WO2014171127A1 - 駆動制御回路および内燃機関点火装置 - Google Patents

Abstract

　駆動制御回路（２，４２，５２，６２，７２）において、第１保護回路（１１，４３，５３，７３）は、入力信号の信号入力線（１０）とグランド線（７）との間に接続され、信号入力線に重畳する交流ノイズの電圧を＋Ｖｐ（＋Ｖｐ＞０）でクランプし、第２保護回路（１２，５４，６３，７４）は、信号入力線とグランド線との間に接続され、信号入力線に重畳する交流ノイズの電圧を－Ｖｎ（－Ｖｎ＜０）でクランプし、駆動信号生成回路（１３）は、信号入力線の電圧とＶｔとの比較に基づいて駆動信号を生成する。入力信号はＬレベル電圧ＶＬとＨレベル電圧ＶＨの２値レベルを持つ。＋Ｖｐと－Ｖｎとでクランプされた交流ノイズの平均電圧は、ＶｔとＶＬとの差電圧（Ｖｔ－ＶＬ）よりも低く、且つ、ＶｔとＶＨとの差電圧（Ｖｔ－ＶＨ）よりも高い。

Description

駆動制御回路および内燃機関点火装置 関連出願の相互参照

　本開示は、２０１３年４月１６日に出願された日本出願番号２０１３－８５７２０号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、負荷に流れる電流を通断電するスイッチング素子の駆動信号を生成する駆動制御回路、および内燃機関点火装置に関する。

　特許文献１などに開示されている内燃機関点火装置（以下、点火装置と称す）は、小型化が進んでいる。この種の点火装置は、点火コイル（負荷）に流れる電流の通断電を行うスイッチング素子と、エンジンＥＣＵ（電子制御装置）から入力した矩形波の点火信号（入力信号）に従ってスイッチング素子をオンオフ駆動する制御ＩＣとから構成されている。

　この点火信号の入力線（信号入力線）には、静電気放電（ＥＳＤ）による高周波、高電圧のサージが加わる虞があるので、サージ保護回路が設けられている。それに加えて、信号入力線に誘導される交流ノイズに対しても対策が必要となる。そこで、負極性サージから制御ＩＣを保護し、交流ノイズの負電圧をクランプする回路として、信号入力線とグランド線との間に信号入力線側をカソードとして接続されたダイオードが用いられる。このダイオードは、制御ＩＣに内蔵することができる。

特開２００６－４６２５６号公報

　上記ダイオードによる保護回路を採用すれば、通常の使用態様であれば、負極性サージおよび交流ノイズに対し十分な保護が得られる。しかし、より確実な保護の確立を目指してより厳しいノイズ環境で試験を行ったところ、２値レベル（例えば０Ｖ／５Ｖ）で入力された点火信号の制御ＩＣ内での電圧レベルが上昇する現象が観察された。点火信号のレベルが全体的に上昇すると、コンパレータが点火信号のレベルを判定する際のしきい値電圧に対するマージン（特にＬレベルに対するマージン）が低下し、耐ノイズ性が低下する虞がある。

　この問題に対しては、信号入力線とグランド線との間に、交流ノイズを通過させるバイパスコンデンサを接続することで解決できることが判明した。しかし、このような目的で設けるバイパスコンデンサの容量値は非常に大きくなり（例えば数μＦ）、制御ＩＣに内蔵することは困難である。バイパスコンデンサを制御ＩＣに外付けすると、点火装置が大型化するのみならず、組み立て作業の手間も増えてしまう。

　本開示は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、より厳しいノイズ環境であっても、バイパスコンデンサを付加することなく正常にスイッチング素子を駆動することができる駆動制御回路および内燃機関点火装置を提供することにある。

　本開示の第一の態様にかかる駆動制御回路は、入力信号に従って、負荷に流れる電流を通断電するスイッチング素子の駆動信号を生成する。駆動制御回路は、第１、第２の保護回路と駆動信号生成回路とを備えている。

　第１の保護回路は、入力信号の信号入力線とグランド線との間に接続され、信号入力線に重畳する交流ノイズの電圧を＋Ｖｐ（＋Ｖｐ＞０）のレベルでクランプする。第２の保護回路は、信号入力線とグランド線との間に接続され、信号入力線に重畳する交流ノイズの電圧を－Ｖｎ（－Ｖｎ＜０）のレベルでクランプする。駆動信号生成回路は、信号入力線の電圧としきい値電圧Ｖｔとの比較に基づいて駆動信号を生成する。

　入力信号は、Ｌレベル電圧ＶＬとＨレベル電圧ＶＨの２値レベルを持つ。クランプレベル＋Ｖｐと－Ｖｎは、クランプレベル＋Ｖｐと－Ｖｎとでクランプされた交流ノイズの平均電圧が、しきい値電圧ＶｔとＬレベル電圧ＶＬとの差電圧（Ｖｔ－ＶＬ）よりも低く、且つ、しきい値電圧ＶｔとＨレベル電圧ＶＨとの差電圧（Ｖｔ－ＶＨ）よりも高くなるように設定されている。

　本願発明者は、上述した入力信号の電圧レベルが、以下の作用により変動することを解明した。例えば、信号入力線とグランド線との間に信号入力線側をカソードとして接続されたダイオードは、信号入力線に誘導される交流ノイズの負電圧をクランプするが、交流ノイズの正電圧をクランプする作用を持たない。信号入力線とグランド線との間には、正極性サージに対する保護回路が設けられる場合もある。しかし、この正サージ保護回路は、交流ノイズよりも高い電圧を持つサージ電圧に対し作用し、交流ノイズに対するクランプ作用を持たない場合が多い。

　その結果、信号入力線に重畳した交流ノイズが正負非対称の波形となり、交流ノイズの平均電圧が正の向きに大きくなる。駆動信号生成回路は、その平均電圧だけ正方向にシフトされた入力信号としきい値電圧Ｖｔとを比較することになる。同様に、例えば交流ノイズの正電圧をクランプするダイオードを設けた場合には、交流ノイズの平均電圧が負の向きに大きくなる。駆動信号生成回路は、その平均電圧だけ負方向にシフトされた入力信号としきい値電圧Ｖｔとを比較することになる。その結果、しきい値電圧Ｖｔに対するＬレベル電圧ＶＬまたはＨレベル電圧ＶＨのマージンが低下する。

　第一の態様によれば、第１の保護回路が交流ノイズを正電圧＋Ｖｐでクランプし、第２の保護回路が交流ノイズを負電圧－Ｖｎでクランプする。これにより、信号入力線に重畳したノイズ波形の正負非対称性が改善されるので、交流ノイズの平均電圧の大きさを低減でき、交流ノイズに起因する入力信号の電圧レベルの変動を抑えることができる。その結果、従来構成よりも耐ノイズ性を高めることができる。さらに、（Ｖｔ－ＶＨ）＜クランプされた交流ノイズの平均電圧＜（Ｖｔ－ＶＬ）の条件を満たすように動作するので、駆動信号生成回路は、入力信号のレベル判定を誤ることがない。したがって、より厳しいノイズ環境であっても、バイパスコンデンサを付加することなく、スイッチング素子を正常に駆動することができる。

　第１の保護回路は、信号入力線とグランド線との間に通電端子間（例えばコレクタ・エミッタ間）が接続され、グランド線に接続された通電端子と制御端子との間（例えばベース・エミッタ間）に与えられる制御電圧に応じてオンオフ動作するトランジスタと、信号入力線とトランジスタの制御端子との間に接続された容量性素子と、トランジスタの制御端子とグランド線との間に接続された抵抗性素子とを備えて構成してもよい。この構成によれば、交流ノイズが正の向きに変化すると、容量性素子と抵抗性素子との直列構成により容量性素子を介して抵抗性素子に電圧降下が生じ、トランジスタがオンする。これにより、信号入力線に重畳した交流ノイズの電圧が、＋Ｖｐのレベルでクランプされる。

　信号入力線と容量性素子との間に抵抗が介在してもよい。この抵抗値を適宜設定することにより、クランプレベルを調整することができる。

　信号入力線と容量性素子との間に、信号入力線側をアノードとするダイオードが介在してもよい。ダイオードはほぼ一定の順方向電圧を持つので、その電圧に応じてクランプレベルを調整することができる。

　第１の保護回路は、信号入力線とグランド線との間に、信号入力線側をアノードとするダイオードと、信号入力線側をカソードとするツェナーダイオードとが直列に接続されて構成してもよい。この構成によれば、信号入力線に重畳した交流ノイズの正電圧が、ダイオードの順方向電圧とツェナーダイオードのツェナー電圧とを加えたレベルでクランプされる。

　第２の保護回路は、信号入力線とグランド線との間に、信号入力線側をカソードとして接続された１または複数直列のダイオードを備えて構成してもよい。この構成によれば、信号入力線に重畳した交流ノイズの負電圧が、ダイオードの順方向電圧のｎ倍（ｎ＝１、２、…）のレベルでクランプされる。

　第２の保護回路は、信号入力線とグランド線との間に通電端子間が接続され、信号入力線に接続された通電端子と制御端子との間に与えられる制御電圧に応じてオンオフ動作するトランジスタと、トランジスタの制御端子とグランド線との間に接続された容量性素子と、信号入力線とトランジスタの制御端子との間に接続された抵抗性素子とを備えて構成してもよい。この構成によれば、信号入力線に重畳した交流ノイズの電圧が、－Ｖｎのレベルでクランプされる。

　容量性素子とグランド線との間に抵抗が介在してもよい。この抵抗値を適宜設定することにより、クランプレベルを調整することができる。

　容量性素子とグランド線との間に、グランド線側をアノードとするダイオードが介在してもよい。ダイオードはほぼ一定の順方向電圧を持つので、その電圧に応じてクランプレベルを調整することができる。

　第２の保護回路は、信号入力線とグランド線との間に、信号入力線側をカソードとするダイオードと、信号入力線側をアノードとするツェナーダイオードとが直列に接続されて構成してもよい。この構成によれば、信号入力線に重畳した交流ノイズの負電圧が、ダイオードの順方向電圧とツェナーダイオードのツェナー電圧とを加えたレベルでクランプされる。

　容量性素子に、互いに逆極性となるように直列に接続されたツェナーダイオードが並列に接続されてもよい。この構成によれば、ＥＳＤなどによる高周波サージから容量性素子を保護できる。また、直列に接続されたツェナーダイオードはツェナー容量を持つので、容量性素子との間で周波数特性を補完し合うことにより、より広い周波数帯域の交流ノイズに対してクランプ作用を維持できる。

　本開示の第二の態様にかかる内燃機関点火装置は、点火コイル（負荷）に流れる電流の通断電を行うスイッチング素子と、スイッチング素子の駆動信号を生成する上述した駆動制御回路とを備えている。第二の態様によれば、より厳しいノイズ環境であっても点火コイルを正常に駆動することができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
本開示の第１の実施形態を示す点火装置の構成図 信号入力線上の点火信号および点火コイルの一次コイルに流れる電流の波形図 信号入力線上の点火信号および点火コイルの一次コイルに流れる電流の波形図 信号入力線上の点火信号および点火コイルの一次コイルに流れる電流の波形図 クランプされた交流ノイズの波形図 クランプされた交流ノイズの波形図 クランプされた交流ノイズの波形図 本開示の第２の実施形態を示す点火装置の構成図 本開示の第３の実施形態を示す点火装置の構成図 本開示の第４の実施形態を示す点火装置の構成図 本開示の第５の実施形態を示す点火装置の構成図

　各実施形態において実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

　（第１の実施形態）
　以下、本開示の第１の実施形態について図１から図３Ｃを参照しながら説明する。図１に示す点火装置１（内燃機関点火装置）は、制御ＩＣ２、ＩＧＢＴ３および点火コイル４を備えている。制御ＩＣ２は、エンジンＥＣＵ５からワイヤラインＷを介して送られてくる点火信号（入力信号）に従って、ＩＧＢＴ３をオンオフ駆動する駆動信号（ゲート信号）を出力する駆動制御回路である。

　ＩＧＢＴ３は、点火コイル４（負荷）に流れる電流の通電および断電を行うスイッチング素子であり、制御ＩＣ２とは別に設けられている。バッテリ電圧＋Ｂが供給される電源線６とグランド線７との間には、点火コイル４の一次コイル４ｐとＩＧＢＴ３のコレクタ・エミッタ間とが直列に接続されている。点火コイル４の二次コイル４ｓは、プラグ８に接続されている。一次コイル４ｐと二次コイル４ｓの各コイル端の間には、ダイオード９が接続されている。

　制御ＩＣ２は、入力端子Ｔinから点火信号を入力し、出力端子Ｔoutから駆動信号を出力する。制御ＩＣ２は、バッテリ電圧＋Ｂから制御用の電源電圧Ｖcc（例えば５Ｖ）を生成する電源回路（図示せず）、点火信号の信号入力線１０とグランド線７との間に接続された正ノイズ保護回路１１と負ノイズ保護回路１２、および駆動信号生成回路１３を備えている。

　正ノイズ保護回路１１は、信号入力線１０に重畳する交流ノイズの電圧を＋Ｖｐ（＋Ｖｐ＞０）のレベルでクランプする第１の保護回路である。信号入力線１０とグランド線７との間には、トランジスタ１５のコレクタ・エミッタ間（通電端子間）が接続されている。信号入力線１０とトランジスタ１５のコレクタとの間には抵抗１４が接続されている。信号入力線１０とトランジスタ１５のベース（制御端子）との間にはコンデンサ１６（容量性素子）が接続されており、トランジスタ１５のベースとグランド線７との間には抵抗１７（抵抗性素子）が接続されている。コンデンサ１６には、互いに逆極性となるように直列に接続されたツェナーダイオード１８、１９が並列に接続されている。信号入力線１０には、抵抗１４の接続ノードと、コンデンサ１６およびツェナーダイオード１８の接続ノードとの間に、抵抗２０が設けられている。

　負ノイズ保護回路１２は、信号入力線１０に重畳する交流ノイズの電圧を－Ｖｎ（－Ｖｎ＜０）のレベルでクランプする第２の保護回路である。負ノイズ保護回路１２は、信号入力線１０とグランド線７との間に、信号入力線１０側をカソードとして直列接続されたダイオード２１～２３から構成されている。ダイオードの直列接続数は、適宜変更することができる。

　駆動信号生成回路１３は、信号入力線１０の電圧Ｖｓとしきい値電圧Ｖｔとの比較に基づいて駆動信号を生成する。コンパレータ２４の非反転入力端子には、抵抗２５を介して信号入力線１０の信号電圧Ｖｓが入力され、反転入力端子には、しきい値設定回路２６からしきい値電圧Ｖｔが入力される。しきい値設定回路２６は、電源電圧Ｖccを分圧する抵抗２７、２８、および当該分圧ノードとグランド線７との間に直列に接続された抵抗２９とトランジスタ３０を備えている。

　信号電圧Ｖｓがしきい値電圧Ｖｔよりも低くなると、トランジスタ３０がオフするので、抵抗２７、２８による分圧電圧がしきい値電圧Ｖｔとなる。信号電圧Ｖｓがしきい値電圧Ｖｔよりも高くなると、トランジスタ３０がオンするので、抵抗２７、２８、２９による分圧電圧がしきい値電圧Ｖｔとなる。すなわち、コンパレータ２４は、ヒステリシス特性を有している。

　ドライブ回路３１は、コンパレータ２４の出力信号を増幅して駆動信号（ゲート信号）を出力する。図示しないが、ＥＳＤによる高電圧の正極性サージおよび負極性サージから回路を保護するため、信号入力線１０とグランド線７との間には、サージが印加されたときに導通する正極性および負極性のサージ保護回路が必要に応じて設けられている。

　次に、本実施形態の作用について図２Ａ－図２Ｃ、及び図３Ａ－図３Ｃも参照しながら説明する。エンジンＥＣＵ５からワイヤラインＷに出力される点火信号は、図２Ａに示すように例えばＬレベル電圧ＶＬが０Ｖ、Ｈレベル電圧ＶＨが５Ｖの２値レベルの電圧波形を有している。後述する交流ノイズの影響およびサージの侵入がなければ、点火信号がＨレベルになると、信号入力線１０の信号電圧Ｖｓがしきい値電圧Ｖｔよりも高くなりＩＧＢＴ３がオンする。これにより、点火コイル４の一次コイル４ｐの電流が増加する。点火信号がＬレベルになると、信号電圧Ｖｓがしきい値電圧Ｖｔよりも低くなりＩＧＢＴ３がオフする。これにより、一次コイル４ｐに蓄積されたエネルギーが二次コイル４ｓに移され、プラグ８で点火が行われる。

　車両内に配設されたワイヤラインＷには交流ノイズが誘導され易い。交流ノイズは、例えば１ＭＨｚから５００ＭＨｚ程度の周波数を持つ。この交流ノイズは、信号入力線１０を通して点火装置１の制御ＩＣ２内にも入り込む。正ノイズ保護回路１１では、交流ノイズにより信号入力線１０の電圧Ｖｓが上昇すると、コンデンサ１６を通して抵抗１７に電流が流れ、その抵抗１７の電圧降下によりトランジスタ１５がオンする。その結果、正ノイズ保護回路１１は、交流ノイズをほぼ＋Ｖｐ（＋Ｖｐ＞０）のレベルでクランプする。

　一方、負ノイズ保護回路１２は、交流ノイズにより信号入力線１０の電圧Ｖｓが低下すると、－Ｖｎ（－Ｖｎ＜０）のレベルでクランプする。ここで、Ｖｎ＝３Ｖｆ（Ｖｆ：ダイオードの順方向電圧）である。このように正負両側でクランプされた交流ノイズは、例えば図３Ａに示す波形となる。

　これに対し、正ノイズ保護回路１１がない場合または正のクランプレベルの大きさＶｐが交流ノイズの振幅よりも大きい場合には、交流ノイズの負電圧側だけがクランプされる。この場合、図３Ｂに示すように正負非対称の波形となり、クランプされた交流ノイズの平均電圧Ｖｍは正の値となる。逆に、負ノイズ保護回路１２がない場合または負のクランプレベルの大きさＶｎが交流ノイズの振幅よりも大きい場合には、交流ノイズの正電圧側だけがクランプされる。この場合、図３Ｃに示すように正負非対称の波形となり、クランプされた交流ノイズの平均電圧Ｖｍは負の値となる。

　クランプされた交流ノイズの平均電圧Ｖｍが正になると、図２Ｂに示すように、信号入力線１０に入力された点火信号は、平均電圧Ｖｍだけ正方向にシフトされる。また、クランプされた交流ノイズの平均電圧Ｖｍが負になると、図２Ｃに示すように、信号入力線１０に入力された点火信号は、平均電圧Ｖｍだけ負方向にシフトされる。

　コンパレータ２４は、このシフトされた信号電圧Ｖｓとしきい値電圧Ｖｔとを比較する。その結果、平均電圧Ｖｍがしきい値電圧Ｖｔ以上になると、点火信号がＬレベルであってもＩＧＢＴ３がオンする。逆に、平均電圧Ｖｍが（しきい値電圧Ｖｔ－５Ｖ）以下になると、点火信号がＨレベルであってもＩＧＢＴ３がオフする。

　一般に、クランプされた後の交流ノイズの平均電圧Ｖｍが正になると、信号入力線１０に入力された点火信号の電圧レベルが正方向にシフトし、Ｌレベル電圧ＶＬとしきい値電圧ＶｔとのマージンがＶｔからＶｔ－Ｖｍに低下する。クランプされた後の交流ノイズの平均電圧Ｖｍが負になると、信号入力線１０に入力された点火信号の電圧レベルが負方向にシフトし、Ｈレベル電圧ＶＨとしきい値電圧ＶｔとのマージンがＶＨ－ＶｔからＶＨ－Ｖｔ＋Ｖｍに低下する。

　駆動信号生成回路１３が点火信号のレベル判定を誤らないためには、以下の（１）式を満たすようにクランプレベル＋Ｖｐ、－Ｖｎを設定することが必要である。

　（Ｖｔ－ＶＨ）＜Ｖｍ＜（Ｖｔ－ＶＬ）　…（１）
　すなわち、正ノイズ保護回路１１のクランプ特性（クランプレベル：＋Ｖｐ）は、交流ノイズが重畳した点火信号のＨレベルがしきい値電圧Ｖｔより高くなるように決定されている。負ノイズ保護回路１２のクランプ特性（クランプレベル：－Ｖｎ）は、交流ノイズが重畳した点火信号のＬレベルがしきい値電圧Ｖｔより低くなるように決定されている。

　クランプ前の交流ノイズが正弦波など正負対称性を有する場合には、正ノイズ保護回路１１のクランプレベル＋Ｖｐと負ノイズ保護回路１２のクランプレベル－Ｖｎの大きさを等しく設定すれば、クランプされた交流ノイズの平均電圧Ｖｍはゼロになる。

　正ノイズ保護回路１１のクランプレベル＋Ｖｐは、トランジスタ１５のベース電流ひいてはコレクタ電流の調整により設定される。そのための調整要素は、交流ノイズの周波数におけるコンデンサ１６と抵抗１７、２０のインピーダンスである。負ノイズ保護回路１２のクランプレベル－Ｖｎは、ダイオードの直列接続数の調整により設定される。クランプレベル＋Ｖｐ、－Ｖｎの少なくとも一方を調整することで、平均電圧Ｖｍをゼロに近付けることができる。

　なお、点火信号がＬレベルからＨレベルに変化した時も、正ノイズ保護回路１１は、一時的にトランジスタ１５をオンさせる。しかし、正ノイズ保護回路１１の回路定数は、交流ノイズの周波数帯域に合わせて設定されている。点火信号の繰り返し周波数は、交流ノイズの周波数に比べ格段に低い。このため、点火信号がＨレベルに立ち上がった後は、トランジスタ１５はオフ状態となり、点火信号に対しクランプ作用が生じることはない。

　以上説明したように、本実施形態の点火装置１は、正ノイズ保護回路１１と負ノイズ保護回路１２を備え、信号入力線１０に重畳する交流ノイズの正電圧と負電圧をともにクランプする。これにより、クランプされた交流ノイズ波形の正負非対称性が改善されるので、クランプされた交流ノイズの平均電圧Ｖｍの大きさを低減できる。その結果、交流ノイズに起因する点火信号の電圧レベルの変動を抑えることができる。

　信号入力線１０において点火信号のレベル変動が抑えられると、しきい値電圧Ｖｔに対するＬレベル電圧ＶＬまたはＨレベル電圧ＶＨのマージンの低下を抑えられる。本実施形態では、上述した（１）式を必ず満たすように、正ノイズ保護回路１１のクランプレベル＋Ｖｐと負ノイズ保護回路１２のクランプレベル－Ｖｎを設定した。これにより、駆動信号生成回路１３は、点火信号のレベル判定を誤ることがなく、正常に点火駆動することができる。

　さらに、交流ノイズが正負対称性を有する場合には、クランプレベル＋Ｖｐと－Ｖｎの大きさを等しく設定することにより、クランプされた交流ノイズの平均電圧Ｖｍがゼロになる。交流ノイズが正負非対称性を有する場合であっても、クランプレベル＋Ｖｐと－Ｖｎの大きさを個々に調整すれば、交流ノイズの平均電圧Ｖｍをゼロに近付けることができる。その結果、しきい値電圧Ｖｔに対するＬレベル電圧ＶＬまたはＨレベル電圧ＶＨのマージンの低下をゼロにすることができる。このように、本実施形態の点火装置１は、従来構成よりも耐ノイズ性に優れており、より厳しいノイズ環境であっても誤動作を防止することができる。

　正ノイズ保護回路１１において、コンデンサ１６に並列にツェナーダイオード１８、１９が接続されているので、ＥＳＤなどによる高周波サージからコンデンサ１６を保護できる。ツェナーダイオード１８、１９はツェナー容量を持つので、コンデンサ１６との間で周波数特性を補完し合うことにより、より広い周波数帯域の交流ノイズに対してクランプ作用を維持できる。

　既述したように、正ノイズ保護回路１１を備えることなく、信号入力線１０とグランド線７との間にバイパスコンデンサを接続して交流ノイズを通過させる構成では、数μＦ程度の容量値が必要であった。これに対し、正ノイズ保護回路１１が備えるコンデンサ１６は数十ｐＦの容量値で十分なので、正ノイズ保護回路１１を制御ＩＣ２に内蔵することができる。これにより、点火装置１の大型化および組み立て作業の煩雑化を回避できる。

　（第２の実施形態）
　図４に示す点火装置４１は、図１に示した点火装置１に対し、制御ＩＣ４２の正ノイズ保護回路４３の構成のみが相違する。すなわち、正ノイズ保護回路４３において、トランジスタ１５のコレクタ・ベース間に抵抗４４とコンデンサ１６とが直列に接続されており、信号入力線１０から抵抗２０が除かれている。コンデンサ１６には、直列に接続されたツェナーダイオード１８、１９が並列に接続されている。

　この構成においても、コンデンサ１６は、抵抗１４、４４を介して、信号入力線１０とトランジスタ１５のベースとの間に接続されている。正ノイズ保護回路４３のその他の構成は、正ノイズ保護回路１１と同様である。抵抗１４、４４は、トランジスタ１５のベース電流ひいてはコレクタ電流の調整要素となる。本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。

　（第３の実施形態）
　図５に示す点火装置５１は、図１に示した点火装置１に対し、制御ＩＣ５２の正ノイズ保護回路５３および負ノイズ保護回路５４の構成が相違する。正ノイズ保護回路５３は、信号入力線１０とグランド線７との間に、信号入力線１０側をアノードとするダイオード５５と、信号入力線１０側をカソードとするツェナーダイオード５６とが直列に接続された構成を備えている。負ノイズ保護回路５４は、信号入力線１０とグランド線７との間に、信号入力線１０側をカソードとするダイオード５７と、信号入力線１０側をアノードとするツェナーダイオード５８とが直列に接続された構成を備えている。

　正ノイズ保護回路５３のクランプレベル＋Ｖｐは、ツェナーダイオード５６のツェナー電圧にダイオード５５の順方向電圧Ｖｆを加えた電圧になる。負ノイズ保護回路５４のクランプレベル－Ｖｎも、ツェナーダイオード５８のツェナー電圧にダイオード５７の順方向電圧Ｖｆを加えた電圧になる。クランプ前の交流ノイズが正弦波など正負対称性を有する場合には、ツェナーダイオード５６、５８のツェナー電圧を等しく設定すれば、クランプされた交流ノイズの平均電圧Ｖｍをゼロにすることができる。本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。

　（第４の実施形態）
　図６に示す点火装置６１は、制御ＩＣ６２内に、図４に示した正ノイズ保護回路４３と、この正ノイズ保護回路４３と同一の回路を信号入力線１０とグランド線７に対し逆向きに接続した負ノイズ保護回路６３とを備えている。その他の構成は点火装置１と同様である。当然のことながら、負ノイズ保護回路６３は、交流ノイズの負電圧に対して正ノイズ保護回路４３と同様に作用する。本実施形態によっても、第１、第２の実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、正ノイズ保護回路４３と負ノイズ保護回路６３とで同じ回路定数を用いれば、クランプレベル＋Ｖｐと－Ｖｎの大きさが等しくなる。

　（第５の実施形態）
　図７に示す点火装置７１は、図６に示した点火装置６１に対し、制御ＩＣ７２の正ノイズ保護回路７３および負ノイズ保護回路７４の構成が相違する。正ノイズ保護回路７３、負ノイズ保護回路７４は、それぞれ正ノイズ保護回路４３、負ノイズ保護回路６３の抵抗１４をダイオード７５で置き替えたものである。

　抵抗１４を用いると、トランジスタ１５のコレクタ・エミッタ間（またはコレクタ・ベース間）に加わる電圧は、電流に応じて変化する。これに対し、ダイオード７５を用いると、トランジスタ１５のコレクタ・エミッタ間（またはコレクタ・ベース間）に加わる電圧は、電流の大きさにかかわらず一定電圧だけ低下する。このため、クランプレベル＋Ｖｐ、－Ｖｎの調整の見通しが良くなり調整が容易になる。その他、第１、第２の実施形態と同様の作用および効果が得られる。

　（変形例）
　以上、本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、開示の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。

　正ノイズ保護回路１１、４３、５３、７３から選択した回路と、負ノイズ保護回路１２、５４、６３、７４から選択した回路とを任意に組み合わせた構成としてもよい。

　コンデンサ１６に替えて、容量性素子例えばコンデンサと抵抗との直列回路を設けてもよい。抵抗１７に替えて、抵抗性素子例えば抵抗とコンデンサとの直列回路を設けてもよい。抵抗４４は、必要に応じて設ければよい。ツェナーダイオード１８、１９は、必要に応じて設ければよい。

　第２から第５の各実施形態においても、クランプレベル＋Ｖｐ、－Ｖｎの少なくとも一方を調整することで、平均電圧Ｖｍをゼロに近付けることができる。

　駆動信号生成回路１３は、必要に応じてヒステリシス特性を備えればよい。

　通電端子（コレクタ、エミッタ）と制御端子（ベース）を持つトランジスタ１５に替えて、通電端子（ドレイン、ソース）と制御端子（ゲート）を持つＦＥＴを用いてもよい。

　ＩＧＢＴ３に替えてＭＯＳＦＥＴなどの他の種類のスイッチング素子を用いてもよい。

　上述した各実施形態において、ＩＧＢＴ３を半導体チップとして構成してもよく、ディスクリート素子により構成してもよい。ＩＧＢＴ３と制御ＩＣ２、４２、５２、６２、７２とを別体の半導体チップとして構成（マルチチップ構成）することに替えて、ＩＧＢＴ３と制御ＩＣ２、４２、５２、６２、７２とを１つの半導体チップとして構成（シングルチップ構成）としてもよい。

　本開示の駆動制御回路は、内燃機関点火装置に限らず、入力信号に従ってスイッチング素子の駆動信号を生成する装置に広く適用できる。

Claims (12)

1. 　入力信号に従って、負荷（４）に流れる電流を通断電するスイッチング素子（３）の駆動信号を生成する駆動制御回路（２，４２，５２，６２，７２）であって、
   　前記入力信号の信号入力線（１０）とグランド線（７）との間に接続され、前記信号入力線に重畳する交流ノイズの電圧を＋Ｖｐ（＋Ｖｐ＞０）のレベルでクランプする第１の保護回路（１１，４３，５３，７３）と、
   　前記信号入力線と前記グランド線との間に接続され、前記信号入力線に重畳する交流ノイズの電圧を－Ｖｎ（－Ｖｎ＜０）のレベルでクランプする第２の保護回路（１２，５４，６３，７４）と、
   　前記信号入力線の電圧としきい値電圧Ｖｔとの比較に基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成回路（１３）とを備え、
   　前記入力信号がＬレベル電圧ＶＬとＨレベル電圧ＶＨの２値レベルを持ち、前記クランプレベル＋Ｖｐと－Ｖｎとでクランプされた交流ノイズの平均電圧が、前記しきい値電圧Ｖｔと前記Ｌレベル電圧ＶＬとの差電圧（Ｖｔ－ＶＬ）よりも低く、且つ、前記しきい値電圧Ｖｔと前記Ｈレベル電圧ＶＨとの差電圧（Ｖｔ－ＶＨ）よりも高くなるように、前記クランプレベル＋Ｖｐと－Ｖｎが設定されている駆動制御回路。
2. 　前記第１の保護回路（１１，４３，７３）は、
   　前記信号入力線と前記グランド線との間に通電端子間が接続され、前記グランド線に接続された通電端子と制御端子との間に与えられる制御電圧に応じてオンオフ動作するトランジスタ（１５）と、
   　前記信号入力線と前記トランジスタの制御端子との間に接続された容量性素子（１６）と、
   　前記トランジスタの制御端子と前記グランド線との間に接続された抵抗性素子（１７）とを備えて構成されている請求項１記載の駆動制御回路。
3. 　前記信号入力線と前記容量性素子との間に抵抗（１４，４４）が介在している請求項２記載の駆動制御回路。
4. 　前記信号入力線と前記容量性素子との間に、前記信号入力線側をアノードとするダイオード（７５）が介在している請求項２記載の駆動制御回路。
5. 　前記第１の保護回路（５３）は、前記信号入力線と前記グランド線との間に、前記信号入力線側をアノードとするダイオード（５５）と、前記信号入力線側をカソードとするツェナーダイオード（５６）とが直列に接続されて構成されている請求項１記載の駆動制御回路。
6. 　前記第２の保護回路（１２）は、前記信号入力線と前記グランド線との間に、前記信号入力線側をカソードとして接続された１または複数直列のダイオード（２１～２３）を備えて構成されている請求項１から５の何れか一項に記載の駆動制御回路。
7. 　前記第２の保護回路（６３）は、
   　前記信号入力線と前記グランド線との間に通電端子間が接続され、前記信号入力線に接続された通電端子と制御端子との間に与えられる制御電圧に応じてオンオフ動作するトランジスタ（１５）と、
   　前記トランジスタの制御端子と前記グランド線との間に接続された容量性素子（１６）と、
   　前記信号入力線と前記トランジスタの制御端子との間に接続された抵抗性素子（１７）とを備えて構成されている請求項１から５の何れか一項に記載の駆動制御回路。
8. 　前記容量性素子と前記グランド線との間に抵抗（１４，４４）が介在している請求項７記載の駆動制御回路。
9. 　前記容量性素子と前記グランド線との間に、前記グランド線側をアノードとするダイオード（７５）が介在している請求項７記載の駆動制御回路。
10. 　前記第２の保護回路（５４）は、前記信号入力線と前記グランド線との間に、前記信号入力線側をカソードとするダイオード（５７）と、前記信号入力線側をアノードとするツェナーダイオード（５８）とが直列に接続されて構成されている請求項１から５の何れか一項に記載の駆動制御回路。
11. 　前記容量性素子に、互いに逆極性となるように直列に接続されたツェナーダイオード（１８，１９）が並列に接続されている請求項２、３、４、７、８、９の何れか一項に記載の駆動制御回路。
12. 　点火コイル（４）に流れる電流の通断電を行うスイッチング素子（３）と、
    　前記スイッチング素子の駆動信号を生成する請求項１から１１の何れか一項に記載の駆動制御回路（２，４２，５２，６２，７２）とを備えている内燃機関点火装置。

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