[发明专利]点火器、点火器的控制方法以及内燃机用点火装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种点火器、点火器的控制方法以及搭载有该点火器的内燃机用点火装置。

背景技术

近年来，人们对于提高汽车“安全性”“舒适性”“环保性”的要求日益强烈。随着汽车电子化的加速发展，每一台车的半导体使用量增加，要求车载用半导体产品实现“高可靠性”“小型化”“价格低廉”。内燃机用点火装置也一样，要求实现小型化以节省发动机空间，高能源效率以提高燃油效率、环保性，还要求构成内燃机用点火装置的点火器也实现小型化，性能方面实现高电流、高耐压化。

现有的点火器主要采用根据电流检测用分流电阻的压降来检测电流的电流检测方式，所述电流检测用分流电阻串联连接到绝缘栅双极型晶体管(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transi stor，以下，称为主IGBT)，所述绝缘栅双极型晶体管用于断开流入点火线圈一次侧的一次电流。但是，如果集电极-发射极之间的饱和电压VCE(sat)和电流检测用分流电阻所产生的电压之和变大，则点火器的损失会增大。

另一方面，在利用并联连接到主IGBT的传感(sense)IGBT进行电流检测、控制的传感IGBT方式中，由于将电流检测用分流电阻(传感电阻)串联连接到传感IGBT，因此，就不需要串联连接到主IGBT的电流检测用分流电阻。这样一来，不需要串联连接到主IGBT的电流检测用分流电阻，点火器的损失就不会增大。因此，传感IGBT方式目前被广泛使用。

接下来，对现有的内燃机用点火装置的构成进行说明。图9是表示现有内燃机用点火装置500的主要部分电路构成的电路图。图9所示的现有内燃机用点火装置500具备点火器600、点火线圈202、火花塞203。点火器600具备IGBT部51、控制IC部52、电池电阻RB、电容器CBG。点火器600是由半导体芯片D1和半导体芯片D2组成的多芯片点火器601。

形成于半导体芯片D1的IGBT部51具备主IGBT3、传感IGBT4、耗尽型IGBT20、GC间齐纳二极管5(G指栅极，C指集电极)、浪涌保护用GE间齐纳二极管6(E指发射极)、二极管7、电阻8、浪涌保护用传感GE间齐纳二极管9、浪涌保护用电阻10、浪涌保护用齐纳二极管11。传感IGBT4具有和主IGBT3共用的集电极3a。

耗尽型IGBT20连接在主IGBT3的集电极3a和栅极3b之间。耗尽型IGBT20具有提高主IGBT3的栅极电位，抑制主IGBT3的集电极电流Ic的振荡的功能。GC间齐纳二极管5连接在主IGBT3的栅极3b和集电极3a之间。GC间齐纳二极管5具有对传感IGBT4及主IGBT3的集电极电压VCE进行钳位的功能。GE间齐纳二极管6连接在主IGBT3的栅极3b和发射极3c之间。

二极管7连接在主IGBT3的发射极3c和传感IGBT4的发射极4c之间。二极管7具有使传感IGBT4的发射极电压高于主IGBT3的发射极电压的功能。该二极管7是串联数不同的齐纳二极管反并联连接而成的双向非对称齐纳二极管。电阻8连接在主IGBT3的栅极3b和传感IGBT4的栅极4b之间。电阻8具有使传感IGBT4的栅极电压低于主IGBT3的栅极电压的功能。

传感GE间齐纳二极管9连接在传感IGBT4的栅极4b和发射极4c之间。电阻10的一端连接到主IGBT3的栅极3b和GC间齐纳二极管5和电阻8的连接点8a。齐纳二极管11连接在电阻10的另一端和地线之间。电阻10和齐纳二极管11的连接点11a连接到控制IC部52的栅极端子GATE。另外，传感IGBT4的发射极4c连接到控制IC部52的传感端子SNS。

形成于半导体芯片D2上的控制IC部52具备传感电阻Rsns、传感端子SNS、栅极端子GATE、电池端子BM、控制端子SIN以及接地端子GND等。该控制IC部52中形成有未图示的电流限制电路、过热检测电路等。传感电流Isns流入传感电阻Rsns，从而产生传感电压Vsns。

电池端子BM经由电池电阻RB，连接到多芯片点火器601的电池端子B。电池电阻RB和电容器CBG的连接点连接到点火线圈202的一端。控制IC部52的控制端子SIN连接到多芯片点火器601的控制端子S。控制IC部52的接地端子GND连接到多芯片点火器601的接地端子G。

主IGBT3的集电极3a连接到IGBT部51的集电极端子CM。集电极端子CM连接到多芯片点火器601的集电极端子C。多芯片点火器601的集电极端子C连接到点火线圈202一次侧的另一端。点火线圈202二次侧的另一端连接到火花塞203的一端。火花塞203的另一端连接到地线。