JPH09177647A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents
内燃機関用点火装置Info
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- JPH09177647A JPH09177647A JP7340316A JP34031695A JPH09177647A JP H09177647 A JPH09177647 A JP H09177647A JP 7340316 A JP7340316 A JP 7340316A JP 34031695 A JP34031695 A JP 34031695A JP H09177647 A JPH09177647 A JP H09177647A
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Abstract
ップに盛り込み温度依存性が少なくすること。 【解決手段】ワンチップの中に電流制限回路を設け、電
流検出回路にダイオードを設けて電流検出負荷素子なら
びに回路素子の温度係数をキャンセルした構成。 【効果】本発明により、電流制限回路の検出レベル温度
依存性を少なくできる。自己分離形N−MOSトランジ
スタによる回路構成によりワンチップ化が容易になる。
Description
点火装置に関する。
3 号公報に記載されたものがある。これは電流制限回路
をバイポーラトランジスタ増幅回路またはバイポーラト
ランジスタ差動回路で構成し、検出部は抵抗素子による
電位差のみでの検出となっていた。
電流制限回路をバイポーラトランジスタ増幅回路または
バイポーラトランジスタ差動回路で構成しているため、
IGBTとワンチップに集積するにはアイソレイション
または接合形構造が必要であり、素子面積及びマスク枚
数増加等により製造工程が複雑になり不利であった。ま
た、検出部は抵抗素子による電位差のみでの検出である
ため、温度による検出レベルへの影響に対して考慮され
ていなかった。
機関用点火装置を提供することにある。
に、電流制限回路を自己分離形N−MOSトランジスタ
回路で構成することにより、IGBTのチップの中に容
易に作り込むことができ、コンパクトな点火装置を供給
することができる。
ことにより、検出回路の温度依存性を少なくできるた
め、信頼性の高い点火装置を達成することができる。
流制限機能を持ったIGBT点火装置がワンチップで可
能となる。
成例を示す。1はECU、2は点火装置、3は点火コイ
ル、4は点火プラグを示す。ECU1の出力段は、PN
Pトランジスタ9,NPNトランジスタ10,抵抗11
より構成され、CPU8により算出された適正な点火タ
イミングでトランジスタ9,10をON,OFFし、点
火装置にHIGH,LOWのパルスを出力する。点火装
置2は、パワートランジスタ5、とハイブリッドIC1
3に実装された電流検出用負荷6,電流制御回路7、お
よび入力抵抗12より構成され、ECU1の出力信号が
LOW→HIGHでパワートランジスタ5は通電を開始
し、HIGH→LOWで遮断することによりパワートラ
ンジスタ5のコレクタ部に300〜400Vの高電圧を
発生する。
成を表す内部等価回路を示す。14は点火コイル、15
は点火コイル14の1次コイルに流れる1次電流を通
電,遮断する主回路を構成するメインIGBT、16は
1次電流を検知する電流検出用のサブIGBTである。
17は1次電流を検知する電流検知回路、17は電流検
知回路、18はゲート電圧を制御して1次電流を設定値
に制限する電流制限回路、19は入力抵抗である。20
は、メインIGBT15,サブIGBT16,電流検知回路17,電
流制限回路18,入力抵抗19をワンチップに集約した
ICである。図1の通常のシステムに対しパワートラン
ジスタ、電流検出用負荷、電流制御回路は同一ワンチッ
プ上の集積回路で構成されている。
システム構成を示す。
れている。パワートランジスタ21はエンハンスメント
形n−チャンネルMOSゲートトランジスタとPNPバ
イポーラトランジスタを組み合わせたIGBTであり、
主回路を構成するメインIGBT及び1次電流を検知する電
流検出用のサブIGBTで構成され、メインIGBTと
サブIGBTは1000:1〜10000:1の比で分
けられている。電流検出用負荷素子22はサブIGBT
のエミッタとGND間に設けられ、拡散抵抗によりワン
チップの中で構成されている。例えば、前記比が100
0:1の場合、メインIGBTに8Aが流れるとサブI
GBTに8mAの電流が流れる。検出電圧を0.8Vと
すると、0.8(V)/0.008(A)=100(Ω)
であるため拡散抵抗を100Ωに設定する。また同じ条
件で、前記メインとサブの比が10000:1の場合は
拡散抵抗を1kΩに設定すればよい。この比率と抵抗値
は任意に設定出来る。図7にIGBT55内で構成される拡散
抵抗57の例を示す。
ップされたダイオード28,29の順方向電圧によりバ
イアス電圧がかけられている。N−MOSトランジスタ
23のゲートスレッシュホールド電圧と電流検出用負荷
素子22の温度係数に対してダイオードの順方向電圧の
温度係数が零になるように設定することにより、電流と
検出電圧の関係はつねに一定となり温度係数をもたない
電流検出を可能としている。
00〜3000ppm の正の温度係数をもっているため、
たとえば抵抗の温度係数を2500ppm と考え、検出レ
ベルを0.8±0.2V(0.6〜1.0V)とすると、電
流検出回路において100℃温度が上がった場合、抵抗
値は25%変化するため電流に対応した検出電圧は1.
0Vとなり+0.2V上がることになる。これと対照的
にダイオードは一般的に−2mV/℃という負の温度係
数をもっているため、100℃の温度変化があると−2
mV×100=−0.2V となり抵抗の温度係数をキャ
ンセルすることができる。本例においてはN−MOSト
ランジスタのスレッシュホールド電圧の温度特性も考慮
してダイオード28,29を2直で構成している。前記
ダイオードはポリシリコンで構成され、図8にIGBT58上
に形成したポリシリコンダイオード59の例を示す。
検出後ミラー積分回路等を設けて一巡伝達ゲインを下げ
ることにより非飽和時の発振現象をおさえる構成をとっ
ていた。IGBTイグナイタにミラー積分回路を設けた
例を図5に示す。MOS差動増幅器で構成した電流制限
回路及び抵抗43とコンデンサ44によりミラー積分回
路を構成している。しかしIGBT内に構成したMOS
トランジスタ増幅回路ならびにMOS差動増幅回路で
は、ゲインの低い増幅回路を構成することにより一巡伝
達ループゲインの位相余有を持たせることに重点をおき
非飽和時の発振現象を低減することを実現できる。図9
にIGBT動作を表す波形の一例を示す。IGBTに点
火信号が入力され、IGBTがONし、コレクタ電流が
流れるとIGBTのコレクタ・エミッタ間電圧は上昇す
る。コレクタ電流が電流制限値になった時点でIGBT
が不飽和状態になり、電流が一定に制御される。この電
流制御は点火コイルの一次インダクタンスによる二次遅
れとIGBTの増幅率の関係で、不飽和制御された時点
で電流が発振する事があり、フィードバックループの一
巡周波数応答解析を行い、十分なゲイン余裕があること
を確認することが重要である。図10にフィードバック
ループの一端を解放した状態での一巡伝達の位相・ゲイ
ン周波数応答の一例を示す。
B以上で位相が180°遅れた場合であるが、前記N−
MOS電流制限回路をミラー積分回路構成にすると遅れ
が大きくなり発振に対しての余有が少なくなってしまう
為、ワンチップ化には図4の構成の方が有利である。
ランジスタ23で構成されているためIGBTを構成す
るPNPN半導体構造の中で容易に作り込むことが可能
となっている。図6にその構造を示す。IGBT50は半導体
のPNPNの4層構成からなる。コレクタ51に電源の
正電圧、エミッタ52に電源の負電圧を接続し、酸化膜
により絶縁されたゲート53に十分な正の電圧を印加す
ることにより空乏層にNチャンネルが形成され、コレク
タからエミッタに電流が流れる。自己分離形N−MOS
トランジスタ49はIGBTのPベース層の中にN層形
成し、そこからソース,ドレイン端子を引き出し、その
間に酸化膜で絶縁したゲート端子を設けた構造となって
いる。ここで説明しているN−MOSトランジスタはエ
ンハンスメント形とディプリッション形の両方を想定す
る。
を図7に示す。トランジスタを形成するためにP−サブ
ストレート56を設け、その中にPNP、あるいはNP
Nトランジスタを形成する構造であるが、この構造はI
GBTの基本構造からかけ離れてしまい、マスク枚数が
増加するだけではなくP・N構造が4層以上となるため
製造上ならびに機能上問題が多い。
と同様に、パワートランジスタ30はIGBTで、主回
路を構成するメインIGBT及び1次電流を検知する電
流検出用のサブIGBTからなり、電流検出用負荷素子
31はサブIGBTのエミッタとGND間に設けられ
る。負荷素子はワンチップのなかで拡散抵抗により構成
される。
32と33,抵抗34,35,36で差動回路構成とな
っている。本実施例のN−MOSトランジスタも請求項
1の実施例と同様に自己分離形であるため、IGBTを
構成するPNPN半導体構造の中でつくりこまれる。差
動基準電圧を抵抗37,38で設定し、電流制御回路入
力段は抵抗39でプルアップされたダイオード40の順
方向電圧によりバイアス電圧がかけられている。差動回
路基準電圧と電流検出用負荷素子22の温度係数に対し
てダイオードの順方向電圧の温度係数が零になるように
設定することにより、負荷素子22による電圧降下はつ
ねに一定となり温度係数をもたない電流検出を可能とし
ている。動作原理は請求項1の例で説明したとおりであ
るが電流制限回路を差動回路で構成しているためN−M
OSトランジスタのスレッシュホールド電圧の温度特性
の影響がないためダイオード40一個で温度係数をキャ
ンセル出来る。
温度補償を踏まえた電流制限回路が簡単に形成できるた
めワンチップ化が容易となり信頼性の高いワンチップイ
グナイタが可能となる。
ンジスタの一実施例。
一実施例。
イオードの一実施例。
…点火プラグ、5…パワートランジスタ、6,22,3
1…電流検出用負荷、7,18…電流制限回路、8…C
PU、9…PNPトランジスタ、10…NPNトランジ
スタ、11,12,19,26,27,34,35,3
6,37,38,39,43,47…抵抗、13…ハイ
ブリッドIC基板、15…メインIGBT、16…サブ
IGBT、17…電流検知回路、20…ワンチップイグナイ
タ、21,30,48,50,55,59…IGBT、
23,32,33,42,49…自己分離形N−MOS
トランジスタ、28,29,40…ダイオード、44…
コンデンサ、51…コレクタ端子、52…ゲート端子、
53…エミッタ端子、54…接合分離形トランジスタ、
56…P−サブストレート、57…拡散抵抗、59…ポ
リシリコンダイオード。
Claims (2)
- 【請求項1】内燃機関用電子制御装置(以下「ECU」
という。)から出力される点火制御信号に応じて点火コ
イルに流れる一次電流を通電,遮断制御しその二次側に
高電圧を発生させるスイッチング素子を絶縁ゲート形バ
イポーラトランジスタ(以下「IGBT」という。)で
構成した内燃機関用点火装置において、その素子の保護
を目的とした保護回路をワンチップに集約したワンチッ
プイグナイタの保護機能の一つである電流制限回路を自
己分離形のN−MOSトランジスタで構成し、電流制限
回路部にダイオードを設けて検出回路の温度による影響
を少なくさせたことを特徴とする内燃機関用点火装置。 - 【請求項2】請求項1において、電流制限回路を自己分
離形N−MOS差動増幅回路(OP−AMP)で構成
し、電流制限回路部にダイオードを設けて検出回路の温
度による影響を少なくさせたことを特徴とする内燃機関
用点火装置。
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Cited By (8)
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EP1065916A2 (en) * | 1999-06-28 | 2001-01-03 | Hitachi, Ltd. | Resin sealed electronic device |
WO2002059478A1 (fr) * | 2001-01-24 | 2002-08-01 | Hitachi, Ltd. | Dispositif d'allumage de moteur a combustion interne |
DE10013255B4 (de) * | 1999-03-18 | 2009-12-17 | Hitachi, Ltd. | Harzgekapselte elektronische Vorrichtung zur Verwendung in Brennkraftmaschinen |
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1995
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999015788A3 (de) * | 1997-09-23 | 1999-05-20 | Siemens Ag | Vorrichtung zur unterdrückung unerwünschter zündungen bei einem ottomotor |
DE10013255B4 (de) * | 1999-03-18 | 2009-12-17 | Hitachi, Ltd. | Harzgekapselte elektronische Vorrichtung zur Verwendung in Brennkraftmaschinen |
EP1065916A2 (en) * | 1999-06-28 | 2001-01-03 | Hitachi, Ltd. | Resin sealed electronic device |
EP1065916A3 (en) * | 1999-06-28 | 2001-10-04 | Hitachi, Ltd. | Resin sealed electronic device |
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WO2002059478A1 (fr) * | 2001-01-24 | 2002-08-01 | Hitachi, Ltd. | Dispositif d'allumage de moteur a combustion interne |
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JP2014013796A (ja) * | 2012-07-03 | 2014-01-23 | Fuji Electric Co Ltd | ワンチップイグナイタ及び内燃機関点火装置 |
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