KR100202803B1 - 유도적인 부하 특히 내연기관의 점화 코일을 스위칭하는 달링턴-쌍 회로를 갖는 전력 출력단 - Google Patents

유도적인 부하 특히 내연기관의 점화 코일을 스위칭하는 달링턴-쌍 회로를 갖는 전력 출력단 Download PDF

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darlington
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회네 게르드
미첼 하르트무트
가데만 로트하르
보디그 베른드
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

전력 출력단은 유도적인 부하 특히 내연기관의 점화 코일을 스위칭하는 달링턴-쌍 회로(11,12)를 갖게 된다. 전력 출력단의 동작 모드를 설정하기 위해, 스위치(24)는 달링턴-쌍 회로(11,12)의 베이스-에미터 접합을 접속시키고, 출력단이 빠른 차단의 경우 닫혀지고, 출력단의 전압-제한된 차단의 경우 열려지게 된다. 적어도 2개의 저항기(16,18)로 구성되고 달링턴-쌍 회로(11,12)의 스위칭 접합을 접속시키는 전압 분할기는 픽-오프에 의해 스위치(24) 및 달링턴-쌍 회로(11,12)의 베이스간의 접합점에 연결되고, 스위치(24)는 전압 분할기 부분(18)과 병렬로 연결된다. 스위치(24)가 열려있을 때, 달링턴-쌍 회로는 저항기(16)에 대해 35 볼트를 예로 하는 낮은 제한 전압에 도달하도록 결과적으로 다시 상승시키고, 점화코일을 구동하는 경우, 스파크 없는 차단이 이루어진다. 소수의 간단하고 값싼 소자만이 상기 목적을 요구된다.

Description

[발명의 명칭]
유도적인 부하 특히 내연기관의 점화코일을 스위칭하는 달링턴-쌍 회로를 갖는 전력출력단
[발명의 상세한 설명]
[종래기술]
본 발명은 유도성 부하 특히 주요 클레임의 일반적인 형태인 내연기관의 점화 코일을 스위칭하는 달링턴(Darlington)-쌍 회로를 갖는 전력 출력단에 관한 것이다.
전력 트랜지스터를 사용한 유도성 부하를 스위칭할 때, 전력 트랜지스터상에 또는 전자회로상의 그 어디서나 유도성 전압을 한정된 값으로 제한하는 요건이 존재한다. 이런 목적을 위해, 보호 소자는 출력 트랜지스터의 에미터-콜렉터 접합과 병렬로 공지된 방법으로 연결될 수 있다. 또한, EP-B-0, 174, 473 에서는 출력 트랜지스터의 콜렉터-베이스 접합과 병렬인 제너다이오드의 연결에 대해 기술되어 있으며, 여기서, 제너 다이오드는 일반적으로 250 볼트 이상의 높은 제한 전압에 도달할시에 출력 트랜지스터의 베이스를 상승시킨다.
특정한 응용에서, 또한, 예를들어, 점화 스파크가 발생하지 않도록 점화 코일에서의 저장된 에너지를 제 2 의 낮은 전압 레벨로 감소시킬 수 있도록 순서있게 상기 낮은 전압 레벨에서 전압을 제한할 수 있는 또다른 요건이 있다.
출력단자의 차단(disconnection)이 점화 스파크를 발행하는데 사용되지 않을 때 소위 스파크 없는 차단이 기본적으로 필요하다. 낮은 전압 레벨에서의 전압 제한을 야기시키기 위해, 상기 종래 기술의 경우, 전압 분할기는 출력 트랜지스터의 콜렉터-에미터 접합과 병렬로 연결되고, 픽 오프(pick off)는 예비 제어 트랜지스터의 베이스에서의 트랜지스터단을 경유해 동작한다. 또한, 외부 스위칭 트랜지스터는 차단모드를 설정하기 위해 예비 제어 트랜지스터의 베이스 및 접지간에 연결된다. 상기 스위칭 트랜지스터가 스위치 오프될때만이 예비 제어 트랜지스터의 베이스가 전압 분할기 및 트랜지스터 회로를 경유해 전압 제한으로 상승될 수 있다. 대다수의 소자는 공지된 회로의 경우 상기 목적을 위해 요구되고, 그것은 미미하지 않은 원가 지출을 의미한다.
[본 발명의 장점]
본 발명에 따르면, 주요 클레임의 특징적인 특성을 갖는 전력 출력단은 예를들어, 점화코일의 스파크 없는 차단을 이루기 위해 낮은 전압 레벨로의 전압 제한이 상당히 낮은 소자 지출로 역시 구현되는 장점을 갖는다.
이런 설계(layout)는 결과적으로 더욱 원가에 영향을 미치고 더욱 쉽게 모놀리딕식으로 집적될 수 있다. 부가적인 장점은 상기 장치가 완전히 집적되지 않고 집적된 달링턴-쌍 회로를 갖는 전력 출력단에 사용될 수 있다는 것인데, 왜냐하면 달링턴-쌍 회로의 트랜지스터간에 액세스(access) 할 필요성이 더 이상 없기 때문이다.
주요 클렘임에서 명시된 전력 출력단의 유리한 개발과 개선이 보조 클레임에서 설명된 식으로 가능하다.
온도 보상을 위해, 픽오프 및 달링턴-쌍 회로의 콜렉터간에 적절하게 위치된 전압 분할기중 부분은 저항기중 하나와 직렬로 연결된 제너 다이오드를 갖는다.
다수의 응용에서, 달링턴-쌍 회로의 베이스로부터 분할기 픽오프를 감결합(decouple)시키는 것이 적절하거나 필요하다.
상기 목적을 위해, 상기 전압 분할기의 픽-오프는 달링턴-쌍 회로의 베이스에 적어도 하나의 감결합 다이오드를 공유해 연결된다.
달링턴-쌍 회로를 낮은 제한 전압으로 상승시키는 것은 달링턴-쌍 회로의 입력 트랜지스터를 경유하는 대신에, 보조 트랜지스터를 경유해 수행될 수 있고 보조 트랜지스터의 스위칭 접합은 달링턴-쌍 회로의 출력 트랜지스터 콜렉터-베이스 접합을 브릿지(bridge)시키고 보조 트랜지스터의 베이스는 전압 분할기의 픽-오프에 연결된다.
설명된 장치는 낮은 제한 전압에 도달할시에 보조 기능을 활성화시키기 위해 이로운 방법으로 사용될 수 있다. 상기 목적을 위해 보조 기능 회로가 전압 분할기의 에미터측 부분상에 제공되고, 보조 기능 회로중 한 회로부분이 전압 분할기의 소자이거나, 그에 의해 전압 분할기의 부분적인 전압은 픽 오프된다.
상기 보조 기능 회로는 예를들어, 전류 조정 차단용 회로, 인터피어런스(interference)의 정보 발생용 회로등이다.
보조 기능 회로는 모놀리드식으로 집적된 회로와, 특히 전력 출력단과 더불어 적절하게 구성될 수 있다.
낮은 제한 접압으로의 전압 제한에 더하여, 더 높은 전압 레벨을 위한 전압 제한은 전자 소자, 특히 달링턴-쌍 회로를 보호하기 위해 또한 제공될 수 있다. 상기 목적을 위해, 제너 다이오드는 달링턴-쌍 회로의 출력 트랜지스터의 콜렉터-에미터 잡합을 브릿지시킨다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명은 세개의 양호한 실시예는 도면에서 도시되고 다음의 설명으로 더욱 상세하게 설명된다.
제1도는 외부 회로를 전력 출력단의 제1양호한 실시예의 회로 다이어그램도.
제2도는 낮은 제한 전압으로의 전압 제한을 위해 보조 트랜지스터를 갖는 제 2 양호한 실시예의 회로 다이어그램도.
제3도는 보조 기능 회로를 갖는 세 개의 양호한 실시예의 회로 다이어그램도.
[발명의 상세한 설명]
제1도에 도시된 제1양호한 실시예에서, 모놀리딕식으로 집적된 방법으로 구성될 수 있는 전력 출력단(10)은 npn-예비-제어 트랜지스터(11) 및 npn 출력 트랜지스터(12)로 구성되는 기본적인 달링턴-쌍 회로로 구성된다.
상기 경우, 예비-제어 트랜지스터(11)의 에미터는 출력 트랜지스터(12)의 베이스에 공지된 방법으로 연결되고, 2개의 트랜지스터(11,12)의 상호 연결하는 콜렉터는 달링턴-쌍 회로와 전력 출력단(10)의 콜렉터 연결(C)(13)을 형성한다. 출력 트랜지스터(12)의 에미터는 에미터 연결(E)(14)에 연결되고 예비 제어 트랜지스터(11)의 베이스는 달링턴-쌍 회로와 전력 출력단(10)의 베이스 연결(B)(15)에 연결된다.
콜렉터 연결(13) 및 베이스 연결(15)은 저항기(16)의 직렬회로를 경유해 제너 다이오드(17)에 연결된다. 저항기(18)에 에미터 연결(14)에 베이스 연결(15)을 연결한다. 제너 다이오드(17)와 함께, 저항기(16,18)는 달링턴-쌍 회로의 콜렉터-에미터 전압이 인가되는 전압 분할기를 형성한다. 제너 다이오드(19)는 출력 트랜지스터(12)의 베이스와 콜렉터 연결(13)간에 연결된다. 전력 출력단(10)의 외부 회로처럼, 콜렉터 연결(13)은 내연기관의 점화 시스템용 점화코일(20)의 1 차 권선을 경유해 공급전압(Vb)을 나타내는 전압 공급원의 정극성 단자(21)에 연결된다.
더욱이, 2개의 트랜지스터(23,24)의 스위칭 접합부와 저항기(22)의 직렬 회로는 접지 단자로 구성되는 공급 전압원의 부극성 단자와 정극성 단자(21)간에 연결된다. 2개의 트랜지스터(23,24)간의 접합점은 상기 경우 베이스 연결(15)에 연결된느 반면에, 트랜지스터(24)의 접지측 연결은 에미터 연결(14)에 연결된다. 2개의 트랜지스터(23,24)는 본원의 경우, 마이크로 컴퓨터를 예로 해서 구성된 점화 제어 장치인 전자 제어장치(25)에 의해 제어된다.
물로, 전력 출력 단(10)는 다른 유도 부하를 제어하는데 역시 사용될 수 있다.
정상적인 동작 모드에서, 전류가 점화코일(20)을 통해 흐를때의 그 시간동안, 트랜지스터(23)는 스위칭 온되고, 트랜지스터(24)는 스위치 오프된다. 결과적으로 달링턴-쌍 회로는 점화 코일(20)의 1차 권선을 통한 전류 흐름을 증가시키고 확정시킨다. 점화와 동시에, 2개의 트랜지스터(23,24)의 제어는 역전되고, 말하자면 트랜지스터(23)는 스위치 오프되고, 트랜지스터(24)는 스위치 온 된다. 결과적으로, 달링턴-쌍 회로는 매우 빨리 차단되고, 달링턴-쌍 회로는 점화 스파크를 발생하는데 사용된다.
제너 다이오드(19)는 정상 모드에서의 전압 제한용으로 역시 사용된다.
상기 목적을 위해 상기, 제너 다이오드(19)는 예를들어, 250볼트 이상의 클램핑 전압을 고정시킨다.
상기 전압이 도달하자마자, 브레이크 다운은 출력 트랜지스터(12)가 전압을 감소시키기 위해 다시 스위치 온되는 전압에 의해 발생한다. 2개의 트랜지스터(23,24)는 소위 스파크 없는 차단을 위해 동시에 스위치 오프된다. 결과적으로 달링턴-쌍 회로는 초기에 스위치 오프됨으로써, 전압상승 유도 기능으로써 발생한다. 콜렉터 연결(13)과 에미터 연결(14)간의 전압 상승은 전압 분할기(16-18)상에서 동시에 있게된다. 후자는 35볼트를 예로하는 특정한 전압의 경우, 저항기(16)를 통해 흐르는 전류는 예비 제어 트랜지스터(11)를 상승시키고, 그것을 경유해, 다시 출력 트랜지스터(12)를 상승시키도록 하는 크기로 된다. 트랜지스터(24)가 스위치 오프되기 때문에, 상기 전류는 현재, 특히, 접지에 흘러갈 수 없다. 결과적으로, 전압은 전압 분할기에 의해 세트된 값으로 제한되고, 그 값은 낮아서 점화 스파크가 발생할 수 없다. 제너 다이오드(17)는 온도 보상하는데 사용되고 또한 더 단순한 실시에에서는 생략될 수 있다.
전압 제한은 발생하는데 그때 VCE=2VBE(1+R16/R18)+VK이다.
상기 경우, VCE는 콜렉터-에미터 전압이고 VBE는 달링턴-쌍 회로의 베이스-에미터이고, VK는 제너 다이오드(17)에서 감하된 전압이다.
상기 상태는 단일-단의 예비제어 트랜지스터(11)에 유효하다. 물론, 후자는 또한 제1도에 도시된 복수단으로 구성될 수 있다.
제2도에 도시된 제2 양호한 실시예와 제3도에 도시된 제3양호한 실시예는 제1양호한 실시예에 대개 대응됨으로, 동일한 소자 또는 동일한 효과를 갖는 소자는 동일한 도면부호로 표시하고 다시 설명하지 않는다. 동일한 방법으로, 외부회로는 단순성을 위해 생략되고, 그 회로는 물론 제1양호한 실시예에서와 같은 동일한 방법으로 다시 구성될 수 있다.
제2도에 도시된 제2 양호한 실시예의 경우, 제1양호한 실시예와의 차이는, 전압 분할기(16-18)의 픽 오프(pic off)가 베이스 연결(15)에 직접적으로 연결되는 것이 아니라, 완충 다이오드(26)를 경유한다는 것이다.
또한 상기 픽 오프는 보조 트랜지스터(27)의 베이스에 연결되고, 보조 트랜지스터(27)의 스위칭 접합은 예비 제어 트랜지스터(11)의 스위칭 접합과 병렬로 연결된다.
35 볼트를 예로하는 낮은 제한 전압에 도달하자마자 상기 상승은 예비 제어 트랜지스터(11)을 경유해 발생되지 않고 보조 트랜지스터(27)를 경유해 발생된다. 완충 다이오드(26) 때문에, 예비 제어 트랜지스터(11)의 베이스는 완충 다이오드(26)의 전방향 전압 크기에 의한 보조 트랜지스터(27)의 베이스 전압보다 적고, 다시 말하면 전압 제한이 사용될 때 예비 제어 트랜지스터(11)는 스위치 오프되고, 단자 보조 트랜지스터(27)는 스위칭 온되고, 결과적으로 출력 트랜지스터를 스위치 온한다. 대조적으로, 베이스 연결(15)이 접지로 끌어당겨질 때, 다시 말하면 외부 트랜지스터(24)가 스위치 온될 때, 보조 트랜지스터(27)는 또한 스위치 오프되는데, 왜냐하면 그 베이스 전류는 완충 다이오드(26)를 경유해 접지에 분산된다. 전압 제한은 제너 다이오드(19)에 의해, 250 볼트 이상을 예로하는 높은 전압 레벨에 도달하자마자 오직 발행한다.
달링턴-쌍 회로의 트랜지스터(11,12)가 2 개의 단을 예로 하는 복수의 단으로 구성되고, 완충 다이오드(26) 대신에 상기 2 개의 다이오드는 보조 트랜지스터(27)로부터 조차도 예비 제어 트랜지스터(11)를 완충시키기 위해, 낮은 제한 전압의 레벨에서의 클램핑 동작에서, 순서적으로 또한 사용될 수 있다. 물론, 보조 트랜지스터(27)는 하나이상의 단으로 또한 구성될 수 있다.
제3도에 도시된 제3 양호한 실시예의 경우, 완충 다이오드(26)가 제2 양호한 실시예에서와 같은 동일한 방법으로 제공되지만, 그러나, 보조 트랜지스터(27)는 생략된다. 전압 분할기의 저항기(18)는 출력 트랜지스터(12)의 에미터 또는 접지에 직접적으로 연결되는 것이 아니라, 보조 기능 회로(28)를 간접적으로 경유하고, 보조 기능 회로(28)는 예비 제어 트랜지스터(11)의 에미터에 부가적으로 연결된다. 보조 기능 회로(28)는 예를 들어, 전류 조정 차단용 공지된 회로, 인터피어런스의 정보 발생용 회로등을 나타낸다. 전압 분할기에서 강하된 전압 부분을 픽 오프함으로써, 낮은 제한 전압이 도달할 때 각 보조 기능은 활성화 될 수 있다.
상기 경우, 완충 다이오드(26)는, 베이스 연결(15)이 에미터 연결(14)로부터 격리될 때, 다시 말하면, 트랜지스터(24)가 스위치 오프될때만이, 보조기능이 발생하는 것을 확정한다.
보조 기능 회로(28)는 예를들어, 모놀리딕식으로 집적된 회로로 구성될 수 있고, 전력 출력단중 나머지와 함께, 단일의 모놀리딕식으로 집적된 회로를 형성할 수 있다.
낮은 전압 레벨로의 전압 제한으로써 그리고 전압 제한없이 동작 모드를 세트하기 위해, 다른 스위칭 수단은 트랜지스터(24) 대신에 또한 사용될 수 있고, 그 스위칭 수단에 의해 베이스 연결(15) 및 에미터 연결(14)은 서로 상호연결되거나 격리된다. 다른 응용 목적을 위해, 전압 제한이 항상 낮은 전압 레벨에서 동작하도록 의도된다면, 물론, 에미터 연결(14)은 베이스 연결(15)로부터 계속 격리되야 한다.

Claims (8)

  1. 유도성 부하(20), 특히, 내연기관의 점화 코일을 스위칭하기 위해 적어도 하나의 예비-제어 트랜지스터(11) 및 출력 트랜지스터(12)로 구성되는 달링턴-쌍 회로(11,12)를 가지며, 전력 출력단의 동작 모드를 설정하고 예비 제어 트랜지스터(11)의 베이스와 출력 트랜지스터(12)의 에미터간에 연결되고 출력단의 빠른 차단의 경우 닫혀지며 출력단의 전압-제한된 차단의 경우 열려지는 스위치(24)를 가지며, 적어도 2개의 저항기로 구성되고 달링턴-쌍 회로(11,12)의 스위칭 접합을 접속시키고 예비 제어 트랜지스터(11)의 베이스에서 동작하는 픽-오프를 갖는 전압 분할기(16,17,18)를 갖는 전력 출력단에 있어서, 전압 분할기(16, 17, 18)의 픽-오프는 적어도 하나의 디커플링 다이오드(26)를 경유해 예비 제어 트랜지스터(11)의 베이스에 연결되고, 보조 트랜지스터(27)가 제공되고, 보조 트랜지스터(27)의 스위칭 접합은 달링턴-쌍 회로(11,12)중 출력 트랜지스터(12)의 콜렉터-베이스 접합을 브릿징하고 보조 트랜지스터(27)의 베이스는 전압 분할기(16,17,18)의 픽-오프에 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 출력단.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 부분적으로 모놀리딕식으로 집적된 회로로서 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 출력단.
  3. 제2항에 있어서, 외부 트랜지스터로서 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 출력단.
  4. 제1항 내지 3항중의 어느 한 항에 있어서, 픽-오프와 달링턴-쌍 회로(11,12)의 콜렉터간에 놓여 있는 전압 분할기(16,17,18)중 부분(16,17)은 저항기중의 한 저항기(16)와 이에 직렬 연결된 제너 다이오드(17)를 갖는 것을 특징으로 하는 전력 출력단.
  5. 제1항 내지 3항중의 어느 한 항에 있어서, 보조 기능 회로(28)가 전압 분할기(16,17,18)의 에미터측 부분에 제공되고 보조 기능 회로(28)중 회로 부분은 전압 분할기의 구성 소자이거나, 상기 보조 기능 회로(28)에 의해 전압 분할기의 부분 전압이 픽-오프되는 것을 특징으로 하는 전력 출력단.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보조 기능 회로(28)가 전류 조절 분리용 회로 또는 인터피어런스 정보 발생용 회로인 것을 특징으로 하는 전력 출력단.
  7. 제5항에 있어서, 상기 보조 기능 회로(28)가 모놀리딕식으로 집적된 회로, 특히 전력 출력단과 더불어 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 출력단.
  8. 제1항 내지 3항중의 어느 한 항에 있어서, 제너 다이오드(19)가 달링턴-쌍 회로(11, 12)중 출력 트랜지스터(12)의 콜렉터-에미터 접합을 브릿징하는 것을 특징으로 하는 전력 출력단.
KR1019930700931A 1990-09-26 1993-03-26 유도적인 부하 특히 내연기관의 점화 코일을 스위칭하는 달링턴-쌍 회로를 갖는 전력 출력단 KR100202803B1 (ko)

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