(57)【要約】【課題】イグナイタが導通しているときにバッテリ側のスイッチが遮断されたとしてもスイッチ配下のイグナイタを除く他の回路が破損しないようにする。【解決手段】センスＩＧＢＴ１２および電流検出抵抗ＲｓｎｓがメインＩＧＢＴ１１のコレクタ電流Ｉｃをモニタし、ヒステリシス比較器ＣＭＰがスイッチ遮断による電圧の低下を検出すると電圧Ｖｃｍｐを出力する。論理回路１５は、入力認識回路１６からの入力認識電圧Ｖｉｎ１と電圧Ｖｃｍｐとから論理出力電圧Ｖｌｏｇｉｃを出力する。論理出力電圧Ｖｌｏｇｉｃは、半導体スイッチＭ１をオンしてゲート電圧Ｖｇａｔｅを下げ、半導体スイッチＭ２をオンしてクランプダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂの耐圧を下げる。ゲート電圧Ｖｇａｔｅを下げることで上昇するコレクタ電圧ＶｃをクランプダイオードＤ１ａでクランプし、他の回路が破損するような異常電圧を発生させないようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導性負荷を駆動する半導体パワースイッチ素子と、
前記誘導性負荷の負荷電流を検出する負荷電流検出回路と、
前記半導体パワースイッチ素子をターンオン制御しているときに前記負荷電流検出回路が前記負荷電流の低下を検出すると論理信号を出力する論理回路と、
前記論理信号を受けると前記半導体パワースイッチ素子のゲート電圧をプルダウンするゲート電圧プルダウン回路と、
前記論理信号を受けると前記半導体パワースイッチ素子のゲートと前記誘導性負荷が接続された高電位端子との間に設置されているクランプダイオードの耐圧を低い耐圧に切り替えるクランプ耐圧低減回路と、
を備えている、半導体集積回路。
【請求項２】
前記負荷電流検出回路、前記論理回路、前記ゲート電圧プルダウン回路および前記クランプ耐圧低減回路は、前記半導体パワースイッチ素子のゲートに印加されるターンオン制御電圧を電源として動作する、請求項１記載の半導体集積回路。
【請求項３】
前記負荷電流検出回路は、前記負荷電流に比例した電流を分流する電流センス用スイッチ素子と、前記電流センス用スイッチ素子によって分流された電流を電圧に変換した検出信号を出力する電流検出抵抗と、前記検出信号を基準電圧と比較して前記検出信号が前記基準電圧より低いときに低電流検出信号を出力するヒステリシス比較とを有している、請求項１記載の半導体集積回路。
【請求項４】
前記論理回路は、前記半導体パワースイッチ素子をターンオン制御する入力信号を入力し、かつ、前記半導体パワースイッチ素子がターンオンすることで流れていた前記負荷電流が低下したことによる前記低電流検出信号を入力したとき、前記論理信号を出力する、請求項３記載の半導体集積回路。
【請求項５】
前記ゲート電圧プルダウン回路は、前記半導体パワースイッチ素子のゲートと前記半導体パワースイッチ素子の低電位端子とに接続されて前記論理信号を受けたときオンするプルダウン用スイッチ素子を有している、請求項１記載の半導体集積回路。
【請求項６】
前記クランプ耐圧低減回路は、直列に接続して前記クランプダイオードを構成している複数のダイオードの一部に並列に接続されて前記論理信号を受けたときオンする短絡用スイッチ素子を有している、請求項１記載の半導体集積回路。
【請求項７】
前記半導体パワースイッチ素子が駆動する前記誘導性負荷をイグニッションコイルとしたイグナイタである、請求項１記載の半導体集積回路。
【請求項８】
前記半導体パワースイッチ素子、前記負荷電流検出回路、前記論理回路、前記ゲート電圧プルダウン回路および前記クランプ耐圧低減回路を同一の半導体チップに形成したワンチップイグナイタである、請求項１記載の半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内燃機関の点火システムのイグニッションコイルのようなコイル負荷を駆動する電圧制御型半導体パワースイッチ素子を備えた半導体集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンを燃料とする車両用内燃機関では、内燃機関の燃焼室に充填された燃料と空気との混合気を所定のタイミングで点火することにより燃焼させるようにした点火システムが用いられている。
【０００３】
図３は一般的な点火システムの構成例を示す図である。
点火システムは、イグナイタ１００と、一次コイルＬ１および二次コイルＬ２を有するイグニッションコイル２００と、スパークプラグ３００とを備えている。イグニッションコイル２００の一次コイルＬ１および二次コイルＬ２の一方の端子は、スイッチ４００を介してバッテリ５００の正極端子に接続され、バッテリ５００の負極端子は、車両のシャシに接続されている。なお、スイッチ４００としては、アクセサリースイッチ、イグナイタ１００を含む電装品に設けられるリレースイッチ、ヒューズなどがある。
【０００４】
イグニッションコイル２００の一次コイルＬ１の他方の端子は、イグナイタ１００の出力端子ＯＵＴに接続され、イグナイタ１００の入力端子ＩＮは、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）６００に接続されている。イグナイタ１００は、また、グランド端子ＧＮＤを有し、バッテリ５００の負極端子に接続されている。イグニッションコイル２００の二次コイルＬ２の他方の端子は、スパークプラグ３００の中心電極に接続され、スパークプラグ３００の接地電極は、内燃機関のヘッドカバーに螺着されて電気的に接地されている。
【０００５】
イグナイタ１００は、出力端子ＯＵＴとグランド端子ＧＮＤとの間に接続されてスイッチング動作を行う電圧制御型半導体パワースイッチ素子を有している。図示の例では、電圧制御型半導体パワースイッチ素子には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１０１が使用されている。なお、電圧制御型半導体パワースイッチ素子として、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）のような他の電圧制御型半導体パワースイッチ素子を用いることもある。ＩＧＢＴ１０１は、コレクタが出力端子ＯＵＴに接続され、ゲートがゲート抵抗１０２を介して入力端子ＩＮに接続され、エミッタがグランド端子ＧＮＤに接続されている。
【０００６】
イグナイタ１００は、また、ＩＧＢＴ１０１のゲート・エミッタ間に設置されてＩＧＢＴ１０１の保護動作を行う制御回路１０３を有している。この制御回路１０３は、ＩＧＢＴ１０１のゲートに供給される入力電圧Ｖｉｎを電源電圧とし、ＩＧＢＴ１０１をターンオン制御するときの入力電圧Ｖｉｎが入力されている間のみ動作する。イグナイタ１００は、さらに、ＩＧＢＴ１０１のコレクタ・ゲート間に設置されたイグニッションコイル２００の逆起電圧保護用のクランプダイオード１０４と、入力端子ＩＮとＩＧＢＴ１０１のエミッタとの間に設置された静電気放電保護用のダイオード１０５とを有している。
【０００７】
エンジン制御ユニット６００は、イグナイタ１００の入力端子ＩＮに接続されてＩＧＢＴ１０１を駆動するＩＧＢＴ駆動回路６０１を有している。エンジン制御ユニット６００は、また、内燃機関を制御するのに必要な複数のＩＣ（Integrated Circuit）６０２，６０３を有している。これらＩＣ６０２，６０３は、点火時期の制御、燃料噴射装置の制御、吸排気系統の制御、動弁機構の制御、セルモータやイモビライザなどの始動制御の信号処理に使われるプロセッサである。
【０００８】
以上の点火システムでは、スイッチ４００が投入されてエンジン制御ユニット６００およびイグニッションコイル２００にバッテリ５００のバッテリ電圧ＶＢが供給されている状態にあるとする。ここで、ＩＧＢＴ駆動回路６０１からたとえば５ボルト（Ｖ）の入力電圧Ｖｉｎがイグナイタ１００の入力端子ＩＮに入力されると、その入力電圧Ｖｉｎは、ゲート抵抗１０２を介してＩＧＢＴ１０１のゲートに印加される。これにより、ＩＧＢＴ１０１がターンオンし、イグニッションコイル２００の一次コイルＬ１を通電する。その後、所定のタイミングで入力電圧Ｖｉｎが０Ｖになると、ＩＧＢＴ１０１がターンオフし、イグニッションコイル２００の一次コイルＬ１を遮断する。これにより、イグニッションコイル２００の二次コイルＬ２に高電圧が発生し、その高電圧がスパークプラグ３００に供給され、プラグギャップに火花放電を生じさせて燃焼室の混合気を点火する。以降は、ＩＧＢＴ１０１のターンオンおよびターンオフを繰り返すことで、火花放電を間欠的に発生させる。
【０００９】
制御回路１０３は、入力電圧Ｖｉｎを電源電圧として動作し、ＩＧＢＴ１０１に流れる電流をモニタしてＩＧＢＴ１０１に流れる電流が所定の電流値を超えて流れることがないようにしている。ＩＧＢＴ１０１に流れる電流を検出するためには、一般に、ＩＧＢＴ１０１をメインＩＧＢＴとセンスＩＧＢＴとを組み合わせて構成したものが用いられている（たとえば、特許文献１参照）。センスＩＧＢＴは、メインＩＧＢＴと同一構造を有するが、メインＩＧＢＴよりも小さなサイズを有し、ゲートおよびコレクタがメインＩＧＢＴのゲートおよびコレクタにともに接続されている。これにより、メインＩＧＢＴに電流が流れると、センスＩＧＢＴには、メインＩＧＢＴに流れた電流に略比例した電流が分流されるので、センスＩＧＢＴを流れる電流をモニタすることによってメインＩＧＢＴに流れる電流を間接的に検出することができる。制御回路１０３は、メインＩＧＢＴに流れる電流が所定の値を超えたことを検出すると、ＩＧＢＴ１０１に印加されるゲート電圧を低下させてメインＩＧＢＴに流れる電流を制限し、ＩＧＢＴ１０１を破壊から保護する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１６−０１７５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の点火システムでは、ＩＧＢＴがターンオンしている最中にバッテリ電圧ＶＢを供給しているスイッチが不意に遮断するようなことがあると、スイッチの下流側にあるイグナイタ以外の回路が破壊される可能性がある。すなわち、ＩＧＢＴがターンオンしているときにスイッチが突然遮断すると、誘導性負荷であるイグニッションコイルは、逆起電力を発生し、一次コイルは、電源ラインに対してイグナイタ側の端子がプラスとなる高電圧が発生する。そのとき、一次コイルからイグナイタのターンオンしているＩＧＢＴを介してグランドラインに電流が流れるが、その電流の一部は、還流電流となってグランドラインからイグナイタの静電気放電保護用のダイオードを介してエンジン制御ユニットのＩＧＢＴ駆動回路に流れ込むことになる。また、グランドラインに流れた残りの還流電流は、エンジン制御ユニットのＩＣのグランド端子に流れ込んでしまう。つまり、エンジン制御ユニットは、スイッチが遮断するタイミングによって電源ラインおよびグランドラインに逆極性の高電圧が印加されることになるので、瞬間的に破壊に至る可能性がある。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、イグナイタが導通しているときにスイッチが予期せずに遮断されてバッテリ電圧が喪失されたとしてもスイッチ配下の他の回路が破損しないようにした半導体集積回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、上記の課題を解決するために、１つの案では、半導体集積回路が提供される。この半導体集積回路は、誘導性負荷を駆動する半導体パワースイッチ素子と、誘導性負荷の負荷電流を検出する負荷電流検出回路と、半導体パワースイッチ素子をターンオン制御しているときに負荷電流検出回路が負荷電流の低下を検出すると論理信号を出力する論理回路と、論理信号を受けると半導体パワースイッチ素子のゲート電圧をプルダウンするゲート電圧プルダウン回路と、論理信号を受けると半導体パワースイッチ素子のゲートと誘導性負荷が接続された高電位端子との間に設置されているクランプダイオードの耐圧を低い耐圧に切り替えるクランプ耐圧低減回路とを備えている。
【００１４】
この半導体集積回路によれば、電源ラインの遮断を負荷電流検出回路で検出したときにゲート電圧プルダウン回路が半導体パワースイッチ素子のゲート電圧をプルダウンするとともにクランプ耐圧低減回路がクランプダイオードの耐圧を低く設定する。これにより、電源ラインの遮断を検出したタイミングで、半導体パワースイッチ素子をターンオフするが、そのターンオフによって生じる高電位端子の電圧をクランプダイオードの低い耐圧にクランプして、半導体パワースイッチ素子を保護している。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成の半導体集積回路は、半導体パワースイッチ素子がターンオンしているときに電源ラインの遮断が発生しても、負荷電流がなくなれば、半導体パワースイッチ素子の高電位端子の電圧もなくなるので、還流電流が発生することがないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係るイグナイタの構成例を示す回路図である。
【図２】イグナイタの動作を示すタイムチャートである。
【図３】一般的な点火システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、半導体集積回路を車両用内燃機関の点火システムのイグナイタに適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。なお、図示の例では、イグナイタの電圧制御型半導体パワースイッチ素子にＩＧＢＴを用いた場合について説明するが、パワーＭＯＳＦＥＴを用いることもできる。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係るイグナイタの構成例を示す回路図、図２はイグナイタの動作を示すタイムチャートである。
イグナイタ１０は、電圧制御型半導体パワースイッチ素子を構成するメインＩＧＢＴ１１およびこのメインＩＧＢＴ１１に流れる負荷電流であるコレクタ電流Ｉｃを間接的に検出するセンスＩＧＢＴ１２を有している。メインＩＧＢＴ１１およびセンスＩＧＢＴ１２のコレクタは、出力端子ＯＵＴに接続され、メインＩＧＢＴ１１およびセンスＩＧＢＴ１２のゲートは、ゲート抵抗Ｒｇの一方の端子に接続され、ゲート抵抗Ｒｇの他方の端子は、入力端子ＩＮに接続されている。これにより、入力端子ＩＮに入力電圧Ｖｉｎが入力されたとき、メインＩＧＢＴ１１およびセンスＩＧＢＴ１２のゲートには、ゲート電圧Ｖｇａｔｅが供給される。
【００１９】
メインＩＧＢＴ１１のエミッタは、グランド端子ＧＮＤに接続され、センスＩＧＢＴ１２のエミッタは、電流検出抵抗Ｒｓｎｓの一方の端子に接続され、電流検出抵抗Ｒｓｎｓの他方の端子は、グランド端子ＧＮＤに接続されている。これにより、センスＩＧＢＴ１２に流れた電流が電流検出抵抗Ｒｓｎｓによってセンス電圧Ｖｓｎｓに変換されて検出信号となる。この検出信号は、コレクタ電流Ｉｃを制限したり、バッテリ側のスイッチが予期せずに遮断されてバッテリ電圧が喪失されたことを検出したりするのに使用される。
【００２０】
センスＩＧＢＴ１２のエミッタと電流検出抵抗Ｒｓｎｓとの接続点は、コレクタ電流制限回路１３の入力端子に接続されるとともに、ヒステリシス比較器ＣＭＰの非反転入力端子に接続され、電流検出抵抗Ｒｓｎｓによって変換されたセンス電圧Ｖｓｎｓを供給する。ヒステリシス比較器ＣＭＰの反転入力端子は、基準電圧源１４の正極端子に接続され、基準電圧源１４の負極端子は、グランド端子ＧＮＤに接続されている。なお、基準電圧源１４は、ヒステリシス比較器ＣＭＰの基準電圧として電流通電検出レベルＶｓ１および電流低下検出レベルＶｓ２（Ｖｓ１＞Ｖｓ２）を出力する。ヒステリシス比較器ＣＭＰの出力端子は、論理回路１５の一方の入力端子に接続され、比較結果の電圧Ｖｃｍｐを供給する。電流検出抵抗Ｒｓｎｓによる検出信号が基準電圧を下回っていると、ヒステリシス比較器ＣＭＰから出力される電圧Ｖｃｍｐは、低電流検出信号として論理回路１５の一方の入力端子に供給される。
【００２１】
入力端子ＩＮは、入力認識回路１６の入力端子に接続され、入力認識回路１６の出力端子は、論理回路１５の他方の入力端子に接続され、入力電圧Ｖｉｎが入力されていることを示す入力認識電圧Ｖｉｎ１を供給する。論理回路１５の出力端子は、半導体スイッチＭ１，Ｍ２のゲートに接続され、論理信号とする論理出力電圧Ｖｌｏｇｉｃを供給する。半導体スイッチＭ１，Ｍ２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。半導体スイッチＭ１のドレインは、メインＩＧＢＴ１１およびセンスＩＧＢＴ１２のゲートに接続され、半導体スイッチＭ１のソースは、グランド端子ＧＮＤに接続されている。半導体スイッチＭ１は、オンしたときにゲート電圧Ｖｇａｔｅをグランドレベルに引き下げるので、ゲート電圧プルダウン回路を構成している。
【００２２】
メインＩＧＢＴ１１およびセンスＩＧＢＴ１２のコレクタは、クランプダイオードＤ１ａのカソードに接続され、クランプダイオードＤ１ａのアノードは、クランプダイオードＤ１ｂのカソードに接続されている。クランプダイオードＤ１ｂのアノードは、メインＩＧＢＴ１１およびセンスＩＧＢＴ１２のゲートに接続されている。
【００２３】
クランプダイオードＤ１ａのアノードとクランプダイオードＤ１ｂのカソードとの接続点は、半導体スイッチＭ２のドレインに接続され、半導体スイッチＭ２のソースは、クランプダイオードＤ１ｂのアノードに接続されている。これにより、半導体スイッチＭ２がオフのときは、メインＩＧＢＴ１１およびセンスＩＧＢＴ１２のコレクタ・ゲート間電圧がクランプダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂの合計の降伏電圧（耐圧）によってクランプされる。半導体スイッチＭ２がオンのときにはクランプダイオードＤ１ｂの両端子が短絡されるので、メインＩＧＢＴ１１およびセンスＩＧＢＴ１２のコレクタ・ゲート間電圧は、クランプダイオードＤ１ａの耐圧にクランプされる。なお、クランプダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂは、それぞれ高耐圧にするために、複数個のツェナーダイオードを直列に接続して構成されている。たとえば、クランプダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂの合計の耐圧は、４００Ｖ〜５００Ｖ程度である。また、クランプダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂの耐圧は、図３に代表されるシステムとして考慮されるものであり、適宜設定される。ただし、クランプダイオードＤ１ｂの耐圧は、半導体スイッチＭ２の耐圧以下であることが好ましい。さらに、クランプダイオードＤ１ｂの耐圧は、５０Ｖ以下であることが好ましい。
【００２４】
コレクタ電流制限回路１３は、センス電圧Ｖｓｎｓを入力し、センス電圧Ｖｓｎｓが所定の閾値を超えると、すなわち、コレクタ電流Ｉｃが所定値を超えると、ゲート電圧Ｖｇａｔｅを低減するよう制御してそれ以上流れないようコレクタ電流Ｉｃを制限する。
【００２５】
このイグナイタ１０では、電流検出抵抗Ｒｓｎｓ、コレクタ電流制限回路１３、ヒステリシス比較器ＣＭＰ、基準電圧源１４、論理回路１５および半導体スイッチＭ１，Ｍ２が図３に示したイグナイタ１００の制御回路１０３に相当する制御回路１７を構成している。また、このイグナイタ１０は、メインＩＧＢＴ１１、センスＩＧＢＴ１２、ゲート抵抗Ｒｇ、クランプダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ、入力認識回路１６および制御回路１７を同一の半導体チップに形成したワンチップイグナイタである。
【００２６】
ここで、イグナイタ１０のセンスＩＧＢＴ１２、電流検出抵抗Ｒｓｎｓ、ヒステリシス比較器ＣＭＰおよび基準電圧源１４は、負荷電流検出回路を構成する。この負荷電流検出回路では、メインＩＧＢＴ１１がターンオンして流れている負荷電流を分流したセンスＩＧＢＴ１２の電流が低下、つまり、電流検出抵抗Ｒｓｎｓによるセンス電圧Ｖｓｎｓが低下したことを検出して、電源ラインのバッテリ電圧が喪失したとする。
【００２７】
半導体スイッチＭ１は、論理回路１５が入力認識電圧Ｖｉｎ１および低電流検出信号を受けて論理出力電圧Ｖｌｏｇｉｃの論理信号を出力したときオンされる。これにより、メインＩＧＢＴ１１のゲート電圧Ｖｇａｔｅがプルダウンされ、メインＩＧＢＴ１１は、急速にターンオフされる。
【００２８】
半導体スイッチＭ２は、論理出力電圧Ｖｌｏｇｉｃの論理信号を受けるとオンされ、クランプダイオードＤ１ｂの両端子を短絡してクランプ耐圧を低下させる。これにより、メインＩＧＢＴ１１が急速にターンオフすることで上昇するコレクタ電圧ＶｃをクランプダイオードＤ１ａでクランプして、クランプダイオードＤ１ａの耐圧よりも高圧にならないようにする。このとき、クランプダイオードＤ１ａを流れる電流がメインＩＧＢＴ１１のゲート容量を充電するので、メインＩＧＢＴ１１のゲート電圧Ｖｇａｔｅの低下が遅くなり、メインＩＧＢＴ１１は、緩やかにコレクタ電流Ｉｃを遮断するようになる。
【００２９】
次に、このイグナイタ１０を図３に示した点火システムに適用したときの動作について図２を参照しながら説明する。図２では、上から、電源ラインのスイッチ、入力認識電圧Ｖｉｎ１、センス電圧Ｖｓｎｓ、ヒステリシス比較器ＣＭＰが出力する電圧Ｖｃｍｐ、論理出力電圧Ｖｌｏｇｉｃ、ゲート電圧Ｖｇａｔｅ、メインＩＧＢＴ１１のコレクタ電流Ｉｃおよびコレクタ電圧Ｖｃを示している。
【００３０】
まず、イグナイタ１０は、スイッチがオンの状態で使用されている。ここで、入力電圧ＶｉｎがメインＩＧＢＴ１１をターンオフするロー（Ｌ）レベルにあるとき、入力認識電圧Ｖｉｎ１およびゲート電圧Ｖｇａｔｅも、Ｌレベルである。このとき、コレクタ電流Ｉｃが０なので、センス電圧Ｖｓｎｓおよびヒステリシス比較器ＣＭＰの電圧ＶｃｍｐもＬレベルである。また、メインＩＧＢＴ１１のコレクタ電圧Ｖｃは、バッテリ電圧ＶＢに等しい電圧になっている。
【００３１】
時刻ｔ０にて、エンジン制御ユニットのＩＧＢＴ駆動回路からイグナイタ１０の入力端子ＩＮに入力電圧Ｖｉｎが入力されると、入力認識電圧Ｖｉｎ１およびゲート電圧Ｖｇａｔｅは、ハイ（Ｈ）レベルになる。これにより、メインＩＧＢＴ１１およびセンスＩＧＢＴ１２がターンオンするので、コレクタ電圧Ｖｃは、急激に低下するのに対し、コレクタ電流Ｉｃは、イグナイタ１０の負荷が誘導性のイグニッションコイルであるため、徐々に上昇する。
【００３２】
その後、コレクタ電流Ｉｃが徐々に上昇していき、センス電圧Ｖｓｎｓが電流通電検出レベルＶｓ１を超えると、ヒステリシス比較器ＣＭＰは、Ｈレベルの電圧Ｖｃｍｐを出力する。
【００３３】
時刻ｔ１にて、電源ラインのスイッチが何らかの理由によって遮断された場合、コレクタ電流Ｉｃが徐々に降下していき、それに伴い、センス電圧Ｖｓｎｓも、徐々に降下していく。
【００３４】
時刻ｔ２にて、センス電圧Ｖｓｎｓが電流低下検出レベルＶｓ２を下回ると、ヒステリシス比較器ＣＭＰは、Ｌレベルの電圧Ｖｃｍｐを出力する。これにより、論理回路１５は、電源ラインが遮断されたことによる電流低下であるとして、そのタイミングでＨレベルの論理出力電圧Ｖｌｏｇｉｃを出力する。
【００３５】
論理回路１５からＨレベルの論理出力電圧Ｖｌｏｇｉｃが出力されると、半導体スイッチＭ１がオンするので、ゲート電圧Ｖｇａｔｅが一瞬プルダウンされる。これにより、メインＩＧＢＴ１１は、ターンオフしてコレクタ電流Ｉｃが瞬時に低下し、コレクタ電圧Ｖｃが一瞬跳ね上がる。このとき、同時に、半導体スイッチＭ２もオンしてクランプダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂの耐圧がクランプダイオードＤ１ａだけの耐圧に切り替えられているので、コレクタ電圧Ｖｃは、そのクランプダイオードＤ１ａの耐圧にクランプされ、クランプダイオードＤ１ａの電流が急増する。このクランプダイオードＤ１ａの電流がメインＩＧＢＴ１１のゲートに供給されることで、ゲート電圧Ｖｇａｔｅの低下が抑制されてコレクタ電流Ｉｃは、徐々に降下し、センス電圧Ｖｓｎｓも、徐々に降下する。その後、コレクタ電流Ｉｃが完全に０になると、コレクタ電圧Ｖｃも、０まで低下する。
【００３６】
時刻ｔ３にて、入力端子ＩＮにＬレベルの入力電圧Ｖｉｎが入力されると、入力認識電圧Ｖｉｎ１およびゲート電圧Ｖｇａｔｅは、Ｌレベルになり、論理回路１５は、Ｌレベルの論理出力電圧Ｖｌｏｇｉｃを出力する。
【００３７】
なお、図２に一点鎖線で示した曲線は、参考のために、従来のイグナイタによるゲート電圧Ｖｇａｔｅ、センス電圧Ｖｓｎｓ、コレクタ電流Ｉｃおよびコレクタ電圧Ｖｃの振る舞いを示している。つまり、電源ラインが遮断されると、センス電圧Ｖｓｎｓ、コレクタ電流Ｉｃおよびコレクタ電圧Ｖｃが徐々に低下し、コレクタ電流Ｉｃが０まで低下すると、コレクタ電圧Ｖｃの極性が反転し、負の電圧が発生する。このとき、メインＩＧＢＴ１１は、ゲート電圧ＶｇａｔｅがＨレベルのままであってターンオン状態にあるので、イグニッションコイルおよびメインＩＧＢＴ１１は、電源ラインが負極、メインＩＧＢＴ１１のエミッタのグランドラインが正極になる。これにより、電源ラインおよびグランドラインには、逆極性の電圧が印加されることになるので、電源ラインおよびグランドラインに接続されているエンジン制御ユニットは、破壊される可能性がある。
【符号の説明】
【００３８】
１０  イグナイタ
１１  メインＩＧＢＴ
１２  センスＩＧＢＴ
１３  コレクタ電流制限回路
１４  基準電圧源
１５  論理回路
１６  入力認識回路
１７  制御回路
ＣＭＰ  ヒステリシス比較器
Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ  クランプダイオード
ＧＮＤ  グランド端子
ＩＮ  入力端子
Ｍ１，Ｍ２  半導体スイッチ
ＯＵＴ  出力端子
Ｒｇ  ゲート抵抗
Ｒｓｎｓ  電流検出抵抗
【図１】
2020143642.tif 000003
【図２】
2020143642.tif 000004
【図３】
2020143642.tif 000005