半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明防止火花塞在自切斷時(shí)誤點(diǎn)火。在自切斷信號(hào)源(211)檢測(cè)到正常且晶體管(M3)導(dǎo)通時(shí)，若IN端子接收到導(dǎo)通信號(hào)，則晶體管(M1)導(dǎo)通，晶體管(M2)截止，IGBT(24)導(dǎo)通。此時(shí)，若自切斷信號(hào)源(211)檢測(cè)到異常，晶體管(M1)截止，晶體管(M2)導(dǎo)通，則通過(guò)使IGBT(24)的柵極端子經(jīng)由晶體管(M2、M3)與發(fā)射極端子相連，從而將充入柵極電容的電荷急速放電。由此，若比較器216檢測(cè)到IGBT(24)的集電極電壓上升并高于規(guī)定的電壓，則晶體管(M3)被截止，進(jìn)行緩切斷，即利用電阻(213)緩慢地將柵極電容的電荷進(jìn)行放電。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
半導(dǎo)體裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置所使用的半導(dǎo)體裝置，尤其涉及具有在發(fā)生異常時(shí)進(jìn)行自切斷的功能的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置主要包括產(chǎn)生高電壓的點(diǎn)火線圈、對(duì)該點(diǎn)火線圈的初級(jí)側(cè)電流進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制的點(diǎn)火用集成電路(以下將集成電路稱(chēng)為IC(Integrated Circuit))、以及火花塞。該點(diǎn)火用IC具有與點(diǎn)火線圈的初級(jí)線圈串聯(lián)連接的功率半導(dǎo)體元件、以及基于來(lái)自引擎控制單元(下面稱(chēng)為ECU(Engine Control Unit))的信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)電路。點(diǎn)火用IC還包括自切斷電路，該自切斷電路在點(diǎn)火用IC或功率半導(dǎo)體元件產(chǎn)生任何異常的情況下，使功率半導(dǎo)體元件截止來(lái)切斷流過(guò)點(diǎn)火線圈的電流。點(diǎn)火用IC以及功率半導(dǎo)體元件的異常有驅(qū)動(dòng)電路對(duì)功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行超過(guò)規(guī)定時(shí)間的連續(xù)通電的異常、功率半導(dǎo)體元件處于過(guò)熱狀態(tài)的異常等。
[0003]自切斷電路在檢測(cè)到這種異常后，對(duì)功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行截止控制從而將流過(guò)點(diǎn)火線圈的電流切斷。因此，流過(guò)點(diǎn)火線圈的電流無(wú)關(guān)乎ECU信號(hào)地進(jìn)行急劇變化，由此導(dǎo)致點(diǎn)火線圈的次級(jí)側(cè)電壓急劇變化，火花塞可能在正常時(shí)刻以外的時(shí)刻進(jìn)行放電。該情況下，引擎可能會(huì)發(fā)生異常燃燒等從而導(dǎo)致?lián)p壞。
[0004]對(duì)此，已知一種軟切斷控制，在檢測(cè)到異常并進(jìn)行自切斷時(shí)，使得火線圈的初級(jí)側(cè)電流的變化變緩從而進(jìn)行切斷，由此，無(wú)論在哪個(gè)時(shí)刻，火花塞都不會(huì)誤放電(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2)。
[0005]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，使電阻以及恒流電路與功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，在檢測(cè)到異常時(shí)，使正在導(dǎo)通控制的柵極電壓逐漸減小。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，利用由二極管的反向漏電阻和電容器構(gòu)成的積分電路的輸出控制自切斷用晶體管，從而使功率半導(dǎo)體的柵極電壓逐漸減小。由此，通過(guò)執(zhí)行使功率半導(dǎo)體元件的柵極電壓逐漸減小的緩切斷，使得點(diǎn)火線圈的初級(jí)側(cè)電流的變化變緩，其結(jié)果是，點(diǎn)火線圈的次級(jí)側(cè)電流的變化也變緩，從而能防止火花塞的異常點(diǎn)火。
[0006]這里，對(duì)具備以上那樣的自切斷功能的點(diǎn)火用IC的具體結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說(shuō)明。
[0007]圖19是舉例表示包含以往的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例在內(nèi)的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖，圖20是表示以往的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火用IC的動(dòng)作波形例的圖。
[0008]汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置如圖19所示，包括對(duì)整個(gè)點(diǎn)火裝置進(jìn)行控制的ECU1、構(gòu)成點(diǎn)火器的點(diǎn)火用IC2、在鐵心上卷繞有初級(jí)線圈31以及次級(jí)線圈32的點(diǎn)火線圈3、電源(電池)4、以及火花塞5。在點(diǎn)火用IC2中，使用絕緣柵型雙極晶體管(下面稱(chēng)為IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor) )24作為對(duì)點(diǎn)火線圈3的初級(jí)側(cè)電流進(jìn)行導(dǎo)通截止控制的功率半導(dǎo)體元件。
[0009]點(diǎn)火用IC2具有與點(diǎn)火線圈3相連的C端子(集電極端子)、與接地電位相連的E端子(發(fā)射極端子)、與ECUl相連的IN端子(輸入端子)、以及與電源4相連的B端子(電源端子)。
[0010]點(diǎn)火用IC2的C端子與點(diǎn)火線圈3的初級(jí)線圈31的一個(gè)端子相連，初級(jí)線圈31的另一個(gè)端子與電源4的正極端子相連。點(diǎn)火用IC2的E端子接地連接。點(diǎn)火線圈3的次級(jí)線圈32的一個(gè)端子與火花塞5的一個(gè)電極相連，次級(jí)線圈32的另一個(gè)端子與電源4的正極端子相連?；鸹ㄈ?的另一個(gè)電極以及電源4的負(fù)極端子分別接地連接。
[0011]點(diǎn)火用IC2還具有對(duì)IGBT24進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路22、自切斷電路21、以及電源電流23。驅(qū)動(dòng)電路22具有NAND電路221、作為柵極上拉電路的晶體管M1、以及作為柵極下拉電路的晶體管M2。這里，晶體管Ml是P型MOSFET(Meta1-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，晶體管M2是η型MOSFET，分別具有開(kāi)關(guān)功能。NAND電路221的一個(gè)輸入端子與IN端子相連，NAND電路221的輸出端子與利用互補(bǔ)電路構(gòu)成逆變器的晶體管Μ1、Μ2的控制端子即柵極端子相連。晶體管Μ1、Μ2的漏極端子與IGBT24的柵極端子相連。晶體管Ml的源極端子與電源電路23的輸出端子相連。
[0012]電源電路23將電源4的電壓(例如14伏特(V))轉(zhuǎn)換為降壓后的電壓(例如5V)，以作為驅(qū)動(dòng)電路22以及自切斷電路21的電源。
[0013]自切斷電路21具有自切斷信號(hào)源211、逆變器212、由η型MOSFET構(gòu)成并起到開(kāi)關(guān)電路作用的晶體管M3、以及電阻213。自切斷信號(hào)源211是對(duì)IGBT24的通電狀態(tài)的異常進(jìn)行檢測(cè)的異常檢測(cè)電路，例如具有對(duì)IGBT24的異常通電和過(guò)熱進(jìn)行檢測(cè)的計(jì)時(shí)功能和溫度檢測(cè)功能。自切斷信號(hào)源211的輸出端子與逆變器212的輸入端子相連，逆變器212的輸出端子與驅(qū)動(dòng)電路22的NAND電路221的另一個(gè)輸入端子以及晶體管M3的柵極端子相連。晶體管M3的漏極端子與驅(qū)動(dòng)電路22的晶體管M2的源極端子相連，晶體管M3的源極端子與點(diǎn)火用IC2的E端子相連。電阻213的一個(gè)端子與IGBT24的柵極端子相連，另一個(gè)端子與點(diǎn)火用IC2的E端子相連，構(gòu)成將充入IGBT24的柵極電容的電荷引出的微電流電路。
[0014]這里，參照?qǐng)D19和圖20對(duì)汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明C3ECUl向點(diǎn)火用IC2的IN端子輸出對(duì)IGBT24的導(dǎo)通和截止進(jìn)行控制的信號(hào)Vin。例如在對(duì)IGBT24進(jìn)行導(dǎo)通控制時(shí)，E⑶I向IN端子輸出Vin = 5V(高電平)的電壓的導(dǎo)通信號(hào)。此外，在對(duì)IGBT24進(jìn)行截止控制時(shí)，ECUI向IN端子輸出Vi η = O V (低電平)的電壓的截止信號(hào)。另外，自切斷電路21的自切斷信號(hào)源211輸出的自切斷信號(hào)Si在正常動(dòng)作時(shí)為Vsl=低電平，在異常動(dòng)作時(shí)為Vsl=高電平。因此，在正常動(dòng)作時(shí)，自切斷信號(hào)Si被反相器反轉(zhuǎn)，從而將高電平的信號(hào)提供給NAND電路221的另一個(gè)輸入端子以及晶體管M3的柵極端子。因此，NAND電路221對(duì)于從ECUl輸入的信號(hào)起到反相器的作用，晶體管M3在正常時(shí)被導(dǎo)通控制。
[0015]首先，若點(diǎn)火用IC2的IN端子輸入導(dǎo)通信號(hào)，則NAND電路221的輸出變?yōu)榈碗娖?，晶體管Ml導(dǎo)通，晶體管M2截止。由此，驅(qū)動(dòng)電路22將IGBT24的柵極端子的柵極電壓Vg上拉到5V，將IGBT24導(dǎo)通。由此，集電極電流(以下稱(chēng)為Ic)開(kāi)始從電源4經(jīng)由點(diǎn)火線圈3的初級(jí)線圈31流入點(diǎn)火用IC2的C端子。該集電極電流I c根據(jù)初級(jí)線圈31的電感和施加電壓而決定為dlc/dt，增加到由初級(jí)線圈31的電阻、IGBT24的導(dǎo)通電阻以及電源4的電壓所決定的恒定電流值(例如17安培(A))為止。另外，對(duì)于點(diǎn)火用IC2的C端子的集電極電壓(下面稱(chēng)為Vc13S夕卜，這里所說(shuō)的集電極電壓Vc是為了便于說(shuō)明而將集電極-發(fā)射極間電壓稱(chēng)為集電極電壓Vc)，在IGBT24導(dǎo)通從而開(kāi)始流過(guò)集電極電流Ic后，所施加的電源4的電壓瞬間降低，之后因IGBT24的導(dǎo)通電阻而逐漸上升。
[0016]接著，若點(diǎn)火用IC2的IN端子輸入截止信號(hào)，則NAND電路221的輸出變?yōu)楦唠娖剑w管Ml截止，晶體管M2導(dǎo)通。由此，驅(qū)動(dòng)電路22將IGBT24的柵極端子的柵極電壓Vg下拉到0V，將IGBT24截止。由此，集電極電流Ic急劇減少，集電極電壓Vc急劇上升。該集電極電流Ic的急劇變化使得初級(jí)線圈31的兩端電壓急劇增加。同時(shí)，次級(jí)線圈32的兩端電壓也急劇增加(例如增加到30kV)，該電壓被施加到火花塞5。火花塞5在施加電壓為約1kV以上時(shí)放電。之后，集電極電壓Vc恢復(fù)到電源4的電壓。以上是圖20中用“正?！北硎镜姆秶膭?dòng)作。
[0017]接著，在ECUl的導(dǎo)通信號(hào)輸出的時(shí)間比規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)、或者點(diǎn)火用IC2或IGBT24過(guò)熱導(dǎo)致點(diǎn)火線圈3或點(diǎn)火用IC2可能發(fā)生燒毀等故障的情況下，自切斷電路21進(jìn)行動(dòng)作來(lái)將集電極電流Ic切斷。然而，若將集電極電流Ic急劇切斷，則火花塞5會(huì)在設(shè)定外的時(shí)刻放電，可能會(huì)對(duì)引擎造成損傷。因此，自切斷電路21需要將I dlc/dt I控制在火花塞5不會(huì)誤放電的范圍內(nèi)(例如I A/ms (毫秒)左右的電流變化)。
[0018]接著，對(duì)產(chǎn)生異常的情況進(jìn)行說(shuō)明。該情況下，IGBT24的柵極電壓Vg、集電極電流Ic以及集電極電壓Vc最初也進(jìn)行與正常時(shí)同樣的變化。柵極電壓Vg為高電平的信號(hào)，集電極電流Ic上升到規(guī)定的電流值然后保持恒定值(例如17A)，集電極電壓Vc緩慢上升。
[0019]這里，自切斷信號(hào)源211在未圖示的計(jì)時(shí)電路計(jì)時(shí)了規(guī)定時(shí)間以上的導(dǎo)通信號(hào)長(zhǎng)度的情況下，或者由未圖示的溫度檢測(cè)電路檢測(cè)到過(guò)熱的情況下，輸出表示異常的高電平的自切斷信號(hào)Si。若自切斷信號(hào)源211輸出高電平的自切斷信號(hào)Si (圖20中為Vsl =高電平的信號(hào))，則低電平的信號(hào)經(jīng)由反相器212分別施加到NAND電路221的另一個(gè)輸入端子以及晶體管M3的柵極端子。由此，NAND電路221的輸出端子被固定為高電平的信號(hào)，晶體管Ml截止，晶體管M2導(dǎo)通。此時(shí)，與晶體管M2串聯(lián)連接的晶體管M3接收到低電平的柵極信號(hào)而截止，因此充入IGBT24的柵極電容的電荷經(jīng)由電阻213而緩慢放電。由此，若IGBT24的柵極電壓Vg逐漸降低而達(dá)到規(guī)定的電壓以下，則集電極電流Ic開(kāi)始降低，且集電極電壓Vc開(kāi)始上升。
[0020]由此，例如在產(chǎn)生ECUl的信號(hào)Vin導(dǎo)通固定那樣的異常的情況下，IGBT24的柵極電壓Vg在自切斷信號(hào)源211輸出高電平的自切斷信號(hào)Si后以一定速度降低。若IGBT24的柵極電壓Vg降低到規(guī)定電壓，則集電極電流Ic開(kāi)始緩慢降低，從而進(jìn)行緩切斷。
[0021 ]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0022]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0023]專(zhuān)利文獻(xiàn)I:日本專(zhuān)利特開(kāi)2008 — 45514號(hào)公報(bào)
[0024]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本專(zhuān)利特開(kāi)2006 — 37822號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0026]在上述點(diǎn)火用IC2中，在如上述那樣輸出自切斷信號(hào)Si后，充入IGBT24的柵極電容的電荷緩慢放電，柵極電壓Vg以一定速度降低。集電極電流Ic隨之開(kāi)始降低，但由于IGBT的電學(xué)特性，該降低方式并非恒定。即，在柵極電壓Vg降低到某一程度以前，集電極電流Ic僅略微降低，在柵極電壓Vg降低到某一程度后，集電極電流Ic大幅降低。換言之，該柵極電壓Vg降低到某一程度為止的時(shí)間是到集電極電流Ic實(shí)際開(kāi)始降低為止的延遲時(shí)間。在該延遲時(shí)間內(nèi)，IGBT24以及初級(jí)線圈31上持續(xù)流過(guò)一定的大電流(例如接近17A的電流)，因此可能會(huì)受到熱破壞等損傷。為避免這種情況，需要考慮延遲時(shí)間來(lái)縮短計(jì)時(shí)時(shí)間、或降低過(guò)熱檢測(cè)的溫度等來(lái)提高異常檢測(cè)靈敏度，但該情況下存在容易引起自切斷的問(wèn)題。此外，為了即使在延遲時(shí)間內(nèi)流過(guò)大電流也對(duì)由此引起的發(fā)熱進(jìn)行抑制，需要降低點(diǎn)火用IC2的熱阻，但該情況下需要增大芯片尺寸。
[0027]本發(fā)明鑒于上述方面而完成，其目的在于提供一種半導(dǎo)體裝置，能縮短自切斷時(shí)到流過(guò)初級(jí)線圈的電流實(shí)際開(kāi)始降低為止的延遲時(shí)間，從而抑制功率半導(dǎo)體元件以及點(diǎn)火線圈的初級(jí)線圈的發(fā)熱。
[0028]解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)手段
[0029]本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提供一種對(duì)功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置包括:柵極上拉電路，該柵極上拉電路與功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)柵極端子進(jìn)行上拉;柵極下拉電路，該柵極下拉電路與功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)柵極端子進(jìn)行下拉;異常檢測(cè)電路，該異常檢測(cè)電路對(duì)功率半導(dǎo)體元件的通電狀態(tài)的異常進(jìn)行檢測(cè);微電流電路，該微電流電路與功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并從功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷；電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路與功率半導(dǎo)體元件的集電極端子相連來(lái)檢測(cè)集電極電壓；以及開(kāi)關(guān)電路，該開(kāi)關(guān)電路連接在柵極下拉電路與功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間。在異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常時(shí)，切斷柵極上拉電路，使柵極下拉電路導(dǎo)通，經(jīng)由開(kāi)關(guān)電路從功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷，若由電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到因電荷的引出引起的集電極電壓的上升超過(guò)了設(shè)定值，則切斷開(kāi)關(guān)電路，利用微電流電路引出電荷。
[0030]根據(jù)這種半導(dǎo)體裝置，在異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常時(shí)，首先將功率半導(dǎo)體元件急速切斷，并從集電極電壓將要上升時(shí)開(kāi)始，進(jìn)行緩切斷。由此，與在異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常后立即開(kāi)始緩切斷的情況相比，能縮短到實(shí)際開(kāi)始緩切斷為止的延遲時(shí)間。
[0031]發(fā)明效果
[0032]上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置在異常產(chǎn)生時(shí)先進(jìn)行急速切斷，然后開(kāi)始緩切斷，因此能縮短到開(kāi)始緩切斷為止的延遲時(shí)間，由此，能抑制延遲時(shí)間期間產(chǎn)生的發(fā)熱。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是表示包含實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。
[0034]圖2是表示汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火用IC的工作波形例的圖。
[0035]圖3是IGBT的電流一電壓特性圖。
[0036]圖4是表示自切斷時(shí)工作點(diǎn)的推移的時(shí)序圖。
[0037]圖5是舉例示出自切斷信號(hào)源的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0038]圖6是表示復(fù)位電路的工作波形的圖。
[0039]圖7是表示自切斷信號(hào)源的工作波形的圖。
[0040]圖8是表示包含實(shí)施方式2的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。
[0041]圖9是表示包含實(shí)施方式3的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。
[0042]圖10是表示包含實(shí)施方式4的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。
[0043]圖11是表示包含實(shí)施方式4的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的變形例的圖。
[0044]圖12是表示包含實(shí)施方式5的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。
[0045]圖13是表示包含實(shí)施方式6的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。
[0046]圖14是表示包含實(shí)施方式7的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。
[0047]圖15是表示包含實(shí)施方式8的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。
[0048]圖16是表示包含實(shí)施方式9的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。
[0049]圖17是表示包含實(shí)施方式10的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。
[0050]圖18是表示包含實(shí)施方式11的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。
[0051]圖19是舉例示出包含以往的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。
[0052]圖20是表示以往的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火用IC的工作波形例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]下面，以應(yīng)用于汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置中使用且具備自切斷功能的點(diǎn)火控制用的IC的情況為例，參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，以下的說(shuō)明中，對(duì)與上述圖19所示的構(gòu)成要素相同或同等的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略其詳細(xì)說(shuō)明。此外，也能在不矛盾的范圍內(nèi)對(duì)多個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行組合來(lái)實(shí)施。
[0054]圖1是表示包含實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖，圖2是表示汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火用IC的工作波形例，圖3是IGBT的電流一電壓特性圖，圖4是表示自切斷時(shí)工作點(diǎn)的推移的時(shí)序圖。
[0055]實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2如圖1所示，與圖19所示結(jié)構(gòu)相比，自切斷電路21的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變更。即，該自切斷電路21添加了基準(zhǔn)電壓電路215、比較器216、NAND電路217、電阻218、219以及齊納二極管220。另外，與圖19所示同樣，電源電路23作為驅(qū)動(dòng)電路22以及自切斷電路21的電源。
[0056]基準(zhǔn)電壓電路215的輸出端子與比較器216的反相輸入端子相連，比較器216的輸出端子與NAND電路217的一個(gè)輸入端子相連。NAND電路217的另一個(gè)輸入端子與自切斷信號(hào)源211的輸出端子相連，NAND電路217的輸出端子與晶體管M3的柵極端子相連。電阻218的一個(gè)端子與點(diǎn)火用IC的C端子相連，另一個(gè)端子與電阻219的一個(gè)端子相連。電阻219的另一個(gè)端子與點(diǎn)火用IC的E端子相連。電阻218與電阻219的連接點(diǎn)與比較器216的正相輸入端子相連，并與齊納二極管220的陰極端子相連。齊納二極管220的陽(yáng)極端子與點(diǎn)火用IC的E端子相連。
[0057]串聯(lián)連接的電阻218、219構(gòu)成分壓電路，例如具有相同的電阻值，輸出C端子上的集電極電壓Vc的50%的電壓值(Vc/2)。此外，基準(zhǔn)電壓電路215輸出規(guī)定的基準(zhǔn)電壓Vref。由此，電阻218、219、基準(zhǔn)電壓電路215、比較器216以及NAND電路217構(gòu)成集電極電壓Vc的電壓檢測(cè)電路。這里，比較器216在集電極電壓Vc超過(guò)與基準(zhǔn)電壓Vref對(duì)應(yīng)的規(guī)定值的情況下，輸出信號(hào)s2(圖2中，輸出Vs2 =高電平的信號(hào))。
[0058]另外，并不利用比較器216直接檢測(cè)集電極電壓Vc，而是利用電阻218、219對(duì)集電極電壓Vc進(jìn)行分壓并檢測(cè)，這是為了在集電極電壓Vc高于比較器216的耐壓時(shí)也能進(jìn)行檢測(cè)動(dòng)作。此外，齊納二極管220為了比較器216等的電路保護(hù)而設(shè)置，即使在集電極電壓Vc達(dá)到高于比較器216的耐壓的電壓的情況下，也對(duì)比較器216等電路進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于齊納二極管220的反向耐壓，上述集電極電壓Vc設(shè)定得比與基準(zhǔn)電壓Vref相對(duì)應(yīng)的規(guī)定值大。
[0059]在以上結(jié)構(gòu)中，在自切斷信號(hào)源211未輸出自切斷信號(hào)S1、即圖2中輸出Vsl=低電平的正常動(dòng)作時(shí)，點(diǎn)火用IC2進(jìn)行與利用圖19和圖20說(shuō)明的動(dòng)作相同的動(dòng)作。
[0060]接著，對(duì)例如自切斷信號(hào)源211檢測(cè)到IGBT24固定于導(dǎo)通狀態(tài)那樣的異常、從而持續(xù)輸出自切斷信號(hào)Si (圖2中輸出Vsl =高電平的信號(hào))時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。該情況下，在從ECUl輸入導(dǎo)通信號(hào)(Vin =高電平的信號(hào))后，緊接著進(jìn)行與正常動(dòng)作相同的動(dòng)作。若持續(xù)輸入導(dǎo)通信號(hào)，則最終集電極電流Ic上升到規(guī)定的電流值并保持恒定值(例如17A)，集電極電壓Vc隨之緩慢上升然后保持恒定。
[0061]這里，若從自切斷信號(hào)源211輸出高電平的自切斷信號(hào)Si，則經(jīng)由反相器212向NAND電路221輸入低電平的信號(hào)。因此，NAND電路221輸出高電平的信號(hào)，晶體管Ml截止，晶體管M2導(dǎo)通。此時(shí)，在自切斷電路21中，自切斷信號(hào)源211輸出高電平的信號(hào)Vsl，但集電極電壓Vc未達(dá)到與基準(zhǔn)電壓Vref對(duì)應(yīng)的規(guī)定值，因此晶體管M3保持導(dǎo)通。由于晶體管M2、M3導(dǎo)通，因此充入IGBT24的柵極電容的電荷經(jīng)由晶體管12』3放電，168了24的柵極電壓￥8急速降低，集電極電壓Vc隨之急速上升。
[0062]若集電極電壓Vc超過(guò)規(guī)定值并上升，則比較器216的輸出端子輸出高電平的信號(hào)Vs2，由此使得晶體管M3截止。之后轉(zhuǎn)移為緩切斷動(dòng)作，即充入IGBT24的柵極電容的電荷經(jīng)由電阻213放電。
[0063]由此，該點(diǎn)火用IC2中，在自切斷電路21檢測(cè)到異常而進(jìn)行自切斷時(shí)，首先進(jìn)行與通常切斷相同的急速切斷，之后若集電極電壓Vc超過(guò)一定值，則進(jìn)行緩切斷。因此，從異常產(chǎn)生到開(kāi)始緩切斷為止的延遲時(shí)間極短，因此能抑制該期間內(nèi)在IGBT24以及點(diǎn)火線圈3上產(chǎn)生的發(fā)熱。
[0064]接著，對(duì)到開(kāi)始緩切斷期間之間能進(jìn)行急速切斷的理由進(jìn)行說(shuō)明。首先，作為點(diǎn)火用IC2的功率半導(dǎo)體元件，圖3示出了具有一般的輸出特性的IGBT24的電流一電壓特性。該圖3中，縱軸表示集電極電流Ic，橫軸表示集電極電壓Vc，示出了改變柵極電壓Vg時(shí)的集電極電流Ic以及集電極電壓Vc的關(guān)系。此外，該圖3也示出了點(diǎn)火線圈3的負(fù)載線。該負(fù)載線例如是電源4為14V、初級(jí)線圈31的電阻為0.7歐姆(Ω )時(shí)的負(fù)載線。該負(fù)載線與電流一電壓曲線的交點(diǎn)為IGBT24的工作點(diǎn)，例如在柵極電壓Vg為5V時(shí)，集電極電流Ic為17A，集電極電壓Vc為2V。切斷負(fù)載時(shí)的工作點(diǎn)隨著Vg從Vg = 5V減少到柵極閾值電壓的2V而在負(fù)載線上向右下移動(dòng)。
[0065]由于IGBT24通過(guò)改變柵極電壓Vg來(lái)工作，因此圖4的時(shí)序圖示出該負(fù)載線上柵極電壓Vg以一定速度降低。柵極電壓Vg以一定速度降低的圖相當(dāng)于圖19的電路那樣在自切斷時(shí)利用電阻213對(duì)柵極電容的電荷進(jìn)行放電。該圖4中，縱軸為柵極電壓Vg以及集電極電流Ic，橫軸為時(shí)間，柵極電壓Vg的時(shí)間變化用虛線表示，集電極電流的時(shí)間變化用實(shí)線表示。根據(jù)該圖4，在從自切斷開(kāi)始的時(shí)刻tl到時(shí)刻t2期間、即柵極電壓Vg從5V降低到3.2V期間，集電極電流Ic的降低為IA左右。此外，在柵極電壓Vg從3.2V降低到2V的時(shí)刻t2到時(shí)刻t3期間，集電極電流Ic大約降低16A。
[0066]這里，嘗試對(duì)自切斷時(shí)、火花塞5不發(fā)生點(diǎn)火的集電極電流Ic的時(shí)間變化的條件、即|dlc/dt I <lA/ms進(jìn)行探討。在時(shí)刻tl到時(shí)刻t2期間，集電極電流Ic降低IA需要24ms，在時(shí)刻t2到時(shí)刻t3期間，集電極電流Ic降低16A需要16ms。即，時(shí)刻t2到時(shí)刻t3期間的集電極電流Ic的下降率大致滿(mǎn)足上述條件，相比于此，時(shí)刻tl到時(shí)刻t2期間過(guò)于耗費(fèi)時(shí)間，該時(shí)間相當(dāng)于圖20所示的延遲時(shí)間。這意味著能將集電極電流Ic降低IA所需的時(shí)間大致縮短到Ims0
[0067]本發(fā)明中，集電極電流Ic從17A降低到16A的時(shí)間(tl一t2)得以縮短，圖20中所謂的延遲時(shí)間實(shí)質(zhì)上得到消除。
[0068]為了對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明，在設(shè)定了負(fù)載的功率半導(dǎo)體的1-V特性中，對(duì)具有與集電極電流Ic的變化相對(duì)于柵極電壓Vg的變化較小的范圍相同大小的范圍進(jìn)行如下規(guī)定。即，將柵極電壓Vg降低從而從該較小范圍轉(zhuǎn)變?yōu)樵撦^大范圍的柵極電壓、與該柵極電壓相對(duì)應(yīng)的集電極電壓、以及與該柵極電壓相對(duì)應(yīng)的集電極電流分別設(shè)為柵極電壓閾值Vgth、集電極電壓閾值Vc th、集電極電流閾值I c th。
[0069]若按照具體例進(jìn)行說(shuō)明，則圖4中時(shí)刻t2下的集電極電壓以及柵極電壓分別對(duì)應(yīng)于集電極電壓閾值Vc th以及柵極電壓閾值Vgth ο時(shí)刻11到t2的期間對(duì)應(yīng)于集電極電流I c的變化相對(duì)于柵極電壓Vg的變化較小的范圍，時(shí)刻t2到時(shí)刻t3的期間對(duì)應(yīng)于集電極電流Ic的變化相對(duì)于柵極電壓Vg的變化較大的范圍。另外，這里需要注意，若柵極電壓Vg降低，則集電極電壓Vc會(huì)增加。
[0070]在實(shí)施方式I中，在從自切斷信號(hào)源211輸出高電平的自切斷信號(hào)Si后，在集電極電壓Vc達(dá)到集電極電壓閾值Vcth的期間進(jìn)行急速切斷，在集電極電壓Vc超過(guò)集電極電壓閾值Vcth后進(jìn)行緩切斷。為此，設(shè)定對(duì)集電極電壓Vc的分壓進(jìn)行決定的電阻218以及電阻219的值以及基準(zhǔn)電壓Vref，以檢測(cè)集電極電壓Vc是否超過(guò)集電極電壓閾值Vcth。即，將集電極電壓Vc達(dá)到集電極電壓閾值Vcth時(shí)電阻218以及電阻219的連接點(diǎn)上呈現(xiàn)的電壓設(shè)定為基準(zhǔn)電壓Vref。這也可以在設(shè)定基準(zhǔn)電壓Vref后，S卩，將電阻218以及電阻219的值設(shè)定為使得集電極電壓Vc達(dá)到集電極電壓閾值Vcth時(shí)，電阻218以及電阻219的連接點(diǎn)上呈現(xiàn)的電壓成為該基準(zhǔn)電壓Vref。
[0071]換言之，基于圖3的電流一電壓特性，利用換算為集電極電壓Vc的值對(duì)相當(dāng)于時(shí)刻t2的集電極電流Ic進(jìn)行檢測(cè)，從開(kāi)始自切斷到檢測(cè)到該換算值之前實(shí)施急速切斷，在檢測(cè)到換算值后，實(shí)施緩切斷。具體而言，在圖3的示例中，集電極電流Ic為16A時(shí)的負(fù)載線上的集電極電壓Vc的值約為2.4V。因此，將電阻218、219的分壓比以及基準(zhǔn)電壓電路215的基準(zhǔn)電壓Vref設(shè)定為使得在集電極電壓Vc = 2.4V時(shí)，比較器216輸出高電平的電壓Vs2。在上述示例中，由于將該分壓比設(shè)為1/2，因此基準(zhǔn)電壓Vref約為1.2V。
[0072]另外，優(yōu)選將基準(zhǔn)電壓Vref設(shè)定得與噪音水平相比足夠大，以防止比較器216因噪音電壓而誤動(dòng)作。基準(zhǔn)電壓Vref比由電源電路23提供的電壓小。
[0073]另外，本實(shí)施方式I的控制利用了在IGBT24導(dǎo)通、集電極電流Ic飽和達(dá)到夾斷后，集電極電壓Vc急劇上升的現(xiàn)象，也是在集電極電壓開(kāi)始上升的時(shí)刻開(kāi)始緩切斷的控制。
[0074]圖5是舉例示出自切斷信號(hào)源的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖6是表示復(fù)位電路的工作波形的圖，圖7是表示自切斷信號(hào)源的工作波形的圖。
[0075]自切斷信號(hào)源211包括復(fù)位電路6以及鎖存電路7。復(fù)位電路6中，電阻61、62串聯(lián)連接在IN端子與E端子之間，電阻61、62的公共連接點(diǎn)經(jīng)由反相器63、64連接到電阻65的一個(gè)端子。電阻65的另一個(gè)端子與電容器66的一個(gè)端子相連，電容器66的另一個(gè)端子與E端子相連。電阻65的另一個(gè)端子還與反相器67的輸入端子相連，反相器67的輸出端子構(gòu)成復(fù)位電路6輸出復(fù)位信號(hào)R的輸出端子。對(duì)于該復(fù)位電路6，從ECUl輸入到IN端子的導(dǎo)通信號(hào)(Vin =高電平的信號(hào))成為逆變器63、64、67的電源。
[0076]鎖存電路7包括四個(gè)NOR電路71、72、73、74，分別由電源電路23供電。這里，NOR電路73、74構(gòu)成RS觸發(fā)器電路，NOR電路71、72構(gòu)成對(duì)RS觸發(fā)器電路的置位信號(hào)進(jìn)行波形整形的電路。即，NOR電路73的輸出端子與NOR電路74的一個(gè)輸入端子相連，NOR電路74的輸出端子與NOR電路73的一個(gè)輸入端子相連，NOR電路74的另一個(gè)輸入端子與復(fù)位電路6的輸出端子相連。NOR電路74的輸出端子與輸出自切斷信號(hào)Si的輸出端子相連，NOR電路73的另一個(gè)輸入端子與NOR電路72的輸出端子相連。NOR電路72的一個(gè)輸入端子與NOR電路71的輸出端子相連，NOR電路72的另一個(gè)輸入端子與NOR電路74輸出復(fù)位信號(hào)的端子相連。NOR電路71具有輸入端子71a、71b。該輸入端子71a、71b連接有未圖示的計(jì)時(shí)電路以及溫度檢測(cè)電路。在從ECUl輸入到IN端子的導(dǎo)通信號(hào)(Vin =高電平的信號(hào))持續(xù)輸入超過(guò)規(guī)定時(shí)間的情況下，從計(jì)時(shí)電路輸入高電平的信號(hào)。此外，在IGBT24或點(diǎn)火用IC2升溫并超過(guò)規(guī)定溫度的情況下，從溫度檢測(cè)電路輸入高電平的信號(hào)。
[0077]在以上結(jié)構(gòu)的自切斷信號(hào)源211中，復(fù)位電路6在導(dǎo)通信號(hào)(Vin=高電平的信號(hào))輸入到IN端子并經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后輸出復(fù)位信號(hào)R。圖6將時(shí)間軸放大來(lái)示出IN端子上輸入導(dǎo)通信號(hào)從而電壓Vin上升時(shí)的復(fù)位電路6的動(dòng)作。另外，圖6中，用Vthinv表不反相器63、64、67的閾值電壓，用R61、62表示電阻61、62的電阻值，用￥0此63、￥0此64、￥01^67表示反相器63、64、67的輸出電壓。
[0078]這里，在時(shí)刻111輸入導(dǎo)通信號(hào)，在電壓Vin達(dá)到反相器63、64、67的閾值電壓Vthinv的時(shí)刻tl2之前，所有反相器63、64、67輸出與電壓Vin相等的電壓。
[0079]接著，在電壓Vin在Vthinv到￥訪丨1^\(1?61+1?62)/1?62之間(時(shí)刻七12413)的情況下，反相器63的輸出電壓Vout63超過(guò)反相器64的閾值電壓Vthinv。因此，僅反相器64的輸出變?yōu)閂out64 =低電平(例如0V)。
[0080]接著，在電壓Vin超過(guò)VthinvX(R61+R62)/R62后，反相器64的輸出電壓Vout64即刻變?yōu)榕c電壓Vin相等。然而，反相器67的輸入電壓達(dá)到閾值電壓Vthinv因配置在反相器64的輸出的電阻65以及電容器66的時(shí)間常數(shù)而需要花費(fèi)時(shí)間，在時(shí)刻114，反相器67的輸出電壓Vout67變?yōu)榈碗娖?例如0V)。從時(shí)亥ljtl3到時(shí)亥ljtl4的延遲時(shí)間例如為1ysec左右。
[0081]因此，該復(fù)位電路6如圖7所示，每當(dāng)向IN端子輸入導(dǎo)通信號(hào)(Vin=高電平的信號(hào))時(shí)，生成例如導(dǎo)通寬度為1ysec的復(fù)位信號(hào)R(電壓Vr)，并輸出到鎖存電路7。
[0082]鎖存電路7接收到復(fù)位信號(hào)R后，NOR電路73、74的RS觸發(fā)器電路被復(fù)位，向輸出端子輸出低電平的自切斷信號(hào)Sl(Vsl)。此時(shí)，假設(shè)NOR電路71的輸入端子71a、71b從計(jì)時(shí)電路或溫度檢測(cè)電路接收到表示正常的低電平的信號(hào)。
[0083]這里，在計(jì)時(shí)電路或溫度檢測(cè)電路檢測(cè)到異常從而在NOR電路71的輸入端子71a、71b上接收到表示異常的高電平的信號(hào)的情況下，該信號(hào)經(jīng)由NOR電路72被傳輸?shù)絅OR電路73。由此，NOR電路73、74的RS觸發(fā)器電路被置位，鎖存電路7向其輸出端子輸出高電平的自切斷信號(hào)si (Vsl)。
[0084]圖8是表示包含實(shí)施方式2的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。該圖8中，對(duì)與上述圖1所示的構(gòu)成要素相同或同等的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0085]該實(shí)施方式2的點(diǎn)火用IC2與實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2相比，對(duì)自切斷電路21中的集電極電壓Vc的檢測(cè)電路進(jìn)行了改變。即，在自切斷電路21中，齊納二極管225以及電阻219串聯(lián)連接在C端子與E端子之間。齊納二極管225與電阻219的連接點(diǎn)經(jīng)由電阻224連接到比較器216的正相輸入端子，齊納二極管220連接在比較器216的正相輸入端子與E端子之間。
[0086]齊納二極管225的反向耐壓能設(shè)定為比想要經(jīng)由基準(zhǔn)電壓Vref檢測(cè)到的集電極電壓Vc小且在該電壓附近。齊納二極管220保護(hù)比較器216不受高電壓影響，其反向耐壓設(shè)定成與基準(zhǔn)電壓Vref相比足夠大，且與比較器216的耐壓相比足夠小。電阻224保護(hù)齊納二極管220不受過(guò)電流影響。
[0087]根據(jù)該點(diǎn)火用IC2，若集電極電壓Vc上升并超過(guò)齊納二極管225的反向耐壓，則電流流過(guò)電阻219，從而在電阻219上產(chǎn)生電壓。該電壓施加到比較器216的同相輸入端子。這里，電阻219也具有保護(hù)齊納二極管225不受過(guò)電流影響的功能。
[0088]該點(diǎn)火用IC2的其它動(dòng)作除了集電極電壓Vc的檢測(cè)方法以外與圖1所示的點(diǎn)火用IC2相同。實(shí)施方式2中也要檢測(cè)的集電極電壓Vc與實(shí)施方式I中闡述的相同，為集電極電壓閾值Vcth。
[0089]實(shí)施方式2的集電極電壓Vc的檢測(cè)方法如下。即，若集電極電壓Vc超過(guò)集電極電壓閾值Vc th，則齊納二極管22 5導(dǎo)通，電流開(kāi)始流過(guò)電阻219。該電流使得齊納二極管2 25與電阻219的連接點(diǎn)上產(chǎn)生電壓。通過(guò)由比較器216對(duì)該產(chǎn)生的電壓與基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較，從檢測(cè)出集電極電壓Vc超過(guò)集電極電壓閾值Vcth。
[0090]S卩，為此，能將例如齊納二極管225的反向耐壓設(shè)定為想要經(jīng)由基準(zhǔn)電壓Vref檢測(cè)的集電極電壓Vc到其附近為止的范圍、即集電極電壓閾值Vcth到其附近為止的范圍。
[0091]將齊納二極管225的反向耐壓設(shè)定為集電極電壓閾值Vcth時(shí)的比較器216的檢測(cè)動(dòng)作如下。即，若集電極電壓Vc超過(guò)集電極電壓閾值Vcth，則齊納二極管225導(dǎo)通，電流開(kāi)始流過(guò)電阻219。這里，在電阻219的兩端產(chǎn)生電壓，該電壓施加于比較器216的同相輸入端子?；鶞?zhǔn)電壓Vref能設(shè)定為比該電阻219兩端產(chǎn)生的電壓乃至比該電壓小的值。例如通過(guò)如上述那樣設(shè)定，從而能在集電極電壓Vc超過(guò)集電極電壓閾值Vcth時(shí)，由比較器216檢測(cè)出該情況。電阻219的值優(yōu)選為在齊納二極管225中流過(guò)小電流的情況下也能檢測(cè)到該情況的高電阻。另外，優(yōu)選將基準(zhǔn)電壓Vref設(shè)定得與噪音水平相比足夠大，以防止比較器216因噪音電壓而誤動(dòng)作。
[0092]圖9是表示包含實(shí)施方式3的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。該圖9中，對(duì)與上述圖1所示的構(gòu)成要素相同或同等的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0093]該實(shí)施方式3的點(diǎn)火用IC2與實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2相比，對(duì)自切斷電路21中的集電極電壓Vc的檢測(cè)部分進(jìn)行了變更。即，將實(shí)施方式I的自切斷電路21中的電阻替換為旮DepMOSFET( (Depress1n Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor:凹陷金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)下面稱(chēng)為0θρΜ03)226』θρΜ03ΡΕΤ226的漏極與IGBT24的集電極相連。DepM0SFET226的柵極與DepM0SFET226的源極相連。DepM0SFET226的源極與電阻219的一端相連，電阻219的另一端與實(shí)施方式I同樣，與自切斷電路21的E端子相連。
[0094]接著，對(duì)該自切斷電路21的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。該電路中，該DepM0SFET226作為電阻進(jìn)行動(dòng)作。因此，集電極電壓Vc由DepM0SFET226的導(dǎo)通電阻和電阻219進(jìn)行分壓，對(duì)比較器216的同相輸入端子施加正電壓。因此，考慮將實(shí)施方式I的電阻218替換為該D印M0SFET226，基本動(dòng)作與實(shí)施方式I的情況同樣。齊納二極管220用作比較器216的過(guò)電壓保護(hù)元件這一點(diǎn)也與實(shí)施方式I的情況相同。這里，與實(shí)施方式I的不同點(diǎn)在于DepMOSFET也進(jìn)行齊納二極管220的過(guò)電流保護(hù)。即，若集電極電壓變大，則該DepM0SFET226飽和，流過(guò)DepM0SFET226的飽和漏極電流值(例如ΙΟΟμΑ)，以保護(hù)齊納二極管220不受過(guò)電流影響。
[0095]圖10是表示包含實(shí)施方式4的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。該圖10中，對(duì)與上述圖1所示的構(gòu)成要素相同或同等的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0096]相比實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2基于集電極電壓Vc來(lái)檢測(cè)開(kāi)始緩切斷的時(shí)刻，本實(shí)施方式4的點(diǎn)火用IC2基于IGBT24的柵極電壓Vg來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。即，根據(jù)該點(diǎn)火用IC2的自切斷電路21，在IGBT24的柵極端子與E端子之間配置串聯(lián)連接的電阻218、219，將該電阻218、219的公共連接點(diǎn)連接到比較器216的反相輸入端子。另外，該自切斷電路21中，基準(zhǔn)電壓電路215的輸出連接到比較器216的同相輸入端子。此外，實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2的自切斷電路21中所需的比較器216的過(guò)電壓保護(hù)用的齊納二極管220被去除。
[0097]本實(shí)施方式中，如上所述，基于IGBT24的柵極電壓Vg來(lái)檢測(cè)開(kāi)始緩切斷的時(shí)刻。即，若用實(shí)施方式I的說(shuō)明中闡述的柵極電壓閾值Vgth來(lái)說(shuō)明，則如下述那樣。
[0098]在從自切斷信號(hào)源211輸出高電平的自切斷信號(hào)Si后，柵極電壓Vg開(kāi)始降低，在達(dá)到柵極電壓閾值Vgth之前的期間進(jìn)行急速切斷，在柵極電壓Vg低于柵極電壓閾值Vgth后，進(jìn)行緩切斷。為此，對(duì)決定柵極電壓Vg的分壓的電阻218以及電阻219的值以及基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行設(shè)定，以檢測(cè)柵極電壓Vg是否低于柵極電壓閾值Vgth。
[0099]根據(jù)該自切斷電路21，IGBT24的柵極電壓Vg由電阻218和電阻219進(jìn)行分壓，并施加與比較器216的反相輸入端子。若柵極電壓Vg變小，且比較器216的反相輸入端子的電壓低于基準(zhǔn)電壓電路215的基準(zhǔn)電壓，則比較器216的輸出信號(hào)s2變?yōu)楦唠娖?，從而能開(kāi)始緩切斷。在圖4所示的示例中，在柵極電壓Vg從5V降低到3.2V的時(shí)刻，比較器216的邏輯輸出反轉(zhuǎn)，晶體管M3截止，從而開(kāi)始緩切斷。該點(diǎn)火用IC2的其它動(dòng)作與圖1所示的點(diǎn)火用IC2相同。SP，可以理解為將圖1中利用集電極電壓的檢測(cè)動(dòng)作替換為利用柵極電壓Vg的檢測(cè)動(dòng)作。
[0100]圖11是表示包含實(shí)施方式4的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的變形例的圖。
[0101]該變形例中，去除了圖10中的電阻213，由電阻218和電阻219來(lái)負(fù)責(zé)原本由電阻213負(fù)責(zé)的用于流過(guò)微電流的微電流電路。電阻218與電阻219的合成電阻兼用作實(shí)施方式4的電阻213。采用這種結(jié)構(gòu)能減少一個(gè)電阻，在將該電阻并入點(diǎn)火用IC2的芯片的情況下能降低芯片面積，結(jié)果還有助于降低成本。
[0102]圖12是表示包含實(shí)施方式5的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。該圖12中，對(duì)與上述圖1所示的構(gòu)成要素相同或同等的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0103]相比實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2基于集電極電壓Vc來(lái)檢測(cè)開(kāi)始緩切斷的時(shí)刻，本實(shí)施方式5的點(diǎn)火用IC2基于集電極電流Ic來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
[0104]S卩，在該點(diǎn)火用IC2中，使用如下結(jié)構(gòu)的IGBT24:具有流過(guò)主電流的主元件以及對(duì)該主元件的電流進(jìn)行檢測(cè)的電流感測(cè)元件，且彼此的集電極端子以及柵極端子相連。IGBT24的主元件的發(fā)射極端子與E端子相連，電流感測(cè)元件的發(fā)射極端子與電阻219的一個(gè)端子相連，電阻219的另一個(gè)端子與E端子相連。電流感測(cè)元件的發(fā)射極端子與電阻219的連接點(diǎn)與比較器216的反相輸入端子相連，比較器216的同相輸入端子與產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓Vref的基準(zhǔn)電壓電路215的輸出相連。
[0105]若利用實(shí)施方式I的說(shuō)明中闡述的集電極電流閾值Vcth來(lái)說(shuō)明本實(shí)施方式的點(diǎn)火用IC中開(kāi)始緩切斷的時(shí)刻的檢測(cè)，則如下述那樣。
[0106]在從自切斷信號(hào)源211輸出高電平的自切斷信號(hào)Si后，集電極電流Ic開(kāi)始降低，在達(dá)到集電極電流閾值Icth之前的期間進(jìn)行急速切斷，在集電極電流Ic低于集電極電流閾值Icth后，進(jìn)行緩切斷。為此，設(shè)定對(duì)主元件的集電極電流Ic所對(duì)應(yīng)的電流感測(cè)元件的發(fā)射極電流Ise進(jìn)行檢測(cè)的電阻219的值和基準(zhǔn)電壓Vref，以檢測(cè)出集電極電流Ic是否低于集電極電流閾值Icth。
[0107]S卩，在該自切斷電路21中，利用電阻219將從IGBT24的電流感測(cè)元件的發(fā)射極端子輸出的電流轉(zhuǎn)換為電壓，并施加到比較器216的反相輸入端子。經(jīng)該電阻219轉(zhuǎn)換后的電壓具有與集電極電流Ic成比例的值。因此，該自切斷電路21基于IGBT24的集電極電流Ic檢測(cè)開(kāi)始緩切斷的時(shí)刻。
[0108]根據(jù)該自切斷電路21，若集電極電流Ic變小，且比較器216的反相輸入端子的電壓低于基準(zhǔn)電壓電路215的基準(zhǔn)電壓，則比較器216的輸出信號(hào)s2變?yōu)楦唠娖?，從而能開(kāi)始緩切斷。在圖4所示的示例中，在集電極電流Ic從飽和電流的17A降低到16A的時(shí)刻，比較器216的邏輯輸出反轉(zhuǎn)，晶體管M3截止，從而開(kāi)始緩切斷。該點(diǎn)火用IC2的其它動(dòng)作與圖1所示的點(diǎn)火用IC2相同。
[0109]圖13是表示包含實(shí)施方式6的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。該圖13中，對(duì)與上述圖1所示的構(gòu)成要素相同或同等的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0110]本實(shí)施方式6的點(diǎn)火用IC2與實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2相比，將緩切斷時(shí)對(duì)充入柵極電容的電荷進(jìn)行放電的元件從電阻213變更為恒流源227。因此，該點(diǎn)火用IC2除了在緩切斷時(shí)利用恒流源227對(duì)充入柵極電容的電荷進(jìn)行放電以外，進(jìn)行與實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2相同的動(dòng)作。
[0111]圖14是表示包含實(shí)施方式7的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。該圖14中，對(duì)與上述圖1所示的構(gòu)成要素相同或同等的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0112]本實(shí)施方式7的點(diǎn)火用IC2將實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2中的電源電路23和B端子去除，新加入了二極管228。該二極管228的陽(yáng)極端子連接到IGBT24的柵極端子，陰極端子連接到IN端子。IN端子還與驅(qū)動(dòng)電路22的晶體管Ml的源極端子相連。另外，雖然沒(méi)有圖示，但自切斷電路21以及驅(qū)動(dòng)電路22內(nèi)使用的自切斷信號(hào)源211、基準(zhǔn)電壓電路215、比較器216、NAND電路217、221、反相器212等電路要素的正極的電源端子也與IN端子相連。即，點(diǎn)火用IC2利用施加在IN端子上的信號(hào)作為其電源。在被稱(chēng)為單芯片點(diǎn)火器的點(diǎn)火用IC中，有時(shí)會(huì)如上述那樣將施加于IN端子的信號(hào)作為電源。
[0113]根據(jù)該點(diǎn)火用IC2，在向IN端子輸入導(dǎo)通信號(hào)(Vin=高電平的信號(hào))時(shí)，二極管228的陰極上施加有作為點(diǎn)火用IC的電源的施加于IN端子的電壓，二極管228的陽(yáng)極上施加有比該電壓要低的電壓。該情況下，二極管228并不起特殊作用，點(diǎn)火用IC2進(jìn)行與實(shí)施方式I的電路相同的動(dòng)作。
[0114]另一方面，在向IN端子輸入截止信號(hào)(Vin=低電平的信號(hào))時(shí)，點(diǎn)火用IC2內(nèi)的電路的電源電壓變?yōu)榱?。在該電源電壓為零的情況下，二極管228使充入IGBT24的柵極電容的電荷朝IN端子側(cè)急速放電。因此，即使該點(diǎn)火用IC2從施加于IN端子上的信號(hào)獲取其電源，也進(jìn)行與實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2相同的動(dòng)作。
[0115]實(shí)施方式7所闡述的將點(diǎn)火用IC2中的電源電路23和B端子去除并新添加二極管228的方式不限于實(shí)施方式I，應(yīng)用于實(shí)施方式2至實(shí)施方式6也能起到同樣的效果。
[0116]圖15是表示包含實(shí)施方式8的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。該圖15中，對(duì)與上述圖1所示的構(gòu)成要素相同或同等的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0117]本實(shí)施方式8的點(diǎn)火用IC2在實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2中新添加了電阻214、以及晶體管M4(晶體管M4構(gòu)成在正常工作時(shí)導(dǎo)通在檢測(cè)到異常時(shí)切斷的第一開(kāi)關(guān)電路)。電阻214的一個(gè)端子與晶體管M2的源極端子相連，電阻214的另一個(gè)端子與晶體管M3的漏極端子相連(電阻214以及晶體管M3構(gòu)成第二開(kāi)關(guān)電路)。晶體管M4的柵極端子與反相器212的輸出端子相連，晶體管M4的漏極端子與晶體管M2的源極端子相連，晶體管M4的源極端子與點(diǎn)火用IC2的發(fā)射極端子相連。
[0118]本實(shí)施方式8的點(diǎn)火用IC2在IN端子上輸入正常的導(dǎo)通信號(hào)后向IN端子輸入截止信號(hào)(Vin =低電平的信號(hào))時(shí)，經(jīng)由晶體管M2、M4對(duì)充入IGBT24的柵極電容的電荷進(jìn)行急速放電。
[0119]接著，在自切斷信號(hào)源211持續(xù)輸出自切斷信號(hào)Si的情況下，在圖4的自切斷開(kāi)始的時(shí)刻tl到時(shí)刻t2期間、充入IGBT24的柵極電容的電荷經(jīng)由晶體管M2、電阻214、以及晶體管M3進(jìn)行放電。該放電時(shí)間調(diào)整為因電阻214的電阻值而比正常工作時(shí)的急速切斷時(shí)間(例如I Oys)長(zhǎng)，且與緩切斷時(shí)間(例如16ms)相比足夠短。在圖4的自切斷開(kāi)始的時(shí)刻12到時(shí)刻t3期間，與實(shí)施方式I同樣，晶體管M3截止，充入IGBT24的柵極電容的電荷通過(guò)213逐漸放電，進(jìn)行緩切斷。
[0120]正常工作時(shí)，充入IGBT24的柵極電容的電荷的放電時(shí)間越短，則能對(duì)火花塞5施加越大的電壓。然而，若圖4的自切斷時(shí)的時(shí)刻tl到時(shí)刻t2之間IGBT24的柵極電壓Vg的降低速度相對(duì)于從檢測(cè)到集電極電壓Vc到切斷晶體管M3為止的電路動(dòng)作的延遲時(shí)間過(guò)短，則IGBT24會(huì)在切換為緩切斷前完全切斷，可能導(dǎo)致火花塞5誤點(diǎn)火。
[0121]在實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2中，正常切斷時(shí)火花塞5的施加電壓與自切斷時(shí)火花塞5的誤點(diǎn)火具有相反的關(guān)系。在本實(shí)施方式8的點(diǎn)火用IC2中，利用電阻214使圖4的自切斷開(kāi)始的時(shí)刻11到時(shí)刻12的時(shí)間比正常工作時(shí)的急速切斷時(shí)間(例如1 μ s)長(zhǎng)，例如1 O μ s。由此，增大正常切斷時(shí)火花塞5的施加電壓，并防止自切斷時(shí)的火花塞5的施加電壓變大，從而防止火花塞5誤點(diǎn)火。
[0122]實(shí)施方式8所闡述的點(diǎn)火用IC2的正常切斷時(shí)、圖4的自切斷開(kāi)始的時(shí)刻tl到時(shí)刻t2期間、以及時(shí)刻t2到時(shí)刻t3期間，對(duì)將充入IGBT24的柵極電容的電荷放電的路徑進(jìn)行切換的方式不限于實(shí)施方式I，應(yīng)用于實(shí)施方式2和實(shí)施方式3也能起到同樣的效果。
[0123]圖16是表示包含實(shí)施方式9的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。該圖16中，對(duì)與上述圖10和圖15所示的構(gòu)成要素相同或同等的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0124]相比實(shí)施方式8的點(diǎn)火用IC2基于集電極電壓Vc來(lái)檢測(cè)開(kāi)始緩切斷的時(shí)刻，本實(shí)施方式9的點(diǎn)火用IC2基于IGBT24的柵極電壓Vg來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。即，根據(jù)該點(diǎn)火用IC2的自切斷電路21，與圖10所示的實(shí)施方式4同樣，利用串聯(lián)連接在IGBT24的柵極端子與E端子之間的電阻218、219對(duì)IGBT24的柵極電壓Vg進(jìn)行檢測(cè)，由比較器216將其與相當(dāng)于柵極電壓閾值Vgth的基準(zhǔn)電壓電路215的基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較。因此，本實(shí)施方式中，緩切斷開(kāi)始的時(shí)刻即為柵極電壓Vg逐漸降低且比較器216檢測(cè)到柵極電壓Vg低于柵極電壓閾值Vgth的時(shí)刻。
[0125]該情況下，也在自切斷信號(hào)源211持續(xù)輸出自切斷信號(hào)Si的情況下，在圖4的自切斷開(kāi)始的時(shí)刻11到時(shí)刻12期間、充入IGBT24的柵極電容的電荷經(jīng)由晶體管M2、電阻214、以及晶體管M3而進(jìn)行放電。并且，在圖4的自切斷開(kāi)始的時(shí)刻t2到時(shí)刻t3的期間，晶體管M3截止，充入IGBT24的柵極電容的電荷通過(guò)電阻213而逐漸進(jìn)行放電，進(jìn)行緩切斷。
[0126]圖17是表示包含實(shí)施方式10的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。該圖17中，對(duì)與上述圖12和圖15所示的構(gòu)成要素相同或同等的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0127]相比實(shí)施方式8的點(diǎn)火用IC2基于集電極電壓Vc來(lái)檢測(cè)開(kāi)始緩切斷的時(shí)刻，本實(shí)施方式10的點(diǎn)火用IC2基于集電極電流Ic來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。即，根據(jù)本點(diǎn)火用IC2的自切斷電路21，與圖12所示的實(shí)施方式5同樣，利用電流感測(cè)元件和電阻219將集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓并進(jìn)行檢測(cè)，由比較器216將其與相當(dāng)于集電極電流閾值Icth的基準(zhǔn)電壓電路215的基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較。因此，本實(shí)施方式中，緩切斷開(kāi)始的時(shí)刻即為集電極電流Ic逐漸降低且比較器216檢測(cè)到集電極電流Ic低于集電極電流閾值Icth的時(shí)刻。
[0128]該情況下，也在自切斷信號(hào)源211持續(xù)輸出自切斷信號(hào)Si的情況下，在圖4的自切斷開(kāi)始的時(shí)刻11到時(shí)刻12期間，充入IGBT24的柵極電容的電荷經(jīng)由晶體管M2、電阻214、以及晶體管M3進(jìn)行放電。并且，在圖4的自切斷開(kāi)始的時(shí)刻t2到時(shí)刻t3期間，晶體管M3截止，充入IGBT24的柵極電容的電荷通過(guò)213逐漸放電，進(jìn)行緩切斷。
[0129]圖18是表示包含實(shí)施方式11的點(diǎn)火用IC的結(jié)構(gòu)例的汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置的圖。該圖18中，對(duì)與上述圖1所示的構(gòu)成要素相同或同等的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0130]本實(shí)施方式11的點(diǎn)火用IC2與實(shí)施方式I的點(diǎn)火用IC2相比，變更了驅(qū)動(dòng)電路22。即，在驅(qū)動(dòng)電路22中，晶體管Ml從P型MOSFET變更為η型MOSFET的晶體管Mla，而且在NAND電路221的輸出端子與晶體管Mla的柵極端子之間添加了反相器222。晶體管Mla的漏極端子與電源電路23的輸出端子相連。晶體管Mla的源極端子與IGBT24的柵極端子以及晶體管M2的漏極端子相連。反相器222將NAND電路221的輸出的邏輯值反相并輸出。
[0131]若點(diǎn)火用IC2的IN端子輸入導(dǎo)通信號(hào)，則NAND電路221的輸出變?yōu)榈碗娖剑聪嗥?22的輸出變?yōu)楦唠娖?，晶體管Mla導(dǎo)通，晶體管M2截止。反過(guò)來(lái)，若IN端子輸入截止信號(hào)，則NAND電路221的輸出變?yōu)楦唠娖剑聪嗥?22的輸出變?yōu)榈碗娖?，晶體管Mla截止，晶體管M2導(dǎo)通。
[0132]該點(diǎn)火用IC2的其它動(dòng)作與圖1所示的點(diǎn)火用IC2相同。
[0133]在將晶體管Ml從P型MOSFET變更為η型MOSFET的晶體管Mla并添加反相器242的方式中，晶體管Mla、M2以及構(gòu)成其它邏輯電路的MOSFET能全部?jī)H由η型MOSFET構(gòu)成。這些η型MOSFET具體而言在與以η型半導(dǎo)體層為偏移層的IGBT24的同一基板內(nèi)，在η型半導(dǎo)體層的表面層上形成P型半導(dǎo)體區(qū)域。在該P(yáng)型半導(dǎo)體區(qū)域的表面層上形成構(gòu)成η型MOSFET的η型的源極區(qū)域以及P型源極區(qū)域。在源極區(qū)域與漏極區(qū)域之間的η型半導(dǎo)體層上隔著柵絕緣膜形成柵電極。
[0134]本實(shí)施方式不僅能應(yīng)用于實(shí)施方式I，也能應(yīng)用于實(shí)施方式2至實(shí)施方式10，且能起到同樣的效果。
[0135]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0136]I ECU
[0137]2點(diǎn)火用IC
[0138]3點(diǎn)火線圈
[0139]4 電源
[0140]5火花塞
[0141]6復(fù)位電路
[0142]7鎖存電路
[0143]21自切斷電路
[0144]22驅(qū)動(dòng)電路
[0145]23電源電路
[0146]24 IGBT
[0147]31初級(jí)線圈
[0148]32次級(jí)線圈
[0149]61、62 電阻
[0150]63,64 反相器
[0151]65 電阻
[0152]66 電容器
[0153]67反相器
[0154]71、72、73、74 NOR電路
[0155]71a、7Ib 輸入端子
[0156]211自切斷信號(hào)源
[0157]212反相器
[0158]213、214 電阻
[0159]215基準(zhǔn)電壓電路
[0160]216比較器
[0161]217 NAND 電路
[0162]218、219 電阻
[0163]220齊納二極管
[0164]221 NAND 電路
[0165]222反相器
[0166]224 電阻
[0167]225齊納二極管
[0168]226 DepMOS
[0169]227恒流源
[0170]228 二極管
[0171]Ml、Mla、M2、M3、M4 晶體管
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體裝置，對(duì)功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，其特征在于，包括: 柵極上拉電路，該柵極上拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行上拉； 柵極下拉電路，該柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行下拉； 異常檢測(cè)電路，該異常檢測(cè)電路對(duì)所述功率半導(dǎo)體元件的通電狀態(tài)的異常進(jìn)行檢測(cè)；微電流電路，該微電流電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷； 電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路與所述功率半導(dǎo)體元件的集電極端子相連來(lái)檢測(cè)集電極電壓；以及 開(kāi)關(guān)電路，該開(kāi)關(guān)電路連接在所述柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間， 在所述異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常時(shí)，切斷所述柵極上拉電路，使所述柵極下拉電路導(dǎo)通，經(jīng)由所述開(kāi)關(guān)電路從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷，若由所述電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到因所述電荷的引出引起的集電極電壓的上升超過(guò)了設(shè)定值，則切斷所述開(kāi)關(guān)電路，利用所述微電流電路引出電荷。2.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括: 功率半導(dǎo)體元件； 柵極上拉電路，該柵極上拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行上拉； 柵極下拉電路，該柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行下拉； 異常檢測(cè)電路，該異常檢測(cè)電路對(duì)所述功率半導(dǎo)體元件的通電狀態(tài)的異常進(jìn)行檢測(cè)；微電流電路，該微電流電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷； 電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路與所述功率半導(dǎo)體元件的集電極端子相連來(lái)檢測(cè)集電極電壓；以及 開(kāi)關(guān)電路，該開(kāi)關(guān)電路連接在所述柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間， 在所述異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常時(shí)，切斷所述柵極上拉電路，使所述柵極下拉電路導(dǎo)通，經(jīng)由所述開(kāi)關(guān)電路從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷，若由所述電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到因所述電荷的引出引起的集電極電壓的上升超過(guò)了設(shè)定值，則切斷所述開(kāi)關(guān)電路，利用所述微電流電路引出電荷。3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述電壓檢測(cè)電路包括:將電阻串聯(lián)連接得到的分壓電路;輸出所述設(shè)定值的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓電路;將所述分壓電路的輸出與所述基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較器；以及在所述異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常且所述比較器檢測(cè)到高于所述基準(zhǔn)電壓的所述分壓電路的輸出時(shí)將所述開(kāi)關(guān)電路切斷的邏輯電路。4.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述電壓檢測(cè)電路包括:將二極管和電阻串聯(lián)連接得到的串聯(lián)電路;輸出所述設(shè)定值的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓電路;將集電極電壓超過(guò)所述二極管的耐壓時(shí)的所述串聯(lián)電路的輸出與所述基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較器；以及在所述異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常且所述比較器檢測(cè)到高于所述基準(zhǔn)電壓的所述串聯(lián)電路的輸出時(shí)將所述開(kāi)關(guān)電路切斷的邏輯電路。5.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述微電流電路是連接在所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子與發(fā)射極端子之間的電阻。6.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述微電流電路是連接在所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子與發(fā)射極端子之間的恒流電路。7.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述柵極上拉電路是如下那樣的開(kāi)關(guān)，其一端與電源電路相連，另一端與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，在輸入使所述功率半導(dǎo)體元件導(dǎo)通的信號(hào)以作為所述輸入信號(hào)、且所述異常檢測(cè)電路未檢測(cè)到異常時(shí)，由所述電源電路對(duì)所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子進(jìn)行通電。8.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述柵極上拉電路是如下那樣的開(kāi)關(guān)，其一端與所述輸入信號(hào)的輸入端子相連，另一端與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，在輸入使所述功率半導(dǎo)體元件導(dǎo)通的信號(hào)以作為所述輸入信號(hào)、且所述異常檢測(cè)電路未檢測(cè)到異常時(shí)，利用所述導(dǎo)通信號(hào)使所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子通電， 所述開(kāi)關(guān)的一端與另一端連接有如下那樣的二極管，該二極管在輸入使所述功率半導(dǎo)體元件截止的信號(hào)時(shí)，使所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子向發(fā)射極端子通電。9.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述柵極下拉電路是如下那樣的晶體管，其一端與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，另一端與所述開(kāi)關(guān)相連，在輸入使所述功率半導(dǎo)體元件截止的信號(hào)以作為所述輸入信號(hào)時(shí)，或者在所述異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常時(shí)，由所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子向所述開(kāi)關(guān)通電。10.一種半導(dǎo)體裝置，對(duì)功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，其特征在于，包括: 柵極上拉電路，該柵極上拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行上拉； 柵極下拉電路，該柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行下拉； 異常檢測(cè)電路，該異常檢測(cè)電路對(duì)所述功率半導(dǎo)體元件的通電狀態(tài)的異常進(jìn)行檢測(cè)； 微電流電路，該微電流電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷； 電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連來(lái)檢測(cè)柵極電壓；以及 開(kāi)關(guān)電路，該開(kāi)關(guān)電路連接在所述柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間， 在所述異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常時(shí)，切斷所述柵極上拉電路，使所述柵極下拉電路導(dǎo)通，經(jīng)由所述開(kāi)關(guān)電路從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷，若由所述電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到因所述電荷的引出引起的柵極電壓的降低低于設(shè)定值，則切斷所述開(kāi)關(guān)電路，利用所述微電流電路引出電荷。11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述電壓檢測(cè)電路兼作為所述微電流電路。12.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括: 功率半導(dǎo)體元件； 柵極上拉電路，該柵極上拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行上拉； 柵極下拉電路，該柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行下拉； 異常檢測(cè)電路，該異常檢測(cè)電路對(duì)所述功率半導(dǎo)體元件的通電狀態(tài)的異常進(jìn)行檢測(cè)；微電流電路，該微電流電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷； 電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連來(lái)檢測(cè)柵極電壓；以及 開(kāi)關(guān)電路，該開(kāi)關(guān)電路連接在所述柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間， 在所述異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常時(shí)，切斷所述柵極上拉電路，使所述柵極下拉電路導(dǎo)通，經(jīng)由所述開(kāi)關(guān)電路從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷，若由所述電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到因所述電荷的引出引起的柵極電壓的降低低于設(shè)定值，則切斷所述開(kāi)關(guān)電路，利用所述微電流電路引出電荷。13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述電壓檢測(cè)電路兼作為所述微電流電路。14.一種半導(dǎo)體裝置，對(duì)功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，其特征在于，包括: 柵極上拉電路，該柵極上拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行上拉； 柵極下拉電路，該柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行下拉； 異常檢測(cè)電路，該異常檢測(cè)電路對(duì)所述功率半導(dǎo)體元件的通電狀態(tài)的異常進(jìn)行檢測(cè)；微電流電路，該微電流電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷； 電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路與所述功率半導(dǎo)體元件的感測(cè)發(fā)射極端子相連，對(duì)將功率半導(dǎo)體元件的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓的值進(jìn)行檢測(cè)；以及 開(kāi)關(guān)電路，該開(kāi)關(guān)電路連接在所述柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間， 在所述異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常時(shí)，切斷所述柵極上拉電路，使所述柵極下拉電路導(dǎo)通，經(jīng)由所述開(kāi)關(guān)電路從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷，若由所述電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到因所述電荷的引出引起的相當(dāng)于集電極電流的電壓的降低低于設(shè)定值，則切斷所述開(kāi)關(guān)電路，利用所述微電流電路引出電荷。15.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括: 功率半導(dǎo)體元件； 柵極上拉電路，該柵極上拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行上拉； 柵極下拉電路，該柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行下拉； 異常檢測(cè)電路，該異常檢測(cè)電路對(duì)所述功率半導(dǎo)體元件的通電狀態(tài)的異常進(jìn)行檢測(cè)；微電流電路，該微電流電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷； 電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路與所述功率半導(dǎo)體元件的感測(cè)發(fā)射極端子相連，對(duì)將功率半導(dǎo)體元件的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓的值進(jìn)行檢測(cè)；以及 開(kāi)關(guān)電路，該開(kāi)關(guān)電路連接在所述柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間， 在所述異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常時(shí)，切斷所述柵極上拉電路，使所述柵極下拉電路導(dǎo)通，經(jīng)由所述開(kāi)關(guān)電路從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷，若由所述電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到因所述電荷的引出引起的相當(dāng)于集電極電流的電壓的降低低于設(shè)定值，則切斷所述開(kāi)關(guān)電路，利用所述微電流電路引出電荷。16.一種半導(dǎo)體裝置，對(duì)功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，其特征在于，包括: 柵極上拉電路，該柵極上拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行上拉； 柵極下拉電路，該柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行下拉； 異常檢測(cè)電路，該異常檢測(cè)電路對(duì)所述功率半導(dǎo)體元件的通電狀態(tài)的異常進(jìn)行檢測(cè)；微電流電路，該微電流電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷； 電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路與所述功率半導(dǎo)體元件的集電極端子相連來(lái)檢測(cè)集電極電壓； 第一開(kāi)關(guān)電路，該第一開(kāi)關(guān)電路連接在所述柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間，在通常動(dòng)作時(shí)導(dǎo)通;以及 第二開(kāi)關(guān)電路，該第二開(kāi)關(guān)電路連接在所述柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間，其電阻比所述第一開(kāi)關(guān)電路大， 在所述異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常時(shí)，切斷所述柵極上拉電路，使所述柵極下拉電路導(dǎo)通，切斷所述第一開(kāi)關(guān)電路，經(jīng)由所述第二開(kāi)關(guān)電路從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷，若由所述電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到因所述電荷的引出引起的集電極電壓的上升超過(guò)了設(shè)定值，則切斷所述第二開(kāi)關(guān)電路，利用所述微電流電路引出電荷。17.一種半導(dǎo)體裝置，對(duì)功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，其特征在于，包括: 柵極上拉電路，該柵極上拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行上拉； 柵極下拉電路，該柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行下拉； 異常檢測(cè)電路，該異常檢測(cè)電路對(duì)所述功率半導(dǎo)體元件的通電狀態(tài)的異常進(jìn)行檢測(cè)；微電流電路，該微電流電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷； 電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連來(lái)檢測(cè)柵極電壓； 第一開(kāi)關(guān)電路，該第一開(kāi)關(guān)電路連接在所述柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間，在通常動(dòng)作時(shí)導(dǎo)通;以及 第二開(kāi)關(guān)電路，該第二開(kāi)關(guān)電路連接在所述柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間，其電阻比所述第一開(kāi)關(guān)電路大， 在所述異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常時(shí)，切斷所述柵極上拉電路，使所述柵極下拉電路導(dǎo)通，切斷所述第一開(kāi)關(guān)電路，經(jīng)由所述第二開(kāi)關(guān)電路從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷，若由所述電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到因所述電荷的引出引起的柵極電壓的降低低于設(shè)定值，則切斷所述第二開(kāi)關(guān)電路，利用所述微電流電路引出電荷。18.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述電壓檢測(cè)電路兼作為所述微電流電路。19.一種半導(dǎo)體裝置，對(duì)功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，其特征在于，包括: 柵極上拉電路，該柵極上拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行上拉； 柵極下拉電路，該柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并基于輸入信號(hào)對(duì)所述柵極端子進(jìn)行下拉； 異常檢測(cè)電路，該異常檢測(cè)電路對(duì)所述功率半導(dǎo)體元件的通電狀態(tài)的異常進(jìn)行檢測(cè)；微電流電路，該微電流電路與所述功率半導(dǎo)體元件的柵極端子相連，并從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷； 電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路與所述功率半導(dǎo)體元件的感測(cè)發(fā)射極端子相連，對(duì)將功率半導(dǎo)體元件的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓的值進(jìn)行檢測(cè)； 第一開(kāi)關(guān)電路，該第一開(kāi)關(guān)電路連接在所述柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間，在通常動(dòng)作時(shí)導(dǎo)通;以及 第二開(kāi)關(guān)電路，該第二開(kāi)關(guān)電路連接在所述柵極下拉電路與所述功率半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子之間，其電阻比所述第一開(kāi)關(guān)電路大， 在所述異常檢測(cè)電路檢測(cè)到異常時(shí)，切斷所述柵極上拉電路，使所述柵極下拉電路導(dǎo)通，切斷所述第一開(kāi)關(guān)電路，經(jīng)由所述第二開(kāi)關(guān)電路從所述功率半導(dǎo)體元件的柵極電容引出電荷，若由所述電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到因所述電荷的引出引起的相當(dāng)于集電極電流的電壓的降低低于設(shè)定值，則切斷所述第二開(kāi)關(guān)電路，利用所述微電流電路引出電荷。
【文檔編號(hào)】F02P3/055GK105952566SQ201610128529
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年3月7日
【發(fā)明人】宮澤繁美
【申請(qǐng)人】富士電機(jī)株式會(huì)社