JPH0942134A - 点火コイルドライバ・モジュール - Google Patents
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- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
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- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
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- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
-
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- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
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- H01L2924/11—Device type
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- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/156—Material
- H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
- H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
Abstract
(57)【要約】
【課題】 都合の良いコンパクトなデバイスを形成する
よう容易に且つ安価に生産される点火コイルドライバ・
モジュール１０を実現する。 【解決手段】 ハウジング１６のような通常のパッケー
ジに収容された、制御集積回路１２及び高電流負荷ドラ
イバ集積回路１４を含む。制御集積回路は、標準の低電
圧集積回路処理技術に従って製造される半導体材料から
形成され、制御信号入力に応答して低電圧駆動信号を与
える。高電流負荷ドライバ集積回路は、高電圧集積回路
処理技術に従って製造される半導体材料から形成され、
低電圧駆動信号に応答して高電流負荷を付勢する。電流
制限機能５８が更に、負荷電流を所定のレベルに制限す
るため設けられる。
よう容易に且つ安価に生産される点火コイルドライバ・
モジュール１０を実現する。 【解決手段】 ハウジング１６のような通常のパッケー
ジに収容された、制御集積回路１２及び高電流負荷ドラ
イバ集積回路１４を含む。制御集積回路は、標準の低電
圧集積回路処理技術に従って製造される半導体材料から
形成され、制御信号入力に応答して低電圧駆動信号を与
える。高電流負荷ドライバ集積回路は、高電圧集積回路
処理技術に従って製造される半導体材料から形成され、
低電圧駆動信号に応答して高電流負荷を付勢する。電流
制限機能５８が更に、負荷電流を所定のレベルに制限す
るため設けられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に電子点火シ
ステムの点火コイルを駆動するための回路に関し、より
詳細には集積回路として配置される半導体材料から全体
的に成る回路に関する。
ステムの点火コイルを駆動するための回路に関し、より
詳細には集積回路として配置される半導体材料から全体
的に成る回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】過去数十年、自動車産業は、コンピュー
タ制御を受ける車両の機能とシステムの数と種類の双方
を拡大することに努力してきた。しかしながら、一部か
かるコンピュータ制御の増大のため、車両内の使用可能
な物理的空間は、対応して減少し、それにより一層コン
パクトな制御システムに対する要求が起きている。同時
に、産業内の競争的環境と、コンピュータ制御下での一
部の車両の機能の重大な性質の双方のために、かかる制
御システムの全体的な信頼性は最も重要なレベルまで高
まった。
タ制御を受ける車両の機能とシステムの数と種類の双方
を拡大することに努力してきた。しかしながら、一部か
かるコンピュータ制御の増大のため、車両内の使用可能
な物理的空間は、対応して減少し、それにより一層コン
パクトな制御システムに対する要求が起きている。同時
に、産業内の競争的環境と、コンピュータ制御下での一
部の車両の機能の重大な性質の双方のために、かかる制
御システムの全体的な信頼性は最も重要なレベルまで高
まった。
【０００３】コンピュータ制御を受けるかかる１つのシ
ステムの一例として、最新の自動車用点火システムは、
通常、点火コイル、点火即ち「駆動」信号に応答して点
火コイルを付勢するコイル電流スイッチング・デバイス
を含む。マイクロプロセッサの制御に応答する或るタイ
プの制御回路は、駆動信号をコイル電流スイッチング・
デバイスに提供し、これにより点火コイルの１次側を付
勢する。通常の従来技術の自動車用点火システムは、い
わゆるハイブリッド・エレクトロニクス技術を用いて制
御回路及びコイル電流スイッチング・デバイスを単一の
点火モジュールに組み込んでいた。本質的に、ハイブリ
ッド・エレクトロニクスは、例えばアルミナのようなセ
ラミック基板上に配置され且つ表面実装される集積回路
技術と個別エレクトロニクス部品技術の合同体である。
ハイブリッド点火モジュールは、自動車産業に十分受容
されたが、しかしそれは幾つかの固有の欠点をもつこと
になる。第１に、単純に、動作に必要とされる個別及び
集積の部品の数とサイズのため、点火モジュールの全体
的なサイズは、通常のパッケージ化された集積回路と比
較して非常に大きくなるものである。この問題は、大き
な導電体ライン幅や導電体引き回しの制限のようなハイ
ブリッド処理技術における固有の制限により倍加され
る。部品のサイズと数が、かかる車両制御システムの数
が増加するにつれ、システム設計の相当な要因となり得
るモジュールの全体的な重さに対して更に加わる。第２
に、かかるハイブリッド・モジュールは、通常生産する
のに費用が高く、特に比較的複雑な集積回路と関連する
処理コストと比較して費用が高い。最後に、モジュール
部品及びそれらの相互接続の数のため、モジュールの信
頼性が、比較的複雑な集積回路のそれより相当に低くあ
り得る。
ステムの一例として、最新の自動車用点火システムは、
通常、点火コイル、点火即ち「駆動」信号に応答して点
火コイルを付勢するコイル電流スイッチング・デバイス
を含む。マイクロプロセッサの制御に応答する或るタイ
プの制御回路は、駆動信号をコイル電流スイッチング・
デバイスに提供し、これにより点火コイルの１次側を付
勢する。通常の従来技術の自動車用点火システムは、い
わゆるハイブリッド・エレクトロニクス技術を用いて制
御回路及びコイル電流スイッチング・デバイスを単一の
点火モジュールに組み込んでいた。本質的に、ハイブリ
ッド・エレクトロニクスは、例えばアルミナのようなセ
ラミック基板上に配置され且つ表面実装される集積回路
技術と個別エレクトロニクス部品技術の合同体である。
ハイブリッド点火モジュールは、自動車産業に十分受容
されたが、しかしそれは幾つかの固有の欠点をもつこと
になる。第１に、単純に、動作に必要とされる個別及び
集積の部品の数とサイズのため、点火モジュールの全体
的なサイズは、通常のパッケージ化された集積回路と比
較して非常に大きくなるものである。この問題は、大き
な導電体ライン幅や導電体引き回しの制限のようなハイ
ブリッド処理技術における固有の制限により倍加され
る。部品のサイズと数が、かかる車両制御システムの数
が増加するにつれ、システム設計の相当な要因となり得
るモジュールの全体的な重さに対して更に加わる。第２
に、かかるハイブリッド・モジュールは、通常生産する
のに費用が高く、特に比較的複雑な集積回路と関連する
処理コストと比較して費用が高い。最後に、モジュール
部品及びそれらの相互接続の数のため、モジュールの信
頼性が、比較的複雑な集積回路のそれより相当に低くあ
り得る。
【０００４】自動車用点火モジュールの設計者は、いわ
ゆる「単一チップ」点火コイル制御回路を設計すること
によりハイブリッド技術に固有の前述の欠点を扱おうと
した。かかる回路は、制御回路及びコイル・ドライバ・
デバイスを単一の高電圧集積回路、通常シリコンから形
成されるものに組み込んでいる。通常の単一チップのア
プローチは、ハイブリッド点火モジュールと関連した多
くの欠点を取り組むにも拘わらず考慮すべきそれ自身の
固有の欠点を有する。第１に、その中にコイル・ドライ
バ・デバイスを組み込むいずれの単一チップ回路は、制
御回路及びコイル・ドライバ・デバイスのため非常に高
電圧の半導体プロセスを必ず利用しなければならない。
従って、これは、点火制御回路が一般に従来の集積回路
プロセスにより一層コストにおいて効果的に実現され得
るので、進んだ半導体処理技術の無駄の多い利用を構成
することになる。第２に、多くの単一チップのアプロー
チは、コイル・ドライバ・デバイスを１００ミリアンペ
アのオーダーの駆動電流を必要とするパワー・トランジ
スタの形式で提供する。自動車のコンピュータ制御され
た多くのシステムは低電流に調整された電源で動作する
ので、かかる単一チップ・デバイスの駆動電流要求は、
首尾よく動作するため一層強固（ｒｏｂｕｓｔ）か補助
電源を必要とするかのいずれかである。いずれの場合
も、大部分の従来技術の単一チップ点火コイル制御回路
は更に、電源電流を制限するためある種の個別の部品を
必要とする。第３に、従来技術の単一チップ点火コイル
制御回路は、その適用範囲においてやや制限される。異
なる点火システムは異なる点火コイルを組み込むので、
広範囲の種々のコイル電流要件がそこから生じる。こう
して、単一チップ点火コイル制御回路は、実質的により
高いあるいはより低い電流能力の各版（ｖｅｒｓｉｏ
ｎ）のため費用の高い再設計及び再配置を受けなければ
ならない。
ゆる「単一チップ」点火コイル制御回路を設計すること
によりハイブリッド技術に固有の前述の欠点を扱おうと
した。かかる回路は、制御回路及びコイル・ドライバ・
デバイスを単一の高電圧集積回路、通常シリコンから形
成されるものに組み込んでいる。通常の単一チップのア
プローチは、ハイブリッド点火モジュールと関連した多
くの欠点を取り組むにも拘わらず考慮すべきそれ自身の
固有の欠点を有する。第１に、その中にコイル・ドライ
バ・デバイスを組み込むいずれの単一チップ回路は、制
御回路及びコイル・ドライバ・デバイスのため非常に高
電圧の半導体プロセスを必ず利用しなければならない。
従って、これは、点火制御回路が一般に従来の集積回路
プロセスにより一層コストにおいて効果的に実現され得
るので、進んだ半導体処理技術の無駄の多い利用を構成
することになる。第２に、多くの単一チップのアプロー
チは、コイル・ドライバ・デバイスを１００ミリアンペ
アのオーダーの駆動電流を必要とするパワー・トランジ
スタの形式で提供する。自動車のコンピュータ制御され
た多くのシステムは低電流に調整された電源で動作する
ので、かかる単一チップ・デバイスの駆動電流要求は、
首尾よく動作するため一層強固（ｒｏｂｕｓｔ）か補助
電源を必要とするかのいずれかである。いずれの場合
も、大部分の従来技術の単一チップ点火コイル制御回路
は更に、電源電流を制限するためある種の個別の部品を
必要とする。第３に、従来技術の単一チップ点火コイル
制御回路は、その適用範囲においてやや制限される。異
なる点火システムは異なる点火コイルを組み込むので、
広範囲の種々のコイル電流要件がそこから生じる。こう
して、単一チップ点火コイル制御回路は、実質的により
高いあるいはより低い電流能力の各版（ｖｅｒｓｉｏ
ｎ）のため費用の高い再設計及び再配置を受けなければ
ならない。
【０００５】最後に、大部分の従来技術のチップ点火制
御回路は、バイポーラ接合トランジスタをコイル・ドラ
イバ・デバイスとして組み込んでいる。かかるコイル・
ドライバ・デバイスは、逆のバッテリー条件の下にバイ
アスされ易くなり、そのためパワー・トランジスタ及び
点火コイルを通して高電流が逆流し、それにより各々に
対し潜在的損傷をもたらす。かかるバイポーラ接合パワ
ー・トランジスタは更に、熱「暴走」として知られる状
態を受け易い。この熱「暴走」は、高温度及び／又はハ
イ・パワー動作状態中に生じる。かかるデバイスのコレ
クター電流は接合部温度の増加と共に増加するので、本
来的に、熱暴走はバイポーラ接合トランジスタにおいて
生じる。この現象は、誘導性負荷を駆動し、その結果パ
ワー放散がコレクター電流の増加に伴って増大すること
により更に接合部温度の増加をもたらすとき関心事とな
る。この効果は、適切なヒート・シンクすること及び強
いトランジスタの設計による適切な修正作用が取られな
いならば、蓄積するようになり、ついにはトランジスタ
の破壊をもたらす。
御回路は、バイポーラ接合トランジスタをコイル・ドラ
イバ・デバイスとして組み込んでいる。かかるコイル・
ドライバ・デバイスは、逆のバッテリー条件の下にバイ
アスされ易くなり、そのためパワー・トランジスタ及び
点火コイルを通して高電流が逆流し、それにより各々に
対し潜在的損傷をもたらす。かかるバイポーラ接合パワ
ー・トランジスタは更に、熱「暴走」として知られる状
態を受け易い。この熱「暴走」は、高温度及び／又はハ
イ・パワー動作状態中に生じる。かかるデバイスのコレ
クター電流は接合部温度の増加と共に増加するので、本
来的に、熱暴走はバイポーラ接合トランジスタにおいて
生じる。この現象は、誘導性負荷を駆動し、その結果パ
ワー放散がコレクター電流の増加に伴って増大すること
により更に接合部温度の増加をもたらすとき関心事とな
る。この効果は、適切なヒート・シンクすること及び強
いトランジスタの設計による適切な修正作用が取られな
いならば、蓄積するようになり、ついにはトランジスタ
の破壊をもたらす。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、必要なこと
は、従来技術の双方のアプローチと関連する前述の不所
望の特性を克服する点火コイル・ドライバの構成であ
る。かかる点火コイル・ドライバの構成は、都合の良い
コンパクトなデバイスを形成するよう容易に且つ安価に
生産されるべきである。
は、従来技術の双方のアプローチと関連する前述の不所
望の特性を克服する点火コイル・ドライバの構成であ
る。かかる点火コイル・ドライバの構成は、都合の良い
コンパクトなデバイスを形成するよう容易に且つ安価に
生産されるべきである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従来技術の前述の欠点が
本発明により扱われる。本発明の一つの局面によれば、
高電流負荷ドライバ・モジュールは、低電圧制御信号に
応答して低電圧駆動信号を提供する制御回路であって第
１の集積回路として配置される低電圧半導体材料から形
成される制御回路と、前記低電圧駆動信号に応答して高
電流負荷を付勢する高電流負荷ドライバ回路であって第
２の集積回路として配置される高電圧半導体材料から形
成される高電流負荷ドライバ回路と、前記第１及び第２
の集積回路を実装するハウジングとを備える。
本発明により扱われる。本発明の一つの局面によれば、
高電流負荷ドライバ・モジュールは、低電圧制御信号に
応答して低電圧駆動信号を提供する制御回路であって第
１の集積回路として配置される低電圧半導体材料から形
成される制御回路と、前記低電圧駆動信号に応答して高
電流負荷を付勢する高電流負荷ドライバ回路であって第
２の集積回路として配置される高電圧半導体材料から形
成される高電流負荷ドライバ回路と、前記第１及び第２
の集積回路を実装するハウジングとを備える。
【０００８】本発明の別の局面によれば、高電流負荷ド
ライバ・モジュールは、電源回路と駆動回路とを含む低
電圧制御集積回路を備え、当該電源回路は低電圧制御信
号に応答して電力を前記駆動回路に供給し、前記駆動回
路は前記電力と前記低電圧制御信号とに応答して低電圧
駆動信号を提供する。高電圧ドライブ集積回路が更に含
まれ、前記低電圧駆動信号に応答して高電流負荷を付勢
する。最後に、ハウジングが設けられ、前記低電圧制御
集積回路及び前記高電圧ドライブ集積回路が該ハウジン
グに設けられる。本発明の１つの目的は、デュアル・チ
ップ点火コイル・ドライバ・モジュールであって、制御
集積回路が低電圧駆動信号を与え且つ標準の低電圧集積
回路プロセス技術により製造され、そして高電圧集積回
路プロセス技術により製造される高電流ドライブ集積回
路が低電圧駆動信号に応答して点火コイルを付勢する、
デュアル・チップ点火コイル・ドライバ・モジュールを
提供することにある。本発明の別の目的は、外部に発生
された制御信号から直接起動され且つ給電され得るデュ
アル・チップ点火コイル・ドライバ・モジュールを提供
することにある。本発明のこれら及び他の目的は、好適
実施形態の以下の記述から一層明らかになるであろう。
ライバ・モジュールは、電源回路と駆動回路とを含む低
電圧制御集積回路を備え、当該電源回路は低電圧制御信
号に応答して電力を前記駆動回路に供給し、前記駆動回
路は前記電力と前記低電圧制御信号とに応答して低電圧
駆動信号を提供する。高電圧ドライブ集積回路が更に含
まれ、前記低電圧駆動信号に応答して高電流負荷を付勢
する。最後に、ハウジングが設けられ、前記低電圧制御
集積回路及び前記高電圧ドライブ集積回路が該ハウジン
グに設けられる。本発明の１つの目的は、デュアル・チ
ップ点火コイル・ドライバ・モジュールであって、制御
集積回路が低電圧駆動信号を与え且つ標準の低電圧集積
回路プロセス技術により製造され、そして高電圧集積回
路プロセス技術により製造される高電流ドライブ集積回
路が低電圧駆動信号に応答して点火コイルを付勢する、
デュアル・チップ点火コイル・ドライバ・モジュールを
提供することにある。本発明の別の目的は、外部に発生
された制御信号から直接起動され且つ給電され得るデュ
アル・チップ点火コイル・ドライバ・モジュールを提供
することにある。本発明のこれら及び他の目的は、好適
実施形態の以下の記述から一層明らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の原理の理解を促進するた
め、ここで図面に示される実施形態が参照され、特定の
用語が同一のものを記述するため用いられる。それにも
拘わらず、本発明の範囲の制限はこれにより意図され
ず、図示のデバイスにおける変更及び別の修正、及びこ
こに説明されている本発明の原理の別の適用は、本発明
が関連する技術の当業者に通常生じるように予期される
ものである。
め、ここで図面に示される実施形態が参照され、特定の
用語が同一のものを記述するため用いられる。それにも
拘わらず、本発明の範囲の制限はこれにより意図され
ず、図示のデバイスにおける変更及び別の修正、及びこ
こに説明されている本発明の原理の別の適用は、本発明
が関連する技術の当業者に通常生じるように予期される
ものである。
【００１０】ここで図１を参照するに、本発明による点
火コイル駆動モジュール１０の好適実施形態が示されて
いる。点火コイル駆動モジュール１０は、制御集積回路
１２、高電流負荷駆動集積回路１４を含み、これら回路
はハウジング１６内に実装されている。ハウジング１６
は、制御集積回路１２及び高電流負荷駆動集積回路１４
のいずれにも電気的接続を与えるためその中に延在する
多数の導電端子を含み得る。図１に示される好適実施形
態において、ハウジング１６はそのような３つの端子を
含む。
火コイル駆動モジュール１０の好適実施形態が示されて
いる。点火コイル駆動モジュール１０は、制御集積回路
１２、高電流負荷駆動集積回路１４を含み、これら回路
はハウジング１６内に実装されている。ハウジング１６
は、制御集積回路１２及び高電流負荷駆動集積回路１４
のいずれにも電気的接続を与えるためその中に延在する
多数の導電端子を含み得る。図１に示される好適実施形
態において、ハウジング１６はそのような３つの端子を
含む。
【００１１】第１の端子１８（インプット）は、ハウジ
ング１６内に延在し、制御集積回路１２の入力２４（イ
ン）に電気的に接続されている。本発明は、例えば、テ
ープ自動ボンディング（ＴＡＢ）やソルダー・バンプ・
アタッチメントを介してのような電気的接続を行う他の
既知の技術を予期するが、集積回路産業内で一般に知ら
れているボンディング・ワイヤ２６を介して、端子１８
が入力２４に接続されることが好ましい。
ング１６内に延在し、制御集積回路１２の入力２４（イ
ン）に電気的に接続されている。本発明は、例えば、テ
ープ自動ボンディング（ＴＡＢ）やソルダー・バンプ・
アタッチメントを介してのような電気的接続を行う他の
既知の技術を予期するが、集積回路産業内で一般に知ら
れているボンディング・ワイヤ２６を介して、端子１８
が入力２４に接続されることが好ましい。
【００１２】第２の端子２０（負荷）は、ハウジング１
６の内に延在し、高電流負荷駆動集積回路１４の負荷電
流入力２１に電気的に接続されている。端子２０は、制
御集積回路１２及び高電流負荷駆動集積回路１４を実装
するための集積回路マウントを形成するのが好ましい。
更に、高電流負荷駆動集積回路１４の基板は、それへの
負荷電流入力２１であり、その結果端子２０及び負荷電
流入力２１との間の電気的接続が、高電流負荷駆動集積
回路１４を端子マウント２０へ導電アタッチメント媒体
を介して実装することによりなされる得ることが好まし
い。一般に、導電集積回路アタッチメント媒体は２つの
機能を提供する。第１に、該媒体は、高電流負荷駆動集
積回路１４を介しての負荷電流の導通により発生される
高温度の下で高電流負荷駆動集積回路１４と端子２０と
の間の構造的及び電気的の双方の接着を維持する材料か
ら形成されるべきである。第２に、該媒体は、高電流負
荷駆動集積回路１４の導通により発生される熱が端子２
０へ有効に通され得るように、高熱伝導率を有する材料
から形成されるべきである。なお、端子２０はまた点火
コイル駆動モジュール１０のためのヒート・シンクとし
て作用する。導電アタッチメント媒体は、本発明が他の
既知の導電アタッチメント媒体を予期するが、集積回路
産業において一般に知られている集積回路実装半田であ
ることが好ましい。エポキシは一般に半田より高い熱抵
抗を有し従って低負荷電流／低パワー用途においてのみ
信頼性をもって用いられる得るにも拘わらず、かかる一
つの媒体の例は導電性エポキシである。
６の内に延在し、高電流負荷駆動集積回路１４の負荷電
流入力２１に電気的に接続されている。端子２０は、制
御集積回路１２及び高電流負荷駆動集積回路１４を実装
するための集積回路マウントを形成するのが好ましい。
更に、高電流負荷駆動集積回路１４の基板は、それへの
負荷電流入力２１であり、その結果端子２０及び負荷電
流入力２１との間の電気的接続が、高電流負荷駆動集積
回路１４を端子マウント２０へ導電アタッチメント媒体
を介して実装することによりなされる得ることが好まし
い。一般に、導電集積回路アタッチメント媒体は２つの
機能を提供する。第１に、該媒体は、高電流負荷駆動集
積回路１４を介しての負荷電流の導通により発生される
高温度の下で高電流負荷駆動集積回路１４と端子２０と
の間の構造的及び電気的の双方の接着を維持する材料か
ら形成されるべきである。第２に、該媒体は、高電流負
荷駆動集積回路１４の導通により発生される熱が端子２
０へ有効に通され得るように、高熱伝導率を有する材料
から形成されるべきである。なお、端子２０はまた点火
コイル駆動モジュール１０のためのヒート・シンクとし
て作用する。導電アタッチメント媒体は、本発明が他の
既知の導電アタッチメント媒体を予期するが、集積回路
産業において一般に知られている集積回路実装半田であ
ることが好ましい。エポキシは一般に半田より高い熱抵
抗を有し従って低負荷電流／低パワー用途においてのみ
信頼性をもって用いられる得るにも拘わらず、かかる一
つの媒体の例は導電性エポキシである。
【００１３】第３の端子２２（接地）は、ハウジング１
６の中に延在し、制御集積回路１２及び高電流負荷駆動
集積回路１４のそれぞれの接地基準２８及び３０に電気
的に接続されている。端子２２は、先に説明したように
ボンディング・ワイヤ３２あるいはその等価な接続を介
して接地基準３０に接続され、接地基準３０は、ボンデ
ィング・ワイヤ３４（あるいは等価な構造）を介して接
地基準２８に接続されていることが好ましい。しかしな
がら、本発明は、ボンディング・ワイヤ３２が代替とし
て接地基準２８に接続され、あるいはボンディング・ワ
イヤ３２及び３４の双方が端子２２に一端で接続され、
各ボンディング・ワイヤの他端がそれぞれ接地基準２８
又は３０に接続されることを予期するものである。集積
回路産業において一般的であるように、制御集積回路１
２の基板は接地基準２８に接続されていることが好まし
い。こうして、高電流負荷駆動集積回路１４の負荷電流
入力２１を接地電位へ短絡することを避けるため、制御
集積回路１２の端子２０へのアタッチメント（取付け）
は電気的絶縁媒体を介してなされなければならない。本
発明は、アタッチメント媒体として他の既知の電気的絶
縁性接着剤を用いることを予期するが、電気的絶縁性ア
タッチメント媒体は非導電性エポキシであることが好ま
しい。代替として、電気的絶縁性材料の層が、制御集積
回路１２の下の端子２０の一部に被着あるいはさもなけ
れば装着され得る。次いで、制御集積回路１２は、電気
的絶縁性材料にエポキシや他の既知のアタッチメント媒
体のいずれかを介して装着され得る。電気的絶縁性材料
の層は、半導体産業において一般に用いられているＳｉ
Ｏ2（ガラス）、窒化シリコン、ポリイミド、あるいは
他の電気的絶縁性材料から形成され得る。
６の中に延在し、制御集積回路１２及び高電流負荷駆動
集積回路１４のそれぞれの接地基準２８及び３０に電気
的に接続されている。端子２２は、先に説明したように
ボンディング・ワイヤ３２あるいはその等価な接続を介
して接地基準３０に接続され、接地基準３０は、ボンデ
ィング・ワイヤ３４（あるいは等価な構造）を介して接
地基準２８に接続されていることが好ましい。しかしな
がら、本発明は、ボンディング・ワイヤ３２が代替とし
て接地基準２８に接続され、あるいはボンディング・ワ
イヤ３２及び３４の双方が端子２２に一端で接続され、
各ボンディング・ワイヤの他端がそれぞれ接地基準２８
又は３０に接続されることを予期するものである。集積
回路産業において一般的であるように、制御集積回路１
２の基板は接地基準２８に接続されていることが好まし
い。こうして、高電流負荷駆動集積回路１４の負荷電流
入力２１を接地電位へ短絡することを避けるため、制御
集積回路１２の端子２０へのアタッチメント（取付け）
は電気的絶縁媒体を介してなされなければならない。本
発明は、アタッチメント媒体として他の既知の電気的絶
縁性接着剤を用いることを予期するが、電気的絶縁性ア
タッチメント媒体は非導電性エポキシであることが好ま
しい。代替として、電気的絶縁性材料の層が、制御集積
回路１２の下の端子２０の一部に被着あるいはさもなけ
れば装着され得る。次いで、制御集積回路１２は、電気
的絶縁性材料にエポキシや他の既知のアタッチメント媒
体のいずれかを介して装着され得る。電気的絶縁性材料
の層は、半導体産業において一般に用いられているＳｉ
Ｏ2（ガラス）、窒化シリコン、ポリイミド、あるいは
他の電気的絶縁性材料から形成され得る。
【００１４】ハウジング１６は、集積回路産業において
一般に知られている集積回路のカプセル形成材料（ｅｎ
ｃａｐｓｕｌａｎｔ）から形成されるのが好ましい。そ
の最終形態において、点火コイル駆動モジュール１０が
３ピン集積回路パッケージ、好適にはＴＯ−２４７かＴ
Ｏ−２６４のいずれかのパッケージ形態を有するものと
して提供される。しかしながら、本発明は、点火コイル
駆動モジュール１０を、種々の既知のパッケージ形態の
いずれかで、あるいはカスタム・パッケージの形態で提
供することを意図し、点火コイル駆動モジュール１０の
重要な利点は、従来技術のハイブリッド・タイプの点火
モジュールを越えたサイズ及び重量の相当の低減にあ
る。
一般に知られている集積回路のカプセル形成材料（ｅｎ
ｃａｐｓｕｌａｎｔ）から形成されるのが好ましい。そ
の最終形態において、点火コイル駆動モジュール１０が
３ピン集積回路パッケージ、好適にはＴＯ−２４７かＴ
Ｏ−２６４のいずれかのパッケージ形態を有するものと
して提供される。しかしながら、本発明は、点火コイル
駆動モジュール１０を、種々の既知のパッケージ形態の
いずれかで、あるいはカスタム・パッケージの形態で提
供することを意図し、点火コイル駆動モジュール１０の
重要な利点は、従来技術のハイブリッド・タイプの点火
モジュールを越えたサイズ及び重量の相当の低減にあ
る。
【００１５】入力イン２４に加えて、制御集積回路１２
は更に、「駆動」信号を高電流負荷駆動集積回路１４の
対応する入力３８に提供するための出力３６（アウト）
を含む。また、高電流負荷駆動集積回路１４は、負荷電
流の一部を制御集積回路１２の入力４４（ＩS）にフィ
ードバックするための出力４２を含む。出力アウト３６
は入力３８に接続されており、出力４２は入力ＩS４４
に接続されており、それぞれボンディング・ワイヤ４０
及び４６により接続されているのが好ましい。なお、本
発明は、先に説明したようにこれらの電気的接続を提供
するための代替の構成を予期するものである。
は更に、「駆動」信号を高電流負荷駆動集積回路１４の
対応する入力３８に提供するための出力３６（アウト）
を含む。また、高電流負荷駆動集積回路１４は、負荷電
流の一部を制御集積回路１２の入力４４（ＩS）にフィ
ードバックするための出力４２を含む。出力アウト３６
は入力３８に接続されており、出力４２は入力ＩS４４
に接続されており、それぞれボンディング・ワイヤ４０
及び４６により接続されているのが好ましい。なお、本
発明は、先に説明したようにこれらの電気的接続を提供
するための代替の構成を予期するものである。
【００１６】本発明の重要な利点は、点火コイル駆動機
能を制御集積回路１２と高電流負荷駆動集積回路１４と
に分割することにある。「制御」機能の例は以降に提供
されるが、該「制御」機能であると通常考えられる機能
の全部が制御集積回路１２に組み込まれ、高電流負荷駆
動集積回路１４は、負荷を付勢するのに必要な駆動能力
を提供する。点火コイルドライバ・モジュール１０の典
型的な用途においては、負荷は自動車用点火コイルの一
次コイルであり、それは一般に高電圧とそれに関連する
負荷電流とを有する。４００〜６００ボルト範囲内の電
圧及び５００ミリアンペアから２０アンペアの範囲内の
負荷電流が、自動車用点火コイルの一次の通常の動作に
おいて一般に遭遇されるので¨、シリコンから形成され
るのが好ましい高電流負荷駆動集積回路１４は、６００
ボルトを越えた電圧で動作することができる高電圧半導
体プロセスを用いて製造されなければならない。他方、
制御集積回路１２は、その内部への制御機能を提供し且
つ十分な駆動信号を高電流負荷駆動集積回路１４に提供
するため低電圧でのみ動作することを必要とする。制御
集積回路１２の動作と関連する通常の電圧レベルは、ほ
ぼ３．０ボルトからほぼ２４ボルトまでの範囲であり得
る。これもシリコンから形成されるのが好ましい制御集
積回路１２は、従って、２４ボルトより低い電圧で通常
動作する標準の（そして比較的安価な）低電圧プロセス
を用いて製造され得る。一つのかかる一般の低電圧バイ
ポーラ集積回路プロセスは、それに損傷を与えることな
く、４０〜６０ボルトまでの電圧に耐えることができ
る。こうして、図１の点火コイル駆動モジュール１０に
より示されるような本発明の集積回路の分割手法は、従
来技術の「単一チップ」点火コイル駆動回路が同様のハ
イブリッド・タイプの手法を越えて享受するサイズ及び
重量の利点（同様に以降で説明される利点）を提供する
が、一方点火コイル駆動モジュール１０の回路の多く、
即ち制御集積回路１２を低コストで一般に用いられる低
電圧集積回路技術でもって提供するという利点を更に提
供する。
能を制御集積回路１２と高電流負荷駆動集積回路１４と
に分割することにある。「制御」機能の例は以降に提供
されるが、該「制御」機能であると通常考えられる機能
の全部が制御集積回路１２に組み込まれ、高電流負荷駆
動集積回路１４は、負荷を付勢するのに必要な駆動能力
を提供する。点火コイルドライバ・モジュール１０の典
型的な用途においては、負荷は自動車用点火コイルの一
次コイルであり、それは一般に高電圧とそれに関連する
負荷電流とを有する。４００〜６００ボルト範囲内の電
圧及び５００ミリアンペアから２０アンペアの範囲内の
負荷電流が、自動車用点火コイルの一次の通常の動作に
おいて一般に遭遇されるので¨、シリコンから形成され
るのが好ましい高電流負荷駆動集積回路１４は、６００
ボルトを越えた電圧で動作することができる高電圧半導
体プロセスを用いて製造されなければならない。他方、
制御集積回路１２は、その内部への制御機能を提供し且
つ十分な駆動信号を高電流負荷駆動集積回路１４に提供
するため低電圧でのみ動作することを必要とする。制御
集積回路１２の動作と関連する通常の電圧レベルは、ほ
ぼ３．０ボルトからほぼ２４ボルトまでの範囲であり得
る。これもシリコンから形成されるのが好ましい制御集
積回路１２は、従って、２４ボルトより低い電圧で通常
動作する標準の（そして比較的安価な）低電圧プロセス
を用いて製造され得る。一つのかかる一般の低電圧バイ
ポーラ集積回路プロセスは、それに損傷を与えることな
く、４０〜６０ボルトまでの電圧に耐えることができ
る。こうして、図１の点火コイル駆動モジュール１０に
より示されるような本発明の集積回路の分割手法は、従
来技術の「単一チップ」点火コイル駆動回路が同様のハ
イブリッド・タイプの手法を越えて享受するサイズ及び
重量の利点（同様に以降で説明される利点）を提供する
が、一方点火コイル駆動モジュール１０の回路の多く、
即ち制御集積回路１２を低コストで一般に用いられる低
電圧集積回路技術でもって提供するという利点を更に提
供する。
【００１７】高電流負荷駆動集積回路１４は、パワー・
トランジスタ４５をその中心構成要素として含む。パワ
ー・トランジスタ４５は駆動入力３８を有し、該駆動入
力３８は、駆動信号に応答して負荷電流導通経路を負荷
電流入力２１と出力３０（通常接地基準）との間に提供
する。図１において、パワー・トランジスタ４５はまた
以降で十分に説明されるように、負荷電流の一部を与え
る別の出力４２を含む。パワー・トランジスタ４５は、
先に示したように、ほぼ５００ミリアンペアから２０ア
ンペアの間の負荷電流で動作することができなければな
らない。負荷が自動車用点火コイルの一次コイルで通常
あるのにも拘わらず、本発明は、広範囲の種々のかかる
高電流負荷に対して負荷駆動能力を与えるため本明細書
において開示した集積回路の分割手法を利用することを
意図するものである。かかる高電流負荷の一例として、
内燃機関の燃料噴射器は、一般に、ほぼ５００ミリアン
ペアからほぼ１０アンペアの範囲の負荷電流を必要とす
る誘導性負荷である。本発明の集積回路の分割手法のか
かる他の高負荷電流の用途は、集積回路及び電子的シス
テムの設計技術の当業者には明らかとなろう。
トランジスタ４５をその中心構成要素として含む。パワ
ー・トランジスタ４５は駆動入力３８を有し、該駆動入
力３８は、駆動信号に応答して負荷電流導通経路を負荷
電流入力２１と出力３０（通常接地基準）との間に提供
する。図１において、パワー・トランジスタ４５はまた
以降で十分に説明されるように、負荷電流の一部を与え
る別の出力４２を含む。パワー・トランジスタ４５は、
先に示したように、ほぼ５００ミリアンペアから２０ア
ンペアの間の負荷電流で動作することができなければな
らない。負荷が自動車用点火コイルの一次コイルで通常
あるのにも拘わらず、本発明は、広範囲の種々のかかる
高電流負荷に対して負荷駆動能力を与えるため本明細書
において開示した集積回路の分割手法を利用することを
意図するものである。かかる高電流負荷の一例として、
内燃機関の燃料噴射器は、一般に、ほぼ５００ミリアン
ペアからほぼ１０アンペアの範囲の負荷電流を必要とす
る誘導性負荷である。本発明の集積回路の分割手法のか
かる他の高負荷電流の用途は、集積回路及び電子的シス
テムの設計技術の当業者には明らかとなろう。
【００１８】「誘導性フライバック」として知られてい
る現象は、図１に示されるタイプの回路構成により誘導
性負荷を駆動するとき生じることが知られている。本質
的に、この現象は、高電流がトランジスタの入力２１で
確立されたとき生じ、そしてその後にパワー・トランジ
スタ４５の入力３８への駆動信号が除去される。その結
果として起こる誘導性「フライバック」効果は、入力２
１と出力３０の間に位置されるパワー・トランジスタ４
５の接合部の降伏電圧を越え得る高電圧を入力２１に創
成する。この高電圧とフル（ｆｕｌｌ）負荷電流の組み
合わせは、パワー・トランジスタ４５に対して潜在的に
破壊条件を創成する。かかる潜在的損傷から保護するた
め、一連の、あるいは積み重ねられた（スタックされ
た）ｎ個のツェナー・ダイオード４８をパワー・トラン
ジスタ４５の入力２１と入力３８の間に設けることは知
られている。その数ｎは、ツェナー・ダイオードのスタ
ック４８の集合降伏（アバランシェ）電圧が入力２１と
出力３０の間に位置するパワー・トランジスタ４５の接
合部の最小アバランシェ降伏電圧より小さくなるように
選定される。動作において、「フライバック」効果によ
り創成される入力２１での高電圧がツェナー・ダイオー
ド・スタック４８の集合降伏電圧を越えるならば、電流
はツェナー・ダイオード・スタック４８を通って流れ、
これによりパワー・トランジスタ４５をオンに戻す。こ
のようにして、パワー・トランジスタ４５の入力２１で
の電圧は、ツェナー・ダイオード・スタック４８の集合
降伏電圧にほぼ等しい最大電圧に能動的にクランプされ
る。
る現象は、図１に示されるタイプの回路構成により誘導
性負荷を駆動するとき生じることが知られている。本質
的に、この現象は、高電流がトランジスタの入力２１で
確立されたとき生じ、そしてその後にパワー・トランジ
スタ４５の入力３８への駆動信号が除去される。その結
果として起こる誘導性「フライバック」効果は、入力２
１と出力３０の間に位置されるパワー・トランジスタ４
５の接合部の降伏電圧を越え得る高電圧を入力２１に創
成する。この高電圧とフル（ｆｕｌｌ）負荷電流の組み
合わせは、パワー・トランジスタ４５に対して潜在的に
破壊条件を創成する。かかる潜在的損傷から保護するた
め、一連の、あるいは積み重ねられた（スタックされ
た）ｎ個のツェナー・ダイオード４８をパワー・トラン
ジスタ４５の入力２１と入力３８の間に設けることは知
られている。その数ｎは、ツェナー・ダイオードのスタ
ック４８の集合降伏（アバランシェ）電圧が入力２１と
出力３０の間に位置するパワー・トランジスタ４５の接
合部の最小アバランシェ降伏電圧より小さくなるように
選定される。動作において、「フライバック」効果によ
り創成される入力２１での高電圧がツェナー・ダイオー
ド・スタック４８の集合降伏電圧を越えるならば、電流
はツェナー・ダイオード・スタック４８を通って流れ、
これによりパワー・トランジスタ４５をオンに戻す。こ
のようにして、パワー・トランジスタ４５の入力２１で
の電圧は、ツェナー・ダイオード・スタック４８の集合
降伏電圧にほぼ等しい最大電圧に能動的にクランプされ
る。
【００１９】パワー・トランジスタ４５は、半導体産業
において絶縁ゲート・バイポーラ・トタンジスタ（ＩＧ
ＢＴ）として知られている既知の金属酸化物半導体電界
効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）の変形である。ＩＧ
ＢＴ４５は、そのゲート（入力３８）に小さい電流を付
与しそのゲート・キャパシタンスをほぼ２〜４ボルトに
充電することによりフル導通へターン・オンし得る。通
常、この小さい電流は、ほぼ２００マイクロアンペアか
らほぼ３．０ミリアンペアの範囲内にある。
において絶縁ゲート・バイポーラ・トタンジスタ（ＩＧ
ＢＴ）として知られている既知の金属酸化物半導体電界
効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）の変形である。ＩＧ
ＢＴ４５は、そのゲート（入力３８）に小さい電流を付
与しそのゲート・キャパシタンスをほぼ２〜４ボルトに
充電することによりフル導通へターン・オンし得る。通
常、この小さい電流は、ほぼ２００マイクロアンペアか
らほぼ３．０ミリアンペアの範囲内にある。
【００２０】ＩＧＢＴ４５の低電流駆動要件は別にし
て、かかるデバイスを用いる別の利点は、その固有の逆
電圧阻止能力にある。従来技術の点火コイル・ドライバ
・システムにおいてパワー出力デバイスとして一般に用
いられるダーリントン接続バイポーラ接合パワー・トラ
ンジスタ（ＢＪＴ）対の場合、通常逆バイアスされた寄
生ボディ・ダイオードが、トランジスタ対のコレクター
とエミッター間に存在する。この寄生ダイオードは、か
かるダーリントン接続バイポーラ・トタンジスタ対の構
成において本来的なものである。従って、バッテリー、
これは通常点火コイルの一次と接地の間に接続されてい
るが、このバッテリーが逆極性に接続されるならば、寄
生ボディ・ダイオードは順方向にバイアスされることに
なり、これにより点火コイルの一次を通って高電流を潜
在的に戻すよう導通させる。対照的に、ＩＧＢＴ４５は
かかる寄生ボディ・ダイオードを有さず、その結果出力
３０と入力２１の間の逆降伏電圧は通常のバッテリー電
圧より非常に高く、これにより逆バッテリー条件下でコ
イルの一次を通って流れる高電流を潜在的に阻止する。
て、かかるデバイスを用いる別の利点は、その固有の逆
電圧阻止能力にある。従来技術の点火コイル・ドライバ
・システムにおいてパワー出力デバイスとして一般に用
いられるダーリントン接続バイポーラ接合パワー・トラ
ンジスタ（ＢＪＴ）対の場合、通常逆バイアスされた寄
生ボディ・ダイオードが、トランジスタ対のコレクター
とエミッター間に存在する。この寄生ダイオードは、か
かるダーリントン接続バイポーラ・トタンジスタ対の構
成において本来的なものである。従って、バッテリー、
これは通常点火コイルの一次と接地の間に接続されてい
るが、このバッテリーが逆極性に接続されるならば、寄
生ボディ・ダイオードは順方向にバイアスされることに
なり、これにより点火コイルの一次を通って高電流を潜
在的に戻すよう導通させる。対照的に、ＩＧＢＴ４５は
かかる寄生ボディ・ダイオードを有さず、その結果出力
３０と入力２１の間の逆降伏電圧は通常のバッテリー電
圧より非常に高く、これにより逆バッテリー条件下でコ
イルの一次を通って流れる高電流を潜在的に阻止する。
【００２１】ＩＧＢＴ４５の使用の更なる利点は、この
タイプのデバイスはＢＪＴに関して先に説明した同じタ
イプの熱暴走特性の影響を受けないことである。結果と
して、ＩＧＢＴ４５は、ＢＪＴをパワー出力デバイスと
して用いる従来技術の点火コイル・ドライバ回路より高
温度／高電流動作条件の下で一層強固で且つ信頼性のあ
る動作を提供する。特にパワー出力トランジスタ４５と
関連した前述の利点から観て、ＩＧＢＴがパワー出力ト
ランジスタ４５の好適実施形態であるにも拘わらず、本
発明は更に、例えばパワーＢＪＴあるいはパワーＭＯＳ
ＦＥＴのような他の既知のパワー・トランジスタをトラ
ンジスタ４５として用いることを意図するものである。
かかるパワー出力デバイスは、点火コイル駆動モジュー
ル１０のための最適の動作特性を提供し得ないにも拘わ
らず、他の考慮すべき事由がそれらの使用を必要とし得
る。更に、本発明の集積回路の分割の概念の他の適用
は、ある環境において、かかる他のパワー出力トランジ
スタの使用を必要とし得る。本明細書において開示され
る集積回路の分割の概念を採用するかかるいずれのシス
テムにおいてかかるパワー出力デバイスを使用すること
は、本発明の範囲と精神の中にあることを意図している
ことを理解すべきである。
タイプのデバイスはＢＪＴに関して先に説明した同じタ
イプの熱暴走特性の影響を受けないことである。結果と
して、ＩＧＢＴ４５は、ＢＪＴをパワー出力デバイスと
して用いる従来技術の点火コイル・ドライバ回路より高
温度／高電流動作条件の下で一層強固で且つ信頼性のあ
る動作を提供する。特にパワー出力トランジスタ４５と
関連した前述の利点から観て、ＩＧＢＴがパワー出力ト
ランジスタ４５の好適実施形態であるにも拘わらず、本
発明は更に、例えばパワーＢＪＴあるいはパワーＭＯＳ
ＦＥＴのような他の既知のパワー・トランジスタをトラ
ンジスタ４５として用いることを意図するものである。
かかるパワー出力デバイスは、点火コイル駆動モジュー
ル１０のための最適の動作特性を提供し得ないにも拘わ
らず、他の考慮すべき事由がそれらの使用を必要とし得
る。更に、本発明の集積回路の分割の概念の他の適用
は、ある環境において、かかる他のパワー出力トランジ
スタの使用を必要とし得る。本明細書において開示され
る集積回路の分割の概念を採用するかかるいずれのシス
テムにおいてかかるパワー出力デバイスを使用すること
は、本発明の範囲と精神の中にあることを意図している
ことを理解すべきである。
【００２２】パワー・トランジスタ４５は更に、それか
ら延在する出力脚４２を含む。通常、ＩＧＢＴ４５の出
力脚４２は、入力２１から接地３０へ流れる負荷電流の
１００：１の比である検出電流を提供するよう作られて
いる。入力２１から接地３０へ流れる負荷電流が６アン
ペアに等しいならば、出力脚４２を通って流れる電流は
ほぼ６０ミリアンペアであり、従ってＩＧＢＴ４５を通
るほぼ６．０６アンペアの全体の負荷電流を生じる。パ
ワー・トランジスタ４５が通常のＢＪＴであるならば、
１００：１の比にすることは、集積回路設計の技術にお
いて知られているようにエミッターの面積を適切な比に
作ることにより達成し得る。パワー・トランジスタ４５
がＭＯＳＦＥＴあるいはＩＧＢＴであるならば、１０
０：１の比にすることは、トランジスタのソース拡散の
適切なサイズの部分を分離し且つ該分離部分をソース脚
４２として提供することにより達成し得る。ＩＧＢＴに
おいて１００：１の比にすることの一層詳細な説明は、
ジョン・アール・シュリーブその他により出願され、本
発明の譲受人に譲渡された発明の名称が「コイル電流制
限形状を含む点火コイルドライバ・モジュール」という
関連の米国特許出願に与えられている。当業者は、負荷
電流に対する検出電流のいずれの所望の比が、ＢＪＴの
エミッター面積あるいはソース拡散の分離部を適切なサ
イズにすることにより提供され得ることを認識するであ
ろう。
ら延在する出力脚４２を含む。通常、ＩＧＢＴ４５の出
力脚４２は、入力２１から接地３０へ流れる負荷電流の
１００：１の比である検出電流を提供するよう作られて
いる。入力２１から接地３０へ流れる負荷電流が６アン
ペアに等しいならば、出力脚４２を通って流れる電流は
ほぼ６０ミリアンペアであり、従ってＩＧＢＴ４５を通
るほぼ６．０６アンペアの全体の負荷電流を生じる。パ
ワー・トランジスタ４５が通常のＢＪＴであるならば、
１００：１の比にすることは、集積回路設計の技術にお
いて知られているようにエミッターの面積を適切な比に
作ることにより達成し得る。パワー・トランジスタ４５
がＭＯＳＦＥＴあるいはＩＧＢＴであるならば、１０
０：１の比にすることは、トランジスタのソース拡散の
適切なサイズの部分を分離し且つ該分離部分をソース脚
４２として提供することにより達成し得る。ＩＧＢＴに
おいて１００：１の比にすることの一層詳細な説明は、
ジョン・アール・シュリーブその他により出願され、本
発明の譲受人に譲渡された発明の名称が「コイル電流制
限形状を含む点火コイルドライバ・モジュール」という
関連の米国特許出願に与えられている。当業者は、負荷
電流に対する検出電流のいずれの所望の比が、ＢＪＴの
エミッター面積あるいはソース拡散の分離部を適切なサ
イズにすることにより提供され得ることを認識するであ
ろう。
【００２３】ここで制御集積回路１２にかかると、そこ
に示される機能ブロックが詳細に記述されるであろう。
入力イン２４が制御集積回路１２の境界内に示される各
機能ブロックと接続されており、且つ制御集積回路１２
への電源入力が存在しないことが最初に指摘されるべき
である。制御集積回路１２は、先に示したように低電圧
半導体プロセスから製造され得るので、また、ＩＧＢＴ
４５は低入力電流要件を有するので、制御集積回路１２
は動作するのに多くの電流を必要としない。通常、制御
集積回路１２が必要とする全電流は、ほぼ２〜３ミリア
ンペアの間である。従って、制御集積回路１２への電源
接続が必要とされず、制御集積回路１２の全部の回路は
入力イン２４での制御信号を介して同時に給電且つ起動
される。つまり、入力イン２４での制御信号は、該制御
信号が存在する限り、点火コイル駆動モジュール１０に
ＩＧＢＴ４５をターン・オンし且つ起動することを命令
する。
に示される機能ブロックが詳細に記述されるであろう。
入力イン２４が制御集積回路１２の境界内に示される各
機能ブロックと接続されており、且つ制御集積回路１２
への電源入力が存在しないことが最初に指摘されるべき
である。制御集積回路１２は、先に示したように低電圧
半導体プロセスから製造され得るので、また、ＩＧＢＴ
４５は低入力電流要件を有するので、制御集積回路１２
は動作するのに多くの電流を必要としない。通常、制御
集積回路１２が必要とする全電流は、ほぼ２〜３ミリア
ンペアの間である。従って、制御集積回路１２への電源
接続が必要とされず、制御集積回路１２の全部の回路は
入力イン２４での制御信号を介して同時に給電且つ起動
される。つまり、入力イン２４での制御信号は、該制御
信号が存在する限り、点火コイル駆動モジュール１０に
ＩＧＢＴ４５をターン・オンし且つ起動することを命令
する。
【００２４】入力イン２４は過大電圧クランプ回路５０
に接続され、該過大電圧クランプ回路５０は、制御集積
回路１２に対する損傷を防止するためほぼ３２ボルトか
ら４０ボルトの間のクランプ電圧で入力イン２４での制
御信号をクランプする。過大電圧クランプ回路５０は、
通常、集積回路設計技術において知られているように、
クランプ電圧を確立するため既知の「Ｖbe逓倍器」を有
する直列のツェナー・ダイオードのスタックを利用す
る。制御集積回路１２の既知の低電圧バイポーラ半導体
プロセスによる実現において、４つのかかるダイオード
のスタックが用いられ、各ダイオードはほぼ７〜８ボル
トの間のアバランシェ降伏電圧を有し、（当該技術にお
いて知られているように抵抗比によってほぼ６００〜８
００ミリボルトのベース／エミッター電圧降下により確
立される）Ｖbe逓倍器を有して直列にして、従ってほぼ
３２ボルトから４０ボルトの間のクランプ電圧を生じ
る。
に接続され、該過大電圧クランプ回路５０は、制御集積
回路１２に対する損傷を防止するためほぼ３２ボルトか
ら４０ボルトの間のクランプ電圧で入力イン２４での制
御信号をクランプする。過大電圧クランプ回路５０は、
通常、集積回路設計技術において知られているように、
クランプ電圧を確立するため既知の「Ｖbe逓倍器」を有
する直列のツェナー・ダイオードのスタックを利用す
る。制御集積回路１２の既知の低電圧バイポーラ半導体
プロセスによる実現において、４つのかかるダイオード
のスタックが用いられ、各ダイオードはほぼ７〜８ボル
トの間のアバランシェ降伏電圧を有し、（当該技術にお
いて知られているように抵抗比によってほぼ６００〜８
００ミリボルトのベース／エミッター電圧降下により確
立される）Ｖbe逓倍器を有して直列にして、従ってほぼ
３２ボルトから４０ボルトの間のクランプ電圧を生じ
る。
【００２５】入力イン２４は更に、過大電圧禁止回路５
２に接続され、該過大電圧禁止回路５２は更にゲート駆
動回路５６に接続されている。過大電圧禁止回路５２
は、入力イン２４での制御信号をモニターし、入力イン
２４での電圧が正常のバッテリー電圧レベルを越えるな
らばゲート駆動回路５６の動作を禁止する。通常、およ
そ２４ボルトより上のバッテリー電圧が正常のバッテリ
ー電圧レベルを越えていると見做される。過大電圧禁止
回路５２は、過大電圧クランプ回路５０と同様に、集積
回路設計技術において知られているように過大電圧禁止
レベルを確立するためＶbe逓倍器を有する直列のツェナ
ー・ダイオードのスタックを利用する。３つのかかるダ
イオードのスタックが、先に記述されたようにＶbe逓倍
器を有して直列に用いられ、これによりほぼ２６．５ボ
ルトから３２．０ボルトの間の過大電圧禁止レベルを確
立する。
２に接続され、該過大電圧禁止回路５２は更にゲート駆
動回路５６に接続されている。過大電圧禁止回路５２
は、入力イン２４での制御信号をモニターし、入力イン
２４での電圧が正常のバッテリー電圧レベルを越えるな
らばゲート駆動回路５６の動作を禁止する。通常、およ
そ２４ボルトより上のバッテリー電圧が正常のバッテリ
ー電圧レベルを越えていると見做される。過大電圧禁止
回路５２は、過大電圧クランプ回路５０と同様に、集積
回路設計技術において知られているように過大電圧禁止
レベルを確立するためＶbe逓倍器を有する直列のツェナ
ー・ダイオードのスタックを利用する。３つのかかるダ
イオードのスタックが、先に記述されたようにＶbe逓倍
器を有して直列に用いられ、これによりほぼ２６．５ボ
ルトから３２．０ボルトの間の過大電圧禁止レベルを確
立する。
【００２６】入力イン２４は更に、電流発生回路５４に
接続され、次いで、該電流発生回路５４は、ゲート駆動
回路５６、電流制限回路５８及びトリム可能抵抗ＲTに
接続されている。電流発生回路５４は、一連の既知の
「デルタＶbe」電流ソースを含み、該「デルタＶbe」電
流ソースは入力イン２４での制御信号に応答して基準電
流を前述の回路に供給する。入力イン２４は更に、ゲー
ト駆動回路５６に接続され、該ゲート駆動回路５６は過
大電圧禁止回路５２及び電流発生回路５４の指示（ｄｉ
ｒｅｃｔｉｏｎ）の下で動作する。入力イン２４での制
御信号がほぼ２６．５ボルトから３２．０ボルトの間の
過大電圧禁止レベルより小さいならば、電流発生回路５
４により発生される基準電流はゲート駆動回路５６をタ
ーン・オンし、これによりコイル駆動信号を出力アウト
３６に提供する。本質的に、ゲート駆動回路５６は、集
積回路設計技術において知られているように電流のソー
スとなり電流のシンクとなる能力を有する出力段であ
る。ゲート駆動回路５６は、出力電圧をほぼ７〜８ボル
トの間でクランプするためある種の既知の電圧クランプ
回路を含むことが好ましい。先に説明したようにＩＧＢ
Ｔ４５のゲート３８を駆動するため、出力アウト３６
は、少なくとも３ミリアンペアを送出する（ｓｏｕｒｃ
ｅ）ことができる。ゲート駆動回路５６は、過大電圧禁
止回路５２に応答してその結果入力イン２４での制御信
号がほぼ２６．５ボルトから３２．０ボルトの間の過大
電圧禁止レベルを越える場合ゲート駆動回路５６の電流
ソース部分が不動作にされる回路を更に含む。
接続され、次いで、該電流発生回路５４は、ゲート駆動
回路５６、電流制限回路５８及びトリム可能抵抗ＲTに
接続されている。電流発生回路５４は、一連の既知の
「デルタＶbe」電流ソースを含み、該「デルタＶbe」電
流ソースは入力イン２４での制御信号に応答して基準電
流を前述の回路に供給する。入力イン２４は更に、ゲー
ト駆動回路５６に接続され、該ゲート駆動回路５６は過
大電圧禁止回路５２及び電流発生回路５４の指示（ｄｉ
ｒｅｃｔｉｏｎ）の下で動作する。入力イン２４での制
御信号がほぼ２６．５ボルトから３２．０ボルトの間の
過大電圧禁止レベルより小さいならば、電流発生回路５
４により発生される基準電流はゲート駆動回路５６をタ
ーン・オンし、これによりコイル駆動信号を出力アウト
３６に提供する。本質的に、ゲート駆動回路５６は、集
積回路設計技術において知られているように電流のソー
スとなり電流のシンクとなる能力を有する出力段であ
る。ゲート駆動回路５６は、出力電圧をほぼ７〜８ボル
トの間でクランプするためある種の既知の電圧クランプ
回路を含むことが好ましい。先に説明したようにＩＧＢ
Ｔ４５のゲート３８を駆動するため、出力アウト３６
は、少なくとも３ミリアンペアを送出する（ｓｏｕｒｃ
ｅ）ことができる。ゲート駆動回路５６は、過大電圧禁
止回路５２に応答してその結果入力イン２４での制御信
号がほぼ２６．５ボルトから３２．０ボルトの間の過大
電圧禁止レベルを越える場合ゲート駆動回路５６の電流
ソース部分が不動作にされる回路を更に含む。
【００２７】入力イン２４は更に、電流制限回路５８に
接続され、該電流制限回路５８は更に、電流発生回路５
４、ゲート駆動回路５６の電流源回路及び抵抗ＲT６０
及びＲS６２に接続されている。抵抗ＲT６０はトリム可
能な抵抗であり、そのため、集積回路技術において知ら
れているように、抵抗ＲT６０の抵抗値は可溶リンクを
開くことにより増大され得て、これにより増分的に直列
抵抗値を抵抗ＲT６０に加えられる。そして、抵抗ＲT６
０は更に、電流発生回路５４により供給される基準電流
に接続され、抵抗ＲT６０の両端間の固定基準電圧を提
供する。抵抗ＲS６２は固定抵抗であり、更に入力ＩS４
４に接続されている。
接続され、該電流制限回路５８は更に、電流発生回路５
４、ゲート駆動回路５６の電流源回路及び抵抗ＲT６０
及びＲS６２に接続されている。抵抗ＲT６０はトリム可
能な抵抗であり、そのため、集積回路技術において知ら
れているように、抵抗ＲT６０の抵抗値は可溶リンクを
開くことにより増大され得て、これにより増分的に直列
抵抗値を抵抗ＲT６０に加えられる。そして、抵抗ＲT６
０は更に、電流発生回路５４により供給される基準電流
に接続され、抵抗ＲT６０の両端間の固定基準電圧を提
供する。抵抗ＲS６２は固定抵抗であり、更に入力ＩS４
４に接続されている。
【００２８】動作において、電流発生回路５４は、入力
イン２４での制御信号に応答して基準電流を電流制限回
路５８及び抵抗ＲT６０へ供給する。ゲート駆動回路５
６は更に、制御信号に応答して低電圧（７〜８ボルトま
で）を出力アウト３６に与え、これによりＩＧＢＴ４５
のゲート３８を駆動する。ＩＧＢＴ４５がターン・オン
し始めるので、ＩＧＢＴ４５の出力脚４２は、自身を流
れる検出電流を抵抗ＲS６２に与える。該センス電流は
１００：１の比の負荷電流であることが好ましい。本質
的に、電流制限回路５８は、誤差増幅器であり、抵抗Ｒ
T６０及び抵抗ＲS６２はその入力に接続されている。抵
抗ＲS６２を通る検出電流が増大するにつれ、抵抗ＲS６
２の両端間の電圧降下は増大する。抵抗ＲS６２の両端
間の電圧降下が抵抗ＲT６０の両端間の基準電圧のそれ
に近付くにつれ、誤差増幅器は、制御集積回路１２の出
力アウト３６でのゲート駆動電圧を低減する。抵抗ＲS
６２の両端間の電圧降下が抵抗ＲT６０の両端間の電圧
降下（ほぼ５０〜６０ミリボルトの間が好ましい）にほ
ぼ等しいとき回路の平衡が達成される。かかるエミッタ
ー結合された誤差増幅器は、集積回路設計技術において
知られており、好適実施形態においては、抵抗ＲS６２
及び抵抗ＲT６０は、負荷電流がほぼ６アンペアに上昇
するとき出力アウト３６でのゲート駆動出力が減少し始
めるように選定される。電流制限回路５８は、その後、
抵抗ＲS６２の両端間の電圧降下がほぼ５０〜６０ミリ
ボルトである回路平衡が達成されるまで、出力アウト３
６でのゲート駆動出力を低減させる。前述の電流制限機
能の動作の一層詳細な説明は、ジョン・アール・シュリ
ーブその他により出願され、本発明の譲受人に譲渡され
た発明の名称が「コイル電流制限形状を含む点火コイル
ドライバ・モジュール」である関連の米国特許出願に提
供されている。
イン２４での制御信号に応答して基準電流を電流制限回
路５８及び抵抗ＲT６０へ供給する。ゲート駆動回路５
６は更に、制御信号に応答して低電圧（７〜８ボルトま
で）を出力アウト３６に与え、これによりＩＧＢＴ４５
のゲート３８を駆動する。ＩＧＢＴ４５がターン・オン
し始めるので、ＩＧＢＴ４５の出力脚４２は、自身を流
れる検出電流を抵抗ＲS６２に与える。該センス電流は
１００：１の比の負荷電流であることが好ましい。本質
的に、電流制限回路５８は、誤差増幅器であり、抵抗Ｒ
T６０及び抵抗ＲS６２はその入力に接続されている。抵
抗ＲS６２を通る検出電流が増大するにつれ、抵抗ＲS６
２の両端間の電圧降下は増大する。抵抗ＲS６２の両端
間の電圧降下が抵抗ＲT６０の両端間の基準電圧のそれ
に近付くにつれ、誤差増幅器は、制御集積回路１２の出
力アウト３６でのゲート駆動電圧を低減する。抵抗ＲS
６２の両端間の電圧降下が抵抗ＲT６０の両端間の電圧
降下（ほぼ５０〜６０ミリボルトの間が好ましい）にほ
ぼ等しいとき回路の平衡が達成される。かかるエミッタ
ー結合された誤差増幅器は、集積回路設計技術において
知られており、好適実施形態においては、抵抗ＲS６２
及び抵抗ＲT６０は、負荷電流がほぼ６アンペアに上昇
するとき出力アウト３６でのゲート駆動出力が減少し始
めるように選定される。電流制限回路５８は、その後、
抵抗ＲS６２の両端間の電圧降下がほぼ５０〜６０ミリ
ボルトである回路平衡が達成されるまで、出力アウト３
６でのゲート駆動出力を低減させる。前述の電流制限機
能の動作の一層詳細な説明は、ジョン・アール・シュリ
ーブその他により出願され、本発明の譲受人に譲渡され
た発明の名称が「コイル電流制限形状を含む点火コイル
ドライバ・モジュール」である関連の米国特許出願に提
供されている。
【００２９】ここで図２を参照するに、図１の点火コイ
ルドライバ・モジュール１０を組み込んでいる典型的な
点火制御システム１００が示されている。点火制御シス
テム１００の中央に制御モジュール１０２があり、該制
御モジュール１０２は時々自動車産業において電子制御
モジュール（ＥＣＭ）あるいはパワー・トレーン制御モ
ジュール（ＰＣＭ）と呼ばれる。いずれの名前によって
も、制御モジュール１０２はコンピュータに制御された
モジュールであり、通常マイクロプロセッサの制御の下
にあり、データと、マイクロプロセッサ（図示せず）に
より実行可能なソフトウエア・アルゴリズムとを記憶す
るための読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）及びランダム
・アクセス・メモリー（ＲＡＭ）を含む。制御モジュー
ル１０２は、種々の動作信号及び診断信号とインターフ
ェースするための複数の入力及び出力（Ｉ／Ｏ）１０４
接続部を含む。制御モジュール１０２は、バッテリー１
０６により給電され、該バッテリー１０６はほぼ７．０
ボルトと２４ボルトの間のバッテリー電圧ＶBATTを提供
する。通常のＶBATTはほぼ１２〜１６ボルトの範囲にあ
る。
ルドライバ・モジュール１０を組み込んでいる典型的な
点火制御システム１００が示されている。点火制御シス
テム１００の中央に制御モジュール１０２があり、該制
御モジュール１０２は時々自動車産業において電子制御
モジュール（ＥＣＭ）あるいはパワー・トレーン制御モ
ジュール（ＰＣＭ）と呼ばれる。いずれの名前によって
も、制御モジュール１０２はコンピュータに制御された
モジュールであり、通常マイクロプロセッサの制御の下
にあり、データと、マイクロプロセッサ（図示せず）に
より実行可能なソフトウエア・アルゴリズムとを記憶す
るための読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）及びランダム
・アクセス・メモリー（ＲＡＭ）を含む。制御モジュー
ル１０２は、種々の動作信号及び診断信号とインターフ
ェースするための複数の入力及び出力（Ｉ／Ｏ）１０４
接続部を含む。制御モジュール１０２は、バッテリー１
０６により給電され、該バッテリー１０６はほぼ７．０
ボルトと２４ボルトの間のバッテリー電圧ＶBATTを提供
する。通常のＶBATTはほぼ１２〜１６ボルトの範囲にあ
る。
【００３０】図２に示されるように、バッテリー電圧Ｖ
BATTがスイッチ１１０に接続され、該スイッチ１１０
は、ＶＩＧＮとラベルを付された信号ライン１０８に接
続されている。物理的スイッチとして制御モジュール１
０２内に示されているにも拘わらず、スイッチ１１０
は、イグニション・キーを介して動作可能である車両点
火スイッチの一部を表すのが好ましい。イグニション・
キー・スイッチ（図示せず）は、通常「オフ」位置、
「オン」位置及び「クランク」位置を有する。イグニシ
ョン・キー・スイッチが「オフ」位置から「クランク」
位置か「オン」位置のいずれかに切り替えられる（以
下、「点火信号」と言う。）とき、スイッチ１１０は、
電圧ＶBATTを信号ラインＶＩＧＮ１０８に接続する。信
号ラインＶＩＧＮ１０８は、点火コイル１１５の一次コ
イル１１８及び二次コイル１１２の一端とプルアップ抵
抗Ｒ１１６の一端とに接続されている。プルアップ抵抗
Ｒ１１６の他端が、トランジスタ１１４のコレクター
と、点火コイル駆動モジュール１０のインプット１８と
に接続されている。トランジスタ１１４のエミッターは
接地電位に基準化され、トランジスタ１１４のベースは
制御モジュール１０２内の回路により駆動される。点火
コイル駆動モジュール１０の負荷２０が点火コイル１１
５の一次コイル１１８の残りの端に接続されている。
BATTがスイッチ１１０に接続され、該スイッチ１１０
は、ＶＩＧＮとラベルを付された信号ライン１０８に接
続されている。物理的スイッチとして制御モジュール１
０２内に示されているにも拘わらず、スイッチ１１０
は、イグニション・キーを介して動作可能である車両点
火スイッチの一部を表すのが好ましい。イグニション・
キー・スイッチ（図示せず）は、通常「オフ」位置、
「オン」位置及び「クランク」位置を有する。イグニシ
ョン・キー・スイッチが「オフ」位置から「クランク」
位置か「オン」位置のいずれかに切り替えられる（以
下、「点火信号」と言う。）とき、スイッチ１１０は、
電圧ＶBATTを信号ラインＶＩＧＮ１０８に接続する。信
号ラインＶＩＧＮ１０８は、点火コイル１１５の一次コ
イル１１８及び二次コイル１１２の一端とプルアップ抵
抗Ｒ１１６の一端とに接続されている。プルアップ抵抗
Ｒ１１６の他端が、トランジスタ１１４のコレクター
と、点火コイル駆動モジュール１０のインプット１８と
に接続されている。トランジスタ１１４のエミッターは
接地電位に基準化され、トランジスタ１１４のベースは
制御モジュール１０２内の回路により駆動される。点火
コイル駆動モジュール１０の負荷２０が点火コイル１１
５の一次コイル１１８の残りの端に接続されている。
【００３１】ここで図２及び図３の双方を参照するに、
点火制御システム１００内の点火コイル駆動モジュール
１０の動作が１４ボルトのＶBATT電圧の場合をここで記
述する。スイッチ１１０を介して受け取った点火信号に
応答して、制御モジュール１０２はバッテリー電圧Ｖ
BATTを信号ラインＶＩＧＮ１０８に接続する。次いで、
制御モジュール１０２は、車両の動作及び診断データを
Ｉ／Ｏ１０４を介して受け取り、それらから、自動車産
業において知られているように最適エンジン動作のため
の適切な点火進角及びドエル時間を決定する。点火進角
及びドエル時間と例えばＶBATTレベルのような他の要因
との決定に基づいて、制御モジュール１０２は所定の持
続時間の低駆動信号を通常オンのトランジスタ１１４に
提供し、それにより点火コイル駆動モジュール１０のイ
ンプット１８が信号ラインＶＩＧＮ１０８にプルアップ
抵抗Ｒ１１６を介して接続させられる。点火コイルドラ
イバ・モジュール１０は、インプット１８でほぼ２〜３
ミリアンペアの間の動作電流を引くよう設計され、その
ためプルアップ抵抗Ｒ１１６はほぼ５００オームである
よう選定される。
点火制御システム１００内の点火コイル駆動モジュール
１０の動作が１４ボルトのＶBATT電圧の場合をここで記
述する。スイッチ１１０を介して受け取った点火信号に
応答して、制御モジュール１０２はバッテリー電圧Ｖ
BATTを信号ラインＶＩＧＮ１０８に接続する。次いで、
制御モジュール１０２は、車両の動作及び診断データを
Ｉ／Ｏ１０４を介して受け取り、それらから、自動車産
業において知られているように最適エンジン動作のため
の適切な点火進角及びドエル時間を決定する。点火進角
及びドエル時間と例えばＶBATTレベルのような他の要因
との決定に基づいて、制御モジュール１０２は所定の持
続時間の低駆動信号を通常オンのトランジスタ１１４に
提供し、それにより点火コイル駆動モジュール１０のイ
ンプット１８が信号ラインＶＩＧＮ１０８にプルアップ
抵抗Ｒ１１６を介して接続させられる。点火コイルドラ
イバ・モジュール１０は、インプット１８でほぼ２〜３
ミリアンペアの間の動作電流を引くよう設計され、その
ためプルアップ抵抗Ｒ１１６はほぼ５００オームである
よう選定される。
【００３２】ＶBATT、従ってＶＩＧＮが１４ボルトに等
しく、また２〜３ミリアンペアの動作電流のためプルア
ップ抵抗Ｒ１１６の両端間の電圧降下を考慮すると、イ
ンプット１８での電圧１２０は、制御モジュール１０２
によりトランジスタ１１４に印加される低駆動信号に応
答してほぼ１２．５ボルトに上昇する。１２．５ボルト
をインプット１８に受け取ると同時に、電流発生回路５
４及びゲート駆動回路５６が付勢される。インプット１
８での電圧が過大電圧禁止回路５２の過大禁止電圧より
小さいが、ゲート駆動回路５６の出力回路のクランプ電
圧より大きいので、制御集積回路１２の出力アウト３６
での電圧１２２（図３）はほぼ７ボルトのクランプ電圧
へ直ちに上昇する。
しく、また２〜３ミリアンペアの動作電流のためプルア
ップ抵抗Ｒ１１６の両端間の電圧降下を考慮すると、イ
ンプット１８での電圧１２０は、制御モジュール１０２
によりトランジスタ１１４に印加される低駆動信号に応
答してほぼ１２．５ボルトに上昇する。１２．５ボルト
をインプット１８に受け取ると同時に、電流発生回路５
４及びゲート駆動回路５６が付勢される。インプット１
８での電圧が過大電圧禁止回路５２の過大禁止電圧より
小さいが、ゲート駆動回路５６の出力回路のクランプ電
圧より大きいので、制御集積回路１２の出力アウト３６
での電圧１２２（図３）はほぼ７ボルトのクランプ電圧
へ直ちに上昇する。
【００３３】出力アウト３６でのほぼ７ボルトの電圧
は、ＩＧＢＴ４５をフル導通へターン・オンし、その結
果負荷電流ＩL１２４（図３）が点火コイル１１５の一
次コイル１１８を通って増大し始める。１００：１の比
の負荷電流が検出電流ＩSとして制御集積回路１２の電
流制限回路５８へＩＧＢＴの出力脚４２を介してフィー
ドバックされる。負荷電流ＩLがほぼ６アンペア（ほぼ
６０ミリアンペアの検出電流に対応）に増大すると、電
流制限回路５８は先に説明したようにゲート駆動回路５
６の出力回路から電流を引き出し始め、これにより制御
集積回路１２の出力アウト３６でのＩＧＢＴ駆動電圧を
低減する。負荷電流ＩL１２４がほぼ７アンペア、これ
はほぼ２．３５ボルトの出力アウト３６での電圧に対応
するが、この７アンペアに達すると、電流制限回路５８
内の平衡が達せられる。その後、負荷電流ＩL１２４
は、制御モジュール１０２によりトランジスタ１１４に
印加される低駆動信号の持続時間の間一定の７アンペア
のレベルに維持される。トランジスタ１１４がターン・
オンに戻されると、制御集積回路１２内の種々の回路
は、それらの消勢状態に戻され、これによりＩＧＢＴ４
５のゲート３８への駆動電圧１２２をターン・オフす
る。
は、ＩＧＢＴ４５をフル導通へターン・オンし、その結
果負荷電流ＩL１２４（図３）が点火コイル１１５の一
次コイル１１８を通って増大し始める。１００：１の比
の負荷電流が検出電流ＩSとして制御集積回路１２の電
流制限回路５８へＩＧＢＴの出力脚４２を介してフィー
ドバックされる。負荷電流ＩLがほぼ６アンペア（ほぼ
６０ミリアンペアの検出電流に対応）に増大すると、電
流制限回路５８は先に説明したようにゲート駆動回路５
６の出力回路から電流を引き出し始め、これにより制御
集積回路１２の出力アウト３６でのＩＧＢＴ駆動電圧を
低減する。負荷電流ＩL１２４がほぼ７アンペア、これ
はほぼ２．３５ボルトの出力アウト３６での電圧に対応
するが、この７アンペアに達すると、電流制限回路５８
内の平衡が達せられる。その後、負荷電流ＩL１２４
は、制御モジュール１０２によりトランジスタ１１４に
印加される低駆動信号の持続時間の間一定の７アンペア
のレベルに維持される。トランジスタ１１４がターン・
オンに戻されると、制御集積回路１２内の種々の回路
は、それらの消勢状態に戻され、これによりＩＧＢＴ４
５のゲート３８への駆動電圧１２２をターン・オフす
る。
【００３４】従来技術のハイブリッド及び単一の双方の
集積回路点火コイル駆動手法を越えた本発明の点火コイ
ル駆動モジュール１０の幾つかの利点がここに記述され
た。単一集積回路手法を越えたこのデュアル集積回路の
概念の別の重要な利点は、特に、変化する要件に適合す
る本来的な能力にある。もっとはっきりと言えば、本明
細書において記述した二つのチップの分割（仕切るこ
と）により、高電流負荷駆動集積回路１４を、制御集積
回路１２の設計、レイアウトあるいはツーリングを変更
することなく、より大きいあるいはより小さい電流能力
のデバイスと交換することを可能にする。これは、異な
る負荷電流を要求する多数の用途が必要とされる時間及
びコストの双方の節約の利点を意味する。
集積回路点火コイル駆動手法を越えた本発明の点火コイ
ル駆動モジュール１０の幾つかの利点がここに記述され
た。単一集積回路手法を越えたこのデュアル集積回路の
概念の別の重要な利点は、特に、変化する要件に適合す
る本来的な能力にある。もっとはっきりと言えば、本明
細書において記述した二つのチップの分割（仕切るこ
と）により、高電流負荷駆動集積回路１４を、制御集積
回路１２の設計、レイアウトあるいはツーリングを変更
することなく、より大きいあるいはより小さい電流能力
のデバイスと交換することを可能にする。これは、異な
る負荷電流を要求する多数の用途が必要とされる時間及
びコストの双方の節約の利点を意味する。
【００３５】本発明が先の図面及び記述において詳細に
図示及び記述されたが、同一のものが実例としてしかし
特性を制限するものではないと考えられるが、好適実施
形態のみが示されまた記述され、本発明の精神の中に入
る変更及び修正の全部が保護されるのが望ましいことを
理解すべきである。例えば、点火コイル駆動モジュール
１０が点火コイル１１５の一次コイル１１８を駆動する
ものとして示されまた記述されているにも拘わらず、本
発明は、本発明のデュアル集積回路の概念がいずれの高
電流の誘導性、あるいは抵抗性又は容量性の負荷、ある
いはそれらのいずれの組み合わせを駆動するため必要と
される制御システムにおいて実現され得る代替の実施形
態を意図することを理解すべきである。別の例として、
点火コイル駆動モジュール１０がいわゆる低い側のドラ
イバとして実現されるように記述が示されているにも拘
わらず、点火コイル駆動モジュール１０がまた、高い側
のドライバとして動作することがなされ得る、即ち、Ｉ
ＧＢＴ４５が信号ラインＶＩＧＮ１０８に直接接続さ
れ、そして負荷（一次コイル１１８）がＩＧＢＴ４５と
接地電位の間に接続されることを理解すべきである。当
業者は、制御集積回路１２へＩＧＢＴ４５のゲートを駆
動するための電圧逓倍回路を加えることのような構成を
実施するため、制御集積回路１２に対する小さい修正の
みが例えばなされる必要があることを認識するであろ
う。
図示及び記述されたが、同一のものが実例としてしかし
特性を制限するものではないと考えられるが、好適実施
形態のみが示されまた記述され、本発明の精神の中に入
る変更及び修正の全部が保護されるのが望ましいことを
理解すべきである。例えば、点火コイル駆動モジュール
１０が点火コイル１１５の一次コイル１１８を駆動する
ものとして示されまた記述されているにも拘わらず、本
発明は、本発明のデュアル集積回路の概念がいずれの高
電流の誘導性、あるいは抵抗性又は容量性の負荷、ある
いはそれらのいずれの組み合わせを駆動するため必要と
される制御システムにおいて実現され得る代替の実施形
態を意図することを理解すべきである。別の例として、
点火コイル駆動モジュール１０がいわゆる低い側のドラ
イバとして実現されるように記述が示されているにも拘
わらず、点火コイル駆動モジュール１０がまた、高い側
のドライバとして動作することがなされ得る、即ち、Ｉ
ＧＢＴ４５が信号ラインＶＩＧＮ１０８に直接接続さ
れ、そして負荷（一次コイル１１８）がＩＧＢＴ４５と
接地電位の間に接続されることを理解すべきである。当
業者は、制御集積回路１２へＩＧＢＴ４５のゲートを駆
動するための電圧逓倍回路を加えることのような構成を
実施するため、制御集積回路１２に対する小さい修正の
みが例えばなされる必要があることを認識するであろ
う。
【図１】本発明による点火コイルドライバ・モジュール
の好適実施形態の概略図である。
の好適実施形態の概略図である。
【図２】点火制御システムにおける図１の点火コイルド
ライバ・モジュールの典型的な実現を示す概略図であ
る。
ライバ・モジュールの典型的な実現を示す概略図であ
る。
【図３】図２の点火制御システムにおける図１の点火コ
イルドライバ・モジュールの典型的な動作を示す概略図
である。
イルドライバ・モジュールの典型的な動作を示す概略図
である。
１０：点火コイルドライバ・モジュール １２：制御集積回路 １４：高電流負荷駆動集積回路 １６：ハウジング ４５：パワー・トランジスタ（ＩＧＢＴ） ４８：ツェナー・ダイオード・スタック ５０：過大電圧クランプ回路 ５２：過大電圧禁止回路 ５４：電流発生回路 ５６：ゲート駆動回路 ５８：電流制限回路 １００：点火制御システム １０２：制御モジュール １０６：バッテリー １１０：スイッチ １１２：二次コイル １１５：点火コイル １１８：一次コイル
フロントページの続き (72)発明者 レスター・ウィルキンソン アメリカ合衆国インディアナ州46902，コ コモ，ウォルトン・ウェイ 3609
Claims (26)
- 【請求項１】 低電圧制御信号に応答して低電圧駆動信
号を提供する制御回路であって、第１の集積回路として
配置される低電圧半導体材料から形成される制御回路
と、 前記低電圧駆動信号に応答して高電流負荷を付勢する高
電流負荷駆動回路であって、第２の集積回路として配置
される高電圧半導体材料から形成される高電流負荷駆動
回路と、 前記第１及び第２の集積回路を設けたハウジングと、を
備える高電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項２】 前記ハウジングの中に延在する複数の電
気的導体を更に備え、前記電気的導体の各々が前記第１
及び第２の集積回路のうちの一つと電気的接続を形成す
る請求項１記載の高電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項３】 前記複数の電気的導体が、前記第１の集
積回路に電気的に接続された第１の端子を含み、当該第
１の端子は、前記低電圧制御信号を受け取り、当該低電
圧制御信号を前記制御回路に供給する請求項２記載の高
電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項４】 前記複数の電気的導体が、前記第２の集
積回路に電気的に接続された第２の端子を含み、当該第
２の端子は、前記高電流負荷と更に接続可能であり、そ
れにより前記高電流負荷から前記高電流負荷駆動回路を
通る負荷電流経路を与える請求項３記載の高電流負荷ド
ライバ・モジュール。 - 【請求項５】 前記複数の電気的導体が、前記第１及び
第２の集積回路の各々に電気的に接続された第３の端子
を含み、当該第３の端子は、接地電位基準を与える高電
流負荷ドライバ・モジュール接地基準と接続可能である
請求項４記載の高電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項６】 前記第２の集積回路は基板を含み、 前記第２の端子が、前記第２の集積回路の前記基板に電
気的に接続されている請求項４記載の高電流負荷ドライ
バ・モジュール。 - 【請求項７】 前記第２の端子は、集積回路マウントを
前記ドライバ・モジュール内に形成し、前記第２の端子
が、前記第２の集積回路の前記基板に前記第２の集積回
路の前記マウントへのアタッチメントを介して電気的に
接続されている請求項６記載の高電流負荷ドライバ・モ
ジュール。 - 【請求項８】 前記第２の集積回路の基板は、前記マウ
ントに半田アタッチメントにより取付けられ、 前記マウントは更に、ヒート・シンクとして作用し、前
記高電流負荷駆動回路が発生する熱を放散する、請求項
７記載の高電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項９】 前記第１の集積回路は基板を含み、 前記第１の集積回路の基板は、前記マウントに電気的絶
縁アタッチメント媒体を介して取付けられている、請求
項７記載の高電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項１０】 前記高電流負荷駆動回路はパワー・ト
ランジスタを含み、当該パワー・トランジスタは、前記
低電圧駆動信号を受け取る第１の入力と、負荷電流を前
記高電流負荷から受け取る第２の入力と、出力とを有
し、前記パワー・トランジスタは、前記低電圧駆動信号
に応答して前記負荷電流を前記第２の入力から前記出力
へ導通する請求項１記載の高電流負荷ドライバ・モジュ
ール。 - 【請求項１１】 前記パワー・トランジスタが絶縁ゲー
ト・バイポーラ・トランジスタである請求項１０記載の
高電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項１２】 前記高電流負荷が誘導性負荷である請
求項１記載の高電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項１３】 前記誘導性負荷が、内燃機関用点火コ
イルの一次コイルである請求項１２記載の高電流負荷ド
ライバ・モジュール。 - 【請求項１４】 前記制御回路により与えられる前記低
電圧駆動信号がほぼ７．０ボルトの最大電圧を有する請
求項１記載の高電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項１５】 前記高電流負荷駆動回路は、ほぼ５０
０ミリアンペアからほぼ２０アンペアまでの範囲内で高
電流負荷と関連した負荷電流を有する該高電流負荷を駆
動するよう動作可能である請求項１４記載の高電流負荷
ドライバ・モジュール。 - 【請求項１６】 電源回路と駆動回路とを含む低電圧制
御集積回路を備え、該電源回路は低電圧制御信号に応答
して電力を前記駆動回路に与え、前記駆動回路は前記電
源回路により与えられる前記電力と前記低電圧制御信号
とに応答して低電圧駆動信号を与え、 前記低電圧駆動信号に応答して高電流負荷を付勢する高
電流負荷ドライバ集積回路と、 前記低電圧制御集積回路及び前記高電流負荷ドライバ集
積回路を設けるハウジングとを更に備える、高電流負荷
ドライバ・モジュール。 - 【請求項１７】 前記低電圧制御集積回路により与えら
れる前記低電圧駆動信号はほぼ７．０ボルトの最大電圧
を有する請求項１６記載の高電流負荷ドライバ・モジュ
ール。 - 【請求項１８】 前記高電流負荷ドライバ集積回路は、
ほぼ５００ミリアンペアからほぼ２０アンペアまでの範
囲内で高電流負荷と関連した負荷電流を有する該高電流
負荷を駆動するよう動作可能である請求項１７記載の高
電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項１９】 前記高電流負荷ドライバ集積回路は、
前記低電圧制御集積回路の前記低電圧駆動信号に接続さ
れる入力端子を有するパワー・トランジスタを含み、前
記低電圧駆動信号は、低電圧駆動電流を前記パワー・ト
ランジスタの前記入力端子に与え、前記パワー・トラン
ジスタを全導通へターン・オンする請求項１８記載の高
電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項２０】 前記低レベルの入力電流は、ほぼ２０
０マイクロアンペアからほぼ３．０ミリアンペアまでの
範囲内にある請求項１９記載の高電流負荷ドライバ・モ
ジュール。 - 【請求項２１】 前記パワー・トランジスタが絶縁ゲー
ト・バイポーラ・トランジスタである請求項２０記載の
高電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項２２】 前記高電流負荷が誘導性負荷である請
求項１６記載の高電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項２３】 前記誘導性負荷が、内燃機関用点火
コイルの一次コイルである請求項２２記載の高電流負荷
ドライバ・モジュール。 - 【請求項２４】 前記ハウジングの中に延在し且つ前記
低電圧制御集積回路及び前記高電流負荷ドライバ集積回
路と電気的接続を形成する複数の電気的導体を更に含む
請求項１６記載の高電流負荷ドライバ・モジュール。 - 【請求項２５】 前記低電圧制御集積回路が低電圧半導
体材料から形成されている請求項１６記載の高電流負荷
ドライバ・モジュール。 - 【請求項２６】 前記高電流負荷ドライバ集積回路が高
電圧半導体材料から形成されている請求項２５記載の高
電流負荷ドライバ・モジュール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US52298295A | 1995-07-31 | 1995-07-31 | |
| US522982 | 1995-07-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0942134A true JPH0942134A (ja) | 1997-02-10 |
Family
ID=24083177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8183073A Pending JPH0942134A (ja) | 1995-07-31 | 1996-07-12 | 点火コイルドライバ・モジュール |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5781047A (ja) |
| EP (1) | EP0757442A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0942134A (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2808566B1 (fr) * | 2000-05-05 | 2002-07-19 | Renault | Dispositif de pilotage d'une bobine multi-etincelles |
| DE10058347A1 (de) * | 2000-11-23 | 2002-06-13 | Petra Bauersachs | Konvergenz-Boxen-Set |
| DE10149774A1 (de) * | 2001-10-09 | 2003-04-24 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Verpacken von elektronischen Baugruppen und Mehrfachchipverpackung |
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1996
- 1996-06-17 EP EP96201690A patent/EP0757442A3/en not_active Withdrawn
- 1996-07-12 JP JP8183073A patent/JPH0942134A/ja active Pending
-
1997
- 1997-05-27 US US08/863,173 patent/US5781047A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05321808A (ja) * | 1992-05-22 | 1993-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関用点火装置 |
| JPH0633862A (ja) * | 1992-07-10 | 1994-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | 点火ユニット |
| JPH0777149A (ja) * | 1993-07-15 | 1995-03-20 | Fuji Electric Co Ltd | 内燃機関用点火装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5781047A (en) | 1998-07-14 |
| EP0757442A3 (en) | 1998-12-30 |
| EP0757442A2 (en) | 1997-02-05 |
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