(57)【要約】【課題】スイッチ素子の自己遮断と自己復帰が繰り返される状態を解消する。【解決手段】スイッチ制御回路１１は、点火指示信号Ｓｃのハイレベル電圧を自身の電源電圧として用いることによりスイッチ素子１２のオン／オフ信号Ｓｇを生成する出力部１１２と、点火指示信号Ｓｃがハイレベルとされたときにスイッチ素子１２をオンさせるとともに１回のハイレベル期間中におけるスイッチ素子１２のオン／オフ回数を所定の上限回数以下に制限するように出力部１１２を制御する制御部１１１と、を有する。【選択図】図７
2015010583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火指示信号のハイレベル電圧を自身の電源電圧として用いることによりスイッチ素子のオン／オフ信号を生成する出力部と、
前記点火指示信号がハイレベルとされたときに前記スイッチ素子をオンさせるとともに１回のハイレベル期間中における前記スイッチ素子のオン／オフ回数を所定の上限回数以下に制限するように前記出力部を制御する制御部と、
を有することを特徴とするスイッチ制御回路。
【請求項２】
前記スイッチ素子に流れる電流を監視して電流検出信号を生成する電流検出部を有し、
前記制御部は、前記電流検出信号に応じて前記スイッチ素子のオン／オフ回数を判定することを特徴とする請求項１に記載のスイッチ制御回路。
【請求項３】
前記制御部は、
前記電流検出信号をラッチするラッチ部と、
前記ラッチ部の出力に応じて前記点火指示信号をマスクするマスク部と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のスイッチ制御回路。
【請求項４】
前記制御部は、前記電流検出信号のパルス数が前記上限回数に達したときにパルス信号を生成するパルス生成部を含み、前記ラッチ部は、前記電流検出信号に代えて前記パルス信号をラッチすることを特徴とする請求項３に記載のスイッチ制御回路。
【請求項５】
前記上限回数は、複数回であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のスイッチ制御回路。
【請求項６】
前記出力部は、
前記点火指示信号の印加端と前記スイッチ素子の制御端との間に接続された上側トランジスタと、
接地端と前記スイッチ素子の制御端との間に接続された下側トランジスタと、
前記スイッチ素子の制御端に接続された電流制限抵抗と、
を含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のスイッチ制御回路。
【請求項７】
半導体チップに集積化されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のスイッチ制御回路。
【請求項８】
スイッチ素子と、
請求項７に記載のスイッチ制御回路と、
をパッケージングして成ることを特徴とするイグナイタ。
【請求項９】
イグニッションコイルと、
前記イグニッションコイルの一次側コイルに流れる電流をオン／オフさせる請求項８に記載のイグナイタと、
前記イグニッションコイルの二次側コイルに接続される点火プラグと、
を有することを特徴とするエンジン点火装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のエンジン点火装置と、
前記エンジン点火装置に電力を供給するカーバッテリと、
前記エンジン点火装置を制御するエンジンコントロールユニットと、
前記エンジン点火装置のグラウンドをシャーシに接続するワイヤハーネスと、
を有することを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジン点火装置を構成するイグナイタには、ＥＣＵ［engine control unit］からの点火指示信号ＩＧＴ［iginition timing signal］に応じて、ＩＧＢＴ［insulated gate bipolar transistor］やＭＯＳＦＥＴ［metal oxide semiconductor field effect transistor］等のスイッチ素子をオン／オフするスイッチ制御回路が内蔵されている。
【０００３】
図１４は、スイッチ制御回路の一従来例を示すブロック図である。本従来例のスイッチ制御回路１００は、点火指示信号ＩＧＴのハイレベル電圧を自身の電源電圧として用いることにより、スイッチ素子２００のオン／オフ信号を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０９８１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のスイッチ制御回路１００では、グランドライン（ワイヤハーネス）の寄生抵抗Ｒｐａｒａに起因してスイッチ素子２００のゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥが低下し、スイッチ素子２００の自己遮断（延いては点火プラグの不必要な誤点火）を招くおそれがあった。特に、点火指示信号ＩＧＴが長期間に亘ってハイレベルに維持されるクランキング時には、スイッチ素子２００の自己遮断と自己復帰が何度も繰り返されて、点火プラグを損耗するという課題があった。
【０００６】
なお、上記課題を解決する従来手法の一つとして、クランキング時におけるバッテリ電圧の低下を検出してスイッチ素子２００のスイッチング動作を停止させる機能（いわゆるＵＶＬＯ［under voltage lockout］機能）が挙げられる。しかしながら、ＵＶＬＯ機能によるクランキング対策ではイグナイタの動作電圧範囲が狭くなるという弊害を生じる。また、ＵＶＬＯ機能では、寄生抵抗Ｒｐａｒａの抵抗値やスイッチ素子２００のオンスレッショルド電圧のばらつきに対応することが難しかった。
【０００７】
本発明は、本願の発明者らが見出した上記の課題に鑑み、スイッチ素子の自己遮断と自己復帰が繰り返される状態を解消することが可能なスイッチ制御回路、並びに、これを用いたイグナイタ、エンジン点火装置、及び車両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】
【０００８】
本明細書中に開示されたスイッチ制御回路は、点火指示信号のハイレベル電圧を自身の電源電圧として用いることによりスイッチ素子のオン／オフ信号を生成する出力部と、前記点火指示信号がハイレベルとされたときに前記スイッチ素子をオンさせると共に１回のハイレベル期間中における前記スイッチ素子のオン／オフ回数を所定の上限回数以下に制限するように前記出力部を制御する制御部とを有する構成（第１の構成）とされている。
【０００９】
なお、上記第１の構成から成るスイッチ制御回路は、前記スイッチ素子に流れる電流を監視して電流検出信号を生成する電流検出部を有し、前記制御部は、前記電流検出信号に応じて前記スイッチ素子のオン／オフ回数を判定する構成（第２の構成）にするとよい。
【００１０】
また、上記第２の構成から成るスイッチ制御回路において、前記制御部は、前記電流検出信号をラッチするラッチ部と、前記ラッチ部の出力に応じて前記点火指示信号をマスクするマスク部と、を含む構成（第３の構成）にするとよい。
【００１１】
また、上記第３の構成から成るスイッチ制御回路において、前記制御部は、前記電流検出信号のパルス数が前記上限回数に達したときにパルス信号を生成するパルス生成部を含み、前記ラッチ部は、前記電流検出信号に代えて前記パルス信号をラッチする構成（第４の構成）にするとよい。
【００１２】
また、上記第１〜第４いずれかの構成から成るスイッチ制御回路において、前記上限回数は、複数回である構成（第５の構成）にするとよい。
【００１３】
また、上記第１〜第５いずれかの構成から成るスイッチ制御回路において、前記出力部は、前記点火指示信号の印加端と前記スイッチ素子の制御端との間に接続された上側トランジスタと、接地端と前記スイッチ素子の制御端の間に接続された下側トランジスタと、前記スイッチ素子の制御端に接続された電流制限抵抗と、を含む構成（第６の構成）にするとよい。
【００１４】
また、上記第１〜第６いずれかの構成から成るスイッチ制御回路は、半導体チップに集積化されている構成（第７の構成）にするとよい。
【００１５】
また、本明細書中に開示されたイグナイタは、スイッチ素子と、上記第７の構成から成るスイッチ制御回路と、をパッケージングして成る構成（第８の構成）とされている。
【００１６】
また、本明細書中に開示されたエンジン点火装置は、イグニッションコイルと、前記イグニッションコイルの一次側コイルに流れる電流をオン／オフさせる上記第８の構成から成るイグナイタと、前記イグニッションコイルの二次側コイルに接続される点火プラグとを有する構成（第９の構成）とされている。
【００１７】
また、本明細書中に開示された車両は、上記第９の構成から成るエンジン点火装置と、前記エンジン点火装置に電力を供給するカーバッテリと、前記エンジン点火装置を制御するエンジンコントロールユニットと、前記エンジン点火装置のグラウンドをシャーシに接続するワイヤハーネスと、を有する構成（第１０の構成）とされている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、スイッチ素子の自己遮断と自己復帰が繰り返される状態を解消することが可能なスイッチ制御回路、並びに、これを用いたイグナイタ、エンジン点火装置、及び、車両を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】エンジン点火装置１を備えた車両Ｘの全体構成を示すブロック図
【図２】車両状態とバッテリ電圧ＶＢとの関係を示すタイムチャート
【図３】バッテリ電圧ＶＢとコレクタ電流Ｉｃとの相関図
【図４】点火指示信号Ｓｃの一例（走行時／クランキング時）を示すタイムチャート
【図５】グランド電位ＧＮＤ２の浮き上がりを説明するためのタイムチャート
【図６】スイッチ素子１２の自己遮断と自己復帰を説明するためのタイムチャート
【図７】スイッチ制御回路１１の一構成例を示す回路図
【図８】スイッチ制御回路１１の一動作例を示すタイムチャート
【図９】イグナイタ１０における第１のフレーム実装例を示す平面図
【図１０】イグナイタ１０における第２のフレーム実装例を示す平面図
【図１１】イグナイタ１０における第３のフレーム実装例を示す平面図
【図１２】イグナイタ１０における第３のフレーム実装例を示す平面図
【図１３】車両Ｘの一構成例を示す外観図
【図１４】スイッチ制御回路の一従来例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜全体構成＞
図１は、エンジン点火装置１を備えた車両Ｘの全体構成を示すブロック図である。エンジン点火装置１は、カーバッテリ２及びＥＣＵ３と共に、車両Ｘに搭載された形態で用いられる。なお、以下の説明では、電気回路上の抵抗として機能する要素を一般化して「抵抗要素」と称し、容量として機能する要素（寄生容量などを含む）を一般化して「容量要素」と称することがある。
【００２１】
図１で示すように、エンジン点火装置１は、イグナイタ１０と、イグニッションコイル２０と、点火プラグ３０と、を有する。
【００２２】
イグナイタ１０は、スイッチ制御回路１１と、スイッチ素子１２と、抵抗要素１３と、をパッケージングした半導体集積回路装置として提供される。
【００２３】
スイッチ制御回路１１は、ＬＳＩチップとして形成されており、ＥＣＵ３から入力される点火指示信号Ｓｃに応じてスイッチ素子１２のゲート信号Ｓｇを生成する機能（ゲート制御機能）を備えている。また、スイッチ制御回路１１は、スイッチ素子１２のコレクタ電流Ｉｃ（エミッタ電流Ｉｅ）に応じた検出電圧（エミッタ電圧）Ｖｅを監視し、その監視結果に応じてスイッチ素子１２の不必要なゲート駆動を制限する機能（減電時の誤点火防止機能）を備えている。なお、スイッチ制御回路１１は、カーバッテリ２からバッテリ電圧ＶＢの供給を受けて動作するのではなく、点火指示信号Ｓｃのハイレベル電圧を自身の電源電圧として動作する。スイッチ制御回路１１の構成及び動作については後述する。
【００２４】
また、本図では描写されていないが、イグナイタ１０を電子制御燃料噴射装置（ＥＦＩ［electronic fuel injection］）に対応させる必要がある場合、スイッチ制御回路１１には、ＥＣＵに対して点火確認信号ＩＧＦ［ignition confirmation signal］を送出する機能を追加すればよい。
【００２５】
スイッチ素子１２は、スイッチ制御回路１１によってオン／オフされるスイッチ素子であり、図１ではＩＧＢＴが採用されている。スイッチ素子１２は、ゲートがスイッチ制御回路１１に接続されており、コレクタがイグニッションコイル２０の一次側コイル２１に接続されており、エミッタが抵抗要素１３（例えば、ＩＧＢＴのエミッタとＧＮＤフレームとを接続するワイヤの抵抗成分）を介して接地されている。なお、スイッチ素子１２としては、ＭＯＳＦＥＴを採用してもよい。
【００２６】
上記構成から成るイグナイタ１０のグランドラインは、数ｍ〜十数ｍのワイヤハーネス４（寄生抵抗：Ｒｐａｒａ）を介して車両Ｘのシャーシ（ＧＮＤ）に接続されている。従って、シャーシ電位ＧＮＤとイグナイタ１０のグランド電位ＧＮＤ２との間には、寄生抵抗Ｒｐａｒａによる電圧降下分（＝Ｉｃ×Ｒｐａｒａ）の差が生じる。
【００２７】
イグニッションコイル２０は、巻線数Ｎ１の一次側コイル２１と巻線数Ｎ２（＞Ｎ１）の二次側コイル２２を含み、カーバッテリ２から供給されるバッテリ電圧ＶＢをより高い二次電圧Ｖｓｐに変換（昇圧）する役割を果たす。一次側コイル２１の第１端と二次側コイル２２の第１端は、いずれもカーバッテリ２に接続されている。一次側コイル２１の第２端は、スイッチ素子１２のコレクタに接続されている。二次側コイル２２の第２端は、点火プラグ３０に接続されており、二次側コイル２２に生じる二次電圧Ｖｓｐが点火プラグ３０に供給される。
【００２８】
点火プラグ３０は、イグニッションコイル２０によって得られる二次電圧Ｖｓｐを用いて、車両Ｘのエンジン（図１では不図示）を点火するためのスパークを発生させる。
【００２９】
カーバッテリ２は、エンジン点火装置１を含め、車両Ｘに搭載された各種電装品に電力を供給するための電源である。
【００３０】
ＥＣＵ３は、車両Ｘのエンジン駆動に関わる各種制御を実行する。特に、ＥＣＵ３は、上記各種制御の一つとして、イグナイタ１０（特にスイッチ制御回路１１）の動作制御に用いられる点火指示信号Ｓｃを出力する。具体的に述べると、ＥＣＵ３は、スイッチ素子１２をオンさせるときに点火指示信号Ｓｃをオン時の論理レベル（例えばハイレベル）とし、スイッチ素子１２をオフさせるときに点火指示信号Ｓｃをオフ時の論理レベル（例えばローレベル）とする。
【００３１】
＜スイッチ素子の自己遮断と自己復帰について＞
図２は、車両状態とバッテリ電圧ＶＢとの関係を示すタイムチャートである。本図で示したように、アイドリングストップ中のエンジンを再始動する場合には、セルモータを用いてクランクシャフトを回転させる必要があるので、バッテリ電圧ＶＢが大きく低下した状態（クランキング状態）となる。
【００３２】
ここで、スイッチ素子１２のコレクタ電流Ｉｃは、次の（１）式で示すように、イグニッションコイル２０のインダクタンス値Ｌと抵抗成分ＲＬにより定まる時定数を持って、最大でＶＢ／ＲＬまで大きくなる。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
図３は、バッテリ電圧ＶＢとコレクタ電流Ｉｃとの相関図である。本図で示すように、コレクタ電流Ｉｃは、バッテリ電圧ＶＢが高いほど大きくなり、バッテリ電圧ＶＢが低いほど小さくなる。
【００３５】
上記の特性に鑑み、ＥＣＵ３は、エンジン回転数だけでなくバッテリ電圧ＶＢに応じて点火指示信号Ｓｃのハイレベル期間（スイッチ素子１２のオン期間）を可変制御する機能を備えている。
【００３６】
図４は、点火指示信号Ｓｃの一例（走行時／クランキング時）を示すタイムチャートである。本図で示したように、バッテリ電圧ＶＢが大きく低下するクランキング時（図２を合わせて参照）には、点火指示信号Ｓｃのハイレベル期間が走行時よりも大幅に長く設定される（ｔｗ２＞ｔｗ１）。
【００３７】
ところで、先にも述べた通り、イグナイタ１０のグランドラインは、数ｍ〜十数ｍのワイヤハーネス４（寄生抵抗：Ｒｐａｒａ）を介して車両Ｘのシャーシ（ＧＮＤ）に接続されている。従って、シャーシ電位ＧＮＤとイグナイタ１０のグランド電位ＧＮＤ２との間には、寄生抵抗Ｒｐａｒａによる電圧降下分（＝Ｉｃ×Ｒｐａｒａ）の差が生じる。
【００３８】
図５は、グランド電位ＧＮＤ２の浮き上がりを説明するためのタイムチャートであり、上から順に、点火指示信号Ｓｃ、コレクタ電流Ｉｃ、シャーシ電位ＧＮＤ（実線）とイグナイタ１０のグランド電位ＧＮＤ２（破線）、並びに、スイッチ素子１２のゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥが描写されている。
【００３９】
本図で示したように、点火指示信号Ｓｃのハイレベル期間においてコレクタ電流Ｉｃが増大すると、イグナイタ１０のグランド電位ＧＮＤ２は、ワイヤハーネス４の寄生抵抗Ｒｐａｒａによる電圧降下分（＝Ｉｃ×Ｒｐａｒａ）だけ上昇する。従って、スイッチ素子１２のオン期間中におけるゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥ（＝点火指示信号Ｓｃのハイレベル電圧Ｖｄｄとグランド電位ＧＮＤ２との差分値：Ｖｄｄ−ＧＮＤ２）は、グランド電位ＧＮＤ２が上昇するほど低下する。
【００４０】
図６は、スイッチ素子１２の自己遮断と自己復帰を説明するためのタイムチャートであり、上から順に、点火指示信号Ｓｃ、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥ、及び、コレクタ電流Ｉｃが描写されている。
【００４１】
点火指示信号Ｓｃがハイレベルに立ち上げられると、スイッチ素子１２がオンされてコレクタ電流Ｉｃが増大し始める。そして、ワイヤハーネス４での電圧降下が増大し、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥがスイッチ素子１２のオンスレッショルド電圧ＶＧＥｔｈを下回ると、スイッチ素子１２がオン不能状態（自己遮断状態）となり、コレクタ電流Ｉｃがゼロ値に立ち下がる。その結果、ワイヤハーネス４での電圧降下がなくなるので、スイッチ素子１２がオン状態に自己復帰し、コレクタ電流Ｉｃが再び増大に転じる。
【００４２】
特に、点火指示信号ＩＧＴが長期間に亘ってハイレベルに維持されるクランキング時には、上記したスイッチ素子１２の自己遮断と自己復帰が何度も繰り返されて、点火プラグの連続誤点火による損耗が生じる。以下では、このような不具合を解消することのできるスイッチ制御回路１１について詳述する。
【００４３】
＜スイッチ制御回路＞
図７は、スイッチ制御回路１１の一構成例を示す回路図である。本構成例のスイッチ制御回路１１は、主な回路要素として、制御部１１１と、トーテムポール出力部１１２と、コンパレータ１１３と、を含む。また、本構成例のスイッチ制御回路１１は、外部との電気的な接続を確立する手段として、ゲート制御パッド１１ａと、エミッタ電圧検出パッド１１ｂと、接地用パッド１１ｃと、信号入力パッド１１ｄと、を含む。
【００４４】
制御部１１１は、ＥＣＵ３から信号入力パッド１１ｄを介して入力される点火指示信号Ｓｃに応じてトーテムポール出力部１１２の駆動信号（ゲート信号Ｇ１）を生成する機能を備えている。また、制御部１１１は、点火指示信号Ｓｃがハイレベルとされたときにスイッチ素子１２をオンさせると共に１回のハイレベル期間中におけるスイッチ素子１２のオン／オフ回数を所定の上限回数以下に制限する機能も備えている。なお、制御部１１１は、上記機能を実現するための回路要素として、Ｄフリップフロップ１１１ａと、ＮＡＮＤゲート１１１ｂと、パルス信号生成部１１１ｃと、を含む。
【００４５】
Ｄフリップフロップ１１１ａの第１電源端（高電位側）とデータ端（Ｄ）は、いずれも信号入力パッド１１ｄに接続されている。Ｄフリップフロップ１１１ａの第２電源端（低電位側）は、接地用パッド１１ｃに接続されている。Ｄフリップフロップ１１１ａのクロック端（反転極性）は、パルス信号Ｓ２の印加端に接続されている。Ｄフリップフロップ１１１ａの反転出力端（ＱＢ）は、ラッチ信号Ｓ３の出力端に相当する。Ｄフリップフロップ１１１ａは、パルス信号Ｓ２の立下りエッジをトリガとしてデータ端（Ｄ）に印加される点火指示信号Ｓｃをラッチし、その論理反転信号をラッチ信号Ｓ３として出力する。このように、Ｄフリップフロップ１１１ａは、パルス信号Ｓ２をラッチしてラッチ信号Ｓ３を生成するラッチ部に相当する。
【００４６】
ＮＡＮＤゲート１１１ｂの第１電源端（高電位側）と第１入力端は、いずれも信号入力パッド１１ｄに接続されている。ＮＡＮＤゲート１１１ｂの第２電源端（低電位側）は、接地用パッド１１ｃに接続されている。ＮＡＮＤゲート１１１ｂの第２入力端は、ラッチ信号Ｓ３の印加端に接続されている。ＮＡＮＤゲート１１１ｂは、第１入力端に印加される点火指示信号Ｓｃと第２入力端に印加されるラッチ信号Ｓ３との否定論理積演算を行うことによりゲート信号Ｇ１を生成する。ラッチ信号Ｓ３がハイレベルであるときには、ゲート信号Ｇ１が点火指示信号Ｓｃの論理反転信号となる。一方、ラッチ信号Ｓ３がローレベルであるときには、点火指示信号Ｓｃに依ることなくゲート信号Ｇ１がハイレベルに固定される。このように、ＮＡＮＤゲート１１１ｂは、ラッチ信号Ｓ３に応じて点火指示信号Ｓｃをマスクするマスク部に相当する。
【００４７】
パルス信号生成部１１１ｃの第１電源端（高電位側）は、信号入力パッド１１ｄに接続されている。パルス信号生成部１１１ｃの第２電源端（低電位側）は、接地用パッド１１ｃに接続されている。パルス信号生成部１１１ｃの入力端は、電流検出信号Ｓ１の印加端に接続されている。パルス信号生成部１１１ｃの出力端は、パルス信号Ｓ２の出力端としてＤフリップフロップ１１１ａのクロック端に接続されている。パルス信号生成部１１１ｃは、電流検出信号Ｓ１のパルス数が所定の上限回数（例えば２回）に達したときに、パルス信号Ｓ２にワンショットパルスを生成する。このように、パルス信号生成部１１１ｃは、電流検出信号Ｓ１に応じてスイッチ素子１２のオン／オフ回数（コレクタ電流Ｉｃが流れた回数）が上限回数に達したか否かを判定するために設けられている。なお、上限回数を１回に設定する場合には、パルス信号生成部１１１ｃを省略することも可能である。その場合、Ｄフリップフロップ１１１ａは、パルス信号Ｓ２に代えて電流検出信号Ｓ１をラッチする構成とすればよい。
【００４８】
トーテムポール出力部１１２は、ＣＭＯＳ［Complementary MOS］構造を形成するＰチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＭ１及びＮチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＭ２（上側トランジスタ及び下側トランジスタに相当）と、電流制限抵抗Ｒ１を含む。トランジスタＭ１のソースは、信号入力パッド１１ｄに接続されている。トランジスタＭ２のソースは、接地用パッド１１ｃに接続されている。トランジスタＭ１及びＭ２のドレインは、いずれも電流制限抵抗Ｒ１の第１端に接続されている。電流制限抵抗Ｒ１の第２端は、ゲート制御パッド１１ａに接続されている。トランジスタＭ１及びＭ２のゲートは、いずれもゲート信号Ｇ１の印加端に接続されている。
【００４９】
点火指示信号Ｓｃのハイレベル期間において、ゲート信号Ｇ１がローレベルであるときには、トランジスタＭ１がオンしてトランジスタＭ２がオフするので、ゲート信号Ｓｇはハイレベル（Ｖｄｄ）となる。一方、点火指示信号Ｓｃのハイレベル期間において、ゲート信号Ｇ１がハイレベルであるときには、トランジスタＭ１がオフしてトランジスタＭ２がオンするので、ゲート信号Ｓｇはローレベル（ＧＮＤ２）となる。このように、トーテムポール出力部１１２は、点火指示信号Ｓｃのハイレベル電圧Ｖｄｄを自身の電源電圧として用いることにより、スイッチ素子１２のオン／オフ信号（ゲート信号Ｓｇ）を生成する出力部に相当する。
【００５０】
なお、点火指示信号Ｓｃのローレベル期間には、スイッチ制御回路１１への電力供給が断たれた状態となるので、ゲート信号Ｓｇの論理レベルは不定となる。このようなゲート信号Ｓｇの論理不定状態を速やかに解消して、スイッチ素子１２を確実にオフするためには、ゲート制御パッド１１ａと接地用パッド１１ｃとの間にプルダウン抵抗（図７では不図示）を挿入しておけばよい。
【００５１】
コンパレータ１１３の第１電源端（高電位側）は、信号入力パッド１１ｄに接続されている。コンパレータ１１３の第２電源端（低電位側）は、接地用パッド１１ｃに接続されている。コンパレータ１１３の非反転入力端（＋）は、エミッタ電圧検出パッド１１ｂに接続されている。コンパレータ１１３の反転入力端（−）は、閾値電圧Ｖｔｈの印加端に接続されている。コンパレータ１１３の出力端は、電流検出信号Ｓ１の印加端としてパルス信号生成部１１１ｃの入力端に接続されている。
【００５２】
コンパレータ１１３は、エミッタ電圧検出パッド１１ｂを介して入力される検出電圧Ｖｅを監視してコレクタ電流Ｉｃ（エミッタ電流Ｉｅ）の状態を検出し、その検出結果に応じて電流検出信号Ｓ１を生成する。電流検出信号Ｓ１は、コレクタ電流Ｉｃが閾値電流Ｉｔｈよりも小さいときにローレベルとなり、コレクタ電流Ｉｃが閾値電流Ｉｔｈよりも大きいときにハイレベルとなる。このように、コンパレータ１１３は、スイッチ素子１２に流れるコレクタ電流Ｉｃを監視して電流検出信号Ｓ１を生成する電流検出部に相当する。
【００５３】
図８は、スイッチ制御回路１１の一動作例を示すタイムチャートであり、上から順に、点火指示信号Ｓｃ、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥ、コレクタ電流Ｉｃ、電流検出信号Ｓ１、パルス信号Ｓ２、ラッチ信号Ｓ３、及び、ゲート信号Ｇ１が描写されている。なお、時刻ｔ１〜ｔ２では通常走行時のスイッチ制御動作が例示されており、時刻ｔ３〜ｔ６ではクランキング時のスイッチ制御動作が例示されている。
【００５４】
まず、時刻ｔ１〜ｔ２を参照しながら、通常走行時のスイッチ制御動作について詳細な説明を行う。時刻ｔ１において、点火指示信号Ｓｃがハイレベルに切り替わると、制御部１１１は、ハイレベルの点火指示信号Ｓｃを論理反転させたローレベルのゲート信号Ｇ１を出力することにより、トランジスタＭ１をオンさせてトランジスタＭ２をオフさせる。その結果、ゲート・エミッタ電圧ＶＧＥがハイレベルとなり、スイッチ素子１２がオンとなる。従って、カーバッテリ２から、イグニッションコイル２０の一次側コイル２１、スイッチ素子１２、及び、抵抗要素１３を介して接地端に至る経路にコレクタ電流Ｉｃ（エミッタ電流Ｉｅ）が流れて、一次側コイル２１にエネルギが蓄えられる。
【００５５】
その後、時刻ｔ２において、点火指示信号Ｓｃがローレベルに切り替わると、スイッチ制御回路１１への電力供給が断たれるので、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥがローレベルとなり、スイッチ素子１２がオフとなる。このとき、一次側コイル２１には自己誘導作用によって大きな逆起電力が発生し、コレクタ電圧Ｖｃが急激に上昇する。また、二次側コイル２２には、一次側コイル２１との相互誘導作用により、巻数比（Ｎ２／Ｎ１）に応じてさらに大きな起電力が発生する。このようにして発生した二次側コイル２２の起電力により、点火プラグ３０には非常に高い二次電圧Ｖｓｐ（１万ボルト以上）が掛かり、スパーク（火花）が生じてエンジンの点火が行われる。
【００５６】
なお、時刻ｔ１〜ｔ２では、点火指示信号Ｓｃのハイレベル期間が数ｍｓ程度と短く、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥがオンスレッショルド電圧ＶＧＥｔｈを下回らないので、スイッチ素子１２の自己遮断が生じることはない。また、スイッチ素子１２の自己遮断が生じなければ、電流検出信号Ｓ１ないしパルス信号Ｓ２の立下りエッジも生じないので、ラッチ信号Ｓ３がローレベルにラッチされることもない。
【００５７】
次に、時刻ｔ３〜ｔ６を参照しながら、クランキング時のスイッチ制御動作について詳細な説明を行う。時刻ｔ３以降は、クランキング時におけるバッテリ電圧ＶＢの低下に伴い、点火指示信号Ｓｃのハイレベル期間（時刻ｔ３〜ｔ６）が通常走行時よりも大幅に長く設定されている。
【００５８】
時刻ｔ３以降、コレクタ電流Ｉｃの増大に伴ってワイヤハーネス４での電圧降下が大きくなり、時刻ｔ４において、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥがスイッチ素子１２のオンスレッショルド電圧ＶＧＥｔｈを下回ると、スイッチ素子１２がオン不能状態（自己遮断状態）となり、コレクタ電流Ｉｃがゼロ値に立ち下がる。その結果、ワイヤハーネス４での電圧降下がなくなるので、スイッチ素子１２がオン状態に自己復帰し、コレクタ電流Ｉｃが再び増大に転じる。
【００５９】
このように、点火指示信号Ｓｃのハイレベル期間（時刻ｔ３〜ｔ６）において、スイッチ素子１２の自己遮断と自己復帰が繰り返されると、コレクタ電流Ｉｃが閾値電流Ｉｔｈに対して上下に変動するので、電流検出信号Ｓ１に複数のパルスが生成される。
【００６０】
その後、時刻ｔ５において、電流検出信号Ｓ１のパルス数が所定の上限回数（例えば２回）に達すると、パルス信号Ｓ２にワンショットパルスが生成され、その立下りエッジをトリガとしてラッチ信号Ｓ３がローレベルにラッチされる。その結果、時刻ｔ５以降、ゲート信号Ｇ１がハイレベルに固定されるので、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥがローレベルに固定され、延いては、スイッチ素子１２がオフされたままとなる。
【００６１】
すなわち、本構成例のスイッチ制御回路１１は、電流検出信号Ｓ１に応じてスイッチ素子１２のオン／オフ回数（コレクタ電流Ｉｃが流れた回数）が所定の上限回数に達したことを検出して以降、次に点火指示信号Ｓｃの立上りエッジが到来するまで、スイッチ素子１２の不必要なゲート駆動を制限する機能を備えている。
【００６２】
このような構成とすることにより、１回のハイレベル期間中におけるスイッチ素子１２のオン／オフ回数を所定の上限回数以下に制限することができるので、ＵＶＬＯ機能によるクランキング対策が不要となる。また、本構成であれば、クランキング時だけでなく、バッテリ電圧ＶＢの低下やグランド電位ＧＮＤ２の浮き上がりが生じるいかなる状況においても、点火プラグ３０の誤点火を防止することが可能となる。
【００６３】
なお、点火プラグ３０の誤点火防止を最優先とする場合には、上記の上限回数を１回に設定すればよい。一方、電流検出信号Ｓ１のチャタリングによる誤検出を考慮するのであれば、上記の上限回数を複数回に設定すればよい。
【００６４】
＜フレーム実装＞
図９は、イグナイタ１０における第１のフレーム実装例を示す平面図である。ワイヤＷ１〜Ｗ５はいずれもボンディングワイヤであり、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、または金（Ａｕ）といった金属によって形成されている。
【００６５】
第１フレームＦＲ１は、グランドライン（ワイヤハーネス）に繋がるフレームである。第２フレームＦＲ２は、ＥＣＵ３に繋がるフレームである。第３フレームＦＲ３は、スイッチ素子１２のコレクタに繋がるフレームである。
【００６６】
スイッチ制御回路１１のゲート制御パッド１１ａと、スイッチ素子１２のゲートパッド１２ａとは、ワイヤＷ１を用いたワイヤボンディングによって接続されている。従って、スイッチ制御回路１１からスイッチ素子１２へのゲート信号Ｓｇの供給は、ワイヤＷ１を介してなされることになる。
【００６７】
スイッチ制御回路１１のエミッタ電圧検出パッド１１ｂと、スイッチ素子１２のエミッタパッド１２ｂとは、ワイヤＷ２を用いたワイヤボンディングによって接続されている。従って、スイッチ素子１２のエミッタからスイッチ制御回路１１への検出電圧Ｖｅの出力は、ワイヤＷ２を介してなされることになる。
【００６８】
スイッチ素子１２のエミッタパッド１２ｂは、ワイヤＷ３を用いたワイヤボンディングによって、第１フレームＦＲ１にも接続されている。従って、スイッチ素子１２のエミッタから出力されるエミッタ電流Ｉｅは、ワイヤＷ３を介して第１フレームＦＲ１へ流れることになる。
【００６９】
ワイヤＷ３の抵抗成分は、先述の抵抗要素１３として流用される。その場合、抵抗要素１３の抵抗値や温度特性などは、ワイヤＷ３を形成する金属の種類やその形状等によって定まることになる。ワイヤＷ３の抵抗値ＲＥは、数ｍΩ〜数十ｍΩとすることができる。従って、抵抗要素１３に流れるエミッタ電流Ｉｅが数Ａ〜十数Ａであっても、検出電圧Ｖｅを数ｍＶ〜十数ｍＶに抑えることができるので、スイッチ素子１２の動作に支障（自己遮断）を生じにくい。
【００７０】
なお、ワイヤＷ３が接地端にボンディングされる形態は、上述した形態には限定されない。例えば、スイッチ制御回路１１の接地用パッド１１ｃにボンディングされる形態であっても構わない。
【００７１】
スイッチ制御回路１１の接地用パッド１１ｃは、ワイヤＷ４を用いたワイヤボンディングによって第１フレームＦＲ１に接続されている。
【００７２】
スイッチ制御回路１１の信号入力パッド１１ｄは、ワイヤＷ５を用いたワイヤボンディングにより第２フレームＦＲ２に接続されている。従って、ＥＣＵ３からスイッチ制御回路１１への点火指示信号Ｓｃの供給は、ワイヤＷ５を介してなされることになる。
【００７３】
図１０は、イグナイタ１０における第２のフレーム実装例を示す平面図である。本図で示したように、第２のフレーム実装例では、先出の第１フレームＦＲ１を、ワイヤＷ４が接続される第１アイランドＦＲ１ａと、ワイヤＷ２及びＷ３が接続される第２アイランドＦＲ１ｂに分離した上で、両アイランド間にチップ抵抗Ｒｘが設けられている。このように、コレクタ電流Ｉｃに応じた検出電圧Ｖｅを生成するための抵抗要素１３としては、ワイヤＷ３の抵抗成分ＲＥに代えてチップ抵抗Ｒｘを用いることもできる。
【００７４】
図１１は、イグナイタ１０における第３のフレーム実装例を示す平面図である。第３のフレーム実装例では、コレクタ電流Ｉｃに応じた検出電圧Ｖｅを生成するための抵抗要素１３として、ワイヤＷ３の抵抗成分ＲＥに代えて半導体抵抗Ｒｙが用いられている。
【００７５】
図１２は、イグナイタ１０における第４のフレーム実装例を示す平面図である。第４のフレーム実装例では、スイッチ素子１２として、複数のエミッタパッド１２ｂ１及び１２ｂ２を備えたマルチエミッタのＩＧＢＴが用いられている。第１のエミッタパッド１２ｂ１は、ワイヤＷ３を介して第１フレームＦＲ１に接続されており、第２のエミッタパッド１２ｂ２は、ワイヤＷ２を介してエミッタ電圧検出用パッド１１ｂに接続されている。
【００７６】
なお、エミッタパッド１２ｂ１及び１２ｂ２は、各々に流れるコレクタ電流（エミッタ電流）の比が５００：１〜１０００：１となるように、各々の面積比が設定されている。このような設定によれば、数Ａ〜十数Ａのコレクタ電流Ｉｃを直接検出するのではなく、エミッタパッド１２ｂ２に流れる数ｍＡ〜数十ｍＡのエミッタ電流を検出すれば足りることになる。この場合、抵抗要素１３としては、第３のフレーム実装例（図１１）と同様、スイッチ制御回路１１に集積化された半導体抵抗Ｒｙを用いることができる。
【００７７】
＜車両＞
図１３は、車両Ｘの一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Ｘは、車載機器Ｘ１１〜Ｘ１７と、これらの車載機器Ｘ１１〜Ｘ１７に電力を供給するバッテリ（図１のカーバッテリ２に相当、図１３では不図示）と、を搭載している。
【００７８】
車載機器Ｘ１１は、エンジンに関連する制御（インジェクション制御、電子スロットル制御、アイドリング制御、酸素センサヒータ制御、及び、オートクルーズ制御など）を行うエンジンコントロールユニット（図１のＥＣＵ３に相当）である。車両Ｘに搭載されるエンジン点火装置１は、上記のエンジンコントロールユニットによって制御される。
【００７９】
車載機器Ｘ１２は、ＨＩＤ［high intensity discharged lamp］やＤＲＬ［daytime running lamp］などの点消灯制御を行うランプコントロールユニットである。
【００８０】
車載機器Ｘ１３は、トランスミッションに関連する制御を行うトランスミッションコントロールユニットである。
【００８１】
車載機器Ｘ１４は、車両Ｘの運動に関連する制御（ＡＢＳ［anti-lock brake system］制御、ＥＰＳ［electric power Steering］制御、電子サスペンション制御など）を行うボディコントロールユニットである。
【００８２】
車載機器Ｘ１５は、ドアロックや防犯アラームなどの駆動制御を行うセキュリティコントロールユニットである。
【００８３】
車載機器Ｘ１６は、ワイパー、電動ドアミラー、パワーウィンドウ、電動サンルーフ、電動シート、及び、エアコンなど、標準装備品やメーカーオプション品として、工場出荷段階で車両Ｘに組み込まれている電子機器である。
【００８４】
車載機器Ｘ１７は、車載Ａ／Ｖ［audio/visual］機器、カーナビゲーションシステム、及び、ＥＴＣ［electronic toll collection system］など、ユーザの任意で車両Ｘに装着される電子機器である。
【００８５】
＜その他の変形例＞
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、例えばイグナイタに利用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１    エンジン点火装置
２    カーバッテリ
３    ＥＣＵ
４    ワイヤハーネス
１０    イグナイタ
１１    スイッチ制御回路
１１ａ    ゲート制御パッド
１１ｂ    エミッタ電圧検出パッド
１１ｃ    接地用パッド
１１ｄ    信号入力パッド
１１１    制御部
１１１ａ    Ｄフリップフロップ
１１１ｂ    ＮＡＮＤゲート
１１１ｃ    パルス信号生成部
１１２    トーテムポール出力部
１１３    コンパレータ（電流検出部）
１２    スイッチ素子
１３    抵抗要素
２０    イグニッションコイル
２１    一次側コイル
２２    二次側コイル
３０    点火プラグ
Ｍ１    Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（上側トランジスタ）
Ｍ２    Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（下側トランジスタ）
Ｒ１    電流制限抵抗
Ｗ１〜Ｗ５    ワイヤ（ボンディングワイヤ）
ＦＲ１〜ＦＲ３    フレーム
Ｒｘ    チップ抵抗
Ｒｙ    半導体抵抗
Ｘ    車両
Ｘ１１〜Ｘ１７    車載機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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