專利名稱：點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置，它具備在內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)中，發(fā)生了異常高溫或長時間通電信號的異常狀態(tài)時切斷半導(dǎo)體開關(guān)元件的保護(hù)功能。
背景技術(shù)：
汽車發(fā)動機(jī)等內(nèi)燃機(jī)用點(diǎn)火系統(tǒng)(ignition system)由功率半導(dǎo)體裝置即所謂點(diǎn)火器和包含計(jì)算機(jī)的發(fā)動機(jī)控制裝置(ECU)構(gòu)成，該功率半導(dǎo)體裝置為產(chǎn)生施加到火花塞上的高電壓，搭載了點(diǎn)火線圈(電感負(fù)載)和驅(qū)動它的半導(dǎo)體開關(guān)元件及其控制電路元件 (半導(dǎo)體集成電路)。往往，在其動作中發(fā)生異常發(fā)熱或?qū)ㄐ盘栐谀骋还潭〞r間以上持續(xù)被施加等的異常狀態(tài)時，為了保護(hù)半導(dǎo)體開關(guān)元件，搭載保護(hù)功能，以探測該異常狀態(tài)，并強(qiáng)制切斷半導(dǎo)體開關(guān)元件中流過的電流(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。由于所述保護(hù)功能是功率半導(dǎo)體裝置的自保護(hù)做出的動作，其切斷定時與ECU的點(diǎn)火信號定時無關(guān)。因此，隨著保護(hù)功能的切斷動作，于點(diǎn)火次序上不恰當(dāng)?shù)亩〞r發(fā)生點(diǎn)火，有時發(fā)生發(fā)動機(jī)的逆火或爆震等問題。作為上述問題的對策，提出如下各種方案在切斷動作的定時點(diǎn)上，為了不致引起點(diǎn)火，軟切斷電流的方法，即，使火花塞不跳火的程度緩和點(diǎn)火線圈的初級線圈上所流電流的切斷速度，防止不必要的點(diǎn)火動作的方法。(例如，參照專利文獻(xiàn)2及專利文獻(xiàn)3)專利文獻(xiàn)1 日本特開平8-338350號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2001-248529號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開2008-45514號公報(bào)在現(xiàn)有的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置的保護(hù)功能中，為了實(shí)現(xiàn)在處于異常狀態(tài)的情況下進(jìn)行軟切換，以使火花塞不會跳火，需要設(shè)置生成10 100msec程度的時間常數(shù)的電路。在半導(dǎo)體集成電路上形成那種電路時，存在芯片尺寸的增大或工時增加的問題。在上述專利文獻(xiàn)2中，公開了這樣的電路例在限制半導(dǎo)體開關(guān)元件的集電極電流的電流限制電路中，分級減少加反饋的放大器的基準(zhǔn)電壓，從而實(shí)現(xiàn)軟切斷。此外，在所述專利文獻(xiàn)3中也同樣公開了通過以低速度減少電流限制電路用放大器的基準(zhǔn)電壓，從而實(shí)現(xiàn)軟切斷的電路例。都是通過改變電流限制用放大器的基準(zhǔn)電壓來降低電流限制值，結(jié)果使半導(dǎo)體開關(guān)元件軟切斷。但是上述的現(xiàn)有技術(shù)的軟切斷功能，存在改變基準(zhǔn)電壓的機(jī)構(gòu)復(fù)雜的問題。此外， 一般所述電流限制電路的放大器及基準(zhǔn)電壓要求高精度，但是如上述的現(xiàn)有技術(shù)那樣能改變基準(zhǔn)電壓地構(gòu)成，對維持高精度而言并能說是理想的。而且，存在著這樣的問題對放大器而言，基準(zhǔn)電壓的改變在控制穩(wěn)定性的方面是不利的，或者為了擴(kuò)大同相輸入范圍，不得不使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的放大器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述那樣的課題而構(gòu)思，其目的在于得到在發(fā)生異常之際能以簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可靠地保護(hù)半導(dǎo)體開關(guān)元件的軟切斷功能，且可靠性高的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體
直ο本發(fā)明的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置，具有對點(diǎn)火線圈的初級電流進(jìn)行通電/切斷的半導(dǎo)體開關(guān)元件和驅(qū)動控制所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的集成電路，其中，所述集成電路包括 第一放電單元，在正常動作時，使蓄積在所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子的電荷放電而切斷，以使所述點(diǎn)火線圈的次級一側(cè)產(chǎn)生火花塞跳火電壓；以及第二放電單元，當(dāng)檢測到異常狀態(tài)時，比所述第一放電單元緩慢地使蓄積在所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子的電荷放電而切斷，以使所述點(diǎn)火線圈的次級電壓成為火花塞跳火電壓以下。(發(fā)明效果)在發(fā)生異常狀態(tài)時，使蓄積在半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子的電荷放電而使所述半導(dǎo)體開關(guān)元件切斷，這時，通過較之正常動作時的放電單元緩慢地放電的其它放電單元來放電，因此能以簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)軟切斷。此外，為了軟切斷，無需改變電流限制功能的基準(zhǔn)電壓，故不會對控制穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。


圖1是說明本發(fā)明的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖2是說明本發(fā)明的實(shí)施例1的動作的時序圖。圖3是說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖4是說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的動作的時序圖。圖5是說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖6是說明本發(fā)明的第三及第六實(shí)施例的動作的時序圖。圖7是說明本發(fā)明的第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖8是說明本發(fā)明的第四實(shí)施例的動作的時序圖。圖9是說明本發(fā)明的第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖10是說明本發(fā)明的第五實(shí)施例的動作的時序圖。圖11是說明本發(fā)明的第六實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的電路圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1圖1示出本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)的一個實(shí)施例。在圖1的點(diǎn)火系統(tǒng)中，點(diǎn)火線圈6的初級線圈61的一端與電池等電源Vbat連接，另一端與點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置5連接。此外，次級線圈62的一端同樣與電源Vbat連接，另一端與一端接地的火花塞7連接。再有， ECUl輸出驅(qū)動半導(dǎo)體開關(guān)元件41的控制輸入信號到所述點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置。其中，點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置5具備半導(dǎo)體開關(guān)元件4，其包含對初級線圈61 上所流的電流進(jìn)行通電/切斷的IGBT41 ；以及集成電路3，該集成電路3根據(jù)來自ECUl的控制信號和其它動作條件驅(qū)動控制IGBT41。作為半導(dǎo)體開關(guān)元件4的主要構(gòu)成要素的IGBT41中，作為電極端子除了一般的集電極、發(fā)射極、柵極以外，為了探測集電極電流Ic，而采用使比例(例如1/1000左右)于該集電極電流Ic的電流流過的讀出發(fā)射極。進(jìn)而，以浪涌電壓保護(hù)為目的的齊納二極管42反向連接在集電極和柵極之間。下面參照圖2的時序圖，說明集成電路3的功能及本點(diǎn)火系統(tǒng)全體的點(diǎn)火動作。首先進(jìn)行正常動作時的說明。在時刻tl，從ECUl施加到集成電路3的輸入端子的高電平控制輸入信號，被施密特觸發(fā)電路11波形整形后，使第一 PchM0S12截止。此外，從異常探測電路27輸出的異常探測信號EM為低電平，經(jīng)由第一 NOT電路15 而輸出的反相異常探測信號/EM為高電平。(一般反相信號通過在元信號名之前加上劃線來體現(xiàn)，但在此在元信號名之前加斜線“/”來體現(xiàn)。)因而，通過所述反相異常探測信號/ EM而第二 PchMOS 16也被截止。由此，由第三PchM0S17及第四PchM0S18構(gòu)成的第一電流鏡電路動作。所述第一電流鏡電路的基準(zhǔn)側(cè)電流值Igl，是從恒流源19的輸出電流值Ibl減去后述的電流限制電路的輸出電流值If2后的電流值。對于該基準(zhǔn)側(cè)電流Igl，與所述第一電流鏡電路的鏡比對應(yīng)的電流Ig2成為輸出電流。此外，所述反相異常探測信號/EM使串聯(lián)連接于第一電阻23的第一 NchM0S26導(dǎo)通，并使所述第一電阻23與基準(zhǔn)電源電位GND連接。因而作為所述第一電流鏡電路的負(fù)載阻抗，成為所述第一電阻23和第二電阻M的并聯(lián)連接。在此，所述第一電阻23為數(shù)IOkQ，所述第二電阻M預(yù)先被設(shè)定為其100倍左右的數(shù)ΜΩ，因此兩者的并聯(lián)連接電阻值大致成為數(shù)IOkQ。S卩，作為所述第一電流鏡電路的負(fù)載阻抗，只有所述第一電阻23大體上做貢獻(xiàn)。因而，所述第一電流鏡電路的輸出電流Ig2大體上流過所述第一電阻23。由此發(fā)生IGBT41的柵極驅(qū)動電壓，從而所述IGBT41進(jìn)行導(dǎo)通動作。這時，根據(jù)由初級線圈61 的電感和布線電阻決定的時間常數(shù)，圖2那樣的集電極電流Ic流過初級側(cè)線圈61及所述 IGBT410接著，在時刻t2，當(dāng)EOTl施加低電平的控制輸入信號時，所述第一 PchMOS 12導(dǎo)通， 從而所述第一電流鏡電路停止。IGBT41的柵極上積蓄的電荷的大部分通過第一放電單元即所述第一電阻23及所述第一 NchM0S26，在極短的時間內(nèi)放電，因此IGBT41被急速切斷。此時，通過初級線圈61在IGBT41的集電極端子上產(chǎn)生500V左右的高電壓，以使到目前為止所流的電流繼續(xù)流過。該電壓對應(yīng)于點(diǎn)火線圈6的繞組比而升壓到30kV左右， 使次級線圈62上連接的火花塞7跳火。接著在時刻t3中，說明成為較長的通電時間的高電平控制輸入信號從ECUl施加的情形。與之前的說明一樣，隨著來自ECUl的高電平的控制輸入信號的施加，集電極電流 Ic從時刻t3逐漸增加，但是為了防止點(diǎn)火線圈6的繞組熔斷或變壓器的磁飽和，設(shè)定電流限制值，以使集電極電流Ic不致成為一定值以上。集電極電流Ic的限制由以下機(jī)理實(shí)現(xiàn)。IGBT41的讀出電流Ies通電至集成電路 3內(nèi)的第三電阻25，IGBT41的集電極電流Ic所對應(yīng)的電壓發(fā)生在所述第三電阻25。通過放大器21，將該電壓與第一基準(zhǔn)電壓源22的電壓Vrefl進(jìn)行比較，對應(yīng)于其差的電流Ifl 通過V-I變換電路20輸出。該電流Ifl通過由第五PchM0S13及第六PchMOSH構(gòu)成的第二電流鏡電路，輸出與其鏡比對應(yīng)的輸出電流作為電流限制信號If2。由于所述電流限制信號If2使產(chǎn)生IGBT41的柵極驅(qū)動電壓的電流Ig2向減少的方向工作，所以柵極電壓下降，阻礙集電極電流Ic的增加。即，與集電極電流Ic有關(guān)，且整體上做負(fù)反饋動作，由于這樣工作，集電極電流Ic被限制為既定的固定值。在時刻t4，當(dāng)集電極電流Ic達(dá)到所述電流限制值時，IGBT41的柵極電壓降低，進(jìn)行5極管動作。即，正流著集電極電流Ic的狀態(tài)下，集電極電壓沒有充分降低，處于IGBT41 上產(chǎn)生焦耳損失的狀態(tài)。接著說明在時刻t5，發(fā)生異常狀態(tài)的連續(xù)通電狀態(tài)時的動作。在圖2的例中，即便經(jīng)過本來應(yīng)該控制輸入信號為低電平的期間，也依然維持著高電平。如上所述，在較長的通電時間的情況是因電流限制功能而在IGBT41產(chǎn)生焦耳損失的狀態(tài)。如果該狀態(tài)持續(xù)較長則芯片溫度就會繼續(xù)上升，需要以不超過容許損失的方式使IGBT41截止的保護(hù)功能。在時刻t6中所述異常探測電路27或者探測超過既定期間而處于連續(xù)通電狀態(tài)， 或者探測芯片溫度的異常上升，使所述異常探測信號EM成為高電平。而且，通過所述NOT 電路15而使所述反相異常探測信號/EM成為低電平。由此，所述第二 PchMOSie導(dǎo)通，因此所述第一電流鏡電路停止，并且所述第一 NchMOS^截止。這時，成為在所述IGBT41的柵極端子上作為第二放電單元而只有數(shù)ΜΩ的所述第二電阻M與基準(zhǔn)電源電位GND連接的狀態(tài)。所述IGBT41柵極電容一般為IOOOpF左右的電容Cge，蓄積到所述IGBT41的柵極的電荷以數(shù)msec 數(shù)IOmsec左右的時間常數(shù)緩慢地放電，因此不會在所述火花塞7跳火而實(shí)現(xiàn)切斷所述IGBT41的軟切斷。實(shí)施例2圖3示出本發(fā)明的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置的第二實(shí)施例。在以下附圖中，對于具有與實(shí)施例1相同的功能的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并省略其重復(fù)說明。在第二實(shí)施例中，取代實(shí)施例1中的第二電阻M而使用恒流源作為第二放電單元。在圖3中作為恒流源，示出采用與所述第一 NchMOS^并聯(lián)連接，且柵極端子與第一固定電壓Vbiasl連接的第二 NchM0S28的例子。所述NchMOS^S定為經(jīng)調(diào)整柵極寬度、柵極長度及所述固定電壓Vbiasl，使恒流值大體為0. 5 1微安左右。該值選為與流過作為所述第一放電單元的所述第一電阻23 的放電電流相比充分小的(1/100左右)的值。在圖4示出本實(shí)施例中的時序圖。與實(shí)施例1同樣地，在時刻t6通過所述異常探測電路27而所述異常探測信號EM成為高電平。在正常動作時，所述反相異常探測信號/EM為高電平，因此所述第一 NchM0S26導(dǎo)通。因而蓄積在所述IGBT41的柵極電極的大部分電荷，通過所述第一放電單元即所述第一電阻23而放電。在時刻t6中所述異常探測信號EM成為高電平，所述反相異常探測信號/EM成為低電平時，所述第一 NchMOS^截止。這時蓄積在所述IGBT41的柵極電極的電荷按照所述第一電阻23 所述第二 NchMOS^ (恒流源) 所述基準(zhǔn)電源電位GND的路徑被放電，從而實(shí)現(xiàn)軟切斷。在本實(shí)施例中的軟切斷如上所述以恒流源放電，因此如圖4所示所述IGBT41的柵極電壓直線下降，且集電極電流Ic的減衰速度變化也少。故，與實(shí)施例1的第二電阻M 放電的情況相比，能夠抑制t6的軟切斷開始時產(chǎn)生的所述點(diǎn)火線圈6的次級電壓的峰值更低。此外，實(shí)施例1的第二放電單元采用所述第二電阻M，但它需要數(shù)ΜΩ的高電阻值，在集成電路3上占有較寬的芯片面積。與之相對，在本實(shí)施例中由于采用NchMOS的恒流源，與實(shí)施例1相比能以較窄的占有面積實(shí)現(xiàn)同等功能，可將集成電路3進(jìn)一步小型化。實(shí)施例3在所述實(shí)施例1及第二實(shí)施例中，進(jìn)行軟切斷時，通過較高電阻的所述第二電阻 24或作為設(shè)定為較低的恒流值的恒流源的所述第二 NchM0S28，使所述IGBT41的柵極電荷放電。這與所述IGBT41的柵極端子以高阻抗接地的情形等效，并且意味著對外來噪聲的敏
感度高。于是，本實(shí)施例中，設(shè)置監(jiān)視所述IGBT41的柵極端子電壓的控制端子電壓監(jiān)視單元，當(dāng)柵極電壓成為所述IGBT41的閾值以下時通過所述第一放電單元來使柵極電荷迅速放電。圖5示出本發(fā)明的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置的第三實(shí)施例，圖6示出說明本實(shí)施例的動作的時序圖。在圖5中，作為所述控制端子電壓監(jiān)視單元，包括偏置為第二固定電壓Vbias2且作為恒流源動作的第七PchM0S31 ；以該恒流源為能動負(fù)載且所述IGBT41的柵極端子輸入至柵極的第三NchM0S30 ；輸出所述第三NchM0S30的漏極電壓與所述異常探測信號EM的邏輯積的第一 AND電路32 ；以及由所述第一 AND電路32驅(qū)動且使所述第一放電單元有效的第四NchM0S29。在此，所述第七PchM0S31和所述第三NchM0S30作為以所述IGBT41的柵極電壓為輸入的邏輯反相電路起作用。預(yù)先設(shè)定MOS尺寸及所述第二固定電壓Vbias2，以使該邏輯反相電路的閾值與所述IGBT41的閾值電壓Vth相同。在正常動作時，所述異常探測信號EM為低電平，因此所述第一 AND電路32的輸出與所述IGBT41的柵極電壓不相關(guān)地始終為低電平，所述第四NchMOS^始終截止。S卩，在正常動作時與上述的第二實(shí)施例完全同樣地動作。在成為異常狀態(tài)的時刻t6中，說明所述異常探測信號EM成為高電平的情形。剛做異常探測后，所述IGBT41的柵極電壓高于閾值電壓Vth，所以所述第三NchM0S30導(dǎo)通且漏極電壓為低電平。因而所述第一 AND電路32的輸出也是低電平，所述第四NchM0S29也維持截止?fàn)顟B(tài)，因此如在上述第二實(shí)施例中說明的那樣，開始軟切斷動作。繼續(xù)軟切斷動作，在時刻t7中所述IGBT41的柵極電壓達(dá)到閾值Vth時，所述第三 NchM0S30截止且漏極電壓過渡到高電平，因此所述第一 AND電路32的輸出成為高電平，所述第四NchM0S29導(dǎo)通。通過所述第四NchMOS^的導(dǎo)通，所述第一電阻23與所述基準(zhǔn)電源電位GND連接， 因此所述IGBT41的柵極電荷急速放電。這時，所述IGBT41的集電極電流Ic已經(jīng)大致成為 0，在該階段即便中斷軟切斷并急速放電柵極電荷，所述點(diǎn)火線圈6的次級電壓也不會被激勵到使所述火花塞7跳火的程度。即，剛進(jìn)行異常探測后由高阻抗的所述第二放電單元進(jìn)行軟切斷，但是在經(jīng)過所述點(diǎn)火線圈6損失僅能使所述火花塞7跳火的能量為止的時刻迅速切換到低阻抗的所述第一放電單元，從而能夠防止外來噪聲造成的所述IGBT41的再導(dǎo)通。實(shí)施例4
圖7示出本發(fā)明的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置的第四實(shí)施例。一般在集成電路的各端子上為了保護(hù)內(nèi)部電路免受外來浪涌而如圖示那樣在各端子 電源間插入浪涌保護(hù)二極管40。在正常動作時所述浪涌保護(hù)二極管40對動作不怎么產(chǎn)生影響，但是芯片溫度上升，且所述浪涌保護(hù)二極管40或承載于所述半導(dǎo)體開關(guān)元件4的所述齊納二極管42中產(chǎn)生漏電流Ileak2、Ileakl，有時會向柵極端子泄漏。如上所述，在本發(fā)明的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置中，用高阻抗的所述第二放電單元進(jìn)行異常探測時的軟切斷，因此在異常高溫動作時因所述漏電流Ileakl、Ileak2而柵極電壓會上升，擔(dān)心無法切斷。因此，在本實(shí)施例中，在異常高溫動作時因漏電流的影響而無法降低柵極電壓時， 作為緊急措施使所述第一放電單元有效化，并迅速進(jìn)行切斷。圖8示出說明本實(shí)施例的動作的時序圖。在本實(shí)施例的控制端子電壓監(jiān)視單元中，上述第三實(shí)施例中柵極電壓成為閾值Vth以下時迅速放電的電路以外，包括在所述異常高溫動作時柵極電壓不降低時急速放電的電路。由第八PchMOSM和以第三固定電壓Vbias3偏置的第五NchM0S33構(gòu)成的邏輯反相電路的閾值，被預(yù)先設(shè)定，以在異常高溫動作時柵極電壓上升至使所述第一放電單元有效化的值(臨界柵極電壓值)時使輸出反相。在時刻t6中，若所述異常探測信號EM成為高電平，則如上所述，高阻抗的所述第二放電單元被有效化。這時動作周圍溫度為使所述浪涌保護(hù)二極管40或所述齊納二極管 42泄漏程度的異常高溫的情況下，所述IGBT41的柵極電壓開始下降一端，但所述第二放電單元沒有完全吸入所述漏電流Ileakl及Ileak2，反而柵極電壓開始上升。在時刻偽中若柵極電壓達(dá)到所述臨界柵極電壓值，則閂鎖器37被置位，并使所述第四NchMOS^導(dǎo)通。由此使低阻抗的所述第一放電單元有效化，并使柵極電壓急速降低。這時，集電極電流Ic被急速切斷，因此所述點(diǎn)火線圈6的次級上會產(chǎn)生使所述火花塞7跳火的程度的高電壓，但是通過所述閂鎖器37，直到解除異常狀態(tài)為止繼續(xù)切斷所述IGBT41，因此能夠保護(hù)IGBT41。實(shí)施例5圖9示出本發(fā)明的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置的第五實(shí)施例，圖10示出說明本實(shí)施列的動作的時序圖。與上述的第四實(shí)施例同樣，本實(shí)施例在進(jìn)行異常高溫時的軟切斷之際， 進(jìn)行會使柵極電壓上升時的緊急切斷。在時刻t6中，若所述異常探測信號EM成為高電平，則如上所述，高阻抗的所述第二放電單元被有效化。將這時的所述IGBT41的柵極電壓存儲在保持電路52。當(dāng)動作周圍溫度為使所述浪涌保護(hù)二極管40或所述齊納二極管42泄漏程度的異常高溫時，所述IGBT41 的柵極電壓開始下降一端，但是所述第二放電單元不能完全吸入所述漏電流Ileakl及 Ileak2,反而柵極電壓開始上升。在時刻t9中，若柵極電壓達(dá)到存儲在所述保持電路52的軟切斷開始時的柵極電壓值，則閂鎖器37被置位，使所述第四NchMOS^導(dǎo)通。由此低阻抗的所述第一放電單元有效化，使柵極電壓急速降低。這時，集電極電流Ic被急速切斷，因此在所述點(diǎn)火線圈6的次級一側(cè)會發(fā)生使所述火花塞7跳火的程度的高電壓，但是通過所述閂鎖器37，直到異常狀態(tài)被解除為止繼續(xù)切斷所述IGB1Ml,因此能保護(hù)IGB1Ml。如上所述，在第四和第五實(shí)施例中異常高溫動作時的切斷是緊急情況下的動作， 因此優(yōu)選希望通過將所述閂鎖器37的Q輸出返回給所述ECUl側(cè)等的單元告知緊急停止。 通過所述告知，例如，可以進(jìn)行所述ECUl使所述點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置5適當(dāng)復(fù)原等的異常狀態(tài)恢復(fù)步驟。實(shí)施例6圖11示出本發(fā)明的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置的第六實(shí)施例。此外，本實(shí)施例的時序圖與圖6所示的第三實(shí)施例的時序圖相同，因此省略。在上述的第四、第五實(shí)施例中，在異常高溫動作時緊急急速切斷，因此會使所述火花塞7跳火。在本實(shí)施例中，具有使引起柵極電壓的上升的所述漏電流Ileakl、Ileak2分流的漏電流補(bǔ)償單元，即便在異常高溫動作時也以不使所述火花塞7跳火的方式進(jìn)行軟切斷。在圖11中，所述漏電流補(bǔ)償單元包括由第六NchM0S55和第七NchM0S56構(gòu)成的第三電流鏡電路和虛設(shè)(dummy) 二極管Μ。預(yù)先調(diào)整所述虛設(shè)二極管M的尺寸及所述第三電流鏡電路的鏡比，以使所述漏電流補(bǔ)償單元的輸出電流Ik2與所述浪涌保護(hù)二極管40的漏電流Ileak2和所述齊納二極管42的漏電流Ileakl相等。若在異常高溫動作時發(fā)生所述漏電流Ileakl、Ileak2，則在同種類的二極管即虛設(shè)二極管討也發(fā)生漏電流Ileak3。因而，通過所述第三電流鏡電路，所述漏電流Ileakl、 Ireak2被分流到所述基準(zhǔn)電源電位GND，不會使柵極電壓上升。由此在異常高溫動作時，也能使所述火花塞7跳火的方式進(jìn)行軟切斷。附圖標(biāo)記說明3.集成電路；4.半導(dǎo)體開關(guān)元件；5.點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置；6.點(diǎn)火線圈； 7.火花塞；15.第一 NOT電路；16.第二 PchMOS ;23.第一電阻；24.第二電阻；26.第一 NchMOS ；27.異常探測電路。
權(quán)利要求
1.一種點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置，具有對點(diǎn)火線圈的初級電流進(jìn)行通電/切斷的半導(dǎo)體開關(guān)元件和驅(qū)動控制所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的集成電路，其特征在于，所述集成電路包括第一放電單元，在正常動作時，使蓄積在所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子的電荷放電而切斷，以使所述點(diǎn)火線圈的次級一側(cè)產(chǎn)生火花塞跳火電壓；以及第二放電單元，當(dāng)檢測到異常狀態(tài)時，比所述第一放電單元緩慢地使蓄積在所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子的電荷放電而切斷，以使所述點(diǎn)火線圈的次級電壓成為火花塞跳火電壓以下。
2.如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一放電單元具有在所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子與基準(zhǔn)電源電位間連接的第一電阻，所述第二放電單元具有在所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子與基準(zhǔn)電源電位間連接且電阻值大于所述所述第一電阻的第二電阻。
3.如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一放電單元具有在所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子與基準(zhǔn)電源電位間連接的第一電阻，所述第二放電單元具有在所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子與基準(zhǔn)電源電位間連接且輸出電流值小于流過所述第一電阻的放電電流的恒流源。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括控制端子電壓監(jiān)視單元，當(dāng)所述第二放電單元中進(jìn)行所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的切斷動作時，監(jiān)視所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子電壓，在成為既定電壓時利用所述第一放電單元來切斷所述半導(dǎo)體開關(guān)元件。
5.如權(quán)利要求4所述的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述控制端子電壓監(jiān)視單元，在所述控制端子電壓成為所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的閾值電壓以下時利用第一放電單元來切斷。
6.如權(quán)利要求4所述的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述控制端子電壓監(jiān)視單元，在所述控制端子電壓成為既定電壓以上時利用第一放電單元來切斷。
7.如權(quán)利要求4所述的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述控制端子電壓監(jiān)視單元，在所述控制端子電壓成為所述第二放電單元中開始做切斷動作時的電壓以上時利用第一放電單元來切斷。
8.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括漏電流補(bǔ)償單元，當(dāng)所述第二放電單元中進(jìn)行所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的切斷動作時，將泄漏到所述控制端子的漏電流分流，防止所述控制端子電壓的上升。
全文摘要
本發(fā)明提供以簡單結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在發(fā)生異常時可靠地保護(hù)半導(dǎo)體開關(guān)元件的軟切斷功能且可靠性高的點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置。點(diǎn)火器用功率半導(dǎo)體裝置，具有對點(diǎn)火線圈的初級電流進(jìn)行通電/切斷的半導(dǎo)體開關(guān)元件和驅(qū)動控制所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的集成電路，其中，所述集成電路包括第一放電單元，在正常動作時，使蓄積在所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子的電荷放電而切斷，以使所述點(diǎn)火線圈的次級一側(cè)產(chǎn)生火花塞跳火電壓；以及第二放電單元，當(dāng)檢測到異常狀態(tài)時，比所述第一放電單元緩慢地使蓄積在所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子的電荷放電而切斷，以使所述點(diǎn)火線圈的次級電壓成為火花塞跳火電壓以下。
文檔編號H03K17/72GK102185598SQ20101060929
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者山田一樹, 神戶伸介, 西村一廣 申請人:三菱電機(jī)株式會社