JP5831392B2 - Ignition device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関用の点火装置に係り、特にプレイグニッションの発生を抑制する点火装置に関する。 The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine, and more particularly to an ignition device that suppresses the occurrence of pre-ignition.
内燃機関用の点火装置として、イグナイタ等の電子制御式の点火装置が利用されている。点火装置は、一次コイルに流れる電流値を絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)などで制御し、二次コイルに所定の電圧が発生するようにしている。通常、IGBTのコレクタ電極に一次コイルが接続され、エミッタ電極は接地されている。また、ゲート電極には、IGBTのオンオフを制御するコンパレータが接続されている。コンパレータには、非反転入力端子および反転入力端子に、それぞれ駆動信号と、動作の基準となる基準電位とが接続されている。そして、非反転入力端子の電位が反転入力端子の電位を超えると、ゲート電極に所定の電圧が印加され、IGBTがオンして一次コイルに電流が流れるようになっている。IGBTのオンオフを制御することで一次コイルに流れる電流を制御する。そして、電磁誘導により二次コイルに生じる電位に基づいて点火が行われる。 As an ignition device for an internal combustion engine, an electronically controlled ignition device such as an igniter is used. The ignition device controls the value of the current flowing through the primary coil by an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or the like so that a predetermined voltage is generated in the secondary coil. Usually, the primary coil is connected to the collector electrode of the IGBT, and the emitter electrode is grounded. Further, a comparator for controlling on / off of the IGBT is connected to the gate electrode. The comparator is connected to a non-inverting input terminal and an inverting input terminal, respectively, with a drive signal and a reference potential serving as a reference for operation. When the potential at the non-inverting input terminal exceeds the potential at the inverting input terminal, a predetermined voltage is applied to the gate electrode, the IGBT is turned on, and a current flows through the primary coil. The current flowing through the primary coil is controlled by controlling on / off of the IGBT. And ignition is performed based on the electric potential which arises in a secondary coil by electromagnetic induction.
点火装置は、電子回路に異常電流が流れると、所望のタイミングよりも早期に点火するプレイグニッションを生じてしまうことがある。特許文献1には、一次コイルへの通電時の発熱により異常動作しないようにするためのサーマルシャットオフ回路を備えた点火装置について記載されている。このような構成では、一次コイルに通電させている間において、温度検知回路が検出した温度が許容温度を超えるとIGBTへの通電が停止される。そして、IGBTの停止に伴って、点火装置を構成する素子の温度が低下すると再びIGBTに通電される。このため、本来IGBTが常時オンされ、一次コイルに通電させていなければならない状態でありながら、IGBTのオンオフの動作が行われてしまい、予期しない点火が生じる虞があった。特許文献1では、上記問題を解決するために、サーマルシャットオフ回路にラッチ回路を付属させることによって予期しない信号の変化を抑制し、プレイグニッションの発生を抑制する点火装置が提案されている。 When an abnormal current flows through an electronic circuit, the ignition device may generate preignition that ignites earlier than desired timing. Patent Document 1 describes an ignition device provided with a thermal shut-off circuit for preventing abnormal operation due to heat generation during energization of a primary coil. In such a configuration, energization of the IGBT is stopped when the temperature detected by the temperature detection circuit exceeds the allowable temperature while the primary coil is energized. And when the temperature of the element which comprises an ignition device falls with the stop of IGBT, it will supply with electricity to IGBT again. For this reason, the IGBT is normally turned on at all times and the primary coil must be energized, but the IGBT is turned on and off, and unexpected ignition may occur. In order to solve the above problem, Patent Document 1 proposes an ignition device that suppresses an unexpected signal change by attaching a latch circuit to a thermal shut-off circuit and suppresses the occurrence of pre-ignition.
特許文献1に記載の発明は、電子回路を構成する素子の温度に起因した異常電流を抑制するものである。このため、電子回路を構成する配線の断線に起因した異常電流によるプレイグニッションを抑制することはできない。 The invention described in Patent Document 1 suppresses an abnormal current caused by the temperature of an element constituting an electronic circuit. For this reason, preignition due to an abnormal current caused by disconnection of the wiring constituting the electronic circuit cannot be suppressed.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、配線の断線、特に一次コイルを接地する配線の断線に起因したプレイグニッションを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress pre-ignition caused by disconnection of wiring, particularly disconnection of wiring that grounds a primary coil.
上記目的を達成するために、本発明は、
メイン電源(15)とグランド(16)との間に配置され、互いに直列に接続された一次コイル(11)およびスイッチング素子(13,19)と、
該スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路(20)と、を有し、
該制御回路は、
電源端子(20a)およびグランド端子(20b)と、
入力端子としての非反転入力端子(20d)および反転入力端子(20c)と、
非反転入力端子および反転入力端子との電位差を基に、HighバイアスまたはLowバイアスの2つの極性を有する出力信号を出力する出力端子(20e)と、を備え、
反転入力端子は、メイン電源よりも低く、スイッチング素子をオンしない電位とされた第1電源(17)に接続され、
非反転入力端子は、出力信号の極性を規定する第2電源(18)に接続され、
グランド端子は、グランドに接続されており、
第1電源とグランドとの間に、直列に接続され、所定抵抗値を有する第1素子(21,25)および第2素子(22,26)を備え、
第1電源と制御回路の出力端子とが、保護スイッチ(24)を介して接続されており、
該保護スイッチは、第1素子と第2素子との間の中点電位に応じてオンオフされることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A primary coil (11) and switching elements (13, 19) disposed between the main power source (15) and the ground (16) and connected in series;
A control circuit (20) for controlling on / off of the switching element,
The control circuit
A power terminal (20a) and a ground terminal (20b);
A non-inverting input terminal (20d) and an inverting input terminal (20c) as input terminals;
An output terminal (20e) for outputting an output signal having two polarities of High bias or Low bias based on a potential difference between the non-inverting input terminal and the inverting input terminal;
The inverting input terminal is connected to the first power supply (17) which is lower than the main power supply and has a potential not to turn on the switching element
The non-inverting input terminal is connected to a second power source (18) that defines the polarity of the output signal,
The ground terminal is connected to the ground,
A first element (21, 25) and a second element (22, 26) connected in series between the first power source and the ground and having a predetermined resistance value,
The first power supply and the output terminal of the control circuit are connected via a protection switch (24),
The protection switch is turned on / off according to a midpoint potential between the first element and the second element.
本発明を採用することにより、一次コイルおよび制御回路とグランド(パワーグランド:以下、PGNDと示す)とを電気的に接続する配線が断線した場合に、制御回路の動作が不安定となって制御回路の出力信号が予期しないタイミングで変化することを防止することができる。 By adopting the present invention, when the wiring that electrically connects the primary coil and the control circuit to the ground (hereinafter referred to as PGND) is disconnected, the operation of the control circuit becomes unstable and control is performed. It is possible to prevent the output signal of the circuit from changing at an unexpected timing.
PGNDは、一次コイルおよび制御回路を共通して接地している。何らかの原因によりPGNDが断線すると、一次コイルおよび制御回路が電気的にフローティングになる。このような状態になると、メイン電源からメイン電源よりも電位の低い第1電源に向かって電流が流れる。また、制御回路のグランド端子は、メイン電源とPGNDを介することなく接続されるため動作が不安定となる。このため、制御回路の出力、すなわち、HighバイアスかLowバイアスを出力するタイミング、が制御できなくなり、予期しないタイミングでスイッチング素子がオンまたはオフすることになる。これにより、二次コイルに発生する電圧の発生タイミングも不規則になる。このため、プレイグニッションを生じる。 In the PGND, the primary coil and the control circuit are grounded in common. When PGND is disconnected for some reason, the primary coil and the control circuit are electrically floating. In such a state, a current flows from the main power source toward the first power source having a lower potential than the main power source. In addition, since the ground terminal of the control circuit is connected to the main power supply without going through PGND, the operation becomes unstable. For this reason, it becomes impossible to control the output of the control circuit, that is, the timing of outputting the high bias or the low bias, and the switching element is turned on or off at an unexpected timing. Thereby, the generation timing of the voltage generated in the secondary coil also becomes irregular. For this reason, pre-ignition occurs.
上記した構成では、第1電源とPGNDとの間に第1素子および第2素子が配置される。本発明では、第1素子および第2素子との間の中点電位に応じてオンオフする保護スイッチが配置されている。中点電位は、メイン電源および第1電源の電位と、第1素子および第2素子の抵抗値と、により規定される。保護スイッチは、第1電源と制御回路の出力端子との間に介在しており、保護スイッチがオンになると、出力端子の電位は、強制的に第1電源と同一の値となる。第1素子および第2素子の抵抗値を、PGNDが断線した時にオンになるように設定しておくことにより、予期しないタイミングでスイッチング素子がオフすることを防止することができる。したがって、二次コイルに発生する電圧の発生タイミングが不規則になることを防止することができる。 In the configuration described above, the first element and the second element are arranged between the first power supply and PGND. In the present invention, a protection switch that is turned on / off according to the midpoint potential between the first element and the second element is disposed. The midpoint potential is defined by the potentials of the main power source and the first power source and the resistance values of the first element and the second element. The protection switch is interposed between the first power supply and the output terminal of the control circuit. When the protection switch is turned on, the potential of the output terminal is forcibly set to the same value as that of the first power supply. By setting the resistance values of the first element and the second element so as to be turned on when the PGND is disconnected, it is possible to prevent the switching element from being turned off at an unexpected timing. Therefore, it is possible to prevent the generation timing of the voltage generated in the secondary coil from becoming irregular.
また、上記第1素子および第2素子は、第1電源側がカソードとなるように直列接続されたダイオード(21,22)であることが好ましい。 The first element and the second element are preferably diodes (21, 22) connected in series so that the first power supply side becomes a cathode.
これによれば、静電気放電(ESD)など、第1電源からPGNDに向かって大電流が流れてしまうようなサージに対して回路を保護することができる。また、回路の保護とともに、上記した効果を奏することもできる。すなわち、ESD耐性を確保しつつ、二次コイルに発生する電圧の発生タイミングが不規則になることを防止することができる。 According to this, it is possible to protect the circuit against a surge such as electrostatic discharge (ESD) in which a large current flows from the first power source toward PGND. In addition to the protection of the circuit, the above-described effects can be achieved. That is, it is possible to prevent the generation timing of the voltage generated in the secondary coil from becoming irregular while ensuring ESD resistance.
また、PGNDに接続された部分が電気的にフローティングであり、且つ、出力信号の極性がスイッチング素子をオンとする状態において、保護スイッチの閾値電圧は、出力信号の極性が変化する前に、保護スイッチがオンとなるように設定されることが好ましい。 In addition, when the part connected to PGND is electrically floating and the polarity of the output signal turns on the switching element, the threshold voltage of the protection switch is protected before the polarity of the output signal changes. It is preferable that the switch is set to be turned on.
これによれば、制御回路の動作の不安定化によってスイッチング素子がオフされる前に、保護スイッチがオンしてスイッチング素子がオフする。このため、一次コイルを流れる電流が、より低い状態でスイッチング素子をオフすることができる。したがって、電磁誘導によって生じる二次コイルの誘導電圧を、制御回路の不安定化によってスイッチング素子がオフする場合に較べて小さくすることができる。換言すれば、メイン電源から第1電源に流れる電流がより小さい状態で保護スイッチをオンするように保護スイッチの閾値電圧を設定することにより、二次コイルに発生する誘導電圧を、点火に至る電圧よりも小さくすることができる。したがって、プレイグニッションの発生を抑制することができる。 According to this, the protection switch is turned on and the switching element is turned off before the switching element is turned off due to the unstable operation of the control circuit. For this reason, a switching element can be turned off in the state where the electric current which flows through a primary coil is lower. Therefore, the induced voltage of the secondary coil generated by electromagnetic induction can be made smaller than when the switching element is turned off due to instability of the control circuit. In other words, by setting the threshold voltage of the protection switch so that the protection switch is turned on in a state where the current flowing from the main power source to the first power source is smaller, the induced voltage generated in the secondary coil is changed to the voltage leading to ignition. Can be made smaller. Therefore, the occurrence of pre-ignition can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts.
(第1実施形態)
最初に、図1を参照して、本実施形態に係る点火装置の概略構成について説明する。
(First embodiment)
Initially, with reference to FIG. 1, schematic structure of the ignition device which concerns on this embodiment is demonstrated.
本実施形態に係る点火装置10は、自動車の内燃機関に用いられるイグナイタを構成する回路である。この点火装置10は、一次コイル11および二次コイル12と、スイッチング素子としての絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(以下、IGBTと示す)13と、マイクロ波集積回路(以下、MICと示す)14と、を有する。
The
一次コイル11とIGBT13とは、メイン電源15(図1中、Vbatと示す)と、グランドとしてのPGND16との間において直列に接続されている。例えば、本実施形態におけるメイン電源15の電圧はVbat=20Vとすることができる。
The
一次コイル11の一端はメイン電源15に接続され、他端はIGBT13を介してPGND16に接続されている。IGBT13がオンの状態においては、メイン電源15からPGND16に向かって電流が流れている。IGBT13がオフすると、前記の電流が遮断されて電流量に変化が生じる。一次コイル11の近傍には二次コイル12が配置され、電磁誘導によって一次コイル11に流れる電流の変化の応じた電圧(図1中、VOUTと示す)が二次コイル12に生じる。このVOUTにより点火が行われる。
One end of the
IGBT13は、コレクタが一次コイル11に接続され、エミッタがPGND16に接続されている。また、ゲートは、MIC14のうちの1つの端子と接続されている。IGBT13は、MIC14から出力された出力信号がゲートに印加されることにより、オンまたはオフされる。例えば、本実施形態では、ゲートに閾値電圧以上の電圧(後述のHighバイアス)が印加されるとオン状態になるようになっている。
The
本実施形態におけるMIC14は4端子の集積回路であり、端子A,B,C,Dを有する。端子Aは出力端子であり、IGBT13のゲートに接続されている。端子Bは接地用の端子であり、PGND16に接続されている。端子Cおよび端子Dは入力端子であり、例えば、図示しないイグナイタ制御用のエンジン制御装置(ECU)が接続されている。具体的には、端子Cには、ECUに内蔵され、MIC14を構成するコンパレータ20(後述)の反転入力端子20cに電圧を供給する第1電源17(図1中、V1と示す)が接続されている。端子Dには、EUCに内蔵され、コンパレータ20の非反転入力端子20dに、入力信号を供給する第2電源18(図1中、V2と示す)が接続されている。この入力信号は出力端子に出力される出力信号の極性を規定する。
The
MIC14は、制御回路としてのコンパレータ20と、第1素子としての第1ダイオード21と、第2素子としての第2ダイオード22と、電圧調整回路23と、を有するとともに、保護スイッチとしてのNPNのバイポーラトランジスタ24(以下、NPNトランジスタ24と示す)を有する。
The
コンパレータ20は、入力された2つの信号を比較して、所定の条件の成否により出力信号の極性を切り替える素子である。コンパレータ20は、電源端子20aと、グランド端子20bと、入力端子としての反転入力端子20cおよび非反転入力端子20dと、出力端子20eと、を有する。
The
電源端子20aには、コンパレータ20を動作させるための電源(図1中、VCCと示す)が接続されている。例えば、本実施形態では、VCC=5Vとすることができる。本実施形態では、VCCがメイン電源15とは別の電源とされた構成を示しているが、これらは共通であってもよい。
A power supply (indicated as VCC in FIG. 1) for operating the
グランド端子20bには、MIC14の端子Bを介してPGND16が接続されている。
The
反転入力端子20cには、MIC14の端子Cを介して第1電源17が接続されるとともに、反転入力端子20cに入力すべき電圧を一定電圧に調整する電圧調整回路23が接続されている。反転入力端子20cに入力される電圧は一定であり、コンパレータ20に比較される2つの電圧のうち、基準の電圧となる。例えば、本実施形態では、反転入力端子20cに印加される電圧を略2.5Vに調整することができる。このとき、ECUで規定される第1電源17の電圧も、例えば、0V(グランド電位)とすることができる。しかしながら、第1電源17の電圧V1は、グランド電位に限定されるものではなく、製品仕様によって変更することが可能である。本実施形態では、V1<Vbatの関係にある。
A
非反転入力端子20dには、MIC14の端子Dを介して第2電源18が接続されている。第2電源18はECUにて生成されたクロックバイアスを出力する。例えば、本実施形態では、V2=0VまたはV2=5Vの、二値出力とすることができる。このクロックバイアスV2が非反転入力端子20dに入力される入力信号である。
A
出力端子20eは、MIC14の端子Aを介してIGBT13のゲートに接続されている。出力端子20eから出力される電圧は、反転入力端子20cおよび非反転入力端子20dに入力される電圧に依存する。例えば、本実施形態では、非反転入力端子20dに入力される電圧が反転入力端子20cを超えると、出力端子20eからHighバイアスが出力されるようになっている。逆に、電圧の差が閾値を下回るとLowバイアスが出力される。本実施形態におけるHighバイアスはVCCと同一であり、5Vである。また、LowバイアスはPGND16と同一であり、0Vである。そして、Highバイアスが出力端子20eから出力されることにより、IGBT13がオン状態になる。
The
第1ダイオード21および第2ダイオード22は、図1に示すように、第1電源17とPGND16との間において、互いに直列に接続されている。なお、2つのダイオード21,22はカソードが第1電源17側になるように配置されている。これらのダイオード21,22は第1電源17からPGND16への予期しない電流の流れを抑制するものであり、後述するように、ESD耐性の向上に寄与する素子である。
As shown in FIG. 1, the
NPNトランジスタ24は、ベースが第1ダイオード21と第2ダイオード22との間に接続されている。エミッタは、第1電源17と同電位になるように端子Cに接続されている。また、コレクタは、コンパレータ20の出力端子20eと同電位になるように端子Aに接続されている。このNPNトランジスタ24は、メイン電源15から第1電源17に向かって電流が流れ、ベースに所定に電圧が印加されるとオン状態となる。そして、第1電源17とコンパレータ20の出力端子20eとを電気的に接続する。本実施形態におけるNPNトランジスタ24がオンとなる閾値電圧は、例えば、0.5Vとすることができる。なお、この閾値電圧は、コンパレータ20のグランド端子20bに印加される電圧が、コンパレータ20の動作が不安定となる電圧(例えば3V)に達する前に、NPNトランジスタ24がオンするように設定されている。
The base of the
次に、図2および図3を参照して、本実施形態に係る点火装置10の作用効果を説明する。なお、図2および図3は、横軸を時間として、1回の点火周期における電圧および電流の値を示した図である。図2および図3において、V2は第2電源18の電圧、Sigはコンパレータ20の出力信号、Iは一次コイル11に流れる電流、VOUTは二次コイル12に発生する誘導電圧を示す。
Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the effect of the
本実施形態に係る点火装置の1つ目の特徴は、保護スイッチとして、NPNトランジスタ24を有することである。また、2つ目の特徴は、第1素子および第2素子がダイオード21,22であることである。また、3つ目の特徴は、コンパレータ20、第1ダイオード21、第2ダイオード22、および、電圧調整回路23が、同一のMIC14によりパッケージングされていることである。
The first feature of the ignition device according to the present embodiment is that an
最初に、一つ目の特徴である保護スイッチについて説明する。 First, the protection switch as the first feature will be described.
先ず、図1に対して、保護スイッチを有さない構成において、PGND16がオープンとなった場合を仮定する。すなわち、一次コイル11およびコンパレータ20とPGND16とを電気的に接続する配線が断線した場合を仮定する。この場合、PGND16に接続されていた部分は電気的にフローティングになる。なお、図2に示すように、第2電源18の電圧V2はクロックバイアスである。この場合の点火装置10の動作について順を追って説明する。
First, with respect to FIG. 1, it is assumed that the
本実施形態では、時刻t1において、V2が0Vから5Vに遷移する。これにより、コンパレータ20の出力端子20eに出力される出力信号Sigは、Highバイアスとなる。これに伴って、IGBT13がオンとなり、一次コイル11に電流が流れ始める。仮定により、PGND16がオープンである。また、V1<Vbatの関係にある。このため、メイン電源15から第1電源17に向かって第1ダイオード21および第2ダイオード22を介して電流が流れる。そして、第1ダイオード21および第2ダイオード22の電圧降下により、コンパレータ20のグランド端子20bには、0Vよりも高い電位(例えば、3V程度)が印加されるようになる。このため、コンパレータ20は、電源端子20aとグランド端子20bとの間に、動作に要する電位差を得られず動作を停止する。そして、時刻t2において、出力信号SigはHighバイアスからLowバイアスに遷移する。これに伴ってIGBT13がオフとなり、一次コイル11に流れていた電流が遮断される。この急激な電流の変化により、二次コイル12に誘導電圧が生じる。このように、第2電源の電圧V2が、5Vから0Vに遷移する前に、予期しない誘導電圧によってプレイグニッションが生じてしまう。コンパレータ20のグランド端子20bの電位が略3Vから0Vに戻ると、出力信号Sigは再びHighバイアスとなり、IGBT13もオン状態になる。そして、一次コイル11に電流が流れ始める。以降、時刻t1〜時刻t2の間の動作が繰り返される。本実施形態では、時刻t5に至るまで繰り返される。すなわち、図2に示すように、正規の点火(時刻t6)の前に、プレイグニッションが4回生じてしまう。なお、時刻t6では、第2電源18の電圧V2が5Vから0Vに遷移してコンパレータ20の出力信号SigもHighバイアスからLowバイアスに遷移する。このため、IGBT13がオフされ、一次コイル11に流れていた電流が遮断される。この電流の変化により、二次コイル12に生じた誘導電圧により、正規の点火が行われる。上記したように、保護スイッチを有さない構成においては、正規の点火の前にプレイグニッションを生じてしまう。
In this embodiment, V2 transitions from 0V to 5V at time t1. Thereby, the output signal Sig output to the
これに対して、保護スイッチとしてのNPNトランジスタ24を有する構成(図1)において、PGND16がオープンとなった場合を仮定する。本実施形態では、コンパレータ20がグランド端子20bの電位上昇により動作を停止する前に、NPNトランジスタ24がオンになるようにNPNトランジスタ24の閾値電圧が設定されている。この場合の点火装置10の動作について、図3を用いて説明する。
On the other hand, in the configuration having the
時刻t1において、V2が0Vから5Vに遷移する。これにより、コンパレータ20の出力端子20eに出力される出力信号Sigは、Highバイアスとなる。これに伴って、IGBT13がオンとなり、一次コイル11に電流が流れ始める。仮定により、PGND16がオープンであるため、コンパレータ20のグランド端子20bに0Vよりも高い電位が印加される。しかしながら、コンパレータ20の動作が停止する前に、NPNトランジスタ24がオンとなり、出力信号Sigが第1電源17の電位V1(本実施形態では0V)と同一になる。すなわち、出力信号SigはHighバイアスからLowバイアスに遷移する。NPNトランジスタ24は、コンパレータ20の動作の停止よりも早くオンになる。このため、出力信号SigにおけるHighバイアスとLowバイアスとの間を遷移する周期は、保護スイッチを有しない構成に較べて短くなる。したがって、一次コイル11に流れる電流量の変化も小さくなり、二次コイル12に生じる誘導電圧も小さくなる。上記したように、保護スイッチを有する構成とすることにより、正規の点火の前に二次コイル12に生じる誘導電圧を、保護スイッチを有さない構成に較べて小さくすることができ、プレイグニッションによる予期しない点火を抑制することができる。また、このような構成においては、正規の点火を行う際(時刻t6)にも、二次コイル12に生じる誘導電圧が小さくなる。このため、正常でない状態(PGND16がオープンの状態)でエンジンが点火されないようにすることができる。
At time t1, V2 changes from 0V to 5V. Thereby, the output signal Sig output to the
次に、2つ目の特徴である、第1素子および第2素子がダイオード21,22であることについて説明する。
Next, the second feature, that the first element and the second element are
これによれば、ESDなど、第1電源17からPGND16に向かって大電流が流れてしまうようなサージに対して、ダイオードが逆方向に配置されていることにより、回路を保護することができる。すなわち、ESD耐性を確保することができる。
According to this, the circuit can be protected by arranging the diode in the reverse direction against a surge such as ESD in which a large current flows from the
次に、3つ目の特徴である、コンパレータ20、第1ダイオード21、第2ダイオード22、および、電圧調整回路23が、同一のMIC14によりパッケージングされていることについて説明する。
Next, the third feature, that is, the
従来の点火装置では、ESDに対する保護回路が、コンパレータ20と別体で設けられることが多い。このため、点火装置の体格が大きくなってしまうという問題があった。これに対して、本実施形態では、ESDに対する保護回路と、コンパレータ20の誤動作を無効化する回路と、を同一のMIC14にパッケージングしているため、これらを別チップとして用いる場合に較べて、点火装置10の体格を小さくすることができる。本実施形態に係る点火装置10は、近年集積化が進む自動車用の点火装置に好適である。
In conventional ignition devices, a protection circuit against ESD is often provided separately from the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、以下の点を異にしている。スイッチング素子として、IGBT13に替えてパワーMOSトランジスタ19を用いている。また、保護スイッチとして、NPNトランジスタ24に替えてMOSトランジスタ27を用いている。さらに、第1素子および第2素子として、それぞれ、第1ダイオード21および第2ダイオード22に替えて、第1抵抗25および第2抵抗26を用いている。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the following points are different from the first embodiment. As a switching element, a
上記した要素を除く部分については、第1実施形態と同様であるため、その記載を省略する。 About the part except an above-described element, since it is the same as that of 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted.
本実施形態においても、点火装置10が保護スイッチ(パワーMOSトランジスタ19)を有している。したがって、本実施形態においても、第1実施形態に記載の保護スイッチの作用効果と同様の効果を奏することができる。
Also in this embodiment, the
また、第1素子(第1抵抗25)と第2素子(第2抵抗26)とが、コンパレータ20および電圧調整回路23とともに、同一のMIC14にパッケージングされている。したがって、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、点火装置10の体格が大きくなることを抑制することができる。
Further, the first element (first resistor 25) and the second element (second resistor 26) are packaged in the
ただし、第1素子および第2素子をダイオード21,22から抵抗25,26に置換した場合には、第1電源17−PGND16間のESD耐性を確保することができない。このため、第1素子および第2素子は、第1実施形態のように、ダイオード21,22とすることが好ましい。
However, when the first element and the second element are replaced with the
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
上記した各実施形態において、制御回路として、コンパレータ20を用いる例を示した。しかしながら、上記例に限定されるものではない。制御回路は、アナログ回路およびデジタル回路の別を問わず、電源端子20aと、グランド端子20bと、入力端子としての反転入力端子20cおよび非反転入力端子20dと、出力端子20eと、を有していればよい。そして、グランド端子20bがPGND16に接続されつつ、入力端子20c,20dに印加された電圧に基づいて、出力端子20eにスイッチング素子をオンオフさせる出力信号を出力させる素子であればよい。
In each of the above-described embodiments, an example in which the
また、上記した各実施形態においては、スイッチング素子として、IGBT13やパワーMOSトランジスタ19を用いる例を示した。しかしながら、上記例に限定されるものではなく、制御回路(コンパレータ20)の出力信号に応じてオンオフする三端子のスイッチング素子であれば採用することができる。
Further, in each of the above-described embodiments, an example in which the
また、上記した各実施形態においては、保護スイッチとして、NPNトランジスタ24やMOSトランジスタ27を用いる例を示した。しかしながら、上記例に限定されるものではなく、第1素子と第2素子との間の中点電位に応じてオンオフする三端子のスイッチング素子であれば採用することができる。
Further, in each of the above-described embodiments, an example in which the
また、上記した各実施形態では、同一のMIC14内に、コンパレータ20、第1素子(第1ダイオード21または第1抵抗25)、第2素子(第2ダイオード22または第2抵抗26)、電圧調整回路23、および、保護スイッチ(NPNトランジスタ24またはMOSトランジスタ27)が全て配置された例を示した。しかしながら、各要素は、別チップとして配置されてもよい。
In each of the above-described embodiments, the
また、上記した各実施形態では、第1電源17の電圧V1がグランド電位(0V)とされた例を示したが、V1は、グランド電位に限定されるものではなく、製品仕様によって変更することが可能である。ただし、保護スイッチがオンの状態において、スイッチング素子をオフ状態にさせる必要があるため、V1はスイッチング素子の閾値電圧より小さく設定されなければならない。
In each of the above-described embodiments, the example in which the voltage V1 of the
また、上記した各実施形態において、メイン電源15の電圧Vbat、第2電源18の電圧V2、および、コンパレータ20を動作させるための電源の電圧VCCは、一例であって、上記した例に限定されるものではない。
In each of the embodiments described above, the voltage Vbat of the
また、図1においては、第1ダイオード21および第2ダイオード22が一つずつ配置された様態を図示した。また、図4においても、第1抵抗25および第2抵抗26が一つずつ配置された様態を図示した。しかしながら、第1素子および第2素子は、それぞれ複数のダイオードあるいは抵抗を有していてもよい。例えば、第1素子が直列に接続された2つのダイオードから成り、第2素子が1つのダイオードから成るような構成としてもよい。
FIG. 1 shows a state in which the
10・・・点火装置
11・・・一次コイル
13・・・絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)
15・・・メイン電源
16・・・パワーグランド(PGND)
17・・・第1電源,18・・・第2電源
20・・・コンパレータ
21・・・第1ダイオード,22・・・第2ダイオード
24・・・NPNトランジスタ
DESCRIPTION OF
15 ...
17 ... 1st power supply, 18 ...
Claims (7)
該スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路(20)と、を有し、
該制御回路は、
電源端子(20a)およびグランド端子(20b)と、
入力端子としての非反転入力端子(20d)および反転入力端子(20c)と、
前記非反転入力端子および前記反転入力端子との電位差を基に、HighバイアスまたはLowバイアスの2つの極性を有する出力信号を出力する出力端子(20e)と、を備え、
前記反転入力端子は、メイン電源よりも低く、前記スイッチング素子をオンしない電位とされた第1電源(17)に接続され、
前記非反転入力端子は、前記出力信号の極性を規定する第2電源(18)に接続され、
前記グランド端子は、前記グランドに接続されており、
前記第1電源と前記グランドとの間に、直列に接続され、所定抵抗値を有する第1素子(21,25)および第2素子(22,26)を備え、
前記第1電源と前記制御回路の出力端子とが、保護スイッチ(24,27)を介して接続されており、
該保護スイッチは、前記第1素子と前記第2素子との間の中点電位に応じてオンオフされることを特徴とする点火装置。 A primary coil (11) and switching elements (13, 19) disposed between the main power source (15) and the ground (16) and connected in series;
A control circuit (20) for controlling on / off of the switching element,
The control circuit
A power terminal (20a) and a ground terminal (20b);
A non-inverting input terminal (20d) and an inverting input terminal (20c) as input terminals;
An output terminal (20e) for outputting an output signal having two polarities of High bias or Low bias based on a potential difference between the non-inverting input terminal and the inverting input terminal;
The inverting input terminal is connected to a first power supply (17) that is lower than a main power supply and has a potential not to turn on the switching element,
The non-inverting input terminal is connected to a second power source (18) that defines the polarity of the output signal;
The ground terminal is connected to the ground;
A first element (21, 25) and a second element (22, 26) connected in series between the first power source and the ground and having a predetermined resistance value,
The first power supply and the output terminal of the control circuit are connected via a protection switch (24, 27),
The ignition device according to claim 1, wherein the protection switch is turned on / off according to a midpoint potential between the first element and the second element.
前記保護スイッチの閾値電圧は、前記出力信号の極性が変化する前に、前記保護スイッチがオンとなるように設定されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の点火装置。 In a state where the portion connected to the ground is electrically floating, and the polarity of the output signal turns on the switching element,
3. The ignition device according to claim 1, wherein the threshold voltage of the protection switch is set such that the protection switch is turned on before the polarity of the output signal is changed.
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