[发明专利]点火器用功率半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及具备过热保护功能的点火器用功率半导体装置，它在内燃机的点火系统中，当温度异常高时，保护半导体开关元件。

背景技术

汽车发动机等内燃机用点火系统(ignition system)由功率半导体装置即所谓点火器和和计算机的发动机控制装置(ECU)构成，功率半导体装置为产生施加到点火插头上的高电压，搭载了点火线圈(电感负载)和驱动它的半导体开关元件及其控制电路元件(半导体集成电路)。往往，在其动作中发生异常发热等时，为了保护半导体开关元件，搭载过热保护功能，以检测该异常发热，并强制切断半导体开关元件中流过的电流(例如，参照专利文献1)。

由于所述过热保护功能是功率半导体装置的自保护动作，其切断定时与ECU的点火信号定时无关。因此，随着过热保护功能的切断动作，于点火顺序上不恰当的定时发生点火，有时发生发动机的逆火或爆震等问题。

作为上述问题的对策，提出如下各种方案：在切断动作的定时点上，为了不致引起点火，软切断电流的方法，即缓和点火线圈的初级线圈上所流电流的切断速度，使之不诱发点火插头的电弧放电，防止不必要的点火动作的方法。

专利文献1：日本特开平8-338350号公报

专利文献2：日本特开2001-248529号公报

专利文献3：日本特开2008-45514号公报

发明内容

现有的点火器用功率半导体装置的过热保护功能在异常高温时，虽然为了不引起点火插头的电弧放电，软切断半导体开关元件上所流的电流，但是，当探测到异常高温时，马上进入切断动作，在之后的器件温度不降低的时间内维持切断状态。因此，出现发动机在过热探测的同时与ECU侧的控制信号无关地成为完全停止状态、并维持其状态的问题。这个问题从汽车故障安全的(fail safe)观点而言，难以称其为最好的策略。此外，通常为了防止误动作，在过热判定的比较器中设置磁滞，若不回到比切断时的温度更低的温度则不能复原，所以，能使发动机再启动需要相当的时间。

此外，为了实现切断以在点火插头上不引起电弧放电，需要设置电路来发生10～100mesc程度的时间常数。在半导体集成电路上形成那种电路时，有芯片尺寸变大，或工时增加的问题。另一方面，在半导体集成电路外部形成该部分电路的场合，也有伴随构成部件的增加而功率半导体装置的成本上升的问题。

本发明为了解决上述课题构思而成，其目的在于得到这样的点火器用功率半导体装置：在异常高温时，保护点火器用功率半导体装置，并且在ECU侧的点火信号定时以外不进行半导体开关元件的切断，由此能防止不恰当定时上的点火。

本发明的点火器用功率半导体装置包括：对点火线圈的初级电流进行通电/切断的半导体开关元件；对所述半导体开关元件进行驱动控制的集成电路；以及检测所述半导体开关元件的动作时温度的测温元件，所述集成电路具有过热保护单元，当所述测温元件检测出的温度在既定的设定温度以上时，所述过热保护单元按照检测温度，将流过所述半导体开关元件的电流限制在比正常动作时低的值。

在异常高温时，通过将半导体开关元件的电流限制到比正常动作时低，减少半导体开关元件的焦耳损失而能进行保护。此外，基本上在ECU的点火信号定时以外完全不做切断动作，不发生不恰当定时的误点火，不需要软电流切断电路。再有，不是积极地进行切断动作，始终只是限制半导体开关元件的电流较低，不会在过热检测后发动机紧接着停止，ECU侧产生进行适当处理的富余时间。

附图说明

图1是说明本发明实施例1的构成的电路图。

图2是说明本发明实施例1的构成的时序图。

图3是表示本发明实施例1～4中作为测温元件而使用的肖特基势垒二极管的反向饱和电流和温度之间的关系的图表。

图4是表示本发明实施例1～4中，适用于半导体开关元件的电流限制值和温度之间的关系的图表。

图5是说明本发明实施例2的构成的电路图。

图6是说明本发明实施例3的构成的电路图。

图7是说明本发明实施例4的构成的电路图。

具体实施方式

实施例1

图1是本发明的点火系统的一个实施例的示意图。在图1的点火系统中，点火线圈6的初级线圈61的一端与电池等电源Vbat连接，另一端与点火器用功率半导体装置5连接。此外，次级线圈62的一端同样与电源Vbat连接，另一端与一端接地的点火插头7连接。再有，ECU1输出驱动半导体开关元件41的控制输入信号到点火器用功率半导体装置。