内燃机点火用的半导体装置制造方法及图纸

一种内燃机点火用的半导体装置，通过使功率半导体开关元件接通、断开来使火花塞产生火花，该半导体装置具备：功率半导体开关元件，该功率半导体开关元件的集电极与点火线圈的初级绕组连接，该功率半导体开关元件根据从外部的控制电路输入到其栅极的控制信号来接通、断开；辅助电压电路，其将与功率半导体开关元件的集电极电压相应的辅助电压施加于该功率半导体开关元件的栅极；以及恒流电路，其设置于辅助电压电路与功率半导体开关元件的栅极之间，在高压浪涌从外部的电源侧经由初级绕组施加到辅助电压电路的情况下，该恒流电路对从该辅助电压电路流向功率半导体开关元件的栅极的电流进行限制。

Semiconductor Devices for Ignition of Internal Combustion Engines

A semiconductor device for ignition of an internal combustion engine, which generates sparks by switching on and off power semiconductor switching elements. The semiconductor device has a power semiconductor switching element. The collector of the power semiconductor switching element is connected with the primary winding of the ignition coil. The power semiconductor switching element is input to its gate according to an external control circuit. The auxiliary voltage circuit applies the auxiliary voltage corresponding to the collector voltage of the power semiconductor switching element to the gate of the power semiconductor switching element; and the constant current circuit, which is set between the auxiliary voltage circuit and the gate of the power semiconductor switching element, and applies the auxiliary electricity through the primary winding at the external power side of the high voltage surge. In the case of a piezoelectric circuit, the constant current circuit limits the current flowing from the auxiliary voltage circuit to the gate of a power semiconductor switch element.

【技术实现步骤摘要】
内燃机点火用的半导体装置
本专利技术涉及一种汽车等的内燃机点火用的半导体装置，更详细地说，涉及一种用于与功率半导体开关元件的接通、断开相应地在火花塞的电极之间产生火花的半导体装置。
技术介绍
关于汽车等的内燃机的点火方式，以往，利用机械式机构来对各气缸的火花塞进行配电的分电器(distributor)方式曾为主流，但是近年来独立点火方式正在成为主流，该独立点火方式是以下的方式：对每个火花塞设置点火线圈和功率半导体开关元件，在每个气缸中根据点火时机来调整点火时期。在这种独立点火方式中，采用了被称为点火器(igniter)的模块化的点火用的半导体装置。例如在专利文献1和2中公开了在这种点火器中对功率半导体开关元件进行驱动的技术。另外，例如在专利文献3中公开了以下技术：对于对功率半导体开关元件进行驱动的驱动电路，在抑制谐振的影响的同时抑制驱动时的电力损耗。专利文献1：日本特开2008-192738号公报专利文献2：日本特开2015-005866号公报专利文献3：日本特开2016-149632号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在上述的点火器中，在功率半导体开关元件被损坏的情况下，汽车等难以行驶，因此寻求一种保护该功率半导体开关元件的技术。在此，作为功率半导体开关元件被损坏的情况的一例，能够想到以下情况：在发电机对车载电池等直流电源进行充电的过程中，该直流电源侧的端子由于某种原因而脱落，从而导致产生高电压/时间常数系统的浪涌(日文：高電圧·時定数系のサージ)，与该高电压的浪涌相应的过剩的电流流过功率半导体开关元件的栅极。因此，本专利技术是鉴于上述的实际情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制以下情况的内燃机点火用的半导体装置：在车载电池等电源侧产生的高电压/时间常数系统的浪涌所引起的过剩的电流流过功率半导体开关元件的栅极。用于解决问题的方案为了实现上述的目的，本专利技术的一个观点所涉及的半导体装置是通过使功率半导体开关元件接通、断开来使火花塞产生火花的内燃机点火用的半导体装置(2)，具备：功率半导体开关元件(23)，该功率半导体开关元件(23)的集电极与点火线圈的初级绕组(31)连接，该功率半导体开关元件(23)根据从外部的控制电路(1)输入到其栅极的控制信号来接通、断开；辅助电压电路(215)，其将与所述功率半导体开关元件(23)的集电极电压相应的辅助电压施加于该功率半导体开关元件(23)的栅极；以及恒流电路(219)，其设置于所述辅助电压电路(215)与所述功率半导体开关元件(23)的栅极之间，在高压浪涌从外部的电源(4)侧经由初级绕组(31)施加到所述辅助电压电路(215)的情况下，该恒流电路(219)对从该辅助电压电路(215)流向所述功率半导体开关元件(23)的栅极的电流进行限制。辅助电压电路是将与功率半导体开关元件的集电极电压相应地由辅助电压电路生成的电压施加于功率半导体开关元件的栅极的电路，是抑制因功率半导体开关元件的开关动作而引起的振荡的电路。通过在从该辅助电压电路向功率半导体开关元件的栅极的电流路径上设置用于限制电流量的恒流电路，即使在电源侧产生高电压/时间常数系统的浪涌，也能够防止叠加了该浪涌量的电压的来自辅助电压电路的辅助电压被施加到功率半导体开关元件的栅极，进而能够防止功率半导体开关元件的损坏。专利技术的效果根据本专利技术，能够抑制以下情况：在车载电池等电源侧产生的高电压/时间常数系统的浪涌所引起的过剩的电流流过功率半导体开关元件的栅极。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式所涉及的内燃机点火用的半导体装置的电路图。图2是表示图1的过热检测电路的结构的一例的电路图。图3是用于说明图1的半导体装置的动作的时序图。图4是用于说明图1的半导体装置的动作的时序图。图5是表示图1的恒流电路的结构的一例的电路图。图6的(a)和(b)是表示图1的恒流电路的结构的另一例的电路图。附图标记说明1：ECU(控制电路)；2：半导体装置；3：点火线圈；4：电池(电源)；5：火花塞；22：过热检测电路；23：功率半导体开关元件；211：半导体开关；212-214：电阻；215：辅助电压电路(耗尽型IGBT)；216-218：二极管；219：恒流电路；221：电阻；222：过热检测用二极管；223：反相器。具体实施方式下面，参照附图来详细说明本专利技术的实施方式。(整体结构)下面，参照图1来详细说明本专利技术的实施方式所涉及的内燃机点火用的半导体装置的整体结构。关于该半导体装置的特征，若列举一例则在于：在辅助电压电路与功率半导体开关元件的栅极之间具备后述的恒流电路。如图1所示，该半导体装置2例如是被称为单芯片点火器的半导体装置，应用于具备ECU(ElectronicControlUnit(电子控制单元)，也称为控制电路)1、点火线圈3、电池(也称为电源)4以及火花塞5的汽车等的内燃机的点火系统，该半导体装置2根据来自外部的ECU1的控制信号来使汽车等的内燃机的火花塞5的电极之间产生火花。半导体装置2具备功率半导体开关元件23、过热检测电路22、半导体开关211、电阻212至214、辅助电压电路215、二极管216至218以及恒流电路219。功率半导体开关元件23例如由IGBT构成，其集电极与点火线圈3的初级绕组31的一端连接，其发射极接地，其栅极经由电阻212及214、输入端子IN来与外部的ECU1连接。功率半导体开关元件23根据来自ECU1的控制信号来接通、断开。在本实施方式中，例如，当ECU1将5V的控制信号(下面也称为接通信号)输出到输入端子IN时，电压经由电阻212、214施加到功率半导体开关元件23的栅极，功率半导体开关元件23接通。通过功率半导体开关元件23的接通，集电极-发射极之间导通，电流(集电极电流)流过功率半导体开关元件23，进而，电流流过初级绕组3。另一方面，当ECU1将小于1V的控制信号(下面也称为断开信号)输出到输入端子IN时，功率半导体开关元件23断开。在该情况下，在点火线圈3的次级绕组32中蓄积能量，该次级绕组32的两端电压增加。该两端电压被施加到火花塞5，该火花塞5的一端与次级绕组32连接，另一端接地。由此，在火花塞5的电极之间产生火花。过热检测电路22例如如图2所示那样构成为包括电阻221、二极管222以及反相器223，过热检测电路22的输入端连接于电阻212与输入端子IN之间，过热检测电路22的输出端与半导体开关211的栅极连接。在功率半导体开关元件23的动作结温变为规定的阈值(例如，180℃)以上时，过热检测电路22将过热检测信号输出到半导体开关211。半导体开关211例如由N型的MOSFET构成，其漏极连接于电阻212、214之间，其栅极与过热检测电路22的输出端连接，其源极接地。半导体开关211根据来自过热检测电路22的过热检测信号来接通，经由电阻214将施加于功率半导体开关元件23的栅极的电压下拉。由此，功率半导体开关元件23不取决于来自ECU1的控制信号地断开。辅助电压电路215例如构成为包括耗尽型(也被称为常通型)的IGBT，该IGBT的集电极同功率半导体开关元件23的集电极一起与点火线圈3的初级绕组31的一端连接，该IGBT的栅极经由二极管216和电阻213来与恒流电路219的输入端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机点火用的半导体装置，通过使功率半导体开关元件接通、断开来使火花塞产生火花，该半导体装置的特征在于，具备：功率半导体开关元件，该功率半导体开关元件的集电极与点火线圈的初级绕组连接，该功率半导体开关元件根据从外部的控制电路输入到其栅极的控制信号来接通、断开；辅助电压电路，其将与所述功率半导体开关元件的集电极电压相应的辅助电压施加于该功率半导体开关元件的栅极；以及恒流电路，其设置于所述辅助电压电路与所述功率半导体开关元件的栅极之间，在高压浪涌从外部的电源侧经由初级绕组施加到所述辅助电压电路的情况下，该恒流电路对从该辅助电压电路流向所述功率半导体开关元件的栅极的电流进行限制。

【技术特征摘要】
2017.06.30 JP 2017-1281361.一种内燃机点火用的半导体装置，通过使功率半导体开关元件接通、断开来使火花塞产生火花，该半导体装置的特征在于，具备：功率半导体开关元件，该功率半导体开关元件的集电极与点火线圈的初级绕组连接，该功率半导体开关元件根据从外部的控制电路输入到其栅极的控制信号来接通、断开；辅助电压电路，其将与所述功率半导体开关元件的集电极电压相应的辅助电压施加于该功率半导体开关元件的栅极；以及恒流电路，其设置于所述辅助电压电路与所述功率半导体开关元件的栅极之间，在高压浪涌从外部的电源侧经由初级绕组施加到所述辅助电压电路的情况下，该恒流电路对从该辅助电压电路流向所述功率半导体开关元件的栅极的电流进行限制。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还具备：过热检测电路，其检测所述功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：三浦英生，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP