(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火制御信号に応じて作動するパワースイッチング素子を用いて点火コイルに流れる１次電流を通電／遮断する点火装置であって、１次電流を検出して１次電流を所定値以上流さないよう制限する１次電流制限回路と、前記パワースイッチング素子のゲート電圧をローレベルに落として１次電流の通電を遮断する１次電流遮断回路とを備えた点火装置において、
前記パワースイッチング素子は、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、このＩＧＢＴのコレクタ・ゲート間にＩＧＢＴ保護用のツェナダイオードが接続され、
前記１次電流遮断回路の出力端子は、前記ツェナダイオードのツェナ電流により前記ＩＧＢＴにコレクタ電圧クランプの自己バイアスをかける抵抗を介して前記ＩＧＢＴのゲートに接続され、一方、前記１次電流制限回路の出力端子は、前記抵抗よりも低抵抗のゲートラインを介して前記ＩＧＢＴのゲートに接続され、
且つ前記１次電流遮断回路は、点火制御信号に応じて前記ＩＧＢＴのゲート電圧をローレベルに落とす制御回路と、前記ゲート電圧に異常が生じた場合に強制的に前記ＩＧＢＴのゲート電圧をローレベルに落とす強制遮断回路とよりなり、この制御回路および強制遮断回路の出力端子を共有にして、この共有の出力端子が前記ゲートラインに前記抵抗を介して接続されていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記１次電流制限回路および前記１次電流遮断回路は、それらの出力端子を別々にした一つのＩＣに形成され、それらの出力端子が前記ＩＣを搭載する基板に設けたＩＧＢＴゲートラインに接続され、かつ前記１次電流制限回路の出力端子を前記１次電流遮断回路の出力端子よりも前記ＩＧＢＴのゲートに近い位置で前記ゲートラインに接続し、このゲートラインにおける前記１次電流制限回路の出力端子接続点と前記１次電流遮断回路の出力端子接続点との間に前記抵抗が設けられている請求項１記載の内燃機関用点火装置。
【請求項３】
前記強制遮断回路は、前記ゲート電圧が設定時間以上にハイレベルにあるときにゲート電圧を強制的にローレベルに落とす連続通電防止回路と、バッテリ電圧が設定値以上の状態のときに前記ゲート電圧をローレベルに落とす過電圧保護回路よりなる請求項１記載の内燃機関用点火装置。
【請求項４】
前記抵抗は１００Ω以上である請求項１から３のいずれか１項記載の内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関用点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの内燃機関用点火装置は、エンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）から送られる点火制御信号に応じて作動するパワースイッチング素子（パワートランジスタ）を用いて点火コイルに流れる１次電流を通電／遮断している。
【０００３】
この種の点火装置においては、パワートランジスタや点火コイルの損傷や破壊を防止するため、例えば、特開平８−２８４１５号公報に開示されるように、点火コイルに流れる１次電流を検出して１次電流を所定値以上流さないよう制限する１次電流制限回路や、ＥＣＵから送られてくる点火信号などの通電状態が所定時間以上続いた場合に、パワートランジスタをオフして１次電流の通電を強制的に遮断する連続通電防止回路を備えたものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
点火装置のパワースイッチング素子は、点火コイルの1次電流遮断時に発生するコレクタ電圧が素子耐圧をオーバーしないようにするために、耐圧保護を目的としてコレクタ電圧クランプ用のツェナダイオードを設けたものがある。このツェナダイオードは、パワースイッチング素子がバイポーラ形トランジスタである場合には、ベース・コレクタ間に接続され、ＩＧＢＴの場合にはゲート・コレクタ間に接続される。
【０００５】
パワースイッチング素子にＩＧＢＴを用いた点火装置は近年提案されているが、コレクタ電圧クランプ用のツェナダイオードを用いた場合に、解析調査の結果、次のようなことが解ってきた。
【０００６】
▲１▼上記クランプ動作は、ＩＧＢＴのゲートに自己バイアス用の抵抗（ここではこの抵抗をゲート抵抗素子と称することもある）を設け、コレクタ電圧がツェナダイオード以上になった場合に流れるツェナ電流により上記抵抗素子にＩＧＢＴの自己バイアス電圧を発生させ、これによりＩＧＢＴを再通電させることによりコレクタ電位をクランプするものである。したがって、ツェナダイオードの電流容量とツェナ動作抵抗の仕様を考慮して、ゲート抵抗素子の抵抗値を設定する必要がある。
【０００７】
前記ゲート抵抗素子が小さい場合には、大きなツェナ電流が流れる。そのため、ツェナ動作抵抗によってツェナ電圧が設定値以上に上昇し、且つこの上昇速度であるｄｖ／ｄｔが大きくなるため、ツェナ部酸化膜下の空乏層の成長が間に合わず素子耐圧を充分確保できなくなる可能性がある。
【０００８】
▲２▼一方、１次電流制限回路は、ＩＧＢＴのエミッタ側に設けた１次電流検出抵抗の電圧ドロップをモニタし、１次電流が設定値以上になった場合にゲートの電位を調整して、ＩＢＧＴを不飽和にするフィードバックループ制御により電流制限をかけている。
【０００９】
このようなフィードバックループ制御では、ループの一巡伝達遅れによる位相ずれでコレクタ電流及び1次電圧が発振するのを防止する必要がある。ＩＧＢＴはゲート酸化膜の影響でゲートに比較的大きな容量が存在しているため、位相ずれを少なくするためにはフィードバックループの回路抵抗をできるだけ小さくすることが望まれる。
【００１０】
ところで、この種の点火装置では、上記した１次電流制限回路のほかに次のような種々の目的で１次電流の通電を遮断する回路が設けられている。例えば、点火制御信号に応じて１次電流を遮断する制御回路や、点火制御信号が設定値以上に連続する場合（１次電流が設定値以上に連続する場合）に強制的に１次電流を遮断する連続通電防止回路や、バッテリ電圧が異常上昇した場合に１次電流を強制的に遮断する過電圧保護回路があげられる。１次電流の遮断はパワースイッチング素子のゲート電圧をローレベルに落として行なわれる。このような１次電流遮断回路の出力端子や１次電流制限回路を設ける場合にも上記▲１▼▲２▼の課題に対処する必要があるが、従来はそのような配慮をなした回路構成をなしたものが提案されていなかった。
【００１１】
本発明の目的は、上記課題を解決して点火装置の信頼性と動作安定の両立を図ることにある。また、上記した連続通電防止回路，過電圧保護回路が加わった場合でも、上記課題をコンパクトな回路構成で対応できるようにすることにある。
【００１２】
【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、点火コイルの１次電流の通電／遮断に用いるパワースイッチング素子にＩＧＢＴを用い、このＩＧＢＴのコレクタ・ゲート間にＩＧＢＴ保護用のツェナダイオードを接続し、かつ前記したような１次電流制限回路、１次電流遮断回路を備えた点火装置において、
前記１次電流遮断回路の出力端子は、前記ツェナダイオードのツェナ電流により前記ＩＧＢＴにコレクタ電圧クランプ用の自己バイアスをかける抵抗を介して前記ＩＧＢＴのゲートに接続され、一方、前記１次電流制限回路の出力端子は、前記抵抗よりも低抵抗のラインを介して前記ＩＧＢＴのゲートに接続されている構成とした。
【００１３】
また、その応用として、前記１次電流遮断回路は、点火制御信号に応じてＩＧＢＴのゲート電圧をローレベルに落とす制御回路のほかに、ゲート電圧に異常が生じた場合に強制的に該ゲート電圧をローレベルに落とす強制遮断回路（例えばゲート電圧がバッテリ電源などの異常により過電圧となった場合にゲート電圧をグランドに落としてＩＧＢＴひいては１次電流を強制遮断する過電圧保護回路や、点火制御信号ひいてはゲート電圧が設定値以上の長さとなった場合にゲート電圧をローレベルに落として１次電流を強制遮断する連続通電防止回路など）を備え、この制御回路および強制遮断回路の出力端子を共有にして、この共有の出力端子を前記抵抗を介して前記ＩＧＢＴのゲートに接続したものを提案する。
【００１４】
上記のようにすれば、１次電流制限回路のフィードバックループの回路抵抗を小さくするといった要求に応えつつ、ＩＧＢＴのコレクタ電圧クランプに用いる自己バイアスのゲート抵抗値を充分に確保することが可能になる。
【００１５】
したがって、ＩＧＢＴのコレクタ電圧が耐圧保護用ツェナ電圧以上になる場合に、ツェナ電流によってＩＧＢＴが自己バイアスかけられ、ＩＧＢＴが再通電することによりツェナ電圧の上昇速度ｄｖ／ｄｔを十分抑えられるため、ＩＢＧＴのコレクタ電圧をツェナ電圧でクランプすることができ、素子破壊を防止することができる。
【００１６】
また、ＩＧＢＴのゲートと１次電流制限回路の出力端子間を低抵抗または外部抵抗ゼロの状態にして、１次電流制御のフィードバック回路を形成し得るので、一巡伝達遅れの位相ずれを小さくして１次電流及び１次電圧の発振を防止できる。
【００１７】
１次電流遮断回路を複数種の目的をもった回路（点火制御のための１次電流遮断、過電圧保護のための１次電流遮断、連続通電防止のための１次電流遮断など）で構成しても、それらの出力端子を共有にして前記ＩＧＢＴのゲートと前記クランプ用のゲート抵抗素子を介して接続することで、ＩＣの端子数削減及び回路構成をコンパクトにすることができ、小型で安価な点火装置を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１９】
本実施例の説明に先立ち、図１により従来知られている内燃機関用点火システムの通常の構成例を説明する。
【００２０】
１はＥＣＵ、２′は点火コイルを駆動するための点火装置（点火駆動回路）、３は点火コイル、４は点火プラグを示す。
【００２１】
ＥＣＵ１はエンジン状態に応じて点火タイミング信号を算出するＣＰＵ８を有し、ＥＣＵ１の出力段は、ＰＮＰトランジスタ９、ＮＰＮトランジスタ１０、抵抗１１より構成されている。
【００２２】
ＥＣＵ１は、ＣＰＵ８により算出された適正な点火タイミング信号でトランジスタ９，１０をオン，オフ制御し、点火装置２にハイ，ローのパルス（点火制御信号）を出力する。
【００２３】
点火装置２′は、耐圧保護ツェナダイオード５ａを備えるパワートランジスタ５と、ハイブリッドＩＣ１３に実装された電流検出用抵抗６，電流制御（点火コイル１次電流制御）回路７および入力抵抗１２とにより構成される。ＥＣＵ１の出力信号（点火制御信号）がローからハイ信号になると、パワートランジスタ５は通電を開始し、点火コイル３の１次コイルに１次電流が流れる。点火制御信号がハイからロー信号に切り換わると、パワートランジスタ５の通電が遮断され、点火コイル３の２次コイルに数十キロＶの高電圧（点火電圧）が発生する。このとき、１次コイル側にも３００〜４００Ｖ程度の高電圧が誘起され、これを耐圧保護用のツェナダイオード５ａがクランプすることにより、パワートランジスタ５を保護している。
【００２４】
電流制御回路７は、１次電流検出用の抵抗６により検出される電圧値より１次電流値を監視し、１次電流が所定値以上にならないように制御する。
【００２５】
次に本発明の一実施例に係る点火装置の構成を図２により説明する。
【００２６】
図２において、１４は点火コイル、１５は点火コイルの１次コイルに流れる１次電流を通電，遮断するＩＧＢＴである。
【００２７】
点火装値２は、耐圧保護ツェナダイオード１５ａを備えるＩＢＧＴ１５、ハイブリッドＩＣ基板６０（図２の破線で囲む領域）、上記基板６０に実装された制御用ＩＣ７０（図２の点線で示す領域）などによって構成されている。
【００２８】
ＩＣ７０は、電源Ｖｃｃをつくるためのツェナダイオード１９、点火コイル１４の１次電流を制限する１次電流制限回路２７、電源電圧（バッテリ電圧）が設定値以上になった場合にそれを検出する過電圧検出回路４８、この過電圧検出回路４８の出力で作動するトランジスタ５０、点火制御信号の入力回路３２、その出力段に接続されたＩＧＢＴ制御用のトランジスタ３４、ＩＧＢＴ１５のゲートに所定時間以上のハイレベルの電圧が加わってＩＧＢＴ１５が連続通電状態にある場合（１次電流を通電させる点火制御信号が設定時間以上を越える場合）に、それを検出する連続通電検出回路３８及びそれに用いるトランジスタ４１，コンデンサ４０，抵抗３９、および上記連続通電状態が検出されると作動するトランジスタ４４などからなる。
【００２９】
上記したトランジスタ５０，３４，４４はＮＰＮトランジスタであり、そのエミッタは共通のラインを介して最終段の出力トランジスタ（ＮＰＮトランジスタ）３６のベースに接続されている。
【００３０】
トランジスタ３６は、過電圧検出回路４８がバッテリ電圧の異常上昇を検出した場合と、入力端子２９の点火制御信号がローレベルにある場合と、連続通電検出回路３８が連続通電を検出した場合に、各トランジスタ５０，３４，４４を介してオン状態になり、ＩＧＢＴのゲート電圧を、出力端子３７を介してローレベル（グランド）に落とすものである。それにより１次電流は遮断される。
【００３１】
ここで、過電圧検出回路４８，トランジスタ５０および３６が過電圧保護回路を構成し、入力回路３２，トランジスタ３４および３６が点火制御信号に応じた制御回路を構成し、抵抗３９，コンデンサ４０，連続通電検出回路３８，トランジスタ４４および３６が連続通電防止回路を構成する。また、上記過電圧保護回路，制御回路，連続通電防止回路が１次電流遮断回路を構成し、トランジスタ３６のコレクタ端子３７が１次電流遮断回路のＩＣ出力端子３７となる。すなわち、出力端子３７は、上記した過電圧保護回路，制御回路，連続通電防止回路の共有の出力端子となる。１次電流遮断回路の出力端子３７は後述するコレクタ電圧クランプ用の抵抗（ゲート抵抗素子）２１を介してＩＧＢＴ１５のゲートライン１００に接続されている。上記した過電圧保護回路および連続通電防止回路は、１次電流を強制的に遮断する強制遮断回路でもある。
【００３２】
ハイブリッドＩＣ基板６０は、バッテリ電源と接続されるバッテリ端子１６、ＩＧＢＴ１５のゲートに接続されるゲート端子２２、点火信号を入力する端子２９、グランド端子１８′を有し、前記制御用ＩＣ７０を搭載すると共に、その周辺に抵抗１７，２０，２１，２３，２４，２５，３０，４６を形成してなる。このうち抵抗２１がコレクタ電圧クランプの自己バイアス用のゲート抵抗素子となり、抵抗２３が１次電流検出用の抵抗素子となる。また、基板６０にはＩＣＢＴ１５のゲートライン１００やエミッタライン１０１となる配線が形成されている。基板６０は例えばセラミック基板である。
【００３３】
制御用ＩＣ７０の各端子は次のような接続態様をなしている。Ｖｃｃ端子１８は、抵抗１７を介して基板６０のバッテリ端子１６と接続される。過電圧検出回路４８の入力端子４７は、抵抗４６を介してバッテリ端子１６と接続される。点火信号入力回路３２の入力端子３１は、保護抵抗３０を介して基板６０の点火信号入力端子２９と接続される。グランド端子１８″は基板６０のグランド端子１８′と接続される。電流検出用の端子２７′は、分圧抵抗２４，２５を介して１次電流検出用の抵抗２３と接続される。１次電流制限回路の出力端子２８は、ＩＧＢＴ１５のゲート端子２２と接続される。１次電流遮断回路の出力端子３７は、ゲート抵抗素子２１を介してＩＧＢＴ１５のゲート端子２２と接続される。
【００３４】
点火装置２の電源は、バッテリ端子１６からとり、抵抗１７および制御ＩＣのＶｃｃ端子１８を介してツェナダイオード１９に印加されることによりＶｃｃ電圧が作られる。このＶｃｃ電位は、トランジスタ３６がオフの条件の下で入力抵抗２０，２１を介してＩＧＢＴ１５のゲートに印加されるよう構成されている。
【００３５】
電流検出用の抵抗２３は、ＩＧＢＴ通電時に流れる１次電流によって電圧ドロップし、その電圧ドロップが抵抗２４および２５で分圧されて電流制限回路２７によって検出される。
【００３６】
この電圧ドロップによる電位が所定値以上になると、電流制限回路２７は端子２８を介してＩＧＢＴ１５のゲート電圧を降下させ、それによりＩＧＢＴ１５を不飽和状態にして電流制限をかけるフィードバック制御回路が形成される。
【００３７】
ＥＣＵ（図１の符号１に相当）からの点火制御信号は、保護抵抗３０を介して入力回路３２に入力される。入力回路３２は、オン−オフ・スレッシュホールド電圧にヒステリシスを持たせた反転回路であり、入力電圧が設定したスレッシュホールド以上のハイレベル信号になると、ローレベルの信号を出力し、入力電圧が設定したスレッシュホールド以下（ローレベル信号）になるとハイレベル信号を出力する。
【００３８】
この出力によって次段のトランジスタ４２および３４は、それぞれ抵抗４１，３３を介して駆動される。トランジスタ４２は、連続通電検出に用いられる。
【００３９】
過電圧検出回路４８は、抵抗４６を介してバッテリ電圧を入力し、バッテリ電圧が設定値以上になった場合に抵抗４９を介してトランジスタ５０を駆動する。
【００４０】
連続通電検出回路３８は、入力回路３２の出力がローレベル（ゲート電圧ハイレベル；１次電流通電時）にあるときに、抵抗３９とコンデンサ４０で構成される時定数チャージ電圧をモニタし、設定値以上（換言すれば所定時間以上）になった場合に抵抗４３を介してトランジスタ４４をオン状態にする。それにより、ＩＧＢＴ１５に印加されるゲート電圧がハイからローレベルに落とされ、ＩＧＢＴ１５の連続通電が遮断（１次コイルの通電が遮断）される。
【００４１】
抵抗３９とコンデンサ４０で構成されるタイマーのチャージ電圧は、ＥＣＵから出力される点火信号がローレベル（入力回路３２の出力がハイレベル）の場合には、トランジスタ４２がオン状態になって、このトランジスタ４２を通して放電される。点火信号がハイレベル（入力回路３２の出力がローレベル）になると、上記したＣＲ時定数充電を開始する。すなわち、上記タイマーは、入力回路３２の信号のレベルによりセット／リセットされる。
【００４２】
トランジスタ３４，４４，５０のコレクタは、それぞれ抵抗３５，４５，５１を介してＶｃｃ電源にプルアップされている。トランジスタ３４，４４，５０は、いずれも１次コイルの電流遮断系のトランジスタであり、これらのトランジスタのいずれか一つがオンすれば、最終段トランジスタ３６がオンし、それにより１次コイルの電流が遮断されるようになっている。すなわち、トランジスタ３４，４４，５０は、最終段の電流遮断用のスイッチング素子３６を共有している。
【００４３】
この１次電流遮断回路の出力端子３７と１次電流制限回路２７の出力端子２８とを分離することで、端子３７と２８とが別々にＩＧＢＴ１５のゲートライン１００に接続されている。また、１次電流制限回路２７の出力端子２８を１次電流遮断回路の出力端子３７よりもＩＧＢＴ１５のゲートに近い位置でゲートライン１００に接続している。ゲートライン１００における出力端子３７の接続点３７′と出力端子端子２８の接続点２８′との間には、コレクタクランプ用のゲート抵抗２１が介在している。
【００４４】
次に本実施例の一連の動作を、図３に示す波形（タイムチャート）を用いて説明する。
【００４５】
図３において、３ａはＥＣＵから出力される点火信号、３ｂはＩＧＢＴ１５のゲート電圧、３ｃはＩＧＢＴ１５に流れるコレクタ電流（１次電流）、３ｄは点火コイル１４の２次コイルに発生する２次電圧を示す。
【００４６】
シーケンス▲１▼の通常点火において、点火信号がローの状態において入力回路３２はハイを出力するため、次段トランジスタ３４のベースには抵抗３３を介して電流が印加され、トランジスタ３４がオンする。それにより、コレクタ抵抗３５によって制限された電流を最終段トランジスタ３６に供給して、トランジスタ３６をＯＮさせる。これによってＩＧＢＴ１５のゲート電圧はローになり、ＩＧＢＴ１５のコレクタ電流（１次電流）は非通電状態となっている。
【００４７】
この状態ではトランジスタ４２もＯＮしているため、抵抗３９とコンデンサ４０によって構成される時定数タイマーのチャージ電圧もローになっている。
【００４８】
点火信号が上昇しオン−スレッシュホールド電圧以上になると、入力回路３２はローを出力するためトランジスタ３４および３６はオフして、ＩＧＢＴゲート電圧はハイになり、１次電流を通電する。
【００４９】
また、トランジスタ４２はオフして、コンデンサ４０の電圧はＶｃ＝Ｖ（１−ｅ-(t/R×C)）で定義される時定数をもって充電される。コレクタ電流が通電されると、点火コイル１４の1次電流は1次インダクタンスと1次抵抗による時定数を持って立ち上がる。
【００５０】
ＥＣＵによって演算された点火タイミングで点火制御信号（点火信号）はローになる。この時、点火信号がオフ−スレッシュホールド以下になると、トランジスタ３４，３６がオンしてＩＧＢＴ１５のゲート電圧がローになり、ＩＧＢＴ１５がオフし、１次電流は急速に遮断され点火コイル１４の２次側に数十キロボルトの２次電圧を誘起する。２次電圧は点火コイルの仕様よって異なるが、通常３０ｋＶ〜４５ｋＶの電圧である。これと同時にトランジスタ４２がオンしてコンデンサ４０の電荷を引き抜き、時定数タイマーをリセットする。
【００５１】
図３では、点火コイルの高圧端が点火プラグから外れてスパークしない状態の波形を示している。このようにしたのは、後述するゲート電圧のクランプした状態が顕著に表れるためである。
【００５２】
２次電圧が発生すると、ＩＧＢＴ１５のコレクタには点火コイル１４の発生電圧（２次電圧）に対して１次コイルと２次コイルの巻数比に対応した電圧（ここでは、この電圧をノイズ電圧と称することもある）が発生する。このノイズ電圧は、例えば、巻数比６０の点火コイルで２次電圧が４０ｋＶの場合には、６６６Ｖ程度の高電圧である。これがＩＧＢＴのコレクタにそのままかかるとＩＧＢＴ１５が損なわれる。そこで、通常の点火用ＩＧＢＴには、コレクタ電圧が素子耐電圧以上にならないように、３５０Ｖ〜５００Ｖのクランプ用ツェナダイオード１５ａがＩＧＢＴ１５のコレクタ・ゲート間に設けられている。
【００５３】
このツェナダイオード１５ａによってコレクタ電圧はクランプされ、それ以上に上がることはない。
【００５４】
コレクタクランプの動作原理は、コレクタ電圧がツェナ電圧を越えると、ツェナ電流が流れ（ツェナ電流はゲート抵抗２１，端子３７，トランジスタ３６を介してグランドに流れる）、それによりゲートに設けたゲート抵抗２１に電圧が発生し、この電圧がＩＧＢＴ１５のオン動作電圧まで上昇すると、ＩＧＢＴ１５がバイアスされて再通電することでコレクタ電位をクランプする。
【００５５】
次に点火信号が設定時間以上にハイレベルとなりＩＧＢＴが連続通電状態になった場合について説明する。図３では、この状態をシーケンス▲２▼により示す。
【００５６】
シーケンス▲２▼の連続通電においては、点火信号がオンしてＩＧＢＴゲート電圧はハイになりコレクタ電流（１次電流）を通電するし、コンデンサ４０の電圧は時定数をもって充電される。
【００５７】
連続通電によりＩＧＢＴ１５のコレクタ電流が上昇し電流制限値まで流れると、まず電流制限回路２７が動作してＩＧＢＴを不飽和にする。それにより、ゲート電圧が降下しコレクタ電流（１次電流）が制限される。
【００５８】
この１次電流制限は、ＩＧＢＴ１５のエミッタに接続された電流検出用抵抗２３に発生する電圧を検出し、ＩＧＢＴ１５のゲートを制御して不飽和状態にするフィードバック制御回路である。このフィードバックループの一巡伝達遅れによる位相ずれが大きくなるとコレクタ電流および１次電圧は発振するおそれがある。
【００５９】
ＩＧＢＴ１５のゲートは、そのＭＯＳ構造から容量が存在しているため、フィードバックループを形成するＩＧＢＴゲートの抵抗が大きくなると容量の影響で位相ずれが大きくなる。この位相ずれを少なくするために、１次電流制限回路の出力端子２８とＩＧＢＴ１５のゲート間は抵抗をできるだけ小さくして直接制御することが望ましい。
【００６０】
そこで、本実施例では、ＩＧＢＴ１５の自己バイアス用のゲート抵抗２１を１次電流制限のフィードバックループ系から外すようにした。そのために、ＩＧＢＴ１５のゲート端子２２と１次電流制限回路の出力端子２８との間にはゲート抵抗２１を配置せず、かつ出力端子２８と電流遮断系の出力端子（ＩＧＢＴ自己バイアス用の端子兼用）３７とを別々（それぞれ独立した端子として分離させる）にして、電流制限端子２８と電流遮断系端子３７との間にゲート抵抗２１を設けた。このようにすれば、１次電流遮断回路の出力端子３７は、ＩＧＢＴ１５の自己バイアス確保のためのゲート抵抗素子２１を介してＩＧＢＴ１５のゲートに接続され、一方、１次電流制限回路２７の出力端子２８は、ゲート抵抗素子２１よりも低抵抗のラインを介してＩＧＢＴ１５のゲートに接続され、１次電流および電圧の発振を防止することが可能になる。
【００６１】
上記した連続通電時の電流制限状態が継続され、コンデンサ４０の電位が設定値まで上昇すると、連続通電検出回路３８は抵抗４３を介してトランジスタ４４，３６をオンさせてＩＧＢＴ１５のゲート電圧をローレベルにする。
【００６２】
これによってコレクタ電流は急速に遮断され、点火コイル１４の２次側に高電圧を誘起させる。同時にＩＧＢＴ１５のコレクタには、上記したノイズ電圧を発生するが、それにより生じるツェナ電流によりゲート抵抗２１の電圧がＩＧＢＴ１５のオン動作電圧まで上昇すると、ＩＧＢＴ１５がバイアスされて再通電することでコレクタ電圧をクランプする。
【００６３】
動作波形としては説明していないが、異常が発生してバッテリ電圧が上がり、過電圧検出回路４８が動作すると、トランジスタ５０および３６がオンし、ＩＧＢＴ１５のゲート電圧をローにする。この時、コレクタ電流が通電中であると、この動作によってコレクタ電流は急速に遮断され、点火コイル１４の２次側に高電圧を誘起させる。同時にＩＧＢＴ１５のコレクタに高電圧（ノイズ電圧）が誘起されるが、このノイズ電圧は、既述したようにＩＧＢＴ１５を再通電させてクランプする。
【００６４】
ＩＧＢＴ１５においてツェナダイオードが動作するためには、ゲート抵抗２５が必要となり、ゲート抵抗の値はツェナの動作抵抗とツェナ電流を考慮して決定する必要がある。ゲート抵抗がない状態でツェナが動作すると、ツェナ電圧はツェナ電流によって動作抵抗分上昇し、ＩＧＢＴ素子耐圧をオーバーする。またこの状態において、電圧上昇速度ｄｖ／ｄｔが急速であると、酸化膜したの空乏層の成長が間に合わず充分な耐圧が確保出来ず破壊に至る可能性がある。一方で１次電流制限回路としてはフィードバックループの一巡伝達遅れの関係でゲート抵抗を大きくできないという問題があるため、本実施例のように回路構成することは有効である。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、ＩＧＢＴを用いた点火装置において、１次電流制限機能を安定させることと１次電流遮断時のコレクタ電圧クランプ動作とを両立させることにより素子の損壊を防止し、信頼性の高い点火装置を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来より知られている通常の点火装置の構成例を示す回路図。
【図２】本発明の一実施例を示す回路図。
【図３】上記実施例の動作波形を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…ＥＣＵ、２…点火装置、３，１４…点火コイル、４…点火プラグ、６，２３…１次電流検出用抵抗、７，２７…１次電流制限回路、１５…ＩＧＢＴ、１５ａ…ツェナダイオード、２１…クランプ用ゲート抵抗素子、２２…ゲート端子、２８…１次電流制限回路の出力端子、２８′…出力端子２８の接続点、３２…点火信号入力回路、３７…１次電流遮断回路の出力端子、３７′…出力端子３７の接続点、３８…連続通電検出回路、４８…過電圧検出回路、６０…ハイブリッドＩＣ基板、７０…制御ＩＣ、１００…ゲートライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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