[发明专利]单片式点火器和内燃机点火装置

说明书

技术领域

本发明涉及低电压驱动的单片式点火器和具有该单片式点火器的内燃机点火装置。

背景技术

图8是搭载了现有的单片式点火器501的内燃机点火装置500的主要部分结构图。

内燃机点火装置500主要由单片式点火器501、点火线圈502、火花塞503、电池504和ECU505（发动机控制单元）等构成。图中的符号中，75、76、77是单片式点火器501的集电极端子、栅极端子、发射极端子。此外，51是包括传感IGBT的IGBT，56是传感电阻。

图9是图8所示的内燃机点火装置500中搭载的现有的单片式点火器501的主要部分电路图。此处表示的单片式点火器501是一例。

单片式点火器501由IGBT51、第一MOSFET63、第二MOSFET66、电流限制电路57、过热检测电路60、齐纳二极管69、电阻72、集电极端子75、栅极端子76和发射极端子77构成。IGBT51的集电极52与集电极端子75连接，发射极54与发射极端子77连接。IGBT51的传感发射极55与传感电阻56的一端连接，传感电阻56的另一端与接地配线74连接，接地配线74与作为接地电位78的发射极端子77连接。IGBT51的栅极53用栅极配线73与栅极端子76连接。在该栅极配线73与接地配线74之间分别连接上述电流限制电路57、过热检测电路60、第一MOSFET63、第二MOSFET66、齐纳二极管69和电阻72。上述过热检测电路60如图所示，由MOSFET（甲）、二极管（乙）和逆变器电路（丙）构成。此外，除了上述部件以外，在齐纳二极管69的阴极与第二MOSFET66的源极之间连接有用于加快IGBT51的关断的加速二极管（丁），在集电极52与栅极53之间连接有齐纳二极管（己）用于浪涌保护。此外，在栅极配线73中在电阻72与齐纳二极管69之间和电流限制电路57的高电位侧与第二MOSFET66的漏极之间插入电阻（戊）用于抑制浪涌。上述各部位在同一个半导体衬底81上形成。

上述传感电阻56的一端和第一MOSFET63的栅极64与电流限制电路57连接，第二MOSFET66的栅极67与过热检测电路60连接。ECU505的输出电压作为IGBT的栅极电压对栅极端子76输入。该栅极电压通过栅极配线73对电流限制电路57和过热检测电路60供给，成为驱动这些电路57、60的电源电压。

IGBT51、第一、第二MOSFET63、66、电流限制电路57、过热检测电路60、电阻72、齐纳二极管69、集电极端子75、发射极端子77和栅极端子76在同一个半导体衬底81上形成，构成单片式点火器501。上述电流限制电路57由三级的nMOS构成的运算放大器组成。此外，齐纳二极管69和电阻72是抑制从栅极端子76进入的浪涌电压的浪涌保护用元件。

此外，现有的单片式点火器501的最低动作电压是3.5V，构成该单片式点火器501的IGBT51、电流限制电路57和过热检测电路60的各最低动作电压是3.5V以下。此处，IGBT51的最低动作电压指的是IGBT51的栅极阈值电压。此外，该“3.5V”的电压值是对单片式点火器施加动作指令的ECU的信号的最低电压值。

图10是图9的单片式点火器501的外形图。引线框的裸片80（与作为外部导出端子82之一的集电极端子（C）连接）上搭载的芯片（半导体衬底81）与外部导出端子82（栅极端子（G）、发射极端子（E））用接合导线83分别连接，并用模塑树脂84封装。

接着，说明图8所示的内燃机点火装置500的动作。

将来自ECU505的输出信号作为输入信号（IGBT的栅极信号）输入单片式点火器501的栅极端子76时，该输入信号在栅极配线73中传播并被输入IGBT51的栅极，IGBT51接通。IGBT51接通时，电流从电池504的正极经由点火线圈502、IGBT51而在处于接地电位的发射极端子77中流动。

另一方面，来自ECU505的输出信号停止时，IGBT51关断。该IGBT51关断的瞬间，点火线圈502中蓄积的能量被释放，在点火线圈502中产生高电压，火花塞503点火。之后，点火线圈502中蓄积的能量消失时，火花塞503消弧。通过反复该动作，内燃机点火装置500持续动作。接着用图9说明。