(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用の電子的点火制御装置におけるモノリシック集積化電力出力終段回路であって、
電流センサ１１を有しており、当該電流センサは、終段トランジスタ１０とアースの間に接続されており、当該終段トランジスタ１０を流れる負荷電流を検出し、
上記終段トランジスタ（１０）は複数のトランジスタから構成されており、当該トランジスタの各コレクタは主コレクタ（Ｃ）と接続されており、
ロジック回路１２を有しており、当該ロジック回路は上記電流センサ１１と出力トランジスタ１３の間に接続されており、当該ロジック回路１２には上記電流センサ１１で検出された負荷電流が供給され、上記ロジック回路１２によって所定の負荷電流限界値へ達したことが決定されると当該ロジック回路１２は、上記出力トランジスタ１３に制御信号を供給し、当該出力トランジスタ１３は当該制御信号を受け取ると切り換え信号を出力し、
上記出力トランジスタ１３はπウェル内に集積されており、当該πウェルは、当該πウェルの導電型とは異なる導電型を有する領域によって囲まれており、従って当該πウェルは他のπウェルとは分離されて構成されており、
上記出力トランジスタ１３のπウェルは更にダイオード１４を含み、当該ダイオード１４は上記主コレクタ（Ｃ）と容量性結合されている、
ことを特徴とするモノリシック集積化電力出力終段回路。
【請求項２】
上記出力トランジスタ（１３）のエミッタがアースに接続され、上記出力トランジスタ（１３）のベーが上記ロジック回路（１２）に接続され、上記出力トランジスタ（１３）のコレクタが外部ロジック出力側（Ｓ）に接続されている請求項１記載の回路。
【請求項３】
上記終段トランジスタ（１０）のコレクタに逆並列接続されている反転ダイオード（１５）の動作中に上記出力トランジスタ（１３）の誤動作が生じないようにするために、πｎ−接合部を有する上記出力トランジスタ（１３）のπウェルの電位を低下させる付加的トランジスタ（１９）が設けられており、当該付加的トランジスタ（１９）は前記πｎ−接合部のｎ−領域を上記主コレクタ（Ｃ）と共有し、前記付加的トランジスタ（１９）のベースは抵抗（２０）を介してアースと接続され、上記付加的トランジスタ（１９）のコレクタは上記出力トランジスタ（１３）のπウェルと接続され、前記付加的トランジスタ（１９）のエミッタは上記主コレクタ（Ｃ）と接続されている請求項１又は２記載の回路。
【請求項４】
上記の付加的トランジスタ（１９）はπウェル内に集積されており、当該πウェルは、当該πウェルの導電型とは異なる導電型を有する領域によって囲まれており、当該πウェルは他のπウェルとは分離して構成されている請求項３記載の回路。
【請求項５】
上記抵抗（２０）は上記の付加的トランジスタ（１９）のπ領域により形成されている請求項３記載の回路。
【請求項６】
上記の付加的トランジスタ（１９）はｎ−πυトランジスタとして構成されており、前記ｎ−πυトランジスタのｎ−領域は前記出力トランジスタ（１３）のπウェルを包囲している、請求項３から５までのうちいずれか１項記載の回路。
【請求項７】
上記出力トランジスタ（１３）のエミッタはｎ＋領域として構成され、上記出力トランジスタ（１３）のベースは上記ｎ＋領域を包囲するｐ領域として構成され、上記出力トランジスタ（１３）のコレクタは上記ｐ領域を包囲するυ領域として構成されている請求項１から６までのうちいずれか１項記載の回路。
【請求項８】
上記ダイオード（１４）のカソードはｎ＋領域として構成され、上記ダイオード（１４）のアノードは、上記ｎ＋領域を包囲するｐ領域として、および前記πウェルを構成するπ領域に接続されたｐ領域として構成されている、請求項７記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は請求項１の上位概念によるモノリシック集積化電力出力終段回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
負荷電流限界値検出のための集積化ロジック付のこの種電力出力終段回路は種々公知であり、例えば車両用の電子的点火制御装置において閉成角制御のために使用される。負荷に対する他種の電流制御手法が同じように次のような電力出力終段回路により実現される。即ち、調整される負荷電流限界値への到達が出力トランジスタのスイッチング状態によって示される電力出力終段回路によって実現される。その際当該出力トランジスタを絶縁されたπウェル内に配置することも公知である。上記配置構成単独で又は接続抵抗と組み合わせた当該配置構成によっても出力トランジスタの確実な機能が確保され得ない。それというのは制限された逆電流のもとでは最大可能の障害電流が生じ得、該障害電流によっては出力トランジスタの阻止状態の維持がもはや確保され得ないからである。
【０００３】
【発明の目的】
本発明の目的ないし課題とするところは、通常動作中の最大電位を制限すると共に誤動作を防止し、障害電流により出力トランジスタの阻止状態を維持できないという不都合を防止することにある。
【０００４】
【発明の構成】
上記課題は請求項の特徴的構成要件により解決される。
【０００５】
本発明の請求項１の特徴的構成要件により得られる利点とするところは当該ダイオードによって最大電位が０Ｖ（アース）を越える順方向電圧に制限され、それにより、誤動作ないし通常動作中の遮断が阻止される。変位電流は主コレクタの電圧上昇の際容量性結合により低オームにアースへ導出される。
【０００６】
従属請求項に示されている手段によっては請求項１に示されている電力出力終段（回路）の有利な発展形態及び改良が可能である。
【０００７】
出力トランジスタのエミッタは有利にアースにおかれ、出力トランジスタのコレクタは外部ロジック出力側に接続され、該出力側にて負荷電流限界値への到達が信号変化により指示される。
【０００８】
終段トランジスタの主コレクタの反転動作中、出力トランジスタのπウェルのπｎ−接合部の阻止のため有利には当該πウェルの電位を低下させる付加的トランジスタが、当該πウェルと主コレクタとの間に接続されている。即ち誘導負荷（例えば点火コイルないし点火トランス変成器）での作動の際、コレクタ電圧が０Ｖ以下に低下すると（その結果終段トランジスタの反転動作が生じると）ロジック出力（側）がその阻止された状態を維持しない危険が存在する。主コレクタのそのような反転動作の際電流は終段トランジスタの切り換え区間を橋絡する反転ダイオードを介して流れ、主コレクタにおける電位をほぼ−１．１Ｖ以下へ低下させる（反転電流−Ｉｃに応じて）。それによりｐｎ接合部ないしπｎ−接合部はもはや確実には阻止されず、ロジック出力側にて信号反転により誤動作をトリガする。殊にｎ−πυトランジスタとして構成された付加的トランジスタの挿入接続により、当該の信号反転の際、通常であれば電位的にフローティングする（浮遊的な）πウェルがほぼ−０．９Ｖの電位へ追従制御される。要するに主コレクタよりわずかにより正の電位へ追従制御される。それにより出力トランジスタのπウェルのｐｎ接合部（πｎ−接合部）が確実に阻止され、主コレクタの反転動作中の誤動作が確実に阻止される。上記の付加的トランジスタはバイポーラ電力半導体プロセスの場合わずかな所要面積で集積化され得る。その際当該動作機能はパラメータ変動に大して影響を受けなくなる。本発明による手法は複数のロジック出力側へも容易に転用し得る。
【０００９】
当該の付加的トランジスタは有利に別個のπウェル内に配置されている。その際上記付加的トランジスタのベースは抵抗を介してアースと接続され、コレクタは出力トランジスタのπウェルと接続され、付加的トランジスタのエミッタは主コレクタと接続されている。その際抵抗は殊に付加的トランジスタのπ領域により形成され得る。
【００１０】
出力トランジスタの有利な構成によれば、出力トランジスタのエミッタはｎ＋領域として構成され、出力トランジスタのベースはｎ＋領域を包囲するｐ領域として構成され、出力トランジスタのコレクタはｐ領域を包囲するυ領域として構成される。
【００１１】
ダイオードは有利に出力トランジスタに相応して構成され、その際υ領域に接続されたｐ領域はπ領域に接続されたダイオードのアノードを形成する。
【００１２】
【実施例】
２つの実施例が図示されており、以下詳述する。
【００１３】
図１に示す第１実施例のモノリシック集積化電力出力終段回路は実質的に３段の終段トランジスタ１０からなり、この終段トランジスタのコレクタは外部コレクタ端子Ｃに接続され、終段トランジスタのエミッタは外部エミッタ端子Ｅに接続され、終段トランジスタのベースは当該電力出力段の外部ベース端子Ｂに接続されている。上記終段トランジスタは例えば２段構成であってもよい。電流センサ１１（これは例えば終段トランジスタの最終トランジスタ段のセンスセルとして構成されている）は終段トランジスタを流れる負荷電流を検出し、詳細には図示してないロジック回路１２に接続されている。このロジック回路は実質的に限界値段を有し、出力トランジスタ１３に対して次のような際に出力側制御信号を生じさせる。即ち、調整された又は可調整の負荷電流限界値を負荷電流Ｉが上回ると出力側制御信号を生じさせる。
【００１４】
説明上先ず述べるべきことは１つのπ領域は低濃度に（わずかに）ドーピングされたｐ領域に相応し、υ領域は１つの低濃度に（わずかに）ドーピングされたｎ領域に相応するということである。出力トランジスタ１３は別個のπウェル内に集積化されている。その際エミッタはｎ＋領域によって形成され、また、ベースは上記ｎ＋領域を包囲するｐ領域によって形成され、また、コレクタは同じように上記ｐ領域を取り囲むυ領域により形成される（図４に示すように）。コレクタは当該電力出力段の外部ロジック出力側Ｓに接続されており、エミッタは当該電力出力段のエミッタ端子Ｅに接続されている。更に上記の別個のπ領域内にはダイオード１４が集積化されており、このダイオードのカソードは出力トランジスタ１３のエミッタと接続され、ダイオードのアノードはπ領域に接続されている。図４に示すように、ダイオード１４は出力トランジスタ１３に相応して構成されており、ここにおいて、ベースを形成するｐ領域はｎ＋コンタクト領域を介して、コレクタを形成するυ領域に接続されている。更に、πウェル内にて１つの（又は複数）のコンタクトｐ領域への接続路が形成され、それによりそこで良好なオーミック接続が図られる。
【００１５】
更に電力出力終段（回路）は終段トランジスタ１０の切り換え区間を橋絡する反転ダイオード１５を有する。終段トランジスタ１０の第１段のコレクタは外部コレクタ端子Ｃと接続され、又はコレクタ抵抗１６を介して別の外部端子Ｋと接続されている。上記端子Ｋ及びコレクタ抵抗１６は勿論次のような際は省かれる。すなわち、終段トランジスタ１０の第１段のコレクタが外部コレクタ端子Ｃと接続されている際には省かれる。２つの選択的回路態様は破線で示してある。
【００１６】
図１においては他の点では詳細に示してない内燃機関用の点火装置の点火トランス１７の制御ないし調整用の電力出力終段（回路）の適用例が示してある。上記点火トランス１７の１次巻線は外部コレクタ端子Ｃと給電電圧源１８の正端子との間に接続されている。点火トランス１７の２次巻線はそれ自体公知の図示してない手法で点火栓に対する点火パルスを発生する。
【００１７】
外部端子Ｋ及びコレクタ抵抗１６が設けられており、終段トランジスタ１０の第１トランジスタのコレクタと接続されている場合、上記外部端子Ｋは付加的に給電電圧源１８の正端子と接続されている。
【００１８】
負荷電流限界値を下回ると出力トランジスタ１３は阻止状態におかれるべきである。ダイオード１４はπウェルの最大電位を０Ｖ（アース）を上回る順方向電位に制限し、それにより、通常動作中の誤動作を阻止する。上記ダイオードは主コレクタの電圧上昇の際容量性結合により当該変位電流を低抵抗（低オーム）にアースへ導出する。
【００１９】
図示の装置構成によっては点火装置にて閉成角制御を実現できる。
【００２０】
図２〜図４に示す第２実施例は実質的に第１実施例に相応する。同じの又は同作用をする構成部分には同じ参照符号が付されており再度説明しない。第２実施例では付加的に出力トランジスタ１３及びダイオード１４を含むπウェルが、別のトランジスタ１９のコレクターエミッタ区間を介して外部コレクタ端子Ｃと接続されている。上記の別のトランジスタ１９のベースは抵抗２０を介して外部エミッタ端子Ｅと接続されている。
【００２１】
図４によれば上記の別のトランジスタ１９は別個のπウェル内に集積化されており、その際コレクタはυ領域により、ベースはπ領域により、そして、エミッタは電力出力終段（回路）全体に対するｎ−領域により実現される。出力トランジスタ１３のπ領域へのコレクタのオーム的（オーミック）接続（路）はｎ＋ないしｐ拡散部及びそれらの拡散部間の接続（路）を介して行われる。抵抗２０はｐ拡散部（これは外部エミッタ端子Ｅに接続されている）のところまで延在する別のトランジスタ１９のπ領域における抵抗区間により実現されている。
【００２２】
図４には３段の終段トランジスタ１０の最終段が示してあり、上記終段トランジスタは同様に別個のπウェル内に収容されている。ベースを形成するπ領域はｐ拡散部を介してベース端子２１に接続されており、一方エミッタを形成するυ領域はｎ＋拡散部を介して外部エミッタ端子Ｅと接続されている。
【００２３】
第１実施例と関連して既に部分的に記載した出力トランジスタ１３ではベースを形成するｐ領域はベース端子２２に接続されている。更に、コレクタを形成するυ領域は２つのｎ＋拡散部を介してコレクタ端子２３に接続されている。
【００２４】
その他の領域、例えばロジック回路１２は図４中、簡単化のための示されていないが同様にモノリシックに集積化されている。
【００２５】
図３では生じる問題を説明するために、再度、図２に示された回路の一部を示す。ここでは出力トランジスタ１３は、図４中に示すように形成される付加的トランジスタによって示されている。当該回路にとっての所要（所望）のトランジスタはｎ＋，ｐ，υ領域間に形成されるトランジスタ１３′である。但し付加的に別のトランジスタ１３″がｐ，υ，π領域間に形成される。なお、更にυ，π，ｎ−領域間に更なるトランジスタ１３′′′が形成される。
【００２６】
終段トランジスタ１０の主コレクタの反転動作の際電流は導通状態の反転ダイオード１５を通って流れ、主コレクタＣにおける電位をほぼ−１．１Ｖへ低下させる。当該電位は反転電流に依存する。それにより、πｎ−接合部はもはや確実に阻止されず、トランジスタ１３′′′を流れる電流Ｉａをトリガする。それにより出力側Ｓでは信号反転、ひいては誤動作がトリガされる。トランジスタ１９によってはそのような障害の際に、通常は電位的にフローティングする（浮遊的）πウェルがほぼ−０．９Ｖへ追従制御せしめられ、換言すればより一層負にされ得る。それにより、出力トランジスタ１３のπウェルのπｎ−接合部が確実に阻止され、主コレクタの反転動作中の出力トランジスタ１３の誤動作が阻止される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、当該ダイオードにより最大電位が０Ｖ（アース）を越える順方向電圧に制限され、それにより、誤動作ないし通常動作中の遮断が阻止されるという効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  モノリシック集積化電力出力終段回路の第１実施例の接続図である。
【図２】  付加的トランジスタを有するモノリシック集積化電力出力終段回路の第２実施例の接続図である。
【図３】  第２実施例の構成を寄生トランジスタで補完した構成を部分的に示す接続図である。
【図４】  図２に示す実施例の拡散領域の構造図である。
【符号の説明】
１０    終段トランジスタ
１１    電流センサ
１２    ロジック回路
１３    出力トランジスタ
１４    ダイオード
１５    反転ダイオード
【図１】
0003762797.tif 000002
【図２】
0003762797.tif 000003
【図３】
0003762797.tif 000004
【図４】
0003762797.tif 000005