(57)【要約】【課題】点火装置等のＩＧＢＴやサーマル式シャットオフ回路、電流制限回路などのワンチップ化、小型化を維持しつつ、ローレベル信号の浮き上がりによるＩＧＢＴの異常発熱防止を図る。【解決手段】内燃機関用の点火装置において、点火スイッチング素子（ＩＧＢＴ）２の異常発熱を検知或いは点火信号のハイレベルが所定時間以上連続するとＩＧＢＴ２の通電を強制的に遮断するシャットオフ回路７を備える。シャットオフ回路７の電源として点火信号のハイレベル電圧を用いる。点火信号の電圧がシャットオフ回路７を動作させるレベルになるまでは、動作レベル設定回路６によりＩＧＢＴ２のゲートをグラウンドに短絡する。それにより、ＩＧＢＴ２は、点火信号に対して不感帯を持つ。【選択図】　図１
2004036438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号を入力して駆動する絶縁ゲート型半導体素子を備えた内燃機関用の電子装置において、
入力制御信号の電圧値に対して前記絶縁ゲート型半導体素子に不感帯を設定する動作レベル設定回路と、前記絶縁ゲート型半導体素子の異常発熱を検知或いは前記絶縁ゲート型半導体素子の通電時間が所定時間以上になると該絶縁ゲート型半導体素子の通電を強制的に遮断するシャットオフ回路と、を備えることを特徴とする内燃機関用の電子装置。
【請求項２】
前記動作レベル設定回路と前記シャットオフ回路は、前記制御信号の入力端子と前記絶縁ゲート型半導体素子のゲート間の配線とグラウンドとの間に並列に接続され、これらの回路の電源に前記制御信号を用いている請求項１記載の内燃機関用の電子装置。
【請求項３】
ローレベル，ハイレベルの電圧により作られるパルス状の制御信号を入力しハイレベル時にオンする絶縁ゲート形半導体素子と、前記絶縁ゲート型半導体素子のスイッチング素子の異常発熱を検知或いは前記制御信号のハイレベルが所定時間以上連続すると該絶縁ゲート型半導体素子の通電を強制的に遮断するシャットオフ回路とを備えた内燃機関用の電子装置において、
前記シャットオフ回路を動作させる電源として前記制御信号のハイレベル電圧が用いられ、
前記制御信号の電圧が前記シャットオフ回路の動作電圧になるまでは前記絶縁ゲート型半導体素子のゲートをグラウンドに短絡する動作レベル設定回路を備え、この動作レベル設定回路により前記絶縁ゲート型半導体素子に前記制御信号に対する不感帯を持たせたことを特徴とする内燃機関用の電子装置。
【請求項４】
前記絶縁ゲート型半導体素子は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、「ＩＧＢＴ」と称する）であり、前記ＩＧＢＴ、前記シャットオフ回路、前記動作レベル設定回路を集積化してワンチップ上に形成し、このワンチップの端子は、前記制御信号が入力される入力端子と、前記ＩＧＢＴのコレクタ端子と、グラウンド端子との３端子よりなり、専用の電源端子を持たないようにした請求項３記載の内燃機関用の電子装置。
【請求項５】
前記シャットオフ回路が動作するための電源の最小電圧レベルを、前記動作レベル設定回路で設定される前記ＩＧＢＴの動作可能なゲート電圧レベル以下にして、前記ＩＧＢＴが制御信号のハイレベル信号により動作する場合には前記シャットオフ回路が常に機能し得るようにした請求項３記載の内燃機関用の電子装置。
【請求項６】
前記シャットオフ回路は、前記ＩＧＢＴの異常発熱を検知した時に前記ＩＧＢＴのゲート電圧をグラウンドに短絡するサーマル式シャットオフ回路、或いは前記ＩＧＢＴの所定レベル以上のゲート信号が所定時間以上連続したときに前記ＩＧＢＴのゲート電圧をグラウンドに短絡するタイマー式シャットオフ回路である請求項１又は３記載の内燃機関用の電子装置。
【請求項７】
制御装置から出力される点火信号に応じて点火コイルに流れる一次電流をスイッチング素子により通電及び遮断制御して、その二次側に高電圧を発生させ、前記スイッチング素子を絶縁ゲート型半導体素子により構成する内燃機関用の点火装置において、
前記点火信号が前記スイッチング素子を通電させる正規のハイレベルに達するまでは前記スイッチング素子のゲートをグラウンドに短絡して、ローレベルの浮き上がりによる前記スイッチング素子の通電を防止する回路構成としたことを特徴とする内燃機関用の点火装置。
【請求項８】
制御装置から出力される点火信号に応じて点火コイルに流れる一次電流をスイッチング素子により通電及び遮断制御して、その二次側に高電圧を発生させ、前記スイッチング素子を絶縁ゲート型半導体素子により構成する内燃機関用の点火装置において、
前記スイッチング素子の異常発熱を検知或いは前記点火信号のハイレベルが所定時間以上連続すると該スイッチング素子の通電を強制的に遮断するシャットオフ回路を備え、このシャットオフ回路を動作させる電源として前記点火信号のハイレベル電圧が用いられ、
かつ、前記点火信号の電圧が前記シャットオフ回路を動作させるレベルになるまでは前記スイッチング素子のゲートをグラウンドに短絡する動作レベル設定回路を備え、この動作レベル設定回路により前記スイッチング素子に前記点火信号に対する不感帯を持たせたことを特徴とする内燃機関用の点火装置。
【請求項９】
前記スイッチング素子は、ＩＧＢＴよりなり、このＩＧＢＴと、点火コイルの一次電流を検出して一次電流が所定値を超えないように前記ＩＧＢＴのゲート電圧を制御する電流制限回路と、前記シャットオフ回路と、前記動作レベル設定回路とを集積化してワンチップ上に形成し、このワンチップの端子が、前記点火信号が入力される入力端子と、前記点火コイルの一次巻線に接続されるコレクタ端子と、グラウンド端子との３端子よりなる請求項８記載の内燃機関用の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用の電子装置に係わり、特に点火装置のようにスイッチング素子としてＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などの絶縁ゲート型半導体素子を用いる電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、内燃機関用点火装置において、点火コイルの一次電流を通電、遮断制御するスイッチング素子としてＩＧＢＴが使用されている。
【０００３】
特開平８−３３８３５０号公報には、点火コイルのスイッチ素子（ＩＧＢＴ）と、点火コイルの一次電流を検知する電流検知回路と、電流検知回路によって検知された一次電流に基づいてゲート電圧を制御することにより一次電流を予め設定された値に制限する電流制限回路と、温度を検知して検知された温度が所定の温度以上になると点火信号（ゲート電圧）をグラウンド（ＧＮＤ）に短絡して一次電流を強制的に遮断するサーマル式シャットオフ回路とを半導体によりワンチップに集積化した技術が開示されている。
【０００４】
この従来技術では、サーマル式シャットオフ回路は、チップの温度を介してＩＧＢＴの温度を検知し、ＩＧＢＴが所定温度以上になると点火コイルの一次電流を強制的に遮断する。それによって、ＩＧＢＴの異常発熱を防止し、ＩＧＢＴが熱破壊されるのを防止している。上記サーマル式シャットオフ回路は、ＩＧＢＴが連続通電した場合やダンプサージによって異常発熱するのを防止することができる。
【０００５】
この従来技術では、点火信号の入力端子とＩＧＢＴのゲート間の配線とグラウンドとの間に、サーマル式シャットオフ回路と電流制限回路とを並列に接続して、点火信号を回路電源として使用している。
【０００６】
特開２００１−１９３６１７号公報では、点火信号のオン時間をカウントするタイマーを設けて、点火信号が一定時間以上通電した場合に、点火信号（ゲート電圧）をＧＮＤに短絡して、一次電流を強制的に遮断するタイマー式のセルフシャットオフ回路が開示されている。また、このセルフシャットオフ回路を、ＩＧＢＴと、ＩＧＢＴのゲート電圧を制御する入力制御回路と、一次電流の過電流を防止する電流制限回路と共にシリコン基板に集積してワンチップ化した点火装置が提案されている。
【０００７】
点火装置等の電子装置における発熱の原因は、ＩＧＢＴの通電時間が異常に長くなる場合だけではなく、前述したダンプサージや、その他、点火コイルのショート、レアショート故障やハーネス等のＧＮＤショートなどによるＩＧＢＴへの高負荷印加が考えられる。
【０００８】
このような場合でもＩＧＢＴを保護するには、サーマル検知によるサーマル式シャットオフ回路を用いることが望ましい。サーマル検知はチップを介して行われるので、前述した特開平８−３３８３５０号公報に示されるように、発熱源であるＩＧＢＴと、サーマル検知機能を有するサーマル式シャットオフ回路とをワンチップ化（インテリジェント化）することが必要となる。
【０００９】
また、特開平８−３３８３５０号公報のように、点火装置の各種回路の電源に点火信号の電圧（ハイレベル信号の電圧）を利用する場合には、専用の電源端子を持たないことで、すなわち点火信号の入力端子が電源端子を兼ねることになるので、ＩＧＢＴと制御回路のインテリジェント１チップが可能となる。なぜならば、バッテリ電源などの電源を点火装置の電源回路に利用する場合には、電源端子が増えるばかりでなく、サージの保護や素子の耐圧を上げる必要がありチップが大形化し、また、電源回路のコンデンサ等を作り込むには大規模なスペースを要してしまうため、ワンチップ化は事実上不可能である。これに対して、上記のように専用の電源端子を持たない場合には、このような問題が生じないからである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＩＧＢＴの発熱の原因には、上記した各種原因のほかに、点火信号を形成し出力するエンジン制御装置（ＥＣＵ）と点火装置間のＧＮＤの電位差により、点火信号のロー（Ｌｏｗ）レベルがアップする、いわゆる電圧の浮き上がりがある。
【００１１】
このような浮き上がり現象により点火信号のローレベルがアップすると、ロー信号がＩＧＢＴの動作電圧に達してＩＧＢＴのゲートに印加されることもあり、それによって点火コイルの一次電流の通電が開始してしまう。但し、ＩＧＢＴのコレクタ電流すなわち一次電流はゲート電圧により電流値が制御されるため、点火信号におけるローレベルの浮き上がり程度の低電圧では、低電流の一次電流が流れることとなる。このようなモードでも、ＩＧＢＴは発熱し熱破壊に至るポテンシャルを持ってしまうため対処が必要となる。
【００１２】
点火装置等の電子装置にサーマル式シャットオフ回路を備えていても、上記した浮き上がり現象によるＩＧＢＴの異常発熱を防止することは困難である。なぜならば、制御信号がローレベルにあるときの浮き上がり電圧は、一般にサーマル式シャットオフ回路の駆動電源より低いため、浮き上がりによる発熱が生じているときにサーマル式シャットオフ回路が機能し得ないためである。特に、サーマル式シャットオフ回路の駆動電源として点火信号（ハイレベル）を利用する場合には、上記した浮き上がりを防止することは、困難である。
【００１３】
本発明の目的は、点火装置等の電子装置のＩＧＢＴやサーマル式シャットオフ回路、電流制限回路などのワンチップ化、小型化を維持しつつ、上記したローレベル信号の浮き上がりによるＩＧＢＴの異常発熱防止を図り、この種ＩＣ（集積回路）チップの健全性をより一層維持し得る点火装置等の内燃機関用電子装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、基本的には、点火信号などの制御信号を入力して駆動するＩＧＢＴ等の絶縁ゲート型半導体素子を備えた内燃機関用の電子装置において、制御信号の電圧値に対して前記ＩＧＢＴに不感帯を設定してなる。
【００１５】
ここで、不感帯とは、本来ならばＩＧＢＴが動作可能なゲート電圧を超えていても所定のレベル（例えば点火信号のハイレベル）に達するまではＩＧＢＴを動作させないようにしたゲート電圧領域である。
【００１６】
このように構成すれば、例えば、サーマル式シャットオフ回路等の保護回路を動作させる電源として制御信号（例えば点火装置の場合には点火信号）のハイレベル電圧を用いる場合などにおいて、制御信号の電圧がシャットオフ回路を動作させるレベルになるまでは絶縁ゲート型半導体素子が不感帯になるので、制御信号のローレベルの浮き上がりにより絶縁ゲート型半導体素子が通電する事態を防止する。したがって、サーマル式シャットオフなどが機能していなくても、絶縁ゲート型半導体の異常発熱を防止することができる。
【００１７】
このような不感帯は、シャットオフ回路の動作するまでは、前記絶縁ゲート型半導体素子のゲートをグラウンドに短絡することで達成できる。
【００１８】
なお、動作レベル設定回路により設定する絶縁ゲート型半導体素子の動作可能のゲート電圧レベル（不感帯を超えた電圧）をシャットオフ回路の必要電源電圧以下に設定してしまうと、絶縁ゲート型半導体素子が動作する電圧レベルに達しているにもかかわらずシャットオフ回路が働かないモードが発生してしまう。これに対応するために、「動作レベル設定電圧＞シャットオフ回路動作電圧範囲」とする。このようにすれば、点火信号がＩＧＢＴの動作レベルに達したときには必ずサーマル式シャットオフ回路が働いていると言った状態が作り出せる。また、動作レベル設定回路とシャットオフ回路は回路電源として点火信号のハイの範囲を使用するため点火信号入力部からＩＧＢＴのゲートまでのラインに対し直列には設定できない。回路駆動の電圧と比較・判定するための信号が同じになってしまうためである。本発明では、動作レベル設定回路とシャットオフ回路を点火信号入力からＩＧＢＴのゲート間のラインとＧＮＤ間に並列で設定することで回路の構成を成立させることを可能としている。
【００１９】
また、動作レベル設定回路やシャットオフ回路の電源に点火信号のハイレベル信号を利用することで、専用の電源端子を不要とし、絶縁ゲート型半導体素子、動作レベル設定回路、シャットオフ回路などをワンチップ化した場合に、その端子は、信号入力端子、コレクタ端子、ＧＮＤ端子の３端子だけとなり、点火装置アッセンブリの小形化を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明の一実施例を説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施例に係る電子装置のブロック図を示すものである。電子装置としては、内燃機関用点火装置を例示している。
【００２２】
点火装置１は、図示されないエンジン制御装置（以下、「ＥＣＵ」と称する）からの点火信号（制御信号）を入力して駆動する点火コイル用スイッチング素子２と、点火コイルの一次巻線に流れる電流（一次電流）を検知して該電流が所定値以上にならないようにスイッチング素子２を制御する電流制限回路９と、スイッチング素子２の異常発熱を検知してスイッチング素子２の通電を強制的に遮断するサーマル式シャットオフ回路７と、点火信号の電圧値に対してスイッチング素子２に不感帯を設定する動作レベル設定回路６とを備える。動作レベル設定回路６とサーマル式シャットオフ回路７の具体的回路の詳細例は、後述する。スイッチング素子２は、例えばＩＧＢＴを使用する。以下、本例におけるスイッチング素子をＩＧＢＴと称する。
【００２３】
点火装置１を構成するＩＧＢＴ２、電流制限回路９、サーマル式シャットオフ回路７、動作レベル設定回路６、抵抗５、８、１０は、半導体（シリコン）集積回路によって１チップ化されている。
【００２４】
点火装置１の入力端子１１とＩＧＢＴ２のゲート間の配線とＧＮＤとの間に、動作レベル設定回路６とサーマル式シャットオフ回路７と電流制限回路９とを並列に接続して、これらの回路の電源に点火信号のハイレベル信号の電圧を利用している。
【００２５】
ＩＧＢＴ２のコレクタは、点火コイル３の一次巻線と接続し、エミッタはＧＮＤと接続している。一次巻線のもう一端はバッテリ電源ＶＢと二次巻線の低圧側に接続されている。
【００２６】
点火コイル３の一次電流検出用の抵抗１０は、実際には、引き出し線Ｘで示す部分拡大図のようにスイッチング素子となるメインＩＧＢＴ２のコレクタ−ＧＮＤ間に接続されたセンスＩＧＢＴ２ａのコレクタ−ＧＮＤ間に接続されている。
【００２７】
点火装置の入力端子１１より入力される点火信号は、ハイレベルとローレベルのパルス信号よりなる。
【００２８】
点火信号が抵抗８を介してＩＧＢＴ２のゲートに入力され、点火信号のハイレベル信号によりＩＧＢＴ２のコレクタとエミッタ間が通電（オン）する。ＩＧＢＴ２がオンすると、点火コイル３の一次巻線に一次電流Ｉｃが流れる。点火信号のローレベル信号により、ＩＧＢＴ２の通電が遮断（オフ）され、このオフのタイミングでコレクタに数百Ｖの電圧が誘起され、点火コイル３の二次巻線に数十ＫＶの高電圧が発生し点火プラグ４が放電する。
【００２９】
ここで、図２を用いて点火装置１の回路動作を説明する。
【００３０】
本実施例では、ＥＣＵからの点火信号の入力条件は、ローレベル信号の最大値は、ＭＡＸ＝０．７Ｖ未満、ハイレベル信号の最小値は、ＭＩＮ＝３．５Ｖ以上としてある。
【００３１】
図２において、Ａの範囲は点火信号が０．７〜３．５Ｖ未満で連続する場合である。
【００３２】
Ａの範囲が生じるケースとしては、正常の通電状態であるがローレベル信号が浮き上がった場合、又は点火信号が連続的に通電し続ける状態でハイレベル信号の電圧が下がった場合が想定される。Ａの範囲が、ＩＧＢＴ２の不感帯になるように動作レベル設定回路６により設定されている。
【００３３】
不感帯とは、動作レベル設定回路６がなければＩＧＢＴ２が通電し得るレベルのゲート電圧であるにもかかわらず、動作レベル設定回路６により強制的にＩＧＢＴ２が通電しないように設定したゲート電圧の領域（範囲）である。
【００３４】
動作レベル設定回路６は、点火信号がＡの範囲にあるときに、ＩＧＢＴ２のゲートをＧＮＤに短絡してＩＧＢＴ２を不感帯にする。したがって、不感帯モードでは、一次電流は生じない。
【００３５】
Ｂの範囲は３．５Ｖ以上のハイレベル信号が連続的に続いた状態を示している。このときには、一次電流Ｉｃは飽和した電流値に達して流れ続け、ＩＧＢＴ２は異常に発熱をする。サーマル式シャットオフ回路７は、点火信号のハイレベル信号の電圧を電源にして以下のように機能する。シャットオフ回路７は、ＩＧＢＴの温度検知をチップを介して行い、検知温度が異常レベルに達すると、ＩＧＢＴ２のゲートを短絡させ、ＩＧＢＴ２の通電が強制的に遮断される。そのタイミングがＣのポイントとなる。
【００３６】
図３には、動作レベル設定回路６がない時にＩＧＢＴ２が通電し得るゲート電圧特性（以下、「ＩＧＢＴ動作ゲート電圧ａ」と称する）と、動作レベル設定回路６により設定される不感帯と、動作レベル設定回路６により設定されるＩＧＢＴ２が通電し得るゲート電圧の最小値（以下、「ＩＧＢＴ動作ゲート電圧ｂ」と称する）と、動作レベル設定回路６の駆動に要する最小電圧（以下、「動作レベル設定回路の動作ｍｉｎ電圧」と称する）と、サーマル式シャットオフ回路７の駆動に要する最小電圧（以下、「サーマル式シャットオフ回路の動作ｍｉｎ電圧」と称する）と、点火信号のハイレベルの最小値（以下、「点火信号ハイ入力ｍｉｎ」と称する）との関係を設定してある。
【００３７】
ＩＧＢＴ動作ゲート電圧ａは０．７Ｖ程度、ＩＧＢＴ動作ゲート電圧ｂは３．５Ｖ程度、動作レベル設定回路の動作ｍｉｎ電圧は、ＩＧＢＴ動作ゲート電圧ａよりも低く（０．７Ｖ以下）、サーマル式シャットオフ回路の動作ｍｉｎ電圧はＩＧＢＴ動作ゲート電圧ｂよりも幾分低めに設定してある。これらの設定電圧は、特性のばらつきによりある程度の幅を持っている。
【００３８】
動作レベル設定回路６は、ＩＧＢＴ２の不感帯（ゲート電圧０．７〜３．５Ｖ）を設定する必要から、ＩＧＢＴ動作ゲート電圧ａ以下の電圧で必ず動作する必要がある。また、サーマル式シャットオフ回路７は、ＩＧＢＴ２が通電するときは必ず動作する必要がある。以上の理由により、動作レベル設定回路の動作ｍｉｎ電圧＜サーマル式シャットオフ回路の動作ｍｉｎ電圧＜ＩＧＢＴ動作ゲート電圧ｂの関係が成立するように設定してある。
【００３９】
このように設定すれば、ＥＣＵと点火装置のＧＮＤレベルに電位差が発生して点火信号のローレベルが浮き上がった場合（図２のＡの状態）には、サーマル式シャットオフ回路７が機能する状態になっていない場合であっても、動作レベル設定回路６の不感帯設定動作によりＩＧＢＴ２の通電が阻止される。その結果、ＩＧＢＴ２が異常発熱し破壊に至るモードを回避できる。また、ＩＧＢＴ２が点火信号のハイレベルにより通電するレベルに達したときには、必ずサーマル式シャットオフ回路７が動作可能な状態にあるので、点火信号のハイレベルが連続してＩＧＢＴが異常に発熱してもＩＧＢＴが熱破壊される前にＩＧＢＴの通電を強制遮断することができる。
【００４０】
図４には、本実施例における点火装置の具体的な回路構成の一例を示している。ただし、電流制限回路９については、従来より知られた構成であるので、図示省略してある。
【００４１】
図４において、動作レベル設定回路６は、ＭＯＳＦＥＴ６３、６４、６０、比較器６７、抵抗６２、６５、６６により構成している。点火信号の入力端子１１から抵抗６１を介したラインより、比較器６７へ電源を引き込んでいる。抵抗６２、ＭＯＳＦＥＴ６３、６４は、点火信号ラインとＧＮＤライン間に接続され、ＭＯＳＦＥＴ６３と６４間の接続点が比較器６７の非反転端子に接続される。
【００４２】
比較器６７の反転端子には、点火信号ラインの電圧を抵抗６５と抵抗６６で分圧した電圧が入力される。点火信号の電圧が一定値以上になると、ＭＯＳＦＥＴ６３と６４は、一定電圧をクランプし、この一定電圧が基準電圧として比較器６７の非反転端子に入力される。
【００４３】
一方、抵抗６５、６６で分圧される反転端子の入力電圧は、点火信号電圧に連動して変化する。
【００４４】
比較器６７の出力は、ＭＯＳＦＥＴ６０のゲートに接続される。比較器６７の反転端子の電圧が非反転端子の電圧を超えるまで（不感帯を超えるまで）は、ＭＯＳＦＥＴ６０はオンして、ＩＧＢＴ２のゲート電圧をＧＮＤに短絡する。
【００４５】
点火信号ラインは、抵抗８により点火装置の回路電源とＩＧＢＴ２のゲート制御ラインを分離している。
【００４６】
サーマル式シャットオフ回路７は、抵抗７１、温度検出用ダイオード７２、比較器７３、ＭＯＳＦＥＴ７４により構成されている。
【００４７】
抵抗６１を介した後の点火信号ラインとＧＮＤ間に、抵抗７１を介し温度検出用ダイオード７２が接続される。ＩＧＢＴ２の熱が伝わるチップ温度の検出は、ダイオード７２の順方向の電圧降下ＶＦの温度特性を利用するものである。検出電圧は、比較器７３の反転端子に入力され、非反転端子には、動作レベル設定回路６で用いた基準電圧が入力される。
【００４８】
検出電圧が基準電圧を下回ったら（異常発熱検知状態）、比較器７３の出力によりＭＯＳＦＥＴ７４をオンし、ＩＧＢＴ２のゲート電圧を短絡し、ＩＧＢＴ２をオフする。
【００４９】
図５に本実施例に係る点火装置１のアッセンブリ４０を示す。４２はＩＧＢＴ２と共に電流制限回路９、動作レベル設定回路６、サーマル式シャットオフ回路７をＩＣ化した１チップタイプのインテリジェントＩＧＢＴチップである。チップ４２は、外部端子（コレクタ端子１２）と一体となったＣｕまたはＡＬなどの金属性フレーム４４に、例えばＳｎ／Ｓｂ系またはＰｂ／Ｓｎ系またはＳｎ／Ａｇ系のはんだで電気的導通のある接合がなされる。フレーム４４は、ＩＧＢＴ２の裏面（コレクタ）と同電位のコレクタ電極となる。
【００５０】
点火信号の入力端子１１、ＧＮＤ端子１３は、チップ４２の表面電極にＡＬなどのワイヤ４５で接続される。この接続は、例えば超音波接続である。このような点火装置アッセンブリは、端子を除いて大部分又はその一部が線膨張係数３０×１０−６以下のエポキシ系樹脂４１によりトランスファーモールドされてなる。
【００５１】
図６には、上記点火装置アッセンブリ４０を点火コイルへ内蔵した場合の実装状態を平面図及び部分断面図により示している。
【００５２】
アッセンブリ４０は、放熱板７２に接着され、点火コイルケース７０の上部に設けたイグナイタケース７１へ位置決めされて内蔵されている。イグナイタケース７１は樹脂製であり、コネクタケース７３と一体に成形されている。端子７４（点火信号端子７４ａ、ＧＮＤ端子７４ｂ、電源端子ＶＢ）は、イグナイタケース７１にインサートモールド又はケースの樹脂成形後圧入される。コイルケース７０には、点火装置アッセンブリ４０を装着する前に鉄心７６、二次巻線３２を巻いた二次ボビン８０、一次巻線３１を巻いた一次ボビン７８を組み込んでいる。
【００５３】
点火装置アッセンブリ４０をイグナイタケース７１に装着後、点火装置の端子１１から１３は、コイル端子７４及びコイル巻線部と中継する端子８２に溶接又ははんだ付けにより接続される。点火装置アッセンブリ４０を装着後、点火コイルは絶縁性のエポキシ系樹脂７５により充填され、硬化される。
【００５４】
本実施例によれば、点火コイルのショート故障やＥＣＵからの連続通電信号入力などによりＩＧＢＴが熱破壊に至る不具合を回避できる。また、ＥＣＵからの点火信号のローレベルの浮き上がり（点火装置とＥＣＵのアースポイントの違いによる電位差により発生する）による、低電圧での連続通電モードによる異常発熱も回避することが可能となる。また、動作レベル設定回路とサーマル式シャットオフ回路の回路電源を、ＥＣＵからの点火入力信号電圧を用いているため、点火装置として電源端子を用いることなく回路を構成できる。その結果、３端子で多機能の点火装置が構成できる。これにより接続部、電源の配線が省略でき点火コイルへの内蔵が容易になると共に、点火装置の回路としても電源ラインに対する保護が不要となり小形、低コスト化が可能となる。何よりも、半導体の１チップで構成されているため、通常ＩＧＢＴ単体のチップと制御回路部をハイブリッド基板で構成する点火装置に対し、部品点数・接続箇所が少なく低コスト、高信頼性が確保できる。
【００５５】
なお、上記実施例では、サーマル式シャットオフ回路７と動作レベル設定回路（不感帯設定手段）６の組み合わせを例示したが、図７に示すようにサーマル式シャットオフ回路に代えて動作レベル設定回路６とタイマー式シャットオフ回路１７を組み合わせることも可能である。タイマー式シャットオフ回路１７及びそれに関連する信号レベル判定回路１７は、動作レベル設定回路６及び電流制限回路９と共に点火信号入力端子−ゲート間の配線とＧＮＤとの間に並列接続され、点火信号のハイレベル信号を回路電源に利用している。
【００５６】
この場合には、動作レベル設定回路６でＩＧＢＴ２の点火信号の不感帯を設定すると共に、不感帯を超えるハイレベル信号が入力されるとタイマー式シャットオフ回路１６が動作する。タイマー式シャットオフ回路１６は、ＥＣＵからの点火信号がハイレベル信号になったことを信号判定回路により判定されるとそのハイレベル信号の時間をカウントし、ハイレベルが正規の通電時間より異常に長くなった場合に、ＩＧＢＴ２のゲートをスイッチ素子を介してＧＮＤに短絡させて、ＩＧＢＴ２の通電を強制的に遮断するものである。この場合にも、ＩＧＢＴ２、動作レベル設定回路６、信号レベル判定回路１７、タイマー式シャットオフ回路１６、電流制限回路９などの制御回路部は、ワンチップ化され、図５同様の３端子構造となる。
【００５７】
本発明は、上記した点火装置のほかにその他のエンジン制御に用いる各種アクチュエータなどの電子装置にも適用できるものである。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、点火装置等の電子装置のＩＧＢＴやサーマル式シャットオフ回路、電流制限回路などのワンチップ化、小型化を維持しつつ、点火コイルのショート故障やＥＣＵからの連続通電信号入力などによりＩＧＢＴが熱破壊を防止し、しかも上記したローレベル信号の浮き上がりによるＩＧＢＴの異常発熱防止を図り、この種ＩＣチップの健全性をより一層維持し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係る点火装置のブロック回路図及びその部分回路図。
【図２】上記実施例の動作波形を示す図。
【図３】上記実施例の制御動作を示すグラフ。
【図４】上記実施例の具体的回路構成例を示す図。
【図５】上記実施例の点火装置のアッセンブリを示す平面図。
【図６】上記アッセンブリを点火コイル装置に組み込んだ状態を示す平面図及び一部断面図。
【図７】本発明の第二の実施例を示す回路図。
【符号の説明】
１…点火装置、２…ＩＧＢＴ、３…点火コイル、４…点火プラグ、６…動作レベル設定回路、７…サーマル式セルフシャット回路、９…電流制限回路。
【図１】
2004036438.tif 000003
【図２】
2004036438.tif 000004
【図３】
2004036438.tif 000005
【図４】
2004036438.tif 000006
【図５】
2004036438.tif 000007
【図６】
2004036438.tif 000008
【図７】
2004036438.tif 000009