(57)【要約】【課題】ＥＳＤに対する耐圧と周期ノイズに対する耐性を両立したイグナイタを提供する。【解決手段】保護回路３２０は、入力ライン３０１と接続される。入力ライン３０１と接地ライン３１２の間には、第１ダイオード３２６と第２ダイオード３２８が直列に接続される。第１ダイオード３２６は、そのカソードが接地ライン３１２側となる向きで配置され、第２ダイオード３２８は、そのカソードが入力ライン３０１側となる向きで配置されている。バイパススイッチ３２４は、第１ダイオード３２６と並列に設けられる。ノイズ判定回路３２２は、入力ライン３０１の信号に応じて、バイパススイッチ３２４のオン、オフを切りかえる。【選択図】図６
2016075252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イグニッションコイルの１次コイルと接続されるスイッチ素子と、
ＥＣＵ（Engine Control Unit）からの点火信号に応じて前記スイッチ素子を制御するスイッチ制御装置と、
を備え、
前記スイッチ制御装置は、
前記点火信号が入力される入力ラインと、
前記入力ラインと接続される保護回路と、を備え、
前記保護回路は、
前記入力ラインと接地ラインの間に直列に設けられた第１ダイオードおよび第２ダイオードであって、前記第１ダイオードは、そのカソードが前記接地ライン側となる向きで配置され、前記第２ダイオードは、そのカソードが前記入力ライン側となる向きで配置されている、第１ダイオードおよび第２ダイオードと、
前記第１ダイオードと並列に設けられたバイパススイッチと、
前記入力ラインの信号に応じて、前記バイパススイッチのオン、オフを切りかえるノイズ判定回路と、
を備えることを特徴とするイグナイタ。
【請求項２】
前記第１ダイオードは前記入力ライン側に、前記第２ダイオードは前記接地ライン側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のイグナイタ。
【請求項３】
前記バイパススイッチは、バックゲートとドレインが結線されたＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成され、
前記第１ダイオードは、前記ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴのボディとソース間のボディダイオードであることを特徴とする請求項２に記載のイグナイタ。
【請求項４】
前記バイパススイッチは、バックゲートとドレインが結線されたＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成され、
前記第１ダイオードは、前記ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴのボディとソース間のボディダイオードであることを特徴とする請求項２に記載のイグナイタ。
【請求項５】
前記ノイズ判定回路は、ＥＳＤ（Electro-Static Discharge）ノイズが入力されたとき前記バイパススイッチをオンすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のイグナイタ。
【請求項６】
前記ノイズ判定回路は、カットオフ周波数がＥＳＤノイズの周波数よりも低いローパスフィルタを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のイグナイタ。
【請求項７】
前記ノイズ判定回路は、
前記バイパススイッチの制御端子と前記入力ラインの間に設けられた抵抗と、
前記バイパススイッチの制御端子と前記接地ラインの間に設けられたキャパシタと、
を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のイグナイタ。
【請求項８】
イグニッションコイルの１次コイルと接続されるスイッチ素子と、
ＥＣＵ（Engine Control Unit）からの点火信号に応じて前記スイッチ素子を制御するスイッチ制御装置と、
を備え、
前記スイッチ制御装置は、
前記点火信号が入力される入力ラインと、
前記入力ラインと接続される保護回路と、を備え、
前記保護回路は、
前記入力ラインと接地ラインの間に、カソードが前記入力ライン側となる向きで配置された単一の第１ダイオードが挿入される第１状態と、
前記入力ラインと接地ラインの間に、互いに反対向きに接続された第２ダイオードと第３ダイオードが直列に挿入される第２状態と、
が切りかえ可能に構成されることを特徴とするイグナイタ。
【請求項９】
前記保護回路は、前記入力ラインの信号に応じて前記第１状態と前記第２状態を切りかえるノイズ判定回路をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のイグナイタ。
【請求項１０】
前記第２ダイオードと前記第３ダイオードの一方は、前記第１ダイオードと同一のダイオードであることを特徴とする請求項８または９に記載のイグナイタ。
【請求項１１】
前記第２ダイオードと前記第３ダイオードの他方は、ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードであり、前記第１状態と前記第２状態は、前記ＭＯＳＦＥＴのオン、オフに対応づけられることを特徴とする請求項１０に記載のイグナイタ。
【請求項１２】
前記スイッチ制御装置は、ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のイグナイタ。
【請求項１３】
ガソリンエンジンと、
点火プラグと、
１次コイルと、前記点火プラグと接続される２次コイルと、を有するイグニッションコイルと、
前記点火プラグの点火を指示する点火信号を生成するＥＣＵと、
前記点火信号に応じて前記イグニッションコイルを駆動する請求項１から１２のいずれかに記載のイグナイタと、
を備え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、エンジンの点火プラグと接続されるイグニッションコイルを制御するイグナイタに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、ガソリンエンジン車（以下、単に車両ともいう）１００のエンジンルーム１０１の斜視図である。エンジンルーム１０１には、エンジン１１０、吸気マニホールド１１２、エアクリーナ１１３、ラジエータ１１４、バッテリ１０２などが収容される。図１には４気筒エンジンが示される。
【０００３】
エンジン１１０には、気筒ごとにプラグホール（不図示）が設けられ、プラグホールには、点火プラグ（不図示）が挿入される。エンジン１１０の各気筒には、エアクリーナ１１３、吸気マニホールド１１２を経由した空気と、図示しない燃料タンクからの燃料との混合気体が供給される。点火プラグを適切なタイミングで点火（スパーク）させることで、エンジンが始動、回転する。
【０００４】
図２は、車両１００ｒの電気系統の一部のブロック図である。車両１００ｒの電気系統は、バッテリ１０２、イグニッションコイル１０４、点火プラグ１０６、ＥＣＵ１０８、イグナイタ２００ｒを備える。ＥＣＵ１０８は、点火プラグ１０６の点火タイミングを指示する点火信号ＳＩＮを、エンジン１１０の回転と同期して周期的に発生する。イグニッションコイル１０４の２次コイルＬ２は点火プラグ１０６と接続される。イグナイタ２００ｒは、点火信号ＳＩＮに応じてイグニッションコイル１０４の１次コイルＬ１の電流を制御することにより、２次コイルＬ２に数十ｋＶもの高電圧（２次電圧ＶＳ）を発生させ、点火プラグ１０６を放電させて、エンジン１１０内の混合気を爆発させる。
【０００５】
イグナイタ２００ｒは、スイッチ素子２０２およびスイッチ制御装置３００ｒを備える。スイッチ素子２０２はたとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であり、そのコレクタは１次コイルＬ１と接続され、そのエミッタは接地される。スイッチ制御装置３００ｒは、点火信号ＳＩＮに応じてスイッチ素子２０２の制御端子（ゲート）の電圧を制御し、スイッチ素子２０２のオン、オフを制御する。具体的にはスイッチ制御装置３００ｒは、点火信号ＳＩＮがハイレベルの期間、スイッチ素子２０２をオン状態とする。スイッチ素子２０２がオンすると、１次コイルＬ１の両端間にバッテリ電圧ＶＢＡＴが印加され、１次コイルＬ１に流れる電流が時間とともに増大する。点火信号ＳＩＮがローレベルに遷移すると、スイッチ制御装置３００ｒはスイッチ素子２０２を瞬時にターンオフさせ、１次コイルＬ１の電流ＩＬ１を遮断する。このとき１次コイルＬ１には、電流ＩＬ１の時間微分に比例した数百Ｖもの１次電圧ＶＬ１（＝Ｌ・ｄＩＬ１／ｄｔ）が発生する。このとき２次コイルＬ２には、１次電圧ＶＬ１に巻線比を乗じた数十ｋＶもの２次電圧ＶＳが発生する。
【０００６】
スイッチ制御装置３００ｒは、点火信号判定部３０２、遅延回路３０４、プリドライバ３０６、ゲートドライバ３０８を備える。点火信号判定部３０２は、ＥＣＵ１０８からの点火信号ＳＩＮを受け、そのレベルを判定する。たとえば点火信号判定部３０２は点火信号ＳＩＮの電圧ＶＩＮを所定の基準電圧（しきい値）ＶＲＥＦと比較する電圧コンパレータを含む。遅延回路３０４は、点火信号判定部３０２の出力信号に所定の遅延を与える。この遅延量は、点火信号ＳＩＮの遷移と点火プラグの放電の時間の時間差（遅れ）が所定値となるように設定される。プリドライバ３０６およびゲートドライバ３０８は、遅延回路３０４の出力に応じて点火信号判定部３０２のゲート電圧を制御する。
【０００７】
ここでイグナイタ２００は、エンジンルーム内で使用され、さまざまなサージやノイズに晒される。そこでイグナイタ２００のサージやノイズの耐性を試験するために、さまざまな試験項目が規定されている（特許文献１参照）。たとえばＢＣＩ（Bulk Current Injection）やＧＴＥＭ（Giga-herz Transverse Electro Magnetic）セルによる試験が知られている。特許文献２には、サージやノイズ対策を施したイグナイタが開示される。
【０００８】
図３（ａ）、（ｂ）は、従来の保護回路の構成例を示す回路図である。図３（ａ）の保護回路３２０ａは、特許文献２の図３の比較例に記載され、カソードが入力ラインに、アノードが接地ラインに接続されたダイオードＤ１を含む。一方、図３（ｂ）の保護回路３２０ｂは、特許文献２の図９、図１０に開示され、双方向フローティングダイオードＤ１、Ｄ２を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１８５１６５号公報
【特許文献２】特開２０１４−０５１９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、図３（ａ）、（ｂ）の保護回路について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。図４（ａ）は、ＥＳＤノイズ（サージノイズ）の典型的な波形図であり、図４（ｂ）は、図３（ａ）の保護回路３２０ａの電圧波形図であり、図４（ｃ）は、図３（ｂ）の保護回路３２０ｂの電圧波形図である。
【００１１】
エンジンルームにおいてイグナイタ２００に入射するＥＳＤノイズ（サージノイズ）は、急峻な立ち上がり（＜１ｎｓ）と、数十Ｖもの非常に高いピーク電圧（ピーク電流）を有する。
【００１２】
図３（ａ）の保護回路３２０では、図４（ｂ）に示すように入力ライン３０１の入力電圧ＶＩＮは、ダイオードＤ１の逆方向電圧（降伏電圧）ＢＶでクランプされる。一方、図３（ｂ）の保護回路３２０ｂでは、図４（ｃ）に示すように、入力ライン３０１の入力電圧ＶＩＮは、ＢＶ＋Ｖｆでクランプされる。Ｖｆはダイオードの順方向電圧である。
【００１３】
したがって図３（ａ）の保護回路３２０ａを用いると、非常に大きな正の過電圧が入力されたときに内部回路３１０に印加される電圧を、図３（ｂ）の保護回路３２０ｂに比べてＶｆだけ低く抑えることができる。
【００１４】
また、図３（ａ）の保護回路３２０ａでは、負の過電圧（ＥＳＤ）が印加された場合に、入力ライン３０１の電圧ＶＩＮは、−ＶＦにてクランプすることができる。一方、図３（ｂ）の保護回路３２０ｂでは、負の過電圧（ＥＳＤ）が印加された場合に、入力ライン３０１の電圧ＶＩＮは、−（ＢＶ＋ＶＦ）にてクランプされる。したがって図３（ａ）の保護回路３２０ａを用いると、負の過電圧が入力されたとき場合にも、内部回路３１０に印加される電圧を小さく抑えることができる。このようにＥＳＤ耐性に関しては、図３（ａ）の保護回路３２０ａの方が優れている。
【００１５】
また、図３（ｂ）の保護回路３２０ｂを用いると、負のサージノイズが入力された場合に、入力電圧ＶＩＮが深く負電圧に振れることとなる。したがって入力ラインＶＩＮにフィルタが挿入される場合、フィルタを構成する容量が負方向にチャージされ、その電圧レベルが維持される。この状態で点火信号ＳＩＮがハイレベルに遷移すると、入力ラインＶＩＮの電位が基準電圧ＶＲＥＦを超えるまでに長い時間を要することとなり、好ましくない。
【００１６】
図５（ａ）は、周期ノイズの典型的な波形図であり、図５（ｂ）、（ｃ）は、図３（ａ）の保護回路３２０ａの電圧波形図であり、図５（ｄ）、（ｅ）は、図３（ｂ）の保護回路３２０ｂの電圧波形図である。
【００１７】
エンジンルームにおいてイグナイタ２００に入射する周期ノイズは、典型的には１ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの周波数を有している。図５（ａ）には、単一の周波数成分のみを抽出して示す。
【００１８】
図３（ａ）の保護回路３２０ａは、半波整流回路（包絡線検波回路）として動作する。したがって０Ｖを中心として振動する周期ノイズが入力されると、図５（ｂ）に示すように入力電圧ＶＩＮは、負電圧−ＶＦにてクランプされる。ここで保護回路３２０ａと点火信号判定部３０２の間に、キャパシタを含むフィルタや寄生容量が存在すると、半波整流された電圧ＶＩＮによって容量が充電され、点火信号ＳＩＮがローレベルであっても、図５（ｃ）に示すように入力電圧ＶＩＮが上昇し、やがて基準電圧ＶＲＥＦを超えて誤動作を引き起こすおそれがある。
【００１９】
これに対して、図３（ｂ）の保護回路３２０ｂでは、図５（ｄ）に示すように包絡線検波しなくなり、したがって図５（ｅ）に示すように、入力電圧ＶＩＮはローレベル（０Ｖ付近）を維持し、誤動作を抑えることができる。言い換えれば周期ノイズに関しては、図３（ｂ）の保護回路３２０ｂの方が優れている。
【００２０】
つまり、図３（ａ）の保護回路３２０ａでは、高いＥＳＤ耐性と引き替えに、周期ノイズの耐性が犠牲となっており、図３（ｂ）の保護回路３２０ｂでは、高い周期ノイズの耐性と引き替えに、ＥＳＤ耐性が犠牲となっている。
【００２１】
本発明はこれらの課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ＥＳＤに対する耐圧と周期ノイズに対する耐性を両立したイグナイタの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のある態様はイグナイタに関する。このイグナイタは、イグニッションコイルの１次コイルと接続されるスイッチ素子と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）からの点火信号に応じてスイッチ素子を制御するスイッチ制御装置と、を備える。スイッチ制御装置は、点火信号が入力される入力ラインと、入力ラインと接続される保護回路と、を備える。保護回路は、入力ラインと接地ラインの間に直列に設けられた第１ダイオードおよび第２ダイオードであって、第１ダイオードは、そのカソードが接地ライン側となる向きで配置され、第２ダイオードは、そのカソードが入力ライン側となる向きで配置されている、第１ダイオードおよび第２ダイオードと、第１ダイオードと並列に設けられたバイパススイッチと、入力ラインの信号に応じて、バイパススイッチのオン、オフを切りかえるノイズ判定回路と、を備える。
【００２３】
この態様によると、バイパススイッチがオンした状態では、単一のダイオードのみの第１の保護回路が形成され、バイパススイッチがオフした状態では、逆直列接続された２個のダイオードの第２の保護回路が形成される。ここで、ノイズ判定回路により、入力されるノイズの性質に応じて、第１保護回路と第２保護回路を切りかえることにより、ＥＳＤに対する耐性と周期ノイズに対する耐性を両立できる。
【００２４】
第１ダイオードは入力ライン側に、第２ダイオードは接地ライン側に設けられてもよい。
【００２５】
バイパススイッチは、バックゲートとドレインが結線されたＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成されてもよい。第１ダイオードは、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴのボディとソース間のボディダイオードであってもよい。
【００２６】
あるいはバイパススイッチは、バックゲートとドレインが結線されたＰチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成されてもよい。第１ダイオードは、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴのボディとソース間のボディダイオードであってもよい。
【００２７】
ノイズ判定回路は、ＥＳＤ（Electro-Static Discharge）ノイズが入力されたときバイパススイッチをオンしてもよい。これにより、ＥＳＤノイズが入力されたときに、入力ラインの電圧を、第２ダイオードの逆方向電圧でクランプできる。
【００２８】
ノイズ判定回路は、カットオフ周波数がＥＳＤノイズの周波数よりも低いローパスフィルタを含んでもよい。
バイパススイッチであるＭＯＳＦＥＴの入力ライン側の一端の電圧はＥＳＤノイズに応じて変動する一方、ローパスフィルタの効果によりそのゲート電圧からはＥＳＤノイズの影響が除去される。したがってＥＳＤノイズが入力されると、ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間にしきい値を超える電位差が発生し、ＭＯＳＦＥＴをオンすることができる。
【００２９】
ノイズ判定回路は、バイパススイッチの制御端子と入力ラインの間に設けられた抵抗と、バイパススイッチの制御端子と接地ラインの間に設けられたキャパシタと、を含んでもよい。
【００３０】
本発明の別の態様もまた、イグナイタである。このイグナイタは、イグニッションコイルの１次コイルと接続されるスイッチ素子と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）からの点火信号に応じてスイッチ素子を制御するスイッチ制御装置と、を備える。スイッチ制御装置は、点火信号が入力される入力ラインと、入力ラインと接続される保護回路と、を備える。保護回路は、入力ラインと接地ラインの間に、カソードが入力ライン側となる向きで配置された単一の第１ダイオードが挿入される第１状態と、入力ラインと接地ラインの間に、互いに反対向きに接続された第２ダイオードと第３ダイオードが直列に挿入される第２状態と、が切りかえ可能に構成される。
【００３１】
保護回路は、入力ラインの信号に応じて第１状態と第２状態を切りかえるノイズ判定回路をさらに備えてもよい。
【００３２】
第２ダイオードと第３ダイオードの一方は、第１ダイオードと同一のダイオードであってもよい。
【００３３】
第２ダイオードと第３ダイオードの他方は、ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードであり、第１状態と第２状態は、ＭＯＳＦＥＴのオン、オフに対応づけられてもよい。
【００３４】
スイッチ制御装置は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
【００３５】
本発明の別の態様は、車両に関する。車両は、ガソリンエンジンと、点火プラグと、１次コイルと、点火プラグと接続される２次コイルと、を有するイグニッションコイルと、点火プラグの点火を指示する点火信号を生成するＥＣＵと、点火信号に応じてイグニッションコイルを駆動する上述のいずれかのイグナイタと、を備えてもよい。
【００３６】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明のある態様によれば、ＥＳＤに対する耐圧と周期ノイズに対する耐性を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ガソリンエンジン車のエンジンルームの斜視図である。
【図２】車両の電気系統の一部のブロック図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、従来の保護回路の構成例を示す回路図である。
【図４】図４（ａ）は、ＥＳＤノイズ（サージノイズ）の典型的な波形図であり、図４（ｂ）は、図３（ａ）の保護回路の電圧波形図であり、図４（ｃ）は、図３（ｂ）の保護回路の電圧波形図である。
【図５】図５（ａ）は、周期ノイズの典型的な波形図であり、図５（ｂ）、（ｃ）は、図３（ａ）の保護回路の電圧波形図であり、図５（ｄ）、（ｅ）は、図３（ｂ）の保護回路の電圧波形図である。
【図６】実施の形態に係るイグナイタの回路図である。
【図７】保護回路の構成例を示す回路図である。
【図８】バイパススイッチ、第１ダイオードおよび第２ダイオードの構成例を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は、図７のスイッチ制御装置の動作波形図である。
【図１０】第１変形例に係る保護回路の回路図である。
【図１１】第２変形例に係る保護回路の回路図である。
【図１２】第２変形例のバイパススイッチおよび第１ダイオードの断面図である。
【図１３】第３変形例に係る保護回路の回路図である。
【図１４】図１４（ａ）、（ｂ）は、ノイズ判定回路の変形例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００４０】
本明細書において、「部材Ａと部材Ｂが接続」された状態とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００４１】
図６は、実施の形態に係るイグナイタ２００の回路図である。イグナイタ２００は、スイッチ素子２０２およびスイッチ制御装置３００を備える。スイッチ制御装置３００の基本構成は図１のそれと同じであり、入力ライン３０１、点火信号判定部３０２、遅延回路３０４、出力段３０７を備える。点火信号判定部３０２は、入力ライン３０１を介して入力端子ＩＮに入力される点火信号ＳＩＮを受け、点火信号ＳＩＮのレベル（Ｈ／Ｌ）を判定する。遅延回路３０４は、点火信号判定部３０２によりＨ／Ｌ２値化された判定信号ＳＤＥＴに所定の遅延を与える。出力段３０７は、判定信号ＳＤＥＴに応じてスイッチ素子２０２のオン、オフを制御する。出力段３０７の構成は限定されないが、典型的には、ゲートドライバ３０８と、その前段のプリドライバ３０６を含む。
【００４２】
スイッチ制御装置３００は、点火信号判定部３０２の前段、入力端子ＩＮの直近に設けられた保護回路３２０をさらに備える。保護回路３２０は入力ライン３０１と接続されており、入力端子ＩＮに入力されるさまざまなノイズから、内部回路３１０（点火信号判定部３０２〜ゲートドライバ３０８）を保護する。
【００４３】
保護回路３２０は、ノイズ判定回路３２２、バイパススイッチ３２４、第１ダイオード３２６、第２ダイオード３２８を備える。第１ダイオード３２６および第２ダイオード３２８は、入力ライン３０１と接地ライン３１２の間に逆直列接続された態様で挿入される。第１ダイオード３２６は、そのカソードが接地ライン３１２側、そのアノードが入力ライン３０１側となる向きで配置される。第２ダイオード３２８は、そのカソードが入力ライン３０１側、そのアノードが接地ライン３１２側となる向きで配置されている。
【００４４】
バイパススイッチ３２４は、第１ダイオード３２６と並列に設けられる。つまりバイパススイッチ３２４のオン状態において第１ダイオード３２６の両端間は短絡され、バイパスされる。ノイズ判定回路３２２は、入力ライン３０１の信号に応じてバイパススイッチ３２４のオン、オフを切りかえる。より具体的にはノイズ判定回路３２２は、ＥＳＤ（Electro-Static Discharge）ノイズが入力されたときバイパススイッチ３２４をオンするように構成され、ノイズが入力されない状態および周期ノイズが入力された状態では、バイパススイッチ３２４のオフを維持するように構成される。
【００４５】
以上がイグナイタ２００の基本構成である。続いてその動作を説明する。
入力ライン３０１にノイズが入力されない状態ではノイズ判定回路３２２は、バイパススイッチ３２４はオフしている。また、入力ライン３０１に、周期的な周波数の低いノイズが入力された場合も、ノイズ判定回路３２２はバイパススイッチ３２４のオフを維持する。これらの状態では保護回路３２０は、図３（ｂ）の保護回路３２０ｂと等価である。
【００４６】
入力ライン３０１にＥＳＤノイズが検出されると、ノイズ判定回路３２２は直ちにバイパススイッチ３２４はオンする。この状態では、保護回路３２０は、図３（ａ）の保護回路３２０ａと等価である。
【００４７】
以上がイグナイタ２００の動作である。続いてその利点を説明する。
この実施の形態に係るイグナイタ２００によれば、入力ライン３０１の電気的状態、言い換えれば点火信号ＳＩＮに重畳されるノイズの種類や性質に応じて、２つの異なる形式を切りかえることができる。
【００４８】
つまり、ＥＳＤノイズが入力されたときには、それに応じて図３（ａ）の保護回路３２０ａの回路トポロジーをとることで、内部回路３１０に入力される電圧ＶＩＮを小さくでき、高いＥＳＤ耐性を実現できる。反対に周期ノイズが入力されたときには、それに応じて図３（ｂ）の保護回路３２０ｂの回路トポロジーをとることで、包絡検波による誤動作を防止でき、すなわち誤動作耐性を高めることができる。このように実施の形態に係るイグナイタ２００によれば、ＥＳＤに対する耐圧と周期ノイズに対する耐性を両立できる。
【００４９】
本発明は、図６の回路図、ブロック図として把握されるさまざまな具体的な回路を含むが、以下ではその具体例を説明する。
【００５０】
図７は、保護回路３２０の構成例を示す回路図である。図７の保護回路３２０では、第１ダイオード３２６が入力ライン３０１側、第２ダイオード３２８が接地ライン３１２側に設けられる。バイパススイッチ３２４は、バックゲート（ＢＧ）とドレイン（Ｄ）が結線されたＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成される。なおここでは便宜的に、入力ライン３０１と接続される一端をドレイン（Ｄ）、第２ダイオード３２８のカソードと接続される一端をソース（Ｓ）と呼ぶが、それらの名称は本質的ではなく、入れかえて読んでもよい。また第１ダイオード３２６は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴのボディ（ＢＧ）とソース（Ｓ）間のボディダイオードである。
【００５１】
図８は、バイパススイッチ３２４、第１ダイオード３２６および第２ダイオード３２８の構成例を示す断面図である。図６のスイッチ制御装置３００は、Ｐ型基板４００上に一体集積化される。Ｐ型基板４００には、Ｎ型ウェル４０２が形成され、この内部に、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴであるバイパススイッチ３２４が形成される。バイパススイッチ３２４のゲート、ドレイン、バックゲートは、入力ライン３０１に相当する配線と結線される。ＭＯＳＦＥＴのソースとバックゲート（Ｐ領域４０４）のＰＮ接合で形成される寄生ダイオードが、第１ダイオード３２６として機能する。
【００５２】
また第２ダイオード３２８は、Ｐ領域４０６のアノードとＮ領域４０８のカソードがスタックされた縦構造のＰＮ接合ダイオードであってもよい。Ｎ領域４０８はＰ型基板４００を介して接地される。なおバイパススイッチ３２４、第２ダイオード３２８それぞれのデバイス構造は図８のそれには限定されない。
【００５３】
図７に戻る。上述のようにノイズ判定回路３２２は、ＥＳＤ（Electro-Static Discharge）ノイズが入力されたときバイパススイッチ３２４をオンするように構成され、ノイズが入力されない状態および周期ノイズが入力された状態では、バイパススイッチ３２４のオフを維持するように構成される。
【００５４】
ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成されるバイパススイッチ３２４との組み合わせにおいて、ノイズ判定回路３２２はフィルタを含んでもよい。たとえばフィルタはローパスフィルタであり、そのカットオフ周波数ｆｃはＥＳＤノイズの周波数よりも低く設計される。つまり、ＥＳＤノイズは遮断し、カットオフ周波数ｆｃより低い周波数のノイズは通過させ、バイパススイッチ３２４であるＮチャンネルＭＯＳＦＥＴのゲートに出力する。
【００５５】
たとえばローパスフィルタは、１次ＲＣフィルタであり、バイパススイッチ３２４の制御端子（ゲート）と入力ライン３０１の間に設けられた抵抗Ｒ１と、バイパススイッチ３２４の制御端子（ゲート）と接地ライン３１２の間に設けられたキャパシタＣ１と、を含んでもよい。あるいはローパスフィルタは、別の形式のフィルタであってもよい。なお、ＲＣフィルタの構成部品は、スイッチ制御装置３００の半導体チップに集積化されてもよいし、外付けのチップ部品を用いてもよい。
【００５６】
以上がイグナイタ２００の具体的な構成例である。続いてその動作を説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、図７のスイッチ制御装置３００の動作波形図である。
【００５７】
図９（ａ）には、ＥＳＤノイズが入力されたときの動作が示される。上述のように、ＥＳＤノイズは高い周波数成分を含む。入力ライン３０１にＥＳＤノイズが入力されると、バイパススイッチ３２４のＭＯＳＦＥＴのドレイン電圧ＶＤは、ＥＳＤノイズに追従して変化する。一方、高周波成分を含むＥＳＤノイズはノイズ判定回路３２２のローパスフィルタによって除去されてＭＯＳＦＥＴのゲート電圧ＶＧに入力されるため、ゲート電圧ＶＧの電圧変動はほとんど発生しない。したがってＭＯＳＦＥＴのゲートドレイン間電圧が、ＭＯＳＦＥＴのしきい値電圧Ｖｔｎを超え、ＭＯＳＦＥＴがターンオンする。これにより、保護回路３２０を、ＥＳＤノイズが入力されると瞬時に図３（ａ）の保護回路３２０ａとすることができる。
【００５８】
図９（ｂ）には、周期ノイズが入力されたときの動作が示される。入力ライン３０１に周期ノイズが入力されると、バイパススイッチ３２４のＭＯＳＦＥＴのドレイン電圧ＶＤは、周期ノイズに追従して変動する。周期ノイズの周波数は、ノイズ判定回路３２２のローパスフィルタのカットオフ周波数より低いため、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧ＶＧも周期ノイズに追従して変動する。その結果、ＭＯＳＦＥＴのゲートドレイン間電圧は実質的にゼロとなり、ＭＯＳＦＥＴはオフ状態を維持する。これにより、周期ノイズが入力されているときには、保護回路３２０を、図３（ｂ）の保護回路３２０ｂとすることができる。
【００５９】
実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。
【００６０】
（第１変形例）
図１０は、第１変形例に係る保護回路３２０の回路図である。この変形例では、図６と比べて、第１ダイオード３２６と第２ダイオード３２８の配置が入れかえられており、その他は同様に構成される。この変形例によっても図６の保護回路３２０と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
（第２変形例）
図１１は、第２変形例に係る保護回路３２０の回路図である。図１２は、第２変形例のバイパススイッチおよび第１ダイオードの断面図である。この変形例では、バイパススイッチ３２４は、バックゲートＢＧとドレインＤが結線されたＰチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成され、第１ダイオード３２６は、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴのボディ（バックゲート）ＢＧとソース間のボディダイオードであってもよい。この変形例によっても図６の保護回路３２０と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
（第３変形例）
図１３は、第３変形例に係る保護回路３２０の回路図である。この保護回路３２０は、第１状態φ１と第２状態φ２が切りかえ可能に構成される。第１状態φ１では、入力ライン３０１と接地ライン３１２の間に、カソードが入力ライン３０１側となる向きで配置された単一の第１ダイオードＤ１が挿入される。第２状態φ２では、入力ライン３０１と接地ライン３１２の間に、互いに反対向きに接続された第２ダイオードＤ２と第３ダイオードＤ３が直列に挿入される。ノイズ判定回路３２２は、入力ライン３０１の信号に応じて第１状態φ１と第２状態φ２を切りかえる。
【００６３】
第１状態φ１と第２状態φ２の切りかえは、図１３に示すように、物理的に設けられたセレクタ３３０により行なってもよい。図６の実施例では、明示的なセレクタ３３０は存在せず、バイパススイッチ３２４がセレクタ３３０としての機能を果たしている。
【００６４】
また図６の保護回路３２０は、第２ダイオードＤ２と第３ダイオードＤ３の一方（ダイオードＤ３）を、第１ダイオードＤ１と同一のダイオードとしたものと把握できる。また、図６では、第２ダイオードＤ２と第３ダイオードＤ３の他方（Ｄ２）は、ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードであり、第１状態φ１と第２状態φ２は、ＭＯＳＦＥＴのオン、オフに対応づけられる。
【００６５】
（第４変形例）
実施の形態では、ノイズ判定回路３２２をローパスフィルタで構成する例を説明したが本発明はそれには限定されない。図１４（ａ）、（ｂ）は、ノイズ判定回路３２２の変形例を示す回路図である。
【００６６】
（１）  たとえばＥＳＤノイズと周期ノイズの典型的な波形を比較すると、ＥＳＤノイズの方が振幅が大きい。そこで周期ノイズの典型的な波高値（振幅）よりも大きく、ＥＳＤノイズの典型的な波高値より小さなしきい値電圧ＶＴＨ１を定め、入力ライン３０１の電圧ＶＩＮとこのしきい値電圧ＶＴＨ１を比較することで、ノイズの種類を判定し、バイパススイッチ３２４のオン、オフを制御してもよい。
【００６７】
たとえば図１４（ａ）のノイズ判定回路３２２はウィンドウコンパレータで構成される。ノイズ判定回路３２２は、入力ライン３０１の電圧ＶＩＮが、正の第１しきい値電圧ＶＴＨ１より高くなると、または負の第２しきい値電圧ＶＴＨ２より低くなると、バイパススイッチ３２４をオンする。第１しきい値電圧ＶＴＨ１は、ダイオードの逆方向電圧ＢＶまたはその近傍に設定すればよく、第２しきい値電圧ＶＴＨ２は−ＶＦもしくはその近傍に設定すればよい。
【００６８】
具体的にはノイズ判定回路３２２は、コンパレータＣＭＰ１、ＣＭＰ２、ＯＲゲートＯＲ１を含む。第１コンパレータＣＭＰ１は、入力ライン３０１の電圧ＶＩＮを第１しきい値電圧ＶＴＨ１と比較し、ＶＩＮ＞ＶＴＨ１のときその出力Ｓ１１をアサート（ハイレベル）する。第２コンパレータＣＭＰ２は、入力ライン３０１の電圧ＶＩＮを第２しきい値電圧ＶＴＨ２と比較し、ＶＩＮ＜ＶＴＨ２のときその出力Ｓ１２をアサート（ハイレベル）する。ＯＲゲートＯＲ１は、２つの信号Ｓ１１、Ｓ１２のいずれかがアサートされると、バイパススイッチ３２４をオンする。
【００６９】
（２）  あるいは、ＥＳＤノイズは周期ノイズよりも高い周波数成分を含む。そこで、図１４（ｂ）に示すように、ＥＳＤノイズに含まれる高い周波数成分を検出するハイパスフィルタあるいはバンドパスフィルタ３３４を設け、このフィルタ３３４の出力を、あるしきい値ＶＴＨ２と比較することで、ＥＳＤノイズの入力の有無を判定し、バイパススイッチ３２４のオン、オフを制御してもよい。ここでの電圧比較は、電圧コンパレータ３３６を用いてもよいし、ＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタのしきい値電圧を利用してもよい。
【００７０】
実施の形態にもとづき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎないことはいうまでもなく、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７１】
１００…車両、１０２…バッテリ、１０４…イグニッションコイル、Ｌ１…１次コイル、Ｌ２…２次コイル、１０６…点火プラグ、１０８…ＥＣＵ、１１０…エンジン、２００…イグナイタ、２０２…スイッチ素子、３００…スイッチ制御装置、３０１…入力ライン、３０２…点火信号判定部、３０４…遅延回路、３０６…プリドライバ、３０７…出力段、３０８…ゲートドライバ、３１０…内部回路、３１２…接地ライン、３２０…保護回路、３２２…ノイズ判定回路、３２４…バイパススイッチ、３２６…第１ダイオード、３２８…第２ダイオード、３３０…セレクタ。
【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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