JPS5925115B2 - 半導体式機関点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、点火コイルの給電々流をトランジスタによ
って断続して点火電圧を発生する半導体式の機関点火装
置に関するものである。

従来、この種の点火装置として、第１図に示すようなも
のがあった。

図において、１は図示しない機関の回転に同期して点火
信号を発生する発電機、２，４，６，９，１０は抵抗、
３はダイオード、５，７．１１はトランジスタ、８はツ
ェナーダイオード、１２はダーリントン型のパワートラ
ンジスタ、１３は点火コイル、１４は点火栓、１５は直
流電源である。

次に第１図に示すものについて、動作を説明する。

発電機１からの信号電圧が正のとき、トランジスタ５に
抵抗２を通してベース電流が供給されて、トランジスタ
５がＯＮすると、トランジスタ７のベース電流が遮断さ
れ、トランジスタ７はＯＦ Ｆ Ｌ、同時にトランジス
タ１１のベース電流も遮断さヘト、ランジスタ１１は０
ＦＦ−Ｊ−る。

このとき抵抗１０を通して、直流電源１５からパワート
ランジスタ１２のベース電流が供給され、該パワートラ
ンジスタ１２はＯＮし、点火コイル１３は通電され、点
火エネルギーが蓄積される。

次に発電機１からの信号電圧が負に々ると、トランジス
タ５のベース電流の供給かなくなり、該トランジスタ５
はＯＦＦし、トランジスタ７はＯＮ。

トランジスタ１１もＯＮして、直流電源１５から抵抗１
０を通して流れる電流はトランジスタ１１に流れ込み、
パワートランジスタ１２はＯＦＦして点火コイル電流は
遮断され、このとき点火栓１４に点火火花が発生する。

したがって、点火コイル１３を通電するだめのパワート
ランジスタ１２がＯＦＦの状態にあり、そのベース電流
の供給を必要としないときにも、抵抗１０を介して直流
電流１５から電流が流れ、その電流はトランジスタ１１
により側路されるように構成されているため、抵抗１０
及びトランジスタ１１では無駄な電力を消費し々ければ
ならず、その分だけ大きな許容電力をもつ素子を使用す
る必要がある。

以上の説明は、通常の電源電圧における、第１図に示す
装置の動作あるが、次に電源電圧が一時的に異常に高く
なったときの動作について説明する。

異常な高電圧の例としては、自動車の走行中にバッテリ
ーがはずれたとき、電源ラインに発生するサージなどが
ある。

その場合には、通常電源電圧の１０倍ぐらいの高電圧が
点火装置の電源に印加される。

直流電源１５の電圧がある規定値（例えば通常電圧値の
２倍）以上に増大すると、ツェナーダイオード８が導通
し、抵抗９を通してトランジスタ１１にベース電流が供
給され、該トランジスタ１１はＯＮして、点火信号発電
機１の出力如何にかかわらず、強制的にパワートランジ
スタ１２をＯＦＦさせて、これを異常な高電圧による大
電流（たとえば１００Ａぐらい）、あるいは大電力によ
る破壊から保護する。

同時に、ツェナーダイオード８が導通することにより、
抵抗９とツェナーダイオードの接続点で、パワートラン
ジスタ１２以外の素子で構成された部分の電源ラインを
ある一定値にクリップしてし捷うことにより、パワート
ランジスタ１２以外の素子を異常な高電圧から保護して
いる。

ところで、上述のように、異常々高電圧にもかかわらず
、抵抗１０を通して流れ込む電流をトランジスタ１１を
通して、十分にバイパスして、パワートランジスタ１２
のＯＦＦ状態を維持するためには、上記トランジスタ１
１ば、通常使用時において必要な電流容量のものより、
はるかに大きな電流容量の素子を使用しなければならな
い。

さらに、集積回路化された半導体点火装置の場合には、
トランジスタのＯＮ時の飽和電圧が比較的大きく、上述
のように大電流時にも、十分に小さい飽和電圧を維持す
ることが必要なトランジスタ１１は、電流容量を大きく
するだけでなく、他のトランジスタとは異なり、特殊な
手段により飽和電圧を小さくする工法をする必要さえあ
る。

この発明は、上記のような欠点を除去するために表され
たものであり、点火コイルへの通電を制御するパワート
ランジスタの開閉動作、及び、高電圧時、該パワートラ
ンジスタを強制的に遮断してこれを保護する機能を、最
も適した電力、容量。

定格、及び電流容量定格の素子を使用して構成すること
のできる半導体式の機関点火装置を提供するものである
。

以下、この発明の一実施例を第２図に示して説明する。

図において１６はダイオード、１７は抵抗、１８，２０
．２２はトランジスタ、１９．２１はダイオードである
。

第２図の動作について説明する。

発電機１から正の信号電圧が発生すると、トランジスタ
５はＯＮし、トランジスタ１８のベース電流の供給が々
くなり、トランジスタ１８はＯＦＦする。

このとき、抵抗９及び１γを通して、トランジスタ２０
はベース電流が供給されてＯＮ状態になる。

一方、トランジスタ２２はベース電流の供給が断たれて
ＯＦＦする。

しだがって抵抗１０、トランジスタ２０を通して、直流
電源１５からパワートランジスタ１２ヘベース電流が供
給されて、このパワートランジスタ１２はＯＮｊ、・
点火コイル１３に通電される。

次に、発電機１からの信号電圧が負になるとトランジス
タ５はＯＦＦし、抵抗４、ダイオード１６を通って、ト
ランジスタ１８にベース電流が供給され、これがＯＮＬ
。

同時にこのトランジスタ１８を流れる電流は、トランジ
スタ２２のベース電流と寿って、該トランジスタ２２も
ＯＮする。

このときトランジスタ２０のエミッタの電位は、接地電
位からダイオード２１の順方向電圧降下分（これは、ト
ランジスタのベース・エミッタ間順方向電圧降下分とほ
ぼ同じ）だけ高く、かつトランジスタ１８がＯＮＬ。

でいるため、トランジスタ２０のベース・エミッタ間は
逆バイアス状態となり、該トランジスタ２０は遮断状態
になる。

したがってパワートランジスタ１２のベース電流の供給
は断たれ、同時に、パワートランジスタ１２のＯＮ時に
蓄積されていたベース電荷は、ダイオード２１、トラン
ジスタ２２を通して放電され、該パワートランジスタ１
２は急速に０ＦＦＬ、点火コイル電流が遮断され、点火
栓１４に点火火花が発生する。

以上のように、コイル電流を断続するパワートランジス
タ１２を駆動するだめの、抵抗１０、トランジスタ２０
で構成されたベース電流給電回路は、パワートランジス
タ１２のＯＮ時にのみ必要な電流を供給するだけで、従
来装置のような無駄な電力消費がないだめ、その分だけ
電力容量の小さい素子を使用することができる。

次に直流電源の電圧が異常に増大した場合について考え
る。

電源電圧が増大しである規定値以上に々ると、ツェナー
ダイオード８が導通し、抵抗９、ツェナーダイオード８
を通して、トランジスタ１８にベース電流が供給され、
該トランジスタ１８は、点火信号発電機１の出力にかか
わらず強制的にＯＮ状態になり、先に述べた場合と同様
にしてトランジスタ２２はＯＮ、トランジスタ２０はＯ
ＦＦして、パワートランジスタ１２のベース電流給電回
路が遮断され、パワートランジスタ１２はＯＦＦし、異
常な高電圧による破壊から保護される。

なお、ダイオード１６はトランジスタ１５のＱＮ、ＯＦ
Ｆ、つまり点火信号発生器の出力如何によらず上述の動
作を行なわれるように、電流の方向を一方向に限定する
だめのものである。

上述の動作と並行して、抵抗９とツェナーダイオード８
の接続点はある一定電圧にクリップされ、また、トラン
ジスタ２０のコレクタもダイオード１９を介して、上記
接続点に接続されることにより、上記のある一定電圧よ
り若干高い電圧でクリップされる。

したがって、トランジスタ２０を含めて、回路内の各素
子が異常な高電圧が印加されず、高電圧による破壊から
保護される。

第３図は、ツェナーダイオード８と抵抗９との接続点、
つまりパワートランジスタを除いた部分の回路の電源ラ
インと接地間にツェナーダイオード８の動作に応動する
トランジスタ２３を接続したもので、異常に電源電圧が
増大したとき、第２図の装置と同様にして、ツェナーダ
イオード８が導通して、抵抗９，２４介して、上記トラ
ンジスタ２３にベース電流が供給されて上述の電源ライ
ンを一定電圧にクリップするものである。

この場合にはツェナーダイオード８の容量の減少を図り
得る。

一以上のようにこの発明によれば、コイル電流を断続す
るパワートランジスタの開閉動作と同相の開閉動作を行
なうトランジスタを介して、パワートランジスタのベー
ス電流を供給するように、パワートランジスタの制御回
路を構成しだので、ベース電流給電回路中の素子は連続
通電されず、小きい許容電力の素子を使用することがで
きるという効果があり、また電源電圧が異常に増大した
ときに、１次コイル電流を断続するパワートランジスタ
を保護する目的でこれをＯＦＦさせる場合にも、パワー
トランジスタのベース電流給電回路のトランジスタには
電流は流れず、従来装置のように、異常な高電源電圧時
に流れる大電流を考慮した電流容量の素子を使用しなく
てもよいという効果がある。

さらに異常な高電源電圧時には、上記のように、パワー
トランジスタをＯＦＦして高電圧からこれを保護すると
ともに、パワートランジスタ以外のすべてのトランジス
タにかかる電圧がある一定電圧以上に上昇しないように
クリップされるため、パワートランジスタの前段の回路
部分例えば第２図、第３図において、パワートランジス
タ１２、抵抗９，１０を除いた部分の回路を集積回路化
してモノリシックＩＣで構成することができ（ＩＣ内部
の素子の耐電圧が一様に低くなるため）、その場合、本
発明によれば、モノリシックＩＣチップの面積にして、
従来のものに比べて大幅（例えば約１／４）に縮小する
ことを可能にし、非常に低価格にできるという効果もあ
る。

。又、パワートランジスタのベース電流給電回路に直列
に設けられるパワートランジスタと同相の第１のトラン
ジスタは入力側スイッチング回路部の電源ラインに対し
てダイオードによって接続する構成としているため、異
常な高電源電圧時にパワートランジスタと共に上記第１
のトランジスタが開路されても、この第１のトランジス
タには上記スイッチング回路部を規定の電圧側値にクリ
ップする手段のクリップ電圧に基づいて制限された電圧
が印加することになり、上記クリップ手段を利用して第
１のトランジスタを過大電圧による破壊から保護するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の点火装置を示す回路構成図、第２図は本
発明の一実施例による点火装置を示す回路構成図、第３
図は本発明の別の実施例を示す回路構成図である。 図中、１は点火信号発電機、２，４，６，９゜１０．１
７．２４は抵抗、３，１６，１９，２１はダイオード、
８はツェナーダイオード、５，７゜１１．１８，２０，
２２，２３はトランジスタ、１２はパワートランジスタ
、１３は点火コイル、１４は点火栓、１５は直流電源で
ある。 尚、図中同一符号は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流電源から給電される点火コイル、この点火コイ
   ルの給電回路に直列に接続されたパワートランジスタ、
   直流電源から第１の抵抗を介して上記パワートランジス
   タの制御端子に直列接続され上記パワートランジスタと
   同相の開閉動作をする第１のトランジスタ、上記パワー
   トランジスタの制御端子と接地間に接続され、上記パワ
   ートランジスタと逆相の開閉動作をする第２のトランジ
   スタ、機関の回転に同期して上記、第１、及び第２のト
   ランジスタを開閉し、直流電源から第２の抵抗を介して
   電源電圧が供給されるスイッチング回路、直流電源の電
   圧が規定値を越えたとき、導通する電圧応動素子を含み
   この電圧応動素子が導通したとき、上記パワートランジ
   スタ及び上記第１のトランジスタを開路させ、上記第２
   のトランジスタを閉路させると共に、上記スイッチング
   回路の電源電圧を規定値にクリップする手段、及び上記
   第１の抵抗と第１のトランジスタとの接続点と上記スイ
   ッチング回路の電源電圧ラインとの間に該電源電圧ライ
   ン側を陰極とする方向に接続され、上記手段によるクリ
   ップ電圧に基づいて上記第１の抵抗と第１のトランジス
   タとの接続点電圧が規定値以上に上昇することを阻止さ
   せる１個又は複数のダイオードを備えた半導体式機関点
   火装置２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   スイッチング回路の電源電圧を規定値にクリップする手
   段は、上記スイッチング回路の電源ラインと接地との間
   に直列接続され上記電圧応動素子の動作に応動するトラ
   ンジスタを備えて構成されていることを特徴とする半導
   体式機関点火装置。