheat detection circuit 31 is Hi (overheat determination output) and the IGBT drive signal is Hi (energization). When the IGBT drive signal is Lo (shutoff), the Lo output is sent to the gate voltage shutoff circuit 33 even if the judgment output from the overheat detection circuit 31 is Hi (overheat judgment output). At the positions X and Y in FIG. 5, the latch circuit output of (e) is Lo (dotted line portion). That is, it is possible to prevent a malfunction in which the gate voltage of the IGBT is turned off due to P and Q noise on the temperature signal of the temperature sensitive diode in the bonding wire.

そして、(a)のIGBT駆動信号がHiであり、(d)の判定出力がIGBTの過熱によりHi(過熱判定出力)となっているZ1の位置では、(e)のラッチ回路出力はHi(過熱)となっている。よって、ラッチ回路出力のHi(過熱)に対応して、(f)のゲート出力は、Loとなり一次電流が遮断されるサーマルシャットオフがセットされる(ロック防止作動)。これにより、本発明は、ボンディングワイヤにおいて感温ダイオードの温度信号にのるノイズによって、IGBTが過熱していないにもかかわらず、IGBTのゲート電圧をオフとして一次電流を遮断してしまう誤動作を防止するとともに、IGBTの過熱を正確に検出して的確に過熱保護回路を作動させることができる。また、誤動作により不要に長く一次電流を停止することを回避することができる。   Then, at the position of Z1 where the IGBT drive signal of (a) is Hi and the determination output of (d) is Hi (overheat determination output) due to overheating of the IGBT, the latch circuit output of (e) is Hi ( Overheating). Therefore, in response to Hi (overheating) of the latch circuit output, the gate output of (f) becomes Lo, and a thermal shut-off that interrupts the primary current is set (lock prevention operation). As a result, the present invention prevents malfunctions that shut off the primary current by turning off the gate voltage of the IGBT even though the IGBT is not overheated due to noise on the temperature signal of the temperature sensitive diode in the bonding wire. At the same time, it is possible to accurately detect the overheating of the IGBT and operate the overheat protection circuit accurately. Further, it is possible to avoid stopping the primary current unnecessarily long due to a malfunction.

(a)は、本発明の実施形態が適用されるイグナイタ1の外観を示す斜視図である。(b)は、イグナイタ1の内部を示す平面図である。(A) is a perspective view which shows the external appearance of the igniter 1 with which embodiment of this invention is applied. FIG. 2B is a plan view showing the inside of the igniter 1. 図1(b)の I―I断面図である。It is II sectional drawing of FIG.1 (b). 実施形態の点火装置のブロックダイヤ(等価回路)である。It is a block diagram (equivalent circuit) of the ignition device of an embodiment. 実施形態の点火装置の一次電流、二次電圧、感温ダイオード及びラッチ回路のラッチ出力の波形図である。It is a wave form diagram of a latch output of a primary current of an ignition device of an embodiment, a secondary voltage, a temperature sensing diode, and a latch circuit. 実施形態の点火装置の一次電流、感温ダイオード及びラッチ回路のラッチ出力の波形図である。It is a waveform diagram of the primary output of the ignition device of the embodiment, the temperature sensitive diode, and the latch output of the latch circuit. 従来の点火装置におけるサーマル方式過熱保護回路の主要部分のブロックダイヤである。It is a block diagram of the main part of the thermal type overheat protection circuit in the conventional ignition device. 図6の過熱保護回路のサーマルシャットオフ動作のタイムチャートである。7 is a time chart of a thermal shut-off operation of the overheat protection circuit of FIG. 6.

符号の説明Explanation of symbols

1:イグナイタ
2、102:パワー素子部 21、121:IGBT(パワー素子)
22、122:感温ダイオード 23、123:電流検出抵抗
3、103:制御IC部 31、131:過熱検出回路
32:誤動作防止回路(ラッチ回路) 33、133:ゲート電圧遮断回路
34、134:ドライブ回路 35、135:電流制限回路
36:入力回路 37:ダイアグ信号生成回路 38:定電圧回路
4:モールド樹脂
41、42、43:ワイヤボンディング
51、52、53、54、55、56:金属フレーム
60:点火コイル
1: Igniter
2, 102: Power element part 21, 121: IGBT (power element)
22, 122: Temperature-sensitive diode 23, 123: Current detection resistor
3, 103: Control IC section 31, 131: Overheat detection circuit 32: Malfunction prevention circuit (latch circuit) 33, 133: Gate voltage cutoff circuit
34, 134: drive circuit 35, 135: current limiting circuit 36: input circuit 37: diagnostic signal generation circuit 38: constant voltage circuit 4: mold resin 41, 42, 43: wire bonding 51, 52, 53, 54, 55, 56: Metal frame 60: Ignition coil

Claims (1)

点火コイルの一次コイルを流れる一次電流を通電、遮断制御するパワー素子と、前記パワー素子に内蔵され該パワー素子の温度を検出する感温素子と、を含むパワー素子部と、
前記パワー素子部と別体で設けられ、該パワー素子の通電、遮断動作を指示する制御IC部と、
前記制御IC部から前記パワー素子部に前記通電、遮断動作の指示を伝達するワイヤボンディング及び前記感温素子が検知した温度信号を前記パワー素子部から前記制御IC部に伝達するワイヤボンディングと、を含む前記制御IC部と前記パワー素子部とを電気的に接続する複数のワイヤボンディングと、
前記制御IC部と、前記パワー素子部と、前記複数のワイヤボンディングとを封止するモールド樹脂と、を有するイグナイタを備える車両の点火装置において
前記制御IC部には、前記パワー素子の過熱時に該パワー素子のゲート信号を強制的にオフとし前記一次電流を停止するゲート電圧遮断回路が設けられ、さらに、前記一次電流遮断時に前記感温素子が出力する前記温度信号に誘起されるノイズによる前記パワー素子のサーマルシャットオフ動作を防止する誤動作防止回路が具備され
前記誤動作防止回路は、前記感温素子が出力する前記温度信号を入力し、該温度信号に基づいて前記パワー素子の過熱判定を行う過熱検出部が出力し、前記誤動作防止回路に入力される判定出力に対してラッチを行い、前記判定出力を前記ゲート電圧遮断回路に送出するラッチ回路であり、
前記ラッチ回路は、入力される前記判定出力が前記パワー素子の過熱を示す過熱判定出力であり、ECUから前記点火装置に供給されるパワー素子駆動信号が通電であるときは、前記過熱判定出力に対してラッチを行い、前記判定出力が前記過熱判定出力であり、前記パワー素子駆動信号が遮断であるときは、前記過熱判定出力に対してラッチを行わないことを特徴とする車両の点火装置。
A power element unit including a power element for energizing and controlling the primary current flowing through the primary coil of the ignition coil, and a temperature sensing element built in the power element for detecting the temperature of the power element;
A control IC unit provided separately from the power element unit and instructing energization and shut-off operation of the power element;
Wire bonding for transmitting instructions of the energization and shut-off operations from the control IC unit to the power element unit, and wire bonding for transmitting a temperature signal detected by the temperature sensing element to the control IC unit from the power element unit. A plurality of wire bondings that electrically connect the control IC unit and the power element unit,
In an ignition device for a vehicle including an igniter having the control IC unit, the power element unit, and a mold resin that seals the plurality of wire bondings, the control IC unit includes the control IC unit when the power element is overheated. A gate voltage cutoff circuit for forcibly turning off the gate signal of the power element to stop the primary current, and further, the power due to noise induced by the temperature signal output by the temperature sensing element when the primary current is interrupted A malfunction prevention circuit for preventing the thermal shutoff operation of the element is provided ,
The malfunction prevention circuit receives the temperature signal output from the temperature sensing element, and an overheat detection unit that performs an overheat determination of the power element based on the temperature signal outputs a determination that is input to the malfunction prevention circuit. A latch circuit that latches the output and sends the determination output to the gate voltage cutoff circuit;
The latch circuit outputs an overheat determination output indicating that the power element is overheated. When the power element drive signal supplied from the ECU to the ignition device is energized, the latch circuit outputs the overheat determination output. An ignition device for a vehicle , wherein latching is performed, and when the determination output is the overheat determination output and the power element drive signal is cut off, the overheat determination output is not latched .
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