(57)【要約】      （修正有）【課題】電源電圧を入力制御信号から取得する電力スイッチングシステムを提供する。【解決手段】制御信号１１がスイッチング制御回路１００の動作電圧以上の場合、電源電圧を制御信号から生成するように構成される電圧レギュレータ１１３を備え、最大ドエルタイムにわたり、電力が誘導性装置１５に印加された後、誘導性装置を制御可能に放電するように構成される。この方法は、放電中の誘導性装置１５からフライバック電圧をサンプリングするステップと、このサンプリングされたフライバック電圧から、制御信号１１がスイッチング制御回路の動作電圧よりも降下した際、スイッチング制御回路に給電するための電源電圧を生成するステップと、を更に含む。【選択図】図１Ａ
2019050717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
制御信号に応答して、電力を誘導性装置に印加する電源スイッチを動作させるように構成されたスイッチング制御回路であって、
前記スイッチング制御回路は、電圧レギュレータとソフトシャットダウンモジュールとを含み、
前記電圧レギュレータは、前記制御信号がスイッチング制御回路の動作電圧以上の場合、前記スイッチング制御回路に給電するための電源電圧を前記制御信号から生成するように構成され、
前記ソフトシャットダウンモジュールは、最大ドエルタイムにわたり、電力が前記誘導性装置に印加された後、前記誘導性装置を制御可能に放電するように構成されるスイッチング制御回路と、
前記放電中の誘導性装置からフライバック電圧をサンプリングして、前記制御信号がスイッチング制御回路の前記動作電圧を下回る場合、前記スイッチング制御回路を給電するための前記電源電圧を生成するよう、前記サンプリングされたフライバック電圧を前記電圧レギュレータに供給するように構成されたサンプリング回路と、を含む、システム。
【請求項２】
前記サンプリング回路は、限流抵抗器とクランプダイオードを含み、前記サンプリング回路は、前記電源スイッチのコレクタにおける電圧をサンプリングする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記誘導性装置と前記電源スイッチを通って接地まで流れる電流を測定するように構成された電流検知回路を更に含み、前記電流検知回路は、前記誘導性装置を通って接地まで流れる電流量を示すフラグ信号を生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
システムであって、
バッテリに結合する第１端子及び電源スイッチを介して接地に結合する第２端子を有する点火コイルと、
前記電源スイッチをオンにして前記点火コイルを充電し、前記電源スイッチを閉じて前記点火コイルを放電させるように構成されたスイッチング制御回路であって、前記点火コイルは、放電時に前記第２端子において誘導フライバック電圧を発生させるスイッチング制御回路と、
電圧レギュレータに結合するサンプリング回路と、を含み、
前記サンプリング回路は、前記第２端子において前記誘導フライバック電圧をサンプリングするように構成可能であり、前記電圧レギュレータは、前記サンプリングされた誘導フライバック電圧から前記スイッチング制御回路に給電するための電源電圧を生成するように構成される、システム。
【請求項５】
方法であって、
制御信号に応答して、電力を誘導性装置に印加するために、電源スイッチを動作させるよう、スイッチング制御回路を構成するステップであって、
前記スイッチング制御回路は、前記制御信号がスイッチング制御回路の動作電圧以上の場合、前記スイッチング制御回路に給電するための電源電圧を前記制御信号から生成するように構成される電圧レギュレータを備え、前記スイッチング制御回路は、最大ドエルタイムにわたり、電力が前記誘導性装置に印加された後、前記誘導性装置を制御可能に放電するように構成されるステップと、
前記放電中の誘導性装置からフライバック電圧をサンプリングするステップと、
前記サンプリングされたフライバック電圧から、前記制御信号がスイッチング制御回路の前記動作電圧よりも降下した際、前記スイッチング制御回路に給電するための前記電源電圧を生成するステップと、を含む、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
バッテリ電圧と接地との間で前記誘導性装置を電気的に結合するように、前記電源スイッチを構成するステップと、
前記誘導性装置と前記電源スイッチを通って接地まで流れる電流を測定するステップと、を更に含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１７年７月２０日付で出願された米国仮特許出願第６２／５３５，１５３号の優先権と利益を主張する２０１７年１１月１日付で出願された米国通常出願第１５／８００，８９３号の優先権と利益を主張し、双方の内容を全て、参照により本明細書で援用する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、電力スイッチングシステムに関し、具体的には、電源電圧を入力制御信号から取得する電力スイッチングシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、自動車用点火システムは、車両バッテリから点火コイルを通る接地までの電気接続の確立、遮断を交互に繰り返す電力スイッチング回路を使用する。通常、スイッチングは、エンジン制御装置から受信された信号に基づいており、このエンジン制御装置は、エンジンを運転する際に必要に応じてエンジン点火プラグを点火するように時間設定されている（例えば、エンジンの燃料燃焼サイクルを開始するために）。スイッチング回路は、集積回路（ＩＣ）として実装可能であり、電源電圧で回路及びその構成要素に電力を供給する。電源電圧は、一般に車両バッテリのバッテリ電圧から提供されるので、それ故、スイッチング回路の動作及び／又は信頼性に致命的となり得る高電圧過渡電流、高い電圧スイング、高周波ノイズ、及び他のアーティファクト（例えば、静電放電（ＥＳＤ））を伴うことがある。
【０００４】
追加の保護回路を使用して、こうした電圧過渡電流、高い電圧スイング、高周波ノイズから、並びに、静電気放電（ＥＳＤ）からスイッチング回路ＩＣを保護できる。保護回路は、高負荷抵抗とコンデンサを含められ、時に、スイッチング回路ＩＣ領域の半分以上を消費する場合がある。これにより、大抵の場合、スイッチング回路ＩＣのサイズとコストが増加し、車両バッテリで定められた苛酷な環境条件が、保護回路で十分にフィルタリングされていないと、信頼性が悪影響を被ることがある。
【０００５】
［課題を解決するための手段］
一般的な態様の少なくとも１つとして、電力スイッチングシステムは、パワー半導体デバイス（例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ））のコレクタに結合する点火コイルを充電、放電するための電源スイッチとして構成されたパワー半導体デバイス（例えば、ＩＧＢＴ又は絶縁ゲート金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ））を含められる。この電力スイッチングシステムは、ＩＧＢＴをオン、オフすることで、制御された充電−放電サイクルを通じて、点火コイルを切り替えるための外部からの制御信号に応答するスイッチコントローラ回路を、更に含む。また、外部からの制御信号は、スイッチコントローラ回路に電力を提供する。
【０００６】
ＩＧＢＴがオフすると、点火コイルに流れる誘導電流は、ＩＧＢＴのコレクタにかかる電圧を上昇させる。このコレクタ電圧は、例えば、外部からの制御信号が、スイッチコントローラ回路の動作電圧を下回るか又はスイッチコントローラ回路に給電するのに利用できない場合、代替え的に、スイッチコントローラ回路に給電するよう、サンプリング及び使用可能である。代替え的に給電されたスイッチコントローラ回路は、外部からの制御信号が、スイッチコントローラ回路の動作電圧を下回る場合でも、引き続き機能可能である（例えば、「最大ドエル／ソフトシャットダウン機能」）。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本開示と整合するスイッチコントローラ回路を例示する図である。
【図１Ｂ】本開示と整合するスイッチコントローラ回路を例示する図である。
【０００８】
【図２】最大ドエルタイム及びこれ以降のソフトシャットダウンサイクルを経て至るスイッチコントローラ回路における、一例の制御信号電圧と電流波形の図である。
【０００９】
【図３Ａ】本開示と整合する例示的シナリオにおけるスイッチコントローラ回路内の種々の構成要素における電流及び電圧を示す。
【図３Ｂ】本開示と整合する例示的シナリオにおけるスイッチコントローラ回路内の種々の構成要素における電流及び電圧を示す。
【図３Ｃ】本開示と整合する例示的シナリオにおけるスイッチコントローラ回路内の種々の構成要素における電流及び電圧を示す。
【図３Ｄ】本開示と整合する例示的シナリオにおけるスイッチコントローラ回路内の種々の構成要素における電流及び電圧を示す。
【図３Ｅ】本開示と整合する例示的シナリオにおけるスイッチコントローラ回路内の種々の構成要素における電流及び電圧を示す。
【図３Ｆ】本開示と整合する例示的シナリオにおけるスイッチコントローラ回路内の種々の構成要素における電流及び電圧を示す。
【００１０】
【図４】本開示と整合する誘導性装置への電力を切り替えるための例示的方法の図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本開示は、スイッチング制御回路を備える電力スイッチングシステム用のシステムと方法に関する。開示の電力スイッチングシステムは、エンジン制御装置、あるいは、他の外部源から供給された入力制御信号に基づいて、バッテリから送られた電力を誘導性装置（例えば、エンジン点火コイル、ホットプラグ、ソレノイドドライバなど）へと切り替えるよう（例えば、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等のパワー半導体デバイスを電源スイッチとして使用して）、構成可能である。スイッチング制御回路は、入力制御信号から生成される電源電圧（本明細書では、同じ意味で「動作電圧」とも称する）により、給電可能である。スイッチング制御回路は、バッテリから電源電圧を得る必要性並びにバッテリ電圧過渡電流の関連するフィルタリングと保護の必要性をなくしつつ、入力制御信号から、電源電圧を生成するように構成された電圧調整回路も、含められる。
【００１２】
幾つかの用途において、電力スイッチング回路は、点火コイルや他の車両構成要素（例えば、ホットプラグ、ソレノイドドライバ等）へと電力を切り替えるよう構成可能であり、入力制御信号（例えば、スパークタイミング信号）は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）により供給可能である。入力制御信号を使用して、制御された充電−放電サイクルを通じて、点火コイルをサイクル可能である。各サイクルでは、充電期間及びこの後の点火コイルに電力が供給されない放電期間中、点火コイルを充電するために、点火コイルに電力を印加できる。各サイクルでは、放電期間が開始する前の所定時間制限（「最大ドエルタイム」）を超えないよう、充電期間を制限する。
【００１３】
このような用途で望まれるスイッチング制御回路の機能は、点火コイルの不具合、あるいは、制御不能なスパークの点火（例えば、点火コイルに結合するスパークプラグ内）を防止するために、最大ドエルタイム後に（制御信号が高い場合における点火コイルの充電の）起動可能なソフトシャットダウン機能である。ソフトシャットダウン機能が起動すると、点火コイルは、ＩＧＢＴのゲート電圧をゼロまで徐々に下げることで（例えば、直線的に下降させる）、ソフトシャットダウン段階、あるいは、サイクル中、制御可能に放電できる（スパークの防止のために）。点火コイルを未放電状態にしつつ、スイッチング制御回路に給電する制御信号が、ソフトシャットダウンサイクル中、スイッチング制御回路の動作電圧を下回る場合、点火コイルは、依然として、スパークを不所望に点火させることがある。本開示では、スイッチング制御回路に給電する制御信号が、スイッチング制御回路の動作電圧を下回る場合でも、信号に基づく点火システムの最大ドエルタイム／ソフトシャットダウン機能を可能とするシステム及び方法について述べる。
【００１４】
図１Ａは、本開示と整合するスイッチング制御回路１００である。充電又は放電される点火コイル１５は、バッテリ１６と電源スイッチ（例えば、ＩＧＢＴ１０）のコレクタ（例えば、コレクタ１３）との間で電気的に結合し、電源スイッチを通じて接地する。ＩＧＢＴ１０は、スイッチング制御回路１００の制御下で、バッテリ電圧（例えば、バッテリ１６）と接地（例えば、エミッタ１２）との間で、点火コイル１５を選択的に結合するように構成される。スイッチング制御回路１００は、外部源（例えば、エンジン制御装置（ＥＣＵ）２０）から、スイッチング制御回路１００に供給されるスイッチ制御信号（例えば、スパークタイミング信号のような信号１１）を受信するように構成された入力バッファ１１１を、含む。信号１１に応答して、スイッチング制御回路１００のゲートドライバ回路（例えば、ＩＧＢＴゲートドライバ１１０）は、ＩＧＢＴ１０を開放、閉鎖するゲート駆動信号（つまり、ＩＧＢＴ１０のオン、オフ）を生成する。ＩＧＢＴゲートドライバ１１０及びスイッチング制御回路１００の他の構成要素は、バッテリ１６からでなく、信号１１より生成され得る電源電圧（例えば、内部ＶＤＤ１１３）から給電される。信号１１が高値に変化すると（例えば、高に移る）、ＩＧＢＴ１０が開き、点火コイル１５を充電する。信号１１が低値に変化すると（例えば、低に移る）、ＩＧＢＴ１０が閉じて、点火コイル１５をこれ以上充電することを停止する。ＩＧＢＴ１０のコレクタ１３は、高電圧（例えば、４００ボルト）まで上昇し、コイル（図示せず）の２次巻線を通じて、スパークを点火できる。
【００１５】
スイッチング制御回路１００は、点火コイル１５を流れる電流を測定可能とする（ＩＧＢＴ１０のエミッタ接地で測定）電流検知回路（例えば、電流制限１１４と電流フラグ１１５）を含められる。電流フラグ１１５は、点火コイル１５を流れる電流が、あるレベル（例えば、６〜８アンペア）である時を示すフラグ信号（例えば、フラグ１４）を生成可能である。フラグ１４は、点火コイル１５の充電／放電動作用の信号１１（例えば、スパークタイミング信号）を監視、制御、又は、成形するために使用可能である（例えば、エンジン制御装置（ＥＣＵ）２０によって）。
【００１６】
最初に、信号（例えば、信号１１）が高になると、タイマー（図示せず）は、点火コイルがどれだけの間充電されているかを判定するドエルタイム測定（例えば、信号１１が高のままであることにより）を開始できる。幾つかの実施において、タイマは、スイッチング制御回路１００の最大ドエルソフトシャットダウン１１２の構成要素又は機能で良い。
【００１７】
無制限のコイルの充電や、制御不能なスパークを回避するために、最大ドエルタイムを超えた場合、スイッチング制御回路１００の最大ドエルソフトシャットダウン１１２は、ソフトシャットダウンサイクルを始動できる。ソフトシャットダウンサイクルは、ＩＧＢＴ１０のゲート電圧を徐々に下げて、時間をかけて点火コイル１５を放電できる。
【００１８】
図２は、最大ドエルタイム（「ＴＤｍａｘ」）及びこれ以降のソフトシャットダウンサイクル（「ＳＳＤ段階」）を経て至るスイッチング制御回路１００における、一例の制御信号電圧とコレクタ電流波形の図である。図２は、例えば、最大ドエルタイム（ＴＤｍａｘ）内でロックされ、降下しなかった（つまり、スイッチング制御回路１００の動作電圧を下回らない）入力制御電圧（Ｖｉｎ）、並びに、ＴＤｍａｘ、及び、これ以降のソフトシャットダウンサイクル（「ＳＳＤ段階」）を経て至る期間中、誘導性装置を充電する間のＩＧＢＴコレクタ電流（Ｉｃｏｌｌ）を示す。（図２に示すように）ＳＳＤ段階中、制御信号電圧が、スイッチング制御回路１００の動作電圧以上であるので、スイッチング制御回路１００を動作させるための電力は、ＳＳＤ段階中、制御信号電圧自身から得られる。
【００１９】
図１Ａ、１Ｂに戻ると、スイッチング制御回路１００の他の構成要素と同様、スイッチング制御回路１００の動作電圧（例えば、ＶＤＤ１１３）以上の高信号１１から得られた電源電圧（例えば、内部ＶＤＤ１１３）によって、最大ドエルソフトシャットダウン１１２を給電できる。信号１１がスイッチング制御回路の動作電圧を下回る低値まで下がる際、最大ドエルソフトシャットダウン１１２を含むスイッチング制御回路１００は、電力を損失する。このようなスイッチング制御回路１００を動作させる際の電力損失は、本明細書記載のスイッチング制御回路１００の実装で改善される（例えば、図１Ｂを参照）。
【００２０】
本開示と整合するスイッチング制御回路１００の実施では、最大ドエルソフトシャットダウン１１２は、付加的又は代替的に、コレクタ１３から生成された電圧（例えば、内部ＶＤＤ１１３）により、給電可能である。ソフトシャットダウン中、信号１１が低値に下がると、点火コイル１５を放電可能となり、かつ、放電で発生したスパークを完全に回避するまで、コレクタからサンプルされたフライバックエネルギー（あるいは、フライバック電圧）を使用して、ＩＧＢＴ１０のゲートをアクティブ、動作状態に維持できる。
【００２１】
ＩＧＢＴ１０がオンの間、点火コイル１５は内部に誘導エネルギーを蓄えているので、ＩＧＢＴゲートがシャットダウンを開始し、コイル電流を制限する際、ＩＧＢＴ１０をオフにして、ＩＧＢＴコレクタ−エミッタ電圧（例えば、Ｖｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）を上昇させる場合でも、点火コイル１５は、引き続き、電流を流して、溜まった誘導エネルギーを排出する。本明細書では、この立上がり（例えば、Ｖｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）を、フライバック電圧と称する場合がある。
【００２２】
点火コイル１５を放電するために、ＩＧＢＴ１０をオフにすることで、ソフトシャットダウンサイクルが始動すると、コレクタ１３は、点火コイルのスパークを始動することなく、高値（例えば、４０〜１００Ｖ）に移れる。コレクタ１３上のこのコレクタ電圧（例えば、Ｖｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）は、例えば、ソフトシャットダウンサイクル中、信号１１が損傷するか、あるいは、低値まで下がる場合、スイッチング制御回路１００の構成要素に給電するための代替えの電源電圧（内部ＶＤＤ１１３）として、サンプリング可能である。信号１１が利用可能できないか、あるいは、給電には不十分である（つまり、信号１１が、スイッチング制御回路１００の動作電圧よりも低い）場合でも、Ｖｃｏｌｌｅｃｔｏｒを使用して、ソフトシャットダウンサイクルの完了を通じて、最大ドエルソフトシャットダウン１１２へと給電できる。
【００２３】
点火コイルの標準的なスパーク動作に際して、限流抵抗器（例えば、抵抗器Ｒ１）、及び、クランプダイオード（例えば、ダイオードＤ１）を使用して、スパーク中、高コレクタ電圧（例えば、４００Ｖ）からスイッチング制御回路１００を保護できる。
【００２４】
例示的な実施において、サンプリング回路３０を使用して、ソフトシャットダウンサイクル中、Ｖｃｏｌｌｅｃｔｏｒをサンプリングするためのフィードバック経路を供給できる。例示的なサンプリング回路３０は、限流抵抗器（例えば、抵抗器Ｒ１）及びクランプダイオード（例えば、ダイオードＤ１）を含められる。Ｖｃｏｌｌｅｃｔｏｒは、数十ボルト（例えば、４０〜１００ボルト）で良く、スイッチング制御回路１００に給電するために、Ｒ１とＤ１により、低い方の電圧（例えば、ダイオードＤ１の制限電圧）まで低減可能である。
【００２５】
幾つかの実施において、サンプリング回路３０（抵抗器Ｒ１及び／又はダイオードＤ１を含む）は、コレクタ１３の高いコレクタ電圧を処理可能とする集積回路（ＩＣ）として具現化可能である。幾つかの実施において、サンプリング回路３０の１つ以上の構成要素（例えば、抵抗器Ｒ１及び／又はダイオードＤ１）は、ＩＧＢＴ１０内に含められる。幾つかの実施において、サンプリング回路３０の１つ以上の構成要素（例えば、抵抗器Ｒ１及び／又はダイオードＤ１）は、スイッチング制御回路１００の回路要素として含められる。幾つかの実施において、例えば、抵抗器Ｒ１は、ＩＧＢＴ１０内に含められ、Ｄ１は、外部構成要素（例えば、ＩＧＢＴ１０又はＩＣの外部）、あるいは、ＩＣに含まれる要素で良い。幾つかの実施において、サンプリング回路３０の１つ以上の構成要素（例えば、抵抗器Ｒ１及び／又はダイオードＤ１）は、ＩＧＢＴ１０の外部にあり、ＩＣに含まれない場合がある。
【００２６】
通常動作では、信号１１（スイッチング制御回路１００の動作電圧よりも高い）が存在する場合、内部調整回路（例えば、電圧固定のような電圧レギュレータ１１３ａ）は、信号１１電圧（Ｖｓｉｇｎａｌ）を使用して、スイッチング制御回路１００の回路ブロック全てに給電するための内部電源（例えば、内部ＶＤＤ）を生成する。
【００２７】
また、内部調整回路（例えば、電圧レギュレータ１１３ａ）は、サンプリングされたコレクタ電圧ＶＣＺ（つまり、ツェナーダイオードＤ１で固定された電圧）を入力として、代替え的に（あるいは、組み合わせて）取り込み、この入力電圧を調整して、スイッチング制御回路１００内の他の全ての回路ブロックへの電力を供給するようにも、構成され得る。これにより、Ｖｓｉｇｎａｌ及び／又はＶＣＺを使用して、スイッチング制御回路１００に給電できる。こうした様々な構成は、図１Ｂで示されている。
【００２８】
スイッチング制御回路１００に給電する際、Ｖｓｉｇｎａｌを利用できないか、あるいは、不十分な場合でも、代わりに、ＶＣＺを使用して、スイッチング制御回路１００に給電することで、スイッチング制御回路１００の機能（例えば、最大ドエルソフトシャットダウン又は他の機能）が、有効になる。
【００２９】
図３は、本開示と整合する例示的シナリオにおけるスイッチング制御回路内の種々の構成要素における電流及び電圧を示す。具体的には、図３の例示的シナリオにおいて、ソフトシャットダウンプロセス中に、スイッチング制御回路に給電する外部制御信号が損失し、電源は、外部制御信号１１からスイッチング制御回路１００内のサンプリングされたコレクタ電圧ＶＣＺへと移行する。
【００３０】
図３Ａ〜図３Ｆは、例えば、本開示と整合するソフトシャットダウンプロセス中の時刻Ｔ１において、Ｖｓｉｇｎａｌが、突然に損失し（例えば、ロジック高からロジック低まで変化する）、更に、内部ＶＤＤ１１３用の電源が、時刻Ｔ２において、Ｖｓｉｇｎａｌからスイッチング制御回路１００におけるサンプリングされたコレクタ電圧Ｖｃｚへと移行する例示的シナリオにおける、スイッチング制御回路１００の種々の構成要素（例えば、ＩＧＢＴ１０コレクタ、入力バッファ１１１、ＩＧＢＴゲート、ダイオードＤ１、及び内部ＶＤＤ１１３）における電流及び電圧を示す。
【００３１】
図３Ｂで見られるように、時刻Ｔ１より前では、入力バッファ１１１で受信されたＶｓｉｇｎａｌ（信号電圧３２０）は、高である。図３Ｆで見られるように、これにより、例えば、ＩＧＢＴゲートドライバ１１０に給電するための正調整された内部電圧３６０（例えば、内部ＶＤＤ１１３において）が、生成される。図３Ｃで見られるように、ＩＧＢＴゲートドライバ１１０は、ゲート電圧３３０をＩＧＢＴ１０のゲートに印加可能であり、ＩＧＢＴ１０のコレクタ１３において、対応する高いコレクタ電流（コレクタ電流３１０）（図３Ａで図示）及び低いコレクタ電圧（コレクタ電圧３４０）（図３Ｄで図示）が、生成される。ＩＧＢＴのコレクタ１３における低コレクタ電圧（コレクタ電圧３４０）によって、ダイオードＤ１において、対応する低いＶｃｚ（固定電圧）３５０を生成可能である（図３Ｅで図示）。
【００３２】
時刻Ｔ１において、Ｖｓｉｇｎａｌが損失すると、調整された内部電圧３６０（例えば、内部ＶＤＤ１１３）も低下する。この降下により、スイッチング制御回路１００内の電力が損失し、更に、ＩＧＢＴ１０のゲートに印加されたゲート電圧（ゲート電圧３３０）が低下する。ゲート電圧（ゲート電圧３３０）の低下は、ＩＧＢＴ１０を、誘導電流（つまり、コレクタ電流３１０）の連続的な流れの障害となるようにさせ、点火コイル１５の誘導エネルギーが、点火コイル電流を連続的に供給するので、ＩＧＢＴ１０のコレクタ１３におけるコレクタ電圧（コレクタ電圧３４０）を急激に上昇させる（Ｔ２において）。
【００３３】
コレクタ電圧（コレクタ電圧３４０）の増加は、抵抗器Ｒ１両端で分散して、電流を制限し、ダイオードＤ１により、スイッチング制御回路１００（例えば、電圧レギュレータ１１３ａ）へと受信可能な電圧（Ｖｃｚ（固定電圧）３５０）に固定される。電圧レギュレータ１１３ａは、スイッチング制御回路１００に電力を供給するための内部源電圧である内部電圧３６０（例えば、内部ＶＤＤ１１３において）を生成するよう、電圧（Ｖｃｚ（固定電圧３５０）を調整できる。
【００３４】
図３Ａで見られるように、スイッチング制御回路１００は、Ｔ２の後も、引き続き動作し、ゲート電圧（ゲート電圧３３０）を徐々に下げて、ソフトシャットダウンプロセスを終了に向けて進める。
【００３５】
これにより、スイッチング制御回路１００を給電するために、Ｖｓｉｇｎａｌを利用できないか、あるいは、不十分になった場合でも、ソフトシャットダウンプロセスは、スイッチング制御回路１００を給電するために、コレクタからのサンプリングされた電圧を使用して、完了するまで実行できる。ソフトシャットダウンプロセスを完了まで実行することで、未放電、あるいは、一部が放電された誘導性装置に溜まった残留誘導エネルギーが原因で起こり得る不所望なスパーク現象を、抑止できる。
【００３６】
例示的な実施において、電源スイッチ（例えば、ＩＧＢＴ等のパワー半導体デバイス）を、バッテリと接地との間の誘導性装置と直列接続できる。誘導性装置は、例えば、自動車の燃焼機関内で燃料を点火するスパークプラグにおいて、電気スパークを生み出すのに必要とされる数千ボルトまで、充電−放電サイクル中のバッテリによる低電圧を変換する自動車の点火システム内の点火コイルで良い。スイッチング制御回路は、例えば、自動車エンジン制御装置により生成され得る制御信号に応答して、充電−放電サイクル用の電力を誘導性装置に供給するよう、電源スイッチをオン、オフできる。
【００３７】
図４は、本開示と整合する電力を誘導性装置に印加するための電源スイッチをオン、オフするスイッチング制御回路を給電する例示的方法４００の図である。
【００３８】
方法４００は、スイッチング制御回路で受信された制御信号が、閾値電圧レベルをよりも高い場合、第１電源電圧を制御信号から得るステップ（４１０）と、誘導性装置が放電中の場合、放電中の誘導性装置からのフライバック電圧から、第２電源電圧を得るステップ（４２０）とを、含む。方法４００は、第１電源電圧を利用できる場合、第１電源電圧を使用して、スイッチング制御回路に給電するステップ（４３０）と、第１電源電圧を利用できない場合、第２電源電圧を使用して、スイッチング制御回路に給電するステップ（４４０）と、を更に含む。方法４００では、閾値電圧レベルは、少なくとも、スイッチコントローラ回路の動作電圧に相当し得る。
【００３９】
少なくとも１つの全般的な態様において、システムは、制御信号に応答して、電力を誘導性装置に印加する電源スイッチを動作させるように構成されたスイッチング制御回路を含められる。スイッチング制御回路は、電圧レギュレータ及びソフトシャットダウンモジュールを含められる。電圧レギュレータは、制御信号がスイッチング制御回路の動作電圧以上の場合、スイッチング制御回路に給電するための電源電圧を制御信号から生成するように構成可能である。ソフトシャットダウンモジュールは、最大ドエルタイムにわたり、電力が誘導性装置に印加された後、誘導性装置を制御可能に放電するように構成できる。このシステムは、放電中の誘導性装置からフライバック電圧をサンプリングして、制御信号がスイッチング制御回路の動作電圧を下回る場合、スイッチング制御回路を給電するための電源電圧を生成するよう、サンプリングされたフライバック電圧を電圧レギュレータに供給するように構成されたサンプリング回路を、含められる。電源スイッチは、以下の変形形態の任意の組み合わせを含められる。
【００４０】
幾つかの実施において、電源スイッチは、パワー半導体デバイスである。スイッチング制御回路は、制御信号に基づいて、パワー半導体デバイスのオン、オフを切り替えるためのゲート駆動信号を、パワー半導体デバイスのゲートに印加するように構成されたゲートドライバ回路を含められる。
【００４１】
幾つかの実施では、電源スイッチは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。幾つかの実施では、電源スイッチは、絶縁ゲート金属酸化物半導体電界効果トランジスタである。幾つかの実施において、サンプリング回路は、限流抵抗器とクランプダイオードを含む。幾つかの実施において、サンプリング回路は、電源スイッチのコレクタにおける電圧をサンプリングする。
【００４２】
幾つかの実施において、制御回路は、誘導性装置と電源スイッチを通って接地まで流れる電流を測定するように構成された電流検知回路を、更に含む。幾つかの実施では、電流検知回路は、誘導性装置を通って接地まで流れる電流量を示すフラグ信号を生成する。幾つかの実施では、電源スイッチは、バッテリ電圧と接地との間で誘導性装置を電気的に結合するように構成される。幾つかの実施において、誘導性装置は、エンジン点火コイル、ホットプラグ、及びソレノイドドライバからなる群から選択される。
【００４３】
一般的な一態様において、システムは、バッテリに結合する第１端子及び電源スイッチを介して接地に結合する第２端子を有する点火コイルを、含められる。システムは、電源スイッチをオンにして点火コイルを充電し、更に、電源スイッチを閉じて点火コイルを放電させるように構成されたスイッチング制御回路を、含められる。点火コイルは、放電時に第２端子において誘導フライバック電圧を発生させることができ、電圧レギュレータには、サンプリング回路が結合する。サンプリング回路は、第２端子において誘導フライバック電圧をサンプリングするように構成可能であり、電圧レギュレータは、サンプリングされた誘導フライバック電圧からスイッチング制御回路に給電するための電源電圧を生成するように構成できる。幾つかの実施では、電源スイッチは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。
【００４４】
別の一般的態様では、方法は、制御信号に応答して、電力を誘導性装置に印加するために、電源スイッチを動作させるよう、スイッチング制御回路を構成するステップを含められ、このスイッチング制御回路は、制御信号がスイッチング制御回路の動作電圧以上の場合、スイッチング制御回路に給電するための電源電圧を制御信号から生成するように構成される電圧レギュレータを備える。スイッチング制御回路は、最大ドエルタイムにわたり、電力が誘導性装置に印加された後、誘導性装置を制御可能に放電するように構成できる。この方法は、放電中の誘導性装置からフライバック電圧をサンプリングするステップと、サンプリングされたフライバック電圧から、制御信号がスイッチング制御回路の動作電圧よりも降下した際、スイッチング制御回路に給電するための電源電圧を生成するステップとを含められる。この方法は、以下の特徴の任意の組み合わせを含められる。
【００４５】
幾つかの実施において、電源スイッチは、パワー半導体デバイスである。この方法は、制御信号に基づいて、パワー半導体デバイスのオン、オフを切り替えるためのゲート駆動信号を、パワー半導体デバイスのゲートに印加するステップを、更に含められる。
【００４６】
幾つかの実施において、電源スイッチは、絶縁ゲート金属酸化物半導体電界効果トランジスタである。幾つかの実施において、フライバック電圧をサンプリングするのに使用されるサンプリング回路は、限流抵抗器とクランプダイオードを含む。幾つかの実施において、放電中の誘導性装置からのフライバック電圧のサンプリングは、電源スイッチのコレクタにおける電圧のサンプリングを含む。
【００４７】
幾つかの実施において、この方法は、バッテリ電圧と接地との間で誘導性装置を電気的に結合するように、電源スイッチを構成するステップを、含められる。幾つかの実施において、この方法は、誘導性装置と電源スイッチを通って接地まで流れる電流を測定するステップを、含められる。幾つかの実施において、この方法は、誘導性装置を通って接地まで流れる電流量を示すフラグ信号を生成するステップと、このフラグ信号を使用して、制御信号を成形するステップとを、含められる。
【００４８】
トランジスタや抵抗器等の素子が、他の素子上にある、接続する、電気的に接続する、結合する、あるいは、電気的に結合すると称される場合、これが、他の素子上に直接配置可能であるか、接続できるか、あるいは、結合可能であるか、又は１つ以上の介在素子が存在し得ることも、理解されよう。一方、素子が、他の素子や層上に直接配置されるか、直接接続するか、あるいは、直接結合すると称される場合、介在素子や層は、存在しない。本発明の詳細な説明を通じて、直接配置される、直接接続する、あるいは、直接結合するという語句が使用されないこともあるが、直接配置される、直接接続する、あるいは、直接結合するものとして図示される素子は、こうしたものとして言及可能である。本出願の請求項（含まれている場合）は、本明細書記載の、あるいは、図示される例示関係を述べるよう補正される場合もある。
【００４９】
本明細書で使用されるように、文脈の観点から、特殊な事例を明確に示さない限り、単数形は、複数形を含み得る。空間的相対性を示す語句（例えば、全体にわたって、上、上方、下、下側、下方、下位等）は、図面で示す方向に加えて、使用中、あるいは、操作中の装置の種々の向きを含めることを意図している。幾つかの実施において、上と下という相対的な語句はそれぞれ、垂直方向に上と垂直方向に下を含められる。幾つかの実施において、隣り合ったという語句は、横方向に隣接するか、あるいは、水平方向に隣接することを含められる。
【００５０】
本明細書で述べる種々の技術の実施は、デジタル電子回路、又はコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、あるいは、それらの組み合わせで実装できる（例えば、含められる）。また、方法の一部は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などの専用論理回路により実行可能であり、機器は、この専用論理回路として実装できる。
【００５１】
機器は、産業用モータドライバ、太陽光インバータ、バラスト、汎用ハーフブリッジトポロジ、補助及び／又はトラクションモータインバータドライバ、スイッチングモード電源、車載充電器、無停電電源（ＵＰＳ）、データサーバ等としてのバックエンド構成要素を含むか、あるいは、ミドルウェアコンポーネント、例えば、アプリケーションサーバを含むか、又はフロントエンド構成要素、例えば、ユーザが機器と相互作用可能とするグラフィカルユーザインターフェースやウェブブラウザを有するクライアントコンピュータ、若しくはこのようなバックエンド、ミドルウェアやフロントエンド構成要素の任意の組み合わせを含むコンピュータシステムとして、実装できる。構成要素は、例えば、通信ネットワークのような任意の形態や媒体のデジタルデータ通信で相互接続できる。通信ネットワークの例には、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）と広域ネットワーク（ＷＡＮ）、例えば、インターネットがある。
【００５２】
開示の実施に関する幾つかの特徴を、本明細書で記載されるとおりに説明したが、これから、当業者は、多くの変形形態、代替え、変更、及び、等価物を発見するであろう。それ故、添付の特許請求の範囲を、こうした修正や変更の全てを実装の範囲内に含めるよう網羅していることが、理解されよう。これらが、限定ではなく、単なる例示として提示されており、形態や細部に様々な変更がなされ得ることは、理解しているはずである。本明細書に記載の機器及び／又は方法の任意の部分は、相互に排他的な組み合わせを除き、任意の組み合わせで組み合わせることが可能である。本明細書で述べる種々の機器は、記載の様々な機器の機能、構成要素及び／又は特徴の様々な組み合わせ及び／又は部分組合せを含み得る。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【外国語明細書】
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