JP3564764B2

JP3564764B2 - Electronic control unit

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Publication number: JP3564764B2
Application number: JP32504594A
Authority: JP
Inventors: 博之伊奈; 聖山本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: JPH08181590A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、所定の制御対象を制御するための電子制御装置に関し、特に入力保護用の抵抗が内部に形成された半導体集積回路を備えた電子制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、所定の制御対象を制御するための電子制御装置には、外部からの信号を入力して、種々の演算処理を行ったり、負荷を駆動するための駆動信号を出力したりする半導体集積回路が搭載されている。そして、このような半導体集積回路の内部には、信号を入力するための入力端子に対して直列に、静電気やサージ等の過電圧からトランジスタ等の内部素子を保護するための保護抵抗を、例えば拡散抵抗によって形成するようにしている。
【０００３】
ここで、この種の半導体集積回路は、一般的に、Ｐ形半導体基板上に成長させたＮ形エピタキシャル層（Ｎ層）に拡散によってＰＮ接合を形成し、これを逆バイアスすることによって各素子領域を分離する、所謂ＰＮ接合分離法によって形成されており、その構造上、上記拡散抵抗を形成すると、例えば特開昭６３−３１４０２０号公報や特開平５−２２０９９号公報にも記載されているように、入力端子側をアノードとし電源側をカソードとした寄生ダイオードが形成される。
【０００４】
一方、このような半導体集積回路を搭載した電子制御装置としては、例えば図６に示すようなものがある。
図６に示すように、この電子制御装置１００は、車両の内燃機関を制御するためのものであり、車両のバッテリＢＴからの電圧（通常１２Ｖ）を所定の電源電圧（例えば５Ｖ）ＶＳに変換して常時出力する第１電源回路１０２と、バッテリＢＴからの電圧をイグニッションスイッチＩＧＳがＯＮされたときにのみ所定の電源電圧（例えば５Ｖ）ＶＭに変換して出力する第２電源回路１０４と、第１電源回路１０２からの電力供給を受けて作動すると共に、予め設定された制御プログラム及び各種センサ信号等に基づいて制御信号を出力するマイクロコンピュータ１０６と、第２電源回路１０４からの電力供給を受けて作動すると共に、マイクロコンピュータ１０６から出力される制御信号に応じて、燃料噴射弁やイグナイタ等の各種アクチュエータ１０８ａ，１０８ｂ，…を駆動する駆動用トランジスタ１１０ａ，１１０ｂ，…へ駆動信号を夫々出力する複数のコンパレータ１１２ａ，１１２ｂ，…が内部に形成された出力用ＩＣ（半導体集積回路）１１４と、から構成されている。
【０００５】
尚、図６において、１１６ａ，１１６ｂ，…は、マイクロコンピュータ１０６の出力ポートであり、１１８ａ，１１８ｂ，…は、出力用ＩＣ１１４における各コンパレータ１１２ａ，１１２ｂ，…の内部にて、そのプラス端子「＋」側に図示しない入力保護抵抗（拡散抵抗）を形成した際にできた寄生ダイオードであり、１２０ａ，１２０ｂ，…は、マイクロコンピュータ１０６の出力端子と出力用ＩＣ１１４の入力端子との間に夫々設けられた電流制限用の抵抗器であり、１２２は、第２電源回路１０４からの電源電圧ＶＭを電力源とする回路全体の合成抵抗である。また、コンパレータ１１２ａ，１１２ｂ，…のマイナス端子「−」は、出力用ＩＣ１１４の内部にて、所定の基準電圧（例えば電源電圧ＶＭの２分の１）の電圧ラインに接続されている。
【０００６】
そして、この電子制御装置１００では、マイクロコンピュータ１０６が、図示しない入力端子を介して、第２電源回路１０４からの電源電圧ＶＭが所定値（例えば２．５Ｖ）以上であるか否かを検出し、電源電圧ＶＭが所定値以上のときにイグニッションスイッチＩＧＳがＯＮされていると判断して、各出力ポート１１６ａ，１１６ｂ，…から適宜ハイレベルの制御信号を出力する。すると、その制御信号は、出力用ＩＣ１１４内の対応するコンパレータ１１２ａ，１１２ｂ，…により電流増幅されて、駆動用トランジスタ１１０ａ，１１０ｂ，…に出力され、これによりアクチュエータ１０８ａ，１０８ｂ，…が駆動される。
【０００７】
また、マイクロコンピュータ１０６は、第２電源回路１０４からの電源電圧ＶＭが所定値よりも小さくなったことを検出すると、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされたと判断して、制御データ等をＲＡＭに保持した状態で制御信号の出力を停止し（ハイインピーダンス状態にし）、更に自己の動作クロックを発生させる発振回路（図示せず）の発振動作を停止させる、所謂スタンバイモードに入るようになっている。
【０００８】
つまり、この電子制御装置１００では、マイクロコンピュータ１０６が、第２電源回路１０４からの電源電圧ＶＭの値に基づいてイグニッションスイッチＩＧＳがＯＮされているか否か、即ち内燃機関を制御しなければならないか否かを判定し、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＮされていると判定した場合にのみ、各種制御演算及び出力用ＩＣ１１４への制御信号の出力を行うようにしている。
【０００９】
尚、マイクロコンピュータ１０６をイグニッションスイッチＩＧＳのＯＮ・ＯＦＦに関わらない第１電源回路１０２からの電源電圧ＶＳで作動させるようにしているのは、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされたときにでも制御データをＲＡＭ等に記憶して保持する、所謂メモリバックアップを行うためである。また、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされたときにマイクロコンピュータ１０６の実質的な制御動作を停止させるようにしているのは、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされると、内燃機関の運転が停止してバッテリＢＴへの充電も停止されるため、第１電源回路１０２の電源系での消費電流、即ちバッテリＢＴの消費電流を低減して、バッテリ上がりを防止するためである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電子制御装置では、以下のような問題があった。
即ち、マイクロコンピュータ１０６がハイレベルの制御信号を出力しているときにイグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされた場合には、図６の矢印に示すように、マイクロコンピュータ１０６の出力ポート１１６ａ，１１６ｂ，…から、抵抗器１２０ａ，１２０ｂ，…、出力用ＩＣ１１４の入力端子、及び出力用ＩＣ１１４内の寄生ダイオード１１８ａ，１１８ｂ，…を介して、第２電源回路１０４の電源系へ電流Ｉが回り込んでしまう。
【００１１】
そして、この場合に、前記抵抗器１２０ａ，１２０ｂ，…が設けられていないか、或いはその抵抗値が前記合成抵抗１２２の抵抗値に比べて小さいと、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされたにも関わらず、第２電源回路１０４の電源系の電圧ＶＭが上記所定値（２．５Ｖ）以下にならなくなってしまうため、マイクロコンピュータ１０６は、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＮされたままであると判定してスタンバイモードにならず、この結果、マイクロコンピュータ１０６が制御信号を出力し続けて、バッテリ上がりを招いてしまう虞が生じる。
【００１２】
そこで、従来より、図６に示すように、マイクロコンピュータ１０６の各出力端子と出力用ＩＣ１１４の各入力端子との間に、合成抵抗１２２よりも抵抗値の十分大きな抵抗器１２０ａ，１２０ｂ，…を、夫々直列に設けるようにしており、これによって、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされたときに、第２電源回路１０４の電源系の電圧ＶＭが確実に所定値以下にまで低下するようにしている。
【００１３】
例えば、合成抵抗１２２の抵抗値が５０Ωで、各抵抗器１２０ａ，１２０ｂ，…の抵抗値が１ｋΩであり、マイクロコンピュータ１０６が３つの出力ポートから同時にハイレベルの制御信号を出力しているときに、イグニッションスイッチがＯＦＦされた場合には、第２電源回路１０４の電源系の電圧ＶＭは、即座に約０．６Ｖにまで低下されることとなる。よって、マイクロコンピュータ１０６は、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされたことを確実に検出して、スタンバイモードに入ることができるようになる。
【００１４】
このように、上記従来の電子制御装置では、マイクロコンピュータ１０６から出力用ＩＣ１１４へ出力する制御信号の数だけ、マイクロコンピュータ１０６の出力端子と出力用ＩＣ１１４の入力端子との間に、夫々、抵抗器１２０ａ，１２０ｂ，…を設けなければならず、しかも、通常この種の電子制御装置では、その数は数十本にも及ぶため、装置を小型化することが非常に難しかった。
【００１５】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、半導体集積回路を搭載した電子制御装置の構成を簡単にして小型化することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の本発明は、
所定の電源電圧を常時出力する第１の電源手段と、
所定のスイッチがＯＮされたときにのみ所定の電源電圧を出力する第２の電源手段と、
前記第１の電源手段からの電力供給を受けて作動すると共に、前記第２の電源手段からの電源電圧を検出して、該電源電圧が所定値以上であるときに所定の制御対象を制御するための制御信号を出力し、該電源電圧が所定値よりも小さくなると前記制御信号の出力を停止する制御手段と、
前記第２の電源手段からの電力供給を受けて作動すると共に、前記制御手段からの制御信号を入力し、該入力信号に応じて前記制御対象を制御するための所定の動作を行う半導体集積回路と、
を備え、前記半導体集積回路の内部には、前記制御信号を入力する入力端子に直列に入力保護用の抵抗が形成された電子制御装置において、
前記半導体集積回路が、当該集積回路内の各素子領域を所定の絶縁物により相互に分離する絶縁体分離法によって形成され、
前記制御手段にて前記制御信号を出力する出力端子と前記半導体集積回路の前記入力端子とを直接接続したこと、
を特徴とする電子制御装置を要旨としている。
【００１７】
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の電子制御装置において、前記制御手段は、所定の発振回路によって発生される発振クロックに基づき動作するものであり、前記第２の電源手段からの電源電圧が所定値よりも小さくなると前記発振回路の発振動作を停止させること、を特徴としている。
【００１８】
また更に、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の電子制御装置において、
当該電子制御装置は、前記制御対象として車両の内燃機関を制御するための車両用電子制御装置であり、
前記第１の電源手段が、前記車両に搭載されたバッテリから常時供給される電力を受けて前記電源電圧を出力すると共に、前記第２の電源手段が、前記バッテリから前記車両に設けられたスイッチを介して供給される電力を受けて前記電源電圧を出力すること、を特徴としている。
【００１９】
【作用及び発明の効果】
上記のように構成された請求項１に記載の電子制御装置においては、第１の電源手段が、所定の電源電圧を常時出力し、第２の電源手段が、所定のスイッチがＯＮされたときにのみ所定の電源電圧を出力する。そして、制御手段が、第１の電源手段からの電力供給を受けて作動すると共に、第２の電源手段からの電源電圧を検出して、検出した電源電圧が所定値以上であるときに所定の制御対象を制御するための制御信号を出力し、その電源電圧が所定値よりも小さくなると制御信号の出力を停止する。そして更に、入力端子に直列に入力保護用の抵抗が形成された半導体集積回路が、第２の電源手段からの電力供給を受けて作動すると共に、制御手段からの制御信号を前記入力端子を介して入力し、その入力信号に応じて制御対象を制御するための所定の動作を行う。
【００２０】
つまり、本発明の電子制御装置では、制御手段が、第２の電源手段からの電源電圧に基づいてスイッチがＯＮされているか否か、即ち制御対象を制御しなければならないか否かを判定し、スイッチがＯＮされていると判定した場合にのみ、半導体集積回路への制御信号の出力を行うようにしている。そして、これにより、スイッチがＯＦＦされて制御対象の実質的な制御を行わないときの、第１の電源手段の電源系での消費電流を最小限に抑えるようにしている。
【００２１】
尚、制御手段は、スイッチのＯＮ・ＯＦＦ状態に関わらない第１の電源手段からの電源電圧で作動するため、スイッチがＯＦＦされている間も、例えば、それまでの制御状態を継続して記憶する、所謂メモリバックアップ等の最低限の動作を行うことができる。
【００２２】
ここで、本発明の電子制御装置では、制御手段からの制御信号を入力する半導体集積回路が、当該集積回路内の各素子領域を所定の絶縁物により相互に分離する絶縁体分離法によって形成されており、その入力端子と、制御手段にて制御信号を出力する出力端子とを直接接続するようにしている。
【００２３】
即ち、半導体集積回路を絶縁体分離法によって形成すれば、内部の各素子領域は絶縁物によって相互に分離されるため、入力端子に直列に入力保護用の抵抗を形成しても、図６に示したような入力端子側をアノードとし電源側（第２の電源手段側）をカソードとした寄生ダイオードは生じない。よって、制御手段が制御信号を出力しているときにスイッチがＯＦＦされても、制御手段からの制御信号は第２の電源手段の電源系へ回り込むことがなく、この結果、制御手段の出力端子と半導体集積回路の入力端子とを、従来装置のように抵抗器を介すことなく、直接接続するようにしても、スイッチがＯＦＦされれば、第２の電源手段からの電源電圧は即座に所定値以下にまで低下することとなり、延いては、制御手段が制御信号の出力を停止して、第１の電源手段の電源系での消費電流が低減されることとなる。
【００２４】
このように、本発明の電子制御装置によれば、制御手段の出力端子と半導体集積回路の入力端子とを直接接続するようにしても、スイッチがＯＦＦされたときに、制御手段における制御信号の出力動作を確実に停止させることができ、これにより、従来必要であった制御手段と半導体集積回路との間の外付け抵抗器を削除して、装置構成の簡略化と小型化とを実現することができる。
【００２５】
次に、請求項２に記載の電子制御装置では、制御手段が、所定の発振回路によって発生される発振クロックに基づき動作し、第２の電源手段からの電源電圧が所定値よりも小さくなると、その発振回路の発振動作を停止させる。
つまり、通常、この種の制御手段としては、水晶発振子やセラミック発振子を主要部とした発振回路によって発生される発振クロックに基づいて動作するマイクロコンピュータや専用ＩＣ（ＡＳＩＣ）等が用いられるが、この場合には、第２の電源手段からの電源電圧が所定値よりも小さくなって制御信号の出力を停止しても、発振回路が発振動作していると、発振のために必要な電流は消費されてしまう。
【００２６】
そこで、請求項２に記載の電子制御装置では、制御手段が、第２の電源手段からの電源電圧が所定値よりも小さくなると、発振回路の発振動作を停止させるようにしており、これによって、スイッチがＯＦＦされた際の消費電流をより小さく抑えることができる。
【００２７】
次に、請求項３に記載の電子制御装置は、制御対象として車両の内燃機関を制御するものであり、第１の電源手段が、車両に搭載されたバッテリから常時供給される電力を受けて電源電圧を出力すると共に、第２の電源手段が、バッテリから車両に設けられたスイッチを介して供給される電力を受けて電源電圧を出力する。
【００２８】
つまり、請求項３に記載の電子制御装置では、制御手段へはバッテリから常時電力を供給して、スイッチがＯＦＦされたときにでもメモリバックアップ等の最低限の動作ができるようにし、半導体集積回路へは、スイッチがＯＮされているとき、即ち、内燃機関を実際に制御する必要があるときにのみ、バッテリからの電力が供給されるようにしている。そして、スイッチがＯＦＦされた時には、制御手段が制御信号の出力動作を停止するようにして、スイッチがＯＦＦされた時、即ち内燃機関が停止してバッテリへの充電が行われない時の消費電流を抑制し、バッテリ上がりを防止するようにしている。
【００２９】
そして、本発明の電子制御装置によれば、上述したように、スイッチがＯＦＦされたときの、第１の電源手段の電源系での消費電流（この場合はバッテリからの出力電流）を、装置構成を複雑にすることなく抑制することができるため、ただでさえ、バッテリ上がりと装置の大型化による配置スペースとが問題となる車両において、有効に適用することが可能となる。
尚、請求項４に記載のように、前記半導体集積回路の内部に形成された入力保護用の抵抗には、前記制御手段がハイレベルの前記制御信号を出力しているときに、前記第１の電源手段からの電源電圧が該制御手段における前記制御信号の出力ポート及び出力端子を経由して印加される。
【００３０】
【実施例】
以下に本発明が適用された実施例の電子制御装置について図面を用いて説明する。尚、本実施例の電子制御装置は、図６に示した従来の電子制御装置１００と同様に車両の内燃機関を制御するためのものであり、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ，内燃機関に送られる吸入空気の温度を検出する吸気温センサ，スロットル開度を検出するスロットルセンサ，及びクランク角を検出する回転角センサ等の、各種センサからの検出信号に基づいて、燃料噴射弁やイグナイタ等の各種アクチュエータを駆動することにより、内燃機関の制御を行う。
【００３１】
まず、図１は実施例の電子制御装置２の構成を表す構成図である。
図１に示すように、本実施例の電子制御装置２は、図６に示した従来の電子制御装置１００とほぼ同様に構成されている。そこで、以下、従来装置との相違点を明確にしつつ詳細に説明する。
【００３２】
電子制御装置２は、車両のバッテリＢＴからの電圧（通常１２Ｖ）を所定の電源電圧（本実施例では５Ｖ）ＶＳに変換して常時出力する第１電源回路４と、バッテリＢＴからの電圧をイグニッションスイッチＩＧＳがＯＮされたときにのみ所定の電源電圧（本実施例では、電源電圧ＶＳと同じ５Ｖ）ＶＭに変換して出力する第２電源回路６と、第１電源回路４からの電力供給を受けて作動すると共に、上述した各種センサ（図示せず）からの検出信号に基づいて所定の制御プログラムを実行し、その処理結果に応じて制御信号を出力する制御手段としてのマイクロコンピュータ８と、第２電源回路６からの電力供給を受けて作動すると共に、マイクロコンピュータ８から出力された各制御信号を入力し、その各信号を夫々電流増幅して駆動信号として出力する出力用ＩＣ（半導体集積回路）１０と、出力用ＩＣ１０から出力された各駆動信号に応じて、燃料噴射弁やイグナイタ等の各種アクチュエータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…を駆動する駆動用トランジスタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，…と、を備えている。
【００３３】
マイクロコンピュータ８は、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えた周知の構成を有しており、図１において、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…は、夫々、Ｐチャネルトランジスタ１８ａ及びＮチャネルトランジスタ１８ｂからなる周知の出力ポートであり、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，…は、各出力ポート１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…に夫々接続された出力端子である。また、２２ａ及び２２ｂは、ＣＰＵからの指令に応じてＰチャネルトランジスタ１８ａ及びＮチャネルトランジスタ１８ｂを夫々ＯＮ・ＯＦＦさせるためのスイッチング回路である。つまり、スイッチング回路２２ａ，２２ｂにより両トランジスタ１８ａ，１８ｂが共にＯＦＦされれば、出力ポートはハイインピーダンス状態となり、スイッチング回路２２ａによりＰチャネルトランジスタ１８ａだけがＯＮされれば、出力ポートからはハイレベルの信号が出力され（出力ポートから電流が流し出され）、逆に、スイッチング回路２２ｂによりＮチャネルトランジスタ１８ｂだけがＯＮされれば、出力ポートからはロウレベルの信号が出力される（出力ポートへ電流が流れ込む状態となる）。
【００３４】
また、マイクロコンピュータ８は、水晶発振子やセラミック発振子等を主要部とした外部の発振回路２４を発振させて、その発振信号を所定分周したクロック信号をＣＰＵ等の内部回路へ動作クロックとして出力するクロック発生部２６と、特定の入力端子２８に接続された入力ポート３０を介して第２電源回路６からの電源電圧ＶＭを監視し、電源電圧ＶＭが所定値（本実施例では、入力ポート３０の判定しきい値である２．５Ｖ）よりも小さくなると、制御データ等をＲＡＭに保持した状態で全出力ポート１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…の各トランジスタ１８ａ，１８ｂを全てＯＦＦさせると共に、クロック発生部２６に発振回路２４の発振動作を停止させるスタンバイ制御部３２と、を備えている。
【００３５】
一方、出力用ＩＣ１０は、マイクロコンピュータ８の各出力端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，…（出力ポート１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…）に夫々接続される入力端子３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…と、その各入力端子３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…にプラス端子「＋」が接続されると共に、マイナス端子「−」が当該ＩＣ１０内にて所定の基準電圧ライン（本実施例では、電源電圧ＶＭの２分の１の電圧）ＶＭ／２に接続された複数のコンパレータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，…と、各コンパレータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，…の出力ラインを電源電圧ＶＭに夫々プルアップするプルアップ抵抗３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，…と、各コンパレータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，…の出力信号を各駆動用トランジスタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，…へ駆動信号として出力する出力端子４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，…と、を備えている。
【００３６】
尚、図１において、マイクロコンピュータ８の出力ポート、出力用ＩＣ１０内のコンパレータ、及び駆動用トランジスタ等は、夫々３個ずつ示されているが、これら各部は、実際には数十個ずつ設けられている。また、図１において、４２は、本電子制御装置２にて、第２電源回路６からの電源電圧ＶＭを電力源とする回路全体の合成抵抗を表している。
【００３７】
次に、出力用ＩＣ１０の内部構造について説明する。
まず図２は、出力用ＩＣ１０の内部に形成されたコンパレータ３６ａを表す回路図である。尚、他のコンパレータ３６ｂ，３６ｃ，…も同様に構成されている。
【００３８】
図２に示すように、コンパレータ３６ａは、第２電源回路６からの電源電圧ＶＭを受けて所定の一定電流を流す定電流回路４４と、定電流回路４４にエミッタが接続された２つのＰＮＰ形トランジスタＴＲ１，ＴＲ２と、コレクタが前記トランジスタＴＲ１のコレクタと自己のベースとに接続され、エミッタが接地されたＮＰＮ形トランジスタＴＲ３と、コレクタが前記トランジスタＴＲ２のコレクタに接続され、ベースがトランジスタＴＲ３のベースに接続され、エミッタが接地されたＮＰＮ形トランジスタＴＲ４と、を備えた周知の構成を有している。
【００３９】
そして、トランジスタＴＲ１のベースは、入力保護用の拡散抵抗（以下、単に保護抵抗という）Ｒ１を介して当該ＩＣ１０の入力端子３４ａに接続され、トランジスタＴＲ２のベースは、当該ＩＣ１０の内部に形成されて電源電圧ＶＭを２分の１に分圧する分圧抵抗Ｒａ，Ｒｂの接続点に接続され、トランジスタＴＲ２，ＴＲ４のコレクタは、当該ＩＣ１０の出力端子４０ａに接続されている。つまり、保護抵抗Ｒ１のトランジスタＴＲ１とは反対側がプラス端子「＋」となり、トランジスタＴＲ２のベースがマイナス端子「−」となり、トランジスタＴＲ４のコレクタが出力端子となっている。また、分圧抵抗Ｒａ，Ｒｂの接続点が、上述した基準電圧ラインに対応している。
【００４０】
尚、入力端子３４ａとトランジスタＴＲ１のベースとの間に保護抵抗Ｒ１を直列に形成するようにしているのは、入力端子３４ａに静電気やサージ等の過電圧が印加された場合にトランジスタＴＲ１を始めとする内部素子が破壊されるのを防止するためである。
【００４１】
ここで、本実施例の出力用ＩＣ１０は、その断面を表す図３（Ａ）に示すように、各素子領域４６ａ，４６ｂ，…を絶縁物４８，５０によって相互に分離する絶縁体分離法（誘電体分離法）によって形成されている。尚、図３（Ａ）は、コンパレータ３６ａにおいて図３（Ｂ）に示す回路部分の断面を表しており、保護抵抗Ｒ１が形成された素子領域４６ａと、ＰＮＰ形トランジスタＴＲ１が形成された素子領域４６ｂの一部とを表している。
【００４２】
即ち、出力用ＩＣ１０では、Ｐ形シリコン基板（Ｐ形半導体基板）５２の上に埋め込み絶縁層４８が形成され、更に、その基板表面から溝状に絶縁部５０が形成されて、各素子領域４６ａ，４６ｂ，…が、相互に且つＰ形シリコン基板５２から絶縁されている。
【００４３】
そして、絶縁体分離法によるＩＣの製造方法については、例えば特開平６−１５１４５０号公報等に詳細に記載されているが、その一例の概略を保護抵抗Ｒ１の部分を中心に説明すると、まず、Ｐ形シリコン基板５２の表面に埋め込み絶縁層４８となる酸化膜（二酸化シリコン：ＳｉＯ_２）を形成し、その上にＮ形シリコン基板（以下、Ｎ層という）５４を貼り合せる。そして、Ｎ層５４に、Ｐ形不純物の拡散によって、保護抵抗Ｒ１となるＰ^＋層５６，ＰＮＰ形トランジスタＴＲ１のコレクタとなるＰ^＋層５８，及びＰＮＰ形トランジスタＴＲ１のエミッタとなるＰ^＋層（図示せず）等を形成した後、各素子領域４６ａ，４６ｂ，…の周囲の絶縁部５０となる場所に、埋め込み絶縁層４８まで溝６０を形成し、その溝６０の表面を酸化して二酸化シリコンからなる絶縁部５０を形成する。その後、溝６０の空洞部に保護用の多結晶シリコン６２を充填し、更に、入力端子３４ａとＰ^＋層５６（保護抵抗Ｒ１）とを結ぶ電極配線６４、及びＰ^＋層５６とＰＮＰ形トランジスタＴＲ１のベースとなるＮ層５４とを結ぶ電極配線６６等を形成すれば、図３（Ｂ）に示す回路部分が得られる。
【００４４】
以上のように構成された電子制御装置２においては、図４に示すように、第１電源回路４からは、イグニッションスイッチＩＧＳのＯＮ・ＯＦＦ状態に関わらず、常時５Ｖの電源電圧ＶＳが出力され、第２電源回路６からは、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＮされているときにだけ、５Ｖの電源電圧ＶＭが出力される。
【００４５】
そして、マイクロコンピュータ８は、そのスタンバイ制御部３２によって第２電源回路６からの電源電圧ＶＭを監視し、電源電圧ＶＭが２．５Ｖ以上であれば、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＮされていると判断して、内燃機関を制御するための各種制御処理を実行すると共に、その処理結果に応じて、各出力ポート１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…から適宜ハイレベルの制御信号を出力する。
【００４６】
すると、その制御信号は、出力用ＩＣ１０の入力端子３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…を介して、出力用ＩＣ１０内の各コンパレータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，…に入力され、各コンパレータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，…は、入力した制御信号の電圧レベルが基準電圧（２．５Ｖ）以上であれば、対応する駆動用トランジスタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，…にハイレベルの駆動信号を出力し、これによって、アクチュエータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…が駆動される。
【００４７】
一方、図４に示すように、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされると、第２電源回路６からの電源電圧ＶＭがほぼ０Ｖにまで低下するため、マイクロコンピュータ８においては、スタンバイ制御部３２が、電源電圧ＶＭが２．５Ｖよりも小さくなったことを検出し、全てのトランジスタ１８ａ，１８ｂをＯＦＦさせて全出力ポート１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…をハイインピーダンスの状態にすると共に、クロック発生部２６に発振回路２４の発振動作を停止させる。
【００４８】
即ち、マイクロコンピュータ８は、電源電圧ＶＭに基づきイグニッションスイッチがＯＦＦされたことを検出すると、制御データ等をＲＡＭに保持した状態で制御信号の出力を停止し、更に自己の動作クロックを停止させる、所謂スタンバイモードに入る。そして、これにより、バッテリＢＴへの充電が行われないときの消費電流を低減するようにしている。
【００４９】
そして、再びイグニッションスイッチＩＧＳがＯＮされて、第２電源回路６からの電源電圧ＶＭが２．５Ｖ以上になると、スタンバイ制御部３２がそれを検出して、マイクロコンピュータ８は通常の動作モードに復帰し、これにより、内燃機関の制御が再開される。
【００５０】
つまり、本実施例の電子制御装置２は、図６に示した従来の電子制御装置１００と全く同様に動作するのであるが、従来の電子制御装置１００に対して、出力用ＩＣ１０が絶縁体分離法によって形成されている点、及び、マイクロコンピュータ８の各出力端子２０ａ，２０ｂ，…と出力用ＩＣ１０の各入力端子３４ａ，３４ｂ，…とを、外付けの抵抗器（図６において１２０ａ，１２０ｂ，…）を介すことなく直接接続するようにしている点、が異なっている。
【００５１】
そこで、以下、マイクロコンピュータ８の各出力端子２０ａ，２０ｂ，…と、出力用ＩＣ１０の各入力端子３４ａ，３４ｂ，…とを、直接接続することができる理由について説明する。
まず、出力用ＩＣ１０を、従来の電子制御装置１００と同様に、ＰＮ接合分離法によって形成したと仮定すると、その断面は図５（Ａ）に示すようになる。尚、図５（Ａ）は、図３（Ａ）と同様に、コンパレータ３６ａにおいて、保護抵抗Ｒ１が形成された素子領域４６ａと、ＰＮＰ形トランジスタＴＲ１が形成された素子領域４６ｂの一部とを表している。
【００５２】
即ち、この場合には、Ｐ形シリコン基板（以下、Ｐ層という）６８の表面にＮ形エピタキシャル層（以下、Ｎ層という）７０が形成され、更に、各素子領域４６ａ，４６ｂ，…を分離するためのアイソレーションＰ形領域７２が、Ｎ層７０の表面からＰ層６８に達するまで形成されることとなる。尚、保護抵抗Ｒ１は、図３（Ａ）の場合と同様に、素子領域４６ａのＮ層７０にＰ形不純物の拡散によってＰ^＋層７４を形成することにより実現される。また、図５（Ａ）において、７６は、保護抵抗Ｒ１となるＰ^＋層７４と入力端子３４ａとを結ぶ電極配線であり、７８は、そのＰ^＋層７４とＰＮＰ形トランジスタＴＲ１のベースとなる素子領域４６ｂのＮ層７０とを結ぶ電極配線である。
【００５３】
そして、このように出力用ＩＣ１０をＰＮ接合分離法で形成した場合には、Ｐ層６８及びアイソレーションＰ形領域７２とＮ層７０との間を逆バイアスすることにより、各素子領域４６ａ，４６ｂ，…の相互間が電気的に分離される。
ここで、ＰＮ接合分離法を用いた場合には、図５（Ａ）に示すように、素子領域４６ａのＮ層７０をＮ^＋層８０によって電源電圧ＶＭにバイアスしなければならない。これは、ＰＮ接合分離法で形成された半導体集積回路では、高集積化した場合（各素子間の距離を小さくした場合）に、ＰＮ接合部にリーク電流が発生して入力端子３４ａの電気的特性に悪影響が出るからである。
【００５４】
即ち、素子領域４６ａのＮ層７０をＮ^＋層８０によって電源電圧ＶＭにバイアスしなかった場合の等価回路である図５（Ｂ）に示すように、ＰＮ接合分離法を用いた場合には、入力端子３４ａ（電極配線７６）に、Ｐ^＋層７４，Ｎ層７０，及びＰ層６８からなるＰＮＰ形の寄生トランジスタＴＲ５が接続されることとなる。そして、Ｎ層７０から素子分離のための逆バイアスによって電位が低くなっているＰ層６８へ、僅かなリーク電流Ｉ１が流れると、入力端子３４ａからＰ層６８（接地点）へは、寄生トランジスタＴＲ５の増幅率に応じた大きなリーク電流Ｉ２が流れてしまい、この結果、コンパレータ３６ａの入力インピーダンスが低下してしまう。
【００５５】
そこで、このようなリーク電流Ｉ２を防止するために、ＰＮ接合分離法を用いた場合には、保護抵抗Ｒ１が形成される素子領域４６ａのＮ層７０、即ち寄生トランジスタＴＲ５のベースを、Ｎ^＋層８０で電源電圧ＶＭにバイアスする必要が生じるのである。
【００５６】
ところが、Ｎ層７０をＮ^＋層８０で電源電圧ＶＭにバイアスすると、その場合の等価回路である図５（Ｃ）に示すように、保護抵抗Ｒ１のＰ^＋層７４とＮ層７０とにより、入力端子３４ａ側をアノードとし電源電圧ＶＭ側をカソードとした寄生ダイオードＤ１が形成され、この結果、入力端子３４ａに電源電圧ＶＭよりも寄生ダイオードＤ１の順方向電圧降下分だけ大きな電圧以上の電圧が加わると、入力端子３４ａから第２電源回路６の電源系へ電流が流れてしまう。
【００５７】
従って、このような寄生ダイオードＤ１が形成された場合には、マイクロコンピュータ８がハイレベルの制御信号を出力しているときに（即ち出力ポートのＰチャネルトランジスタ１８ａがＯＮしているときに）イグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされると、第１電源回路４から、マイクロコンピュータ８の出力ポート１６ａ，１６ｂ，…（Ｐチャネルトランジスタ１８ａ）、マイクロコンピュータ８の出力端子２０ａ，２０ｂ，…、出力用ＩＣ１０の入力端子３４ａ，３４ｂ，…、及び寄生ダイオードＤ１を経由して、第２電源回路６の電源系（合成抵抗４２）へ電流が回り込んでしまう。
【００５８】
この結果、図４の一点鎖線で示すように、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされても、第２電源回路６の電源系の電圧ＶＭは、電源電圧ＶＳ（５Ｖ）から寄生ダイオードＤ１の順方向電圧分だけ降下した電圧（ほぼ４．３Ｖ）のままとなってしまい、マイクロコンピュータ８がスタンバイモードに入らずに、バッテリ上がりを招いてしまう虞が生じる。
【００５９】
そこで、この不具合を解決するためには、「発明が解決しようとする課題」の項でも説明したように、マイクロコンピュータ８の各出力端子と出力用ＩＣ１０の各入力端子との間に、電流制限用の抵抗器を夫々設けなければならなかった。
これに対して、本実施例の電子制御装置２では、出力用ＩＣ１０を、実際には図３を用いて説明したように絶縁体分離法によって形成するようにしているため、その入力端子３４ａ，３４ｂ，…に直列に保護抵抗Ｒ１を形成しても、上述したような寄生ダイオードＤ１は生じない。
【００６０】
よって、マイクロコンピュータ８の出力端子２０ａ，２０ｂ，…と出力用ＩＣ１０の入力端子３４ａ，３４ｂ，…とを、抵抗器を介すことなく直接接続するようにしても、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされれば、第２電源回路６からの電源電圧ＶＭは確実にほぼ０Ｖにまで低下して、マイクロコンピュータ８は消費電流低減のためのスタンバイモードに入ることができる。
【００６１】
このように、本実施例の電子制御装置２によれば、マイクロコンピュータ８の各出力端子と出力用ＩＣ１０の各入力端子との間に夫々設けなければならなかった抵抗器を全て削除することができ、装置構成の簡略化と小型化とを実現することができる。
【００６２】
また、本実施例の電子制御装置２では、マイクロコンピュータ８が、イグニッションスイッチＩＧＳがＯＦＦされたことを検出すると、発振回路２４の発振を停止させるスタンバイモードに入るように構成されているため、内燃機関が停止してバッテリＢＴへの充電が行われない間の消費電流をより低減することができる。
【００６３】
尚、上記実施例では、制御手段としてマイクロコンピュータ８を用い、半導体集積回路として、マイクロコンピュータ８からの制御信号を電流増幅して出力するものを用いたが、本発明は、このような構成以外の装置に対しても適用することができる。
【００６４】
例えば、上記出力用ＩＣ１０に代えて、マイクロコンピュータ８からの信号に基づき所定の制御演算を行うようなＩＣを搭載した場合にも、そのＩＣを絶縁体分離法で形成し、更にそのＩＣの入力端子とマイクロコンピュータ８の出力端子とを直接接続することにより、装置の簡略化及び小型化を実現することができる。また、マイクロコンピュータ８に代えて、汎用ロジックＩＣにて構成された論理回路を用いたり、専用に設計・製造されたＩＣ（ＡＳＩＣ）を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の電子制御装置の構成を表す構成図である。
【図２】出力用ＩＣの内部に形成されたコンパレータを表す回路図である。
【図３】出力用ＩＣの構造を説明する説明図である。
【図４】実施例の電子制御装置の動作を説明する説明図である。
【図５】出力用ＩＣをＰＮ接合分離法で形成した場合の構造を説明する説明図である。
【図６】従来の電子制御装置の構成を表す構成図である。
【符号の説明】
２…電子制御装置４…第１電源回路６…第２電源回路
８…マイクロコンピュータ１０…出力用ＩＣ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…アクチュエータ
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…駆動用トランジスタ
１６ａ，１６ａ，１６ｂ…出力ポート
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…出力端子３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…入力端子
２４…発振回路２６…クロック発生部３２…スタンバイ制御部
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…コンパレータ４６ａ，４６ｂ…素子領域
４８…埋め込み絶縁層（絶縁物）５０…絶縁部（絶縁物）
５２…Ｐ形シリコン基板５４…Ｎ形シリコン基板（Ｎ層）
５６…Ｐ^＋層Ｒ１…保護抵抗ＢＴ…バッテリ
ＩＧＳ…イグニッションスイッチ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an electronic control device for controlling a predetermined control target, and more particularly to an electronic control device including a semiconductor integrated circuit in which a resistor for input protection is formed.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic control unit for controlling a predetermined control target receives a signal from the outside, performs various arithmetic processes, and outputs a drive signal for driving a load. The circuit is mounted. In such a semiconductor integrated circuit, a protection resistor for protecting an internal element such as a transistor from an overvoltage such as static electricity or surge is provided in series with an input terminal for inputting a signal, for example, by diffusion. It is formed by resistance.
[0003]
Here, this type of semiconductor integrated circuit generally forms a PN junction by diffusion in an N-type epitaxial layer (N layer) grown on a P-type semiconductor substrate, and reversely biases the PN junction to form each element. It is formed by a so-called PN junction isolation method that separates regions. When the diffusion resistance is formed on the structure, it is described in, for example, JP-A-63-314020 and JP-A-5-22099. As described above, a parasitic diode having the anode on the input terminal side and the cathode on the power supply side is formed.
[0004]
On the other hand, as an electronic control device equipped with such a semiconductor integrated circuit, for example, there is one as shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the electronic control unit 100 controls an internal combustion engine of a vehicle, and converts a voltage (normally 12 V) from a battery BT of the vehicle into a predetermined power supply voltage (for example, 5 V) VS. A first power supply circuit 102 that constantly outputs the voltage from the battery BT, a second power supply circuit 104 that converts the voltage from the battery BT to a predetermined power supply voltage (for example, 5 V) VM only when the ignition switch IGS is turned on, and outputs the same. The microcomputer 106 operates upon receiving power supply from the first power supply circuit 102 and outputs a control signal based on a preset control program, various sensor signals, and the like, and supplies power from the second power supply circuit 104. The actuator operates in response to a control signal output from the microcomputer 106 and various actuators such as a fuel injection valve and an igniter. An output IC (semiconductor integrated circuit) 114 in which a plurality of comparators 112a, 112b,... Respectively outputting drive signals to drive transistors 110a, 110b,. It is composed of
[0005]
In FIG. 6, reference numerals 116a, 116b,... Denote output ports of the microcomputer 106, and 118a, 118b,. Are formed when an input protection resistor (diffusion resistor) (not shown) is formed on the side of the microcomputer 106, and 120a, 120b,... Are provided between the output terminal of the microcomputer 106 and the input terminal of the output IC 114, respectively. The current limiting resistor 122 is a combined resistor of the entire circuit that uses the power supply voltage VM from the second power supply circuit 104 as a power source. The minus terminals “−” of the comparators 112a, 112b,... Are connected to a voltage line of a predetermined reference voltage (for example, a half of the power supply voltage VM) inside the output IC 114.
[0006]
In the electronic control unit 100, the microcomputer 106 detects via an input terminal (not shown) whether or not the power supply voltage VM from the second power supply circuit 104 is equal to or higher than a predetermined value (for example, 2.5 V). When the power supply voltage VM is equal to or higher than a predetermined value, it is determined that the ignition switch IGS is ON, and a high-level control signal is output from each of the output ports 116a, 116b,. Then, the control signals are current-amplified by the corresponding comparators 112a, 112b,... In the output IC 114 and output to the driving transistors 110a, 110b,..., Thereby driving the actuators 108a, 108b,. .
[0007]
When the microcomputer 106 detects that the power supply voltage VM from the second power supply circuit 104 has become smaller than a predetermined value, the microcomputer 106 determines that the ignition switch IGS has been turned off, and holds the control data and the like in the RAM. Then, the output of the control signal is stopped (into a high impedance state), and the oscillation operation of an oscillation circuit (not shown) for generating its own operation clock is stopped, that is, a so-called standby mode is entered.
[0008]
That is, in the electronic control unit 100, the microcomputer 106 determines whether or not the ignition switch IGS is turned on based on the value of the power supply voltage VM from the second power supply circuit 104, that is, whether the internal combustion engine must be controlled. It is determined whether the ignition switch IGS is ON or not, and various control calculations and output of control signals to the output IC 114 are performed.
[0009]
The microcomputer 106 is operated with the power supply voltage VS from the first power supply circuit 102 irrespective of ON / OFF of the ignition switch IGS because the control data is stored in the RAM even when the ignition switch IGS is turned off. This is for performing a so-called memory backup that is stored and held in a storage device. Further, the substantial control operation of the microcomputer 106 is stopped when the ignition switch IGS is turned off, because when the ignition switch IGS is turned off, the operation of the internal combustion engine is stopped and the battery BT is stopped. Is also stopped, so that the current consumption in the power supply system of the first power supply circuit 102, that is, the current consumption of the battery BT is reduced to prevent the battery from running out.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional electronic control device has the following problems.
That is, when the ignition switch IGS is turned off while the microcomputer 106 is outputting a high-level control signal, as shown by arrows in FIG. 6, the output ports 116a, 116b,. , The resistors 120a, 120b,..., The input terminals of the output IC 114, and the parasitic diodes 118a, 118b,.
[0011]
In this case, if the resistors 120a, 120b,... Are not provided, or if the resistance value is smaller than the resistance value of the combined resistor 122, the ignition switch IGS is turned off even though the ignition switch IGS is turned off. Since the voltage VM of the power supply system of the second power supply circuit 104 does not fall below the predetermined value (2.5 V), the microcomputer 106 determines that the ignition switch IGS remains ON and enters the standby mode. However, as a result, there is a possibility that the microcomputer 106 continues to output the control signal and the battery runs out.
[0012]
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 6, between the output terminals of the microcomputer 106 and the input terminals of the output IC 114, resistors 120a, 120b,. , So that when the ignition switch IGS is turned off, the voltage VM of the power supply system of the second power supply circuit 104 is surely reduced to a predetermined value or less.
[0013]
For example, when the resistance of the combined resistor 122 is 50Ω, the resistance of each of the resistors 120a, 120b,... Is 1 kΩ, and the microcomputer 106 outputs a high-level control signal from three output ports simultaneously. When the ignition switch is turned off, the voltage VM of the power supply system of the second power supply circuit 104 is immediately reduced to about 0.6V. Therefore, the microcomputer 106 can reliably detect that the ignition switch IGS has been turned off, and can enter the standby mode.
[0014]
As described above, in the above-described conventional electronic control device, the resistor between the output terminal of the microcomputer 106 and the input terminal of the output IC 114 corresponds to the number of control signals output from the microcomputer 106 to the output IC 114. 120a, 120b,..., And the number of electronic control devices of this type usually reaches several tens, making it very difficult to reduce the size of the devices.
[0015]
The present invention has been made in view of such a problem, and has as its object to simplify and reduce the size of an electronic control device equipped with a semiconductor integrated circuit.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention according to claim 1 made to achieve such an object,
First power supply means for constantly outputting a predetermined power supply voltage;
Second power supply means for outputting a predetermined power supply voltage only when a predetermined switch is turned on;
It operates by receiving power supply from the first power supply means, detects a power supply voltage from the second power supply means, and controls a predetermined control target when the power supply voltage is equal to or higher than a predetermined value. Control means for outputting a control signal for stopping the output of the control signal when the power supply voltage becomes lower than a predetermined value;
A semiconductor integrated circuit that operates upon receiving power supply from the second power supply unit, receives a control signal from the control unit, and performs a predetermined operation for controlling the control target in accordance with the input signal When,
An electronic control device in which a resistance for input protection is formed in series with an input terminal for inputting the control signal inside the semiconductor integrated circuit,
The semiconductor integrated circuit is formed by an insulator separation method of separating each element region in the integrated circuit from each other by a predetermined insulator,
An output terminal for outputting the control signal by the control means and the input terminal of the semiconductor integrated circuit being directly connected;
The gist is an electronic control device characterized by the following.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the electronic control device according to the first aspect, the control means operates based on an oscillation clock generated by a predetermined oscillation circuit. When the power supply voltage from the power supply unit becomes smaller than a predetermined value, the oscillation operation of the oscillation circuit is stopped.
[0018]
Still further, according to a third aspect of the present invention, in the electronic control device according to the first or second aspect,
The electronic control device is a vehicle electronic control device for controlling the internal combustion engine of the vehicle as the control target,
The first power supply means receives the power constantly supplied from a battery mounted on the vehicle, and outputs the power supply voltage, and the second power supply means includes a switch provided on the vehicle from the battery. The power supply voltage is output by receiving the power supplied through the power supply.
[0019]
[Action and effect of the invention]
In the electronic control device according to claim 1 configured as described above, the first power supply means always outputs a predetermined power supply voltage, and the second power supply means operates when a predetermined switch is turned on. Output a predetermined power supply voltage only to the power supply. The control means operates upon receiving power supply from the first power supply means, detects a power supply voltage from the second power supply means, and detects a predetermined power supply voltage when the detected power supply voltage is equal to or higher than a predetermined value. A control signal for controlling the control target is output, and the output of the control signal is stopped when the power supply voltage becomes lower than a predetermined value. Further, the semiconductor integrated circuit in which an input protection resistor is formed in series with the input terminal operates by receiving power supply from the second power supply means, and transmits a control signal from the control means via the input terminal. And performs a predetermined operation for controlling the control target according to the input signal.
[0020]
That is, in the electronic control device of the present invention, the control means determines whether or not the switch is turned on based on the power supply voltage from the second power supply means, that is, whether or not the control target has to be controlled. The control signal is output to the semiconductor integrated circuit only when it is determined that the switch is turned on. Thus, the current consumption in the power supply system of the first power supply means when the switch is turned off and the control target is not substantially controlled is minimized.
[0021]
Since the control means operates with the power supply voltage from the first power supply means regardless of the ON / OFF state of the switch, for example, the control state up to that point is continuously stored while the switch is turned off. That is, the minimum operation such as so-called memory backup can be performed.
[0022]
Here, in the electronic control device of the present invention, the semiconductor integrated circuit to which the control signal from the control means is input is formed by an insulator isolation method in which each element region in the integrated circuit is separated from each other by a predetermined insulator. The input terminal is directly connected to an output terminal for outputting a control signal by the control means.
[0023]
That is, if the semiconductor integrated circuit is formed by the insulator isolation method, the respective element regions inside are separated from each other by the insulator, so that even if a resistor for input protection is formed in series with the input terminal, FIG. A parasitic diode having the input terminal side as an anode and the power supply side (second power supply means side) as a cathode as shown does not occur. Therefore, even if the switch is turned off while the control means is outputting the control signal, the control signal from the control means does not flow to the power supply system of the second power supply means. Even if the input terminal of the semiconductor integrated circuit is directly connected to the input terminal of the semiconductor integrated circuit without using a resistor as in the conventional device, the power supply voltage from the second power supply means is immediately turned off when the switch is turned off. As a result, the control unit stops outputting the control signal, and the current consumption in the power supply system of the first power supply unit is reduced.
[0024]
As described above, according to the electronic control device of the present invention, even when the output terminal of the control means is directly connected to the input terminal of the semiconductor integrated circuit, when the switch is turned off, the control signal of the control means is not transmitted. The output operation can be reliably stopped, whereby the externally required resistor between the control means and the semiconductor integrated circuit, which is conventionally required, is eliminated, thereby realizing simplification and miniaturization of the device configuration. be able to.
[0025]
Next, in the electronic control device according to claim 2, when the control means operates based on the oscillation clock generated by the predetermined oscillation circuit, and the power supply voltage from the second power supply means becomes smaller than the predetermined value, The oscillation operation of the oscillation circuit is stopped.
That is, normally, as this type of control means, a microcomputer or a dedicated IC (ASIC) that operates based on an oscillation clock generated by an oscillation circuit mainly including a crystal oscillator or a ceramic oscillator is used. In this case, even if the power supply voltage from the second power supply unit becomes lower than a predetermined value and the output of the control signal is stopped, if the oscillation circuit is oscillating, the current required for oscillation is Will be consumed.
[0026]
Therefore, in the electronic control device according to the second aspect, the control means stops the oscillation operation of the oscillation circuit when the power supply voltage from the second power supply means becomes smaller than a predetermined value. The current consumption when the switch is turned off can be reduced.
[0027]
Next, an electronic control unit according to a third aspect controls an internal combustion engine of a vehicle as a control target, and the first power supply unit receives electric power constantly supplied from a battery mounted on the vehicle. While outputting the power supply voltage, the second power supply means receives the power supplied from the battery via a switch provided in the vehicle and outputs the power supply voltage.
[0028]
In other words, in the electronic control device according to the third aspect, power is always supplied to the control means from the battery so that the minimum operation such as memory backup can be performed even when the switch is turned off. The power is supplied from the battery only when the switch is ON, that is, when it is necessary to actually control the internal combustion engine. When the switch is turned off, the control means stops the output operation of the control signal. When the switch is turned off, that is, when the internal combustion engine stops and the battery is not charged, the current consumption is reduced. To prevent the battery from running down.
[0029]
According to the electronic control device of the present invention, as described above, when the switch is turned off, the current consumed by the power supply system of the first power supply means (in this case, the output current from the battery) is determined by the device. Since the configuration can be suppressed without complicating the configuration, the configuration can be effectively applied to a vehicle in which the problem of battery exhaustion and arrangement space due to an increase in the size of the device is a problem.
According to a fourth aspect of the present invention, when the control means outputs the high-level control signal, the first protection resistor is formed in the input protection resistor formed inside the semiconductor integrated circuit. The power supply voltage from the power supply means is applied via an output port and an output terminal of the control signal in the control means.
[0030]
【Example】
Hereinafter, an electronic control device according to an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. The electronic control unit according to the present embodiment is for controlling the internal combustion engine of the vehicle similarly to the conventional electronic control unit 100 shown in FIG. 6, and includes a water temperature sensor for detecting a cooling water temperature of the internal combustion engine, and an internal combustion engine. Based on detection signals from various sensors, such as an intake air temperature sensor that detects the temperature of intake air sent to the engine, a throttle sensor that detects a throttle opening, and a rotation angle sensor that detects a crank angle, a fuel injection valve or the like is used. The internal combustion engine is controlled by driving various actuators such as an igniter.
[0031]
First, FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of the electronic control device 2 of the embodiment.
As shown in FIG. 1, an electronic control unit 2 according to the present embodiment has substantially the same configuration as the conventional electronic control unit 100 shown in FIG. Therefore, hereinafter, the difference from the conventional device will be described in detail while clarifying the difference.
[0032]
The electronic control unit 2 converts a voltage (normally 12 V) from the battery BT of the vehicle into a predetermined power supply voltage (5 V in this embodiment) VS and constantly outputs the first power supply circuit 4. Only when the ignition switch IGS is turned on, the power is supplied from the second power supply circuit 6 which converts the voltage to a predetermined power supply voltage (in this embodiment, 5 V which is the same as the power supply voltage VS) VM and outputs the VM, and the first power supply circuit 4 And a microcomputer 8 serving as control means for executing a predetermined control program based on detection signals from the above-described various sensors (not shown) and outputting control signals in accordance with the processing results. , Operates by receiving power supply from the second power supply circuit 6, inputs control signals output from the microcomputer 8, and amplifies the respective signals to drive current. , An output IC (semiconductor integrated circuit), and drive transistors for driving various actuators 12a, 12b, 12c, such as fuel injectors and igniters, in accordance with the respective drive signals output from the output IC 10. 14a, 14b, 14c,...
[0033]
The microcomputer 8 has a well-known configuration including a CPU, a ROM, a RAM, and the like (not shown). In FIG. 1, reference numerals 16a, 16b, 16c, ... denote a P-channel transistor 18a and an N-channel transistor 18b, respectively. Are output terminals 20a, 20b, 20c,..., Which are connected to the output ports 16a, 16b, 16c,. Reference numerals 22a and 22b denote switching circuits for turning on / off the P-channel transistor 18a and the N-channel transistor 18b, respectively, in response to a command from the CPU. That is, if both transistors 18a and 18b are turned off by the switching circuits 22a and 22b, the output port is in a high impedance state. If only the P-channel transistor 18a is turned on by the switching circuit 22a, the output port is at a high level. A signal is output (a current flows out of the output port). Conversely, if only the N-channel transistor 18b is turned on by the switching circuit 22b, a low-level signal is output from the output port (a current flows to the output port). It will be in a flowing state).
[0034]
The microcomputer 8 oscillates an external oscillating circuit 24 having a crystal oscillator, a ceramic oscillator, or the like as a main part, and a clock signal obtained by dividing the oscillating signal by a predetermined frequency to an internal circuit such as a CPU as an operation clock. The power supply voltage VM from the second power supply circuit 6 is monitored via the output clock generator 26 and the input port 30 connected to the specific input terminal 28, and the power supply voltage VM is set to a predetermined value (in this embodiment, When the voltage is lower than 2.5 V, which is the determination threshold value of the port 30, the transistors 18a and 18b of all the output ports 16a, 16b, 16c,. The clock generation unit 26 includes a standby control unit 32 for stopping the oscillation operation of the oscillation circuit 24.
[0035]
On the other hand, the output IC 10 has input terminals 34a, 34b, 34c,... Connected to the output terminals 20a, 20b, 20c,. A positive terminal “+” is connected to the input terminals 34a, 34b, 34c,..., And a negative terminal “−” is connected to a predetermined reference voltage line (in this embodiment, a half of the power supply voltage VM in the present embodiment). , And a plurality of comparators 36a, 36b, 36c,... Connected to VM / 2, and pull-up resistors 38a, 38b for pulling up the output lines of the comparators 36a, 36b, 36c,. , 38c,... And the output signals of the comparators 36a, 36b, 36c,. Output terminals 40a to and outputting comprises 40b, 40c, ... and, a.
[0036]
In FIG. 1, the output port of the microcomputer 8, the comparator in the output IC 10, the driving transistor, and the like are each shown three by three, but these parts are actually provided by several tens of them. ing. In addition, in FIG. 1, reference numeral 42 denotes a combined resistance of the entire circuit in which the electronic control device 2 uses the power supply voltage VM from the second power supply circuit 6 as a power source.
[0037]
Next, the internal structure of the output IC 10 will be described.
First, FIG. 2 is a circuit diagram showing the comparator 36a formed inside the output IC 10. The other comparators 36b, 36c,... Have the same configuration.
[0038]
As shown in FIG. 2, the comparator 36a includes a constant current circuit 44 that receives a power supply voltage VM from the second power supply circuit 6 and flows a predetermined constant current, and two PNP type transistors whose emitters are connected to the constant current circuit 44. Transistors TR1 and TR2, an NPN transistor TR3 having a collector connected to the collector of the transistor TR1 and its own base, an emitter grounded, a collector connected to the collector of the transistor TR2, and a base connected to the base of the transistor TR3. And an NPN transistor TR4 whose emitter is grounded.
[0039]
The base of the transistor TR1 is connected to the input terminal 34a of the IC 10 via a diffusion resistor for input protection (hereinafter simply referred to as protection resistor) R1, and the base of the transistor TR2 is formed inside the IC 10. It is connected to the connection point of the voltage dividing resistors Ra and Rb for dividing the power supply voltage VM by half, and the collectors of the transistors TR2 and TR4 are connected to the output terminal 40a of the IC 10. That is, the opposite side of the protection resistor R1 from the transistor TR1 is a plus terminal “+”, the base of the transistor TR2 is a minus terminal “−”, and the collector of the transistor TR4 is an output terminal. The connection point between the voltage dividing resistors Ra and Rb corresponds to the above-described reference voltage line.
[0040]
The reason why the protection resistor R1 is formed in series between the input terminal 34a and the base of the transistor TR1 is that the transistor TR1 and the transistor TR1 are not connected when an overvoltage such as static electricity or surge is applied to the input terminal 34a. This is to prevent the internal element from being destroyed.
[0041]
Here, as shown in FIG. 3A showing a cross section of the output IC 10 of the present embodiment, the element isolation regions 46a, 46b,... Are separated from each other by insulators 48, 50. (Dielectric isolation method). FIG. 3A shows a cross section of the circuit portion shown in FIG. 3B in the comparator 36a. The element region 46a in which the protection resistor R1 is formed and the element region in which the PNP transistor TR1 is formed. 46b.
[0042]
That is, in the output IC 10, a buried insulating layer 48 is formed on a P-type silicon substrate (P-type semiconductor substrate) 52, and further, an insulating portion 50 is formed in a groove shape from the surface of the substrate. , 46b,... Are insulated from each other and from the P-type silicon substrate 52.
[0043]
A method of manufacturing an IC by the insulator isolation method is described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-151450. An outline of an example of the method will be described focusing on the protection resistor R1. An oxide film (silicon dioxide: SiO 2) serving as a buried insulating layer 48 is formed on the surface of the P-type silicon substrate 52.₂ ) Is formed, and an N-type silicon substrate (hereinafter, referred to as an N layer) 54 is bonded thereon. Then, a P-type impurity is diffused into the N⁺Layer 56, P serving as collector of PNP transistor TR1⁺Layer 58, and P serving as an emitter of the PNP transistor TR1.⁺After forming a layer (not shown) and the like, a groove 60 is formed up to the buried insulating layer 48 in a location to be the insulating portion 50 around each of the element regions 46a, 46b,..., And the surface of the groove 60 is oxidized. To form an insulating portion 50 made of silicon dioxide. After that, the cavity of the groove 60 is filled with polycrystalline silicon 62 for protection.⁺An electrode wiring 64 connecting to the layer 56 (protective resistor R1);⁺If the electrode wiring 66 and the like connecting the layer 56 and the N layer 54 serving as the base of the PNP transistor TR1 are formed, the circuit portion shown in FIG. 3B can be obtained.
[0044]
In the electronic control device 2 configured as described above, as shown in FIG. 4, the first power supply circuit 4 always outputs the power supply voltage VS of 5 V regardless of the ON / OFF state of the ignition switch IGS. The second power supply circuit 6 outputs a power supply voltage VM of 5 V only when the ignition switch IGS is ON.
[0045]
Then, the microcomputer 8 monitors the power supply voltage VM from the second power supply circuit 6 by the standby control unit 32, and determines that the ignition switch IGS is ON if the power supply voltage VM is 2.5 V or more. In addition to executing various control processes for controlling the internal combustion engine, a high-level control signal is output from each of the output ports 16a, 16b, 16c,.
[0046]
Then, the control signal is input to the comparators 36a, 36b, 36c,... In the output IC 10 via the input terminals 34a, 34b, 34c,. .. Output a high-level drive signal to the corresponding drive transistors 14a, 14b, 14c,... When the voltage level of the input control signal is equal to or higher than the reference voltage (2.5 V). , 12b, 12c,... Are driven.
[0047]
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the ignition switch IGS is turned off, the power supply voltage VM from the second power supply circuit 6 decreases to almost 0 V. When it is detected that the voltage VM has become smaller than 2.5 V, all the transistors 18a, 18b are turned off to set all the output ports 16a, 16b, 16c,. The oscillation operation of the oscillation circuit 24 is stopped.
[0048]
That is, when the microcomputer 8 detects that the ignition switch is turned off based on the power supply voltage VM, the microcomputer 8 stops outputting the control signal while holding the control data and the like in the RAM, and further stops its own operation clock. It enters a so-called standby mode. Thus, current consumption when the battery BT is not charged is reduced.
[0049]
Then, when the ignition switch IGS is turned on again and the power supply voltage VM from the second power supply circuit 6 becomes 2.5 V or more, the standby control unit 32 detects this and the microcomputer 8 returns to the normal operation mode. Thus, control of the internal combustion engine is restarted.
[0050]
That is, the electronic control device 2 of the present embodiment operates in exactly the same manner as the conventional electronic control device 100 shown in FIG. , And the output terminals 20a, 20b,... Of the microcomputer 8 and the input terminals 34a, 34b,... Of the output IC 10 are connected to external resistors (120a, 120b in FIG. 6). ,…) Are different in that they are directly connected without any intervention.
[0051]
Therefore, the reason why each output terminal 20a, 20b,... Of the microcomputer 8 can be directly connected to each input terminal 34a, 34b,.
First, assuming that the output IC 10 is formed by the PN junction separation method similarly to the conventional electronic control device 100, the cross section is as shown in FIG. 5A, similarly to FIG. 3A, in the comparator 36a, the element region 46a in which the protection resistor R1 is formed and a part of the element region 46b in which the PNP transistor TR1 is formed. Represents.
[0052]
That is, in this case, an N-type epitaxial layer (hereinafter, referred to as an N-layer) 70 is formed on the surface of a P-type silicon substrate (hereinafter, referred to as a P-layer) 68, and the element regions 46a, 46b,. An isolation P-type region 72 is formed from the surface of the N layer 70 to the P layer 68. Note that, as in the case of FIG. 3A, the protection resistor R1 is formed by diffusion of a P-type impurity into the N layer 70 of the element region 46a.⁺This is realized by forming the layer 74. Also, in FIG. 5A, reference numeral 76 denotes P which is the protection resistor R1.⁺An electrode wiring connecting the layer 74 and the input terminal 34a, and 78 is⁺This electrode wiring connects the layer 74 and the N layer 70 in the element region 46b serving as the base of the PNP transistor TR1.
[0053]
When the output IC 10 is formed by the PN junction isolation method in this manner, the element regions 46a and 46b are reverse biased between the P layer 68 and the isolation P-type region 72 and the N layer 70. ,... Are electrically separated from each other.
Here, in the case where the PN junction isolation method is used, as shown in FIG.⁺It must be biased by the layer 80 to the power supply voltage VM. This is because, in a semiconductor integrated circuit formed by the PN junction isolation method, when the integration degree is high (when the distance between the elements is reduced), a leak current is generated in the PN junction and the electric current of the input terminal 34a is reduced. This is because the characteristics are adversely affected.
[0054]
That is, the N layer 70 in the element region 46a is⁺As shown in FIG. 5B, which is an equivalent circuit when the power supply voltage VM is not biased by the layer 80, when the PN junction separation method is used, the P terminal is connected to the input terminal 34a (electrode wiring 76).⁺The PNP-type parasitic transistor TR5 including the layer 74, the N layer 70, and the P layer 68 is connected. When a slight leak current I1 flows from the N layer 70 to the P layer 68 whose potential is lowered by the reverse bias for element isolation, a parasitic transistor flows from the input terminal 34a to the P layer 68 (ground point). A large leak current I2 flows according to the amplification factor of TR5, and as a result, the input impedance of the comparator 36a decreases.
[0055]
Therefore, when the PN junction isolation method is used to prevent such a leakage current I2, the N layer 70 of the element region 46a where the protection resistor R1 is formed, that is, the base of the parasitic transistor TR5 is connected to the N⁺It is necessary to bias the power supply voltage VM in the layer 80.
[0056]
However, the N layer 70 is⁺When the layer 80 is biased to the power supply voltage VM, as shown in FIG.⁺The layer 74 and the N layer 70 form a parasitic diode D1 having the anode on the input terminal 34a side and the cathode on the power supply voltage VM side. As a result, the forward voltage of the parasitic diode D1 is higher than the power supply voltage VM at the input terminal 34a. If a voltage higher than the voltage by the amount of the drop is applied, a current flows from the input terminal 34a to the power supply system of the second power supply circuit 6.
[0057]
Therefore, when such a parasitic diode D1 is formed, the ignition is performed when the microcomputer 8 is outputting a high-level control signal (that is, when the P-channel transistor 18a of the output port is ON). When the switch IGS is turned off, the output ports 16a, 16b,... (P-channel transistor 18a) of the microcomputer 8, the output terminals 20a, 20b,. The current flows to the power supply system (combined resistor 42) of the second power supply circuit 6 via the terminals 34a, 34b,... And the parasitic diode D1.
[0058]
As a result, as shown by the one-dot chain line in FIG. 4, even if the ignition switch IGS is turned off, the voltage VM of the power supply system of the second power supply circuit 6 is reduced from the power supply voltage VS (5V) by the forward voltage of the parasitic diode D1. This causes the voltage (approximately 4.3 V) to drop, and the microcomputer 8 does not enter the standby mode, which may cause the battery to run down.
[0059]
Therefore, in order to solve this problem, as described in the section of “Problems to be Solved by the Invention”, a current limit is applied between each output terminal of the microcomputer 8 and each input terminal of the output IC 10. Resistors had to be provided for each.
On the other hand, in the electronic control unit 2 of the present embodiment, the output IC 10 is actually formed by the insulator separation method as described with reference to FIG. Even if the protection resistor R1 is formed in series with 34b,..., The above-described parasitic diode D1 does not occur.
[0060]
Therefore, even if the output terminals 20a, 20b,... Of the microcomputer 8 and the input terminals 34a, 34b,... Of the output IC 10 are directly connected without using a resistor, the ignition switch IGS is turned off. For example, the power supply voltage VM from the second power supply circuit 6 surely drops to almost 0 V, and the microcomputer 8 can enter a standby mode for reducing current consumption.
[0061]
As described above, according to the electronic control device 2 of the present embodiment, it is possible to eliminate all the resistors that had to be provided between each output terminal of the microcomputer 8 and each input terminal of the output IC 10. Thus, simplification and downsizing of the device configuration can be realized.
[0062]
Further, in the electronic control device 2 of the present embodiment, when the microcomputer 8 detects that the ignition switch IGS is turned off, the microcomputer 8 is configured to enter a standby mode in which the oscillation of the oscillation circuit 24 is stopped. Current consumption while the engine is stopped and the battery BT is not charged can be further reduced.
[0063]
In the above embodiment, the microcomputer 8 is used as the control means, and the semiconductor integrated circuit is a device that amplifies the control signal from the microcomputer 8 and outputs the amplified signal. However, the present invention is not limited to such a configuration. It can also be applied to the device of the above.
[0064]
For example, even when an IC that performs a predetermined control operation based on a signal from the microcomputer 8 is mounted in place of the output IC 10, the IC is formed by the insulator separation method, and the input of the IC is further performed. By directly connecting the terminal to the output terminal of the microcomputer 8, simplification and miniaturization of the device can be realized. Further, instead of the microcomputer 8, a logic circuit constituted by a general-purpose logic IC may be used, or an IC (ASIC) specifically designed and manufactured may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of an electronic control device according to an embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a comparator formed inside an output IC.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a structure of an output IC.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an operation of the electronic control device according to the embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a structure when an output IC is formed by a PN junction separation method.
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a configuration of a conventional electronic control device.
[Explanation of symbols]
2. Electronic control unit 4. First power supply circuit 6. Second power supply circuit
8 ... Microcomputer 10 ... Output IC
12a, 12b, 12c ... actuator
14a, 14b, 14c: driving transistors
16a, 16a, 16b ... output port
20a, 20b, 20c ... output terminal 34a, 34b, 34c ... input terminal
24 oscillation circuit 26 clock generator 32 standby controller
36a, 36b, 36c: comparator 46a, 46b: element region
48: embedded insulating layer (insulator) 50: insulating part (insulator)
52: P-type silicon substrate 54: N-type silicon substrate (N layer)
56 ... P⁺Layer R1 ... Protective resistance BT ... Battery
IGS ... ignition switch

Claims

First power supply means for constantly outputting a predetermined power supply voltage;
Second power supply means for outputting a predetermined power supply voltage only when a predetermined switch is turned on;
It operates by receiving power supply from the first power supply means, detects a power supply voltage from the second power supply means, and controls a predetermined control target when the power supply voltage is equal to or higher than a predetermined value. Control means for outputting a control signal for stopping the output of the control signal when the power supply voltage becomes lower than a predetermined value;
A semiconductor integrated circuit that operates upon receiving power supply from the second power supply unit, receives a control signal from the control unit, and performs a predetermined operation for controlling the control target in accordance with the input signal When,
An electronic control device in which a resistance for input protection is formed in series with an input terminal for inputting the control signal inside the semiconductor integrated circuit,
The semiconductor integrated circuit is formed by an insulator separation method of separating each element region in the integrated circuit from each other by a predetermined insulator,
An output terminal for outputting the control signal by the control means and the input terminal of the semiconductor integrated circuit being directly connected;
An electronic control device characterized by the above-mentioned.

The electronic control device according to claim 1,
The control means operates based on an oscillation clock generated by a predetermined oscillation circuit, and stops the oscillation operation of the oscillation circuit when a power supply voltage from the second power supply means becomes lower than a predetermined value. ,
An electronic control device characterized by the above-mentioned.

The electronic control device is a vehicle electronic control device for controlling the internal combustion engine of the vehicle as the control target,
The first power supply means receives the power constantly supplied from a battery mounted on the vehicle, and outputs the power supply voltage, and the second power supply means includes a switch provided on the vehicle from the battery. Receiving the power supplied through the power supply and outputting the power supply voltage;
The electronic control device according to claim 1 or claim 2, characterized in.

The electronic control device according to any one of claims 1 to 3,
A power supply voltage from the first power supply means is applied to an input protection resistor formed inside the semiconductor integrated circuit when the control means is outputting the control signal at a high level. Being applied via an output port and an output terminal of the control signal at
Electronic control device characterized by the above-mentioned.