[发明专利]点火器用功率半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种点火器用功率半导体装置，它具备在内燃机的点火系统中，发生了异常高温或长时间通电信号的异常状态时切断半导体开关元件的保护功能。

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包含计算机的发动机控制装置(ECU)构成，该功率半导体装置为产生施加到火花塞上的高电压，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或导通信号在某一固定时间以上持续被施加等的异常状态时，为了保护半导体开关元件，搭载保护功能，以探测该异常状态，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)。

由于所述保护功能是功率半导体装置的自保护做出的动作，其切断定时与ECU的点火信号定时无关。因此，随着保护功能的切断动作，于点火次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，使火花塞不跳火的程度缓和点火线圈的初级线圈上所流电流的切断速度，防止不必要的点火动作的方法。(例如，参照专利文献2及专利文献3)

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

在现有的点火器用功率半导体装置的保护功能中，为了实现在处于异常状态的情况下进行软切换，以使火花塞不会跳火，需要设置生成10～100msec程度的时间常数的电路。在半导体集成电路上形成那种电路时，存在芯片尺寸的增大或工时增加的问题。

在上述专利文献2中，公开了这样的电路例：在限制半导体开关元件的集电极电流的电流限制电路中，分级减少加反馈的放大器的基准电压，从而实现软切断。此外，在所述专利文献3中也同样公开了通过以低速度减少电流限制电路用放大器的基准电压，从而实现软切断的电路例。都是通过改变电流限制用放大器的基准电压来降低电流限制值，结果使半导体开关元件软切断。

但是上述的现有技术的软切断功能，存在改变基准电压的机构复杂的问题。此外，一般所述电流限制电路的放大器及基准电压要求高精度，但是如上述的现有技术那样能改变基准电压地构成，对维持高精度而言并能说是理想的。而且，存在着这样的问题：对放大器而言，基准电压的改变在控制稳定性的方面是不利的，或者为了扩大同相输入范围，不得不使用结构复杂的放大器。

发明内容

本发明为解决上述那样的课题而构思，其目的在于得到在发生异常之际能以简单的结构实现可靠地保护半导体开关元件的软切断功能，且可靠性高的点火器用功率半导体装置。

本发明的点火器用功率半导体装置，具有对点火线圈的初级电流进行通电/切断的半导体开关元件和驱动控制所述半导体开关元件的集成电路，其中，所述集成电路包括：第一放电单元，在正常动作时，使蓄积在所述半导体开关元件的控制端子的电荷放电而切断，以使所述点火线圈的次级一侧产生火花塞跳火电压；以及第二放电单元，当检测到异常状态时，比所述第一放电单元缓慢地使蓄积在所述半导体开关元件的控制端子的电荷放电而切断，以使所述点火线圈的次级电压成为火花塞跳火电压以下。

(发明效果)

在发生异常状态时，使蓄积在半导体开关元件的控制端子的电荷放电而使所述半导体开关元件切断，这时，通过较之正常动作时的放电单元缓慢地放电的其它放电单元来放电，因此能以简单的结构实现软切断。此外，为了软切断，无需改变电流限制功能的基准电压，故不会对控制稳定性产生影响。

附图说明

图1是说明本发明的实施例1的结构的电路图。

图2是说明本发明的实施例1的动作的时序图。

图3是说明本发明的第二实施例的结构的电路图。

图4是说明本发明的第二实施例的动作的时序图。

图5是说明本发明的第三实施例的结构的电路图。

图6是说明本发明的第三及第六实施例的动作的时序图。

图7是说明本发明的第四实施例的结构的电路图。

图8是说明本发明的第四实施例的动作的时序图。

图9是说明本发明的第五实施例的结构的电路图。

图10是说明本发明的第五实施例的动作的时序图。

图11是说明本发明的第六实施例的结构的电路图。

具体实施方式

实施例1