JPH0777149A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents
内燃機関用点火装置Info
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- JPH0777149A JPH0777149A JP30691693A JP30691693A JPH0777149A JP H0777149 A JPH0777149 A JP H0777149A JP 30691693 A JP30691693 A JP 30691693A JP 30691693 A JP30691693 A JP 30691693A JP H0777149 A JPH0777149 A JP H0777149A
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- switching element
- grounded
- igbt
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Abstract
(57)【要約】
【目的】火花放電時にスイッチング素子に印加される過
電圧およびｄv ／ｄt を緩和して素子を保護し、かつ素
子構造の改善により過電圧耐量を向上する。 【構成】電源３の非接地端に一次，二次巻線の一方端が
接続された点火コイル１と、二次巻線の他方端に非接地
側が接続された点火プラグ５と、一次巻線を介して電源
に直列接続されたスイッチング素子１２とを含む内燃機
関用点火装置において、スイッチング素子１２がコレク
タＣが一次巻線に接続され，エミッタＥが接地された絶
縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）からな
り、そのコレクタＣとゲ−トＧとの間にアバランシェ電
圧を有する保護ダイオ−ド２２、および逆阻止ダイオ−
ド２３の直列体からなる保護回路２１を、保護ダイオ−
ド２２はそのカソ−ドをコレクタ側に，逆阻止ダイオ−
ド２３はそのカソ−ドをゲ−ト側にして接続してなるも
のとする。
電圧およびｄv ／ｄt を緩和して素子を保護し、かつ素
子構造の改善により過電圧耐量を向上する。 【構成】電源３の非接地端に一次，二次巻線の一方端が
接続された点火コイル１と、二次巻線の他方端に非接地
側が接続された点火プラグ５と、一次巻線を介して電源
に直列接続されたスイッチング素子１２とを含む内燃機
関用点火装置において、スイッチング素子１２がコレク
タＣが一次巻線に接続され，エミッタＥが接地された絶
縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）からな
り、そのコレクタＣとゲ−トＧとの間にアバランシェ電
圧を有する保護ダイオ−ド２２、および逆阻止ダイオ−
ド２３の直列体からなる保護回路２１を、保護ダイオ−
ド２２はそのカソ−ドをコレクタ側に，逆阻止ダイオ−
ド２３はそのカソ−ドをゲ−ト側にして接続してなるも
のとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車などの内燃機
関の点火に使用される電子式の内燃機関用点火装置に関
する。
関の点火に使用される電子式の内燃機関用点火装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の内燃機関用点火装置を模式
化して示す接続図であり、点火装置は一端が接地された
電源３と、その非接地端に一次巻線１Ａおよび二次巻線
１Ｂそれぞれの一方端が接続された点火コイル１と、二
次巻線１Ｂの他方端に非接地側が接続された点火プラグ
５と、一次巻線１Ａを介して電源に直列接続されたスイ
ッチング素子２と、このスイッチング素子２のオンオフ
タイミングを制御する点火制御装置４とを含み、点火コ
イル１の１次巻線１Ａに流れる電流をスイッチング素子
２によって断続的に遮断したとき、２次巻線１Ｂに生ず
る高電圧を点火プラグ５に印加し、点火プラグ５で発生
する火花放電により内燃機関内の燃料ガスに着火し、内
燃機関を駆動する。また、スイッチング素子２をオンす
る際二次巻線に逆電圧が発生するが、この逆電圧は電源
３側に放電し、例えば電源側に設けた図示しないコンデ
ンサ等に吸収される。
化して示す接続図であり、点火装置は一端が接地された
電源３と、その非接地端に一次巻線１Ａおよび二次巻線
１Ｂそれぞれの一方端が接続された点火コイル１と、二
次巻線１Ｂの他方端に非接地側が接続された点火プラグ
５と、一次巻線１Ａを介して電源に直列接続されたスイ
ッチング素子２と、このスイッチング素子２のオンオフ
タイミングを制御する点火制御装置４とを含み、点火コ
イル１の１次巻線１Ａに流れる電流をスイッチング素子
２によって断続的に遮断したとき、２次巻線１Ｂに生ず
る高電圧を点火プラグ５に印加し、点火プラグ５で発生
する火花放電により内燃機関内の燃料ガスに着火し、内
燃機関を駆動する。また、スイッチング素子２をオンす
る際二次巻線に逆電圧が発生するが、この逆電圧は電源
３側に放電し、例えば電源側に設けた図示しないコンデ
ンサ等に吸収される。
【０００３】このように構成された内燃機関用点火装置
において、スイッチング素子２には従来バイポ−ラトラ
ンジスタが用いられているが、バイポ−ラトランジスタ
が電流駆動型の素子であるため、これを駆動する点火制
御装置４での消費電力が大きく、かつスイッチング損失
も大きいこと、およびバイポ−ラトランジスタのストレ
−ジタイムが大きいために進角制御の微妙コントロ−ル
など点火タイミングの制御が難しいという問題があっ
た。そこで、これらの問題を解決するために、電圧駆動
型で高速スイッチング特性に優れ，低飽和電圧特性でス
イッチング損失の少ないＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴなどの
絶縁ゲ−ト型トランジスタをスイッチング素子２として
使用した内燃機関用点火装置が提案されている。
において、スイッチング素子２には従来バイポ−ラトラ
ンジスタが用いられているが、バイポ−ラトランジスタ
が電流駆動型の素子であるため、これを駆動する点火制
御装置４での消費電力が大きく、かつスイッチング損失
も大きいこと、およびバイポ−ラトランジスタのストレ
−ジタイムが大きいために進角制御の微妙コントロ−ル
など点火タイミングの制御が難しいという問題があっ
た。そこで、これらの問題を解決するために、電圧駆動
型で高速スイッチング特性に優れ，低飽和電圧特性でス
イッチング損失の少ないＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴなどの
絶縁ゲ−ト型トランジスタをスイッチング素子２として
使用した内燃機関用点火装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】市販のＭＯＳＦＥＴ，
ＩＧＢＴなどをスイッチング素子２として使用した内燃
機関用点火装置についてその性能試験を行ったところ、
スイッチング素子が異常発熱を起こし、ときにはスイッ
チング素子が破壊するという問題点のあることが判明し
た。その原因について検討した結果、点火プラグ５の火
花放電時に発生する過電圧、および急峻なｄv ／ｄt が
点火コイル１を介してスイッチング素子２に印加される
ことが原因であることが判明した。
ＩＧＢＴなどをスイッチング素子２として使用した内燃
機関用点火装置についてその性能試験を行ったところ、
スイッチング素子が異常発熱を起こし、ときにはスイッ
チング素子が破壊するという問題点のあることが判明し
た。その原因について検討した結果、点火プラグ５の火
花放電時に発生する過電圧、および急峻なｄv ／ｄt が
点火コイル１を介してスイッチング素子２に印加される
ことが原因であることが判明した。
【０００５】この発明の目的は、火花放電時にスイッチ
ング素子に印加される過電圧およびｄv ／ｄt を緩和し
て素子を保護するとともに、素子特性を改善して耐電圧
性能を向上することにある。
ング素子に印加される過電圧およびｄv ／ｄt を緩和し
て素子を保護するとともに、素子特性を改善して耐電圧
性能を向上することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、一端が接地された電源と、その
非接地端に一次巻線および二次巻線それぞれの一方端が
接続された点火コイルと、二次巻線の他方端に非接地側
が接続された点火プラグと、一次巻線を介して電源に直
列接続されたスイッチング素子とを含み、このスイッチ
ング素子をオンオフすることにより二次巻線に生ずる高
電圧を点火プラグに印加するものにおいて、前記スイッ
チング素子がコレクタが一次巻線に接続された絶縁ゲ−
ト型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）からなり、そ
のコレクタとゲ−トとの間にアバランシェ電圧を有する
保護ダイオ−ドおよび逆阻止ダイオ−ドの直列体からな
る保護回路を，保護ダイオ−ドはそのカソ−ドをコレク
タ側に，逆阻止ダイオ−ドはそのカソ−ドをゲ−ト側に
して接続してなるものとする。
に、この発明によれば、一端が接地された電源と、その
非接地端に一次巻線および二次巻線それぞれの一方端が
接続された点火コイルと、二次巻線の他方端に非接地側
が接続された点火プラグと、一次巻線を介して電源に直
列接続されたスイッチング素子とを含み、このスイッチ
ング素子をオンオフすることにより二次巻線に生ずる高
電圧を点火プラグに印加するものにおいて、前記スイッ
チング素子がコレクタが一次巻線に接続された絶縁ゲ−
ト型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）からなり、そ
のコレクタとゲ−トとの間にアバランシェ電圧を有する
保護ダイオ−ドおよび逆阻止ダイオ−ドの直列体からな
る保護回路を，保護ダイオ−ドはそのカソ−ドをコレク
タ側に，逆阻止ダイオ−ドはそのカソ−ドをゲ−ト側に
して接続してなるものとする。
【０００７】保護ダイオ−ドのアバランシェ電圧がＩＧ
ＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値より１０〜１００
Ｖ低く、このアバランシェ電圧と逆阻止ダイオ−ドの耐
電圧値の和がＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値
とほぼ同等であることとする。一端が接地された電源
と、その非接地端に一次巻線および二次巻線それぞれの
一方端が接続された点火コイルと、二次巻線の他方端に
非接地側が接続された点火プラグと、一次巻線を介して
電源に直列接続されたスイッチング素子とを含み、この
スイッチング素子をオンオフすることにより二次巻線に
生ずる高電圧を点火プラグに印加するものにおいて、前
記スイッチング素子がコレクタが一次巻線に接続された
絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）から
なり、そのコレクタとエミッタ間にカソ−ドをコレクタ
側にして接続されたアバランシェ電圧を有する保護ダイ
オ−ドからなる保護回路を備えてなるものとする。
ＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値より１０〜１００
Ｖ低く、このアバランシェ電圧と逆阻止ダイオ−ドの耐
電圧値の和がＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値
とほぼ同等であることとする。一端が接地された電源
と、その非接地端に一次巻線および二次巻線それぞれの
一方端が接続された点火コイルと、二次巻線の他方端に
非接地側が接続された点火プラグと、一次巻線を介して
電源に直列接続されたスイッチング素子とを含み、この
スイッチング素子をオンオフすることにより二次巻線に
生ずる高電圧を点火プラグに印加するものにおいて、前
記スイッチング素子がコレクタが一次巻線に接続された
絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）から
なり、そのコレクタとエミッタ間にカソ−ドをコレクタ
側にして接続されたアバランシェ電圧を有する保護ダイ
オ−ドからなる保護回路を備えてなるものとする。
【０００８】保護ダイオ−ドのアバランシェ電圧値をＩ
ＧＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値より１０〜１０
０Ｖ低く設定してなるものとする。一端が接地された電
源と、その非接地端に一次巻線および二次巻線それぞれ
の一方端が接続された点火コイルと、二次巻線の他方端
に非接地側が接続された点火プラグと、一次巻線を介し
て電源に直列接続されたスイッチング素子とを含み、こ
のスイッチング素子をオンオフすることにより二次巻線
に生ずる高電圧を点火プラグに印加するものにおいて、
前記スイッチング素子がコレクタが一次巻線に接続され
た絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）か
らなり、そのシリコンウエハのｎ- 層部分の比抵抗値が
１０Ω−cm以上，４０Ω−cm以下であるものとする。
ＧＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値より１０〜１０
０Ｖ低く設定してなるものとする。一端が接地された電
源と、その非接地端に一次巻線および二次巻線それぞれ
の一方端が接続された点火コイルと、二次巻線の他方端
に非接地側が接続された点火プラグと、一次巻線を介し
て電源に直列接続されたスイッチング素子とを含み、こ
のスイッチング素子をオンオフすることにより二次巻線
に生ずる高電圧を点火プラグに印加するものにおいて、
前記スイッチング素子がコレクタが一次巻線に接続され
た絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）か
らなり、そのシリコンウエハのｎ- 層部分の比抵抗値が
１０Ω−cm以上，４０Ω−cm以下であるものとする。
【０００９】絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（Ｉ
ＧＢＴ）が２５０ｍｊ以上のエネルギ−耐量を有するも
のとする。絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧ
ＢＴ）が３００Ｖ以上の耐電圧性能を有するものとす
る。
ＧＢＴ）が２５０ｍｊ以上のエネルギ−耐量を有するも
のとする。絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧ
ＢＴ）が３００Ｖ以上の耐電圧性能を有するものとす
る。
【００１０】
【作用】この発明において、スイッチング素子をコレク
タが点火コイルの一次巻線に接続された絶縁ゲ−ト型バ
イポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とし、そのコレクタ
とゲ−トとの間にアバランシェ電圧を有する保護ダイオ
−ドおよび逆阻止ダイオ−ドの直列体からなる保護回路
を，保護ダイオ−ドはそのカソ−ドをコレクタ側に，逆
阻止ダイオ−ドはそのカソ−ドをゲ−ト側にして接続す
るよう構成したことにより、点火プラグの放電に伴って
ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間に印加される過電圧が
保護ダイオ−ドのアバランシェ電圧を越えたとき、保護
ダイオ−ドにアバランシェ電流が流れ、この電流によっ
てＩＧＢＴのゲ−ト電位が上昇してＩＧＢＴを瞬間的に
オンさせるので、ＩＧＢＴの発生損失は減少し、異常発
熱を防止する機能が得られる。また、保護ダイオ−ドの
アバランシェ電圧がＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間耐
電圧値より１０〜１００Ｖ低く、このアバランシェ電圧
と逆阻止ダイオ−ドの耐電圧値の和がＩＧＢＴのコレク
タ・エミッタ間耐電圧値とほぼ同等になるよう構成すれ
ば、過電圧をＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値
より１０〜１００Ｖ低いアバランシェ電圧に抑制して素
子の破壊を防止できるとともに、耐電圧値の低い逆素子
ダイオ−ドを用いて保護装置を小型化する機能が得られ
る。
タが点火コイルの一次巻線に接続された絶縁ゲ−ト型バ
イポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とし、そのコレクタ
とゲ−トとの間にアバランシェ電圧を有する保護ダイオ
−ドおよび逆阻止ダイオ−ドの直列体からなる保護回路
を，保護ダイオ−ドはそのカソ−ドをコレクタ側に，逆
阻止ダイオ−ドはそのカソ−ドをゲ−ト側にして接続す
るよう構成したことにより、点火プラグの放電に伴って
ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間に印加される過電圧が
保護ダイオ−ドのアバランシェ電圧を越えたとき、保護
ダイオ−ドにアバランシェ電流が流れ、この電流によっ
てＩＧＢＴのゲ−ト電位が上昇してＩＧＢＴを瞬間的に
オンさせるので、ＩＧＢＴの発生損失は減少し、異常発
熱を防止する機能が得られる。また、保護ダイオ−ドの
アバランシェ電圧がＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間耐
電圧値より１０〜１００Ｖ低く、このアバランシェ電圧
と逆阻止ダイオ−ドの耐電圧値の和がＩＧＢＴのコレク
タ・エミッタ間耐電圧値とほぼ同等になるよう構成すれ
ば、過電圧をＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値
より１０〜１００Ｖ低いアバランシェ電圧に抑制して素
子の破壊を防止できるとともに、耐電圧値の低い逆素子
ダイオ−ドを用いて保護装置を小型化する機能が得られ
る。
【００１１】また、スイッチング素子としてコレクタが
一次巻線に接続された絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジ
スタ（ＩＧＢＴ）を用い、そのコレクタとエミッタ間に
カソ−ドをコレクタ側にして接続されたアバランシェ電
圧を有する保護ダイオ−ドからなる保護回路を設けると
ともに、そのアバランシェ電圧をＩＧＢＴのコレクタ・
エミッタ間耐電圧値より１０〜１００Ｖ低く設定するよ
う構成したことにより、ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ
間耐電圧値を越える急峻なｄv ／ｄt を有する過電圧は
その大きさおよび急峻度が緩和され、従って素子の破壊
を防止する保護機能が得られるとともに、保護回路の構
成を簡素化する機能が得られる。
一次巻線に接続された絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジ
スタ（ＩＧＢＴ）を用い、そのコレクタとエミッタ間に
カソ−ドをコレクタ側にして接続されたアバランシェ電
圧を有する保護ダイオ−ドからなる保護回路を設けると
ともに、そのアバランシェ電圧をＩＧＢＴのコレクタ・
エミッタ間耐電圧値より１０〜１００Ｖ低く設定するよ
う構成したことにより、ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ
間耐電圧値を越える急峻なｄv ／ｄt を有する過電圧は
その大きさおよび急峻度が緩和され、従って素子の破壊
を防止する保護機能が得られるとともに、保護回路の構
成を簡素化する機能が得られる。
【００１２】さらに、スイッチング素子としてコレクタ
が一次巻線に接続された絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトラン
ジスタ（ＩＧＢＴ）を用い、そのシリコンウエハのｎ-
層部分の比抵抗値を１０Ω−cm以上，４０Ω−cm以下の
低い範囲に抑えるよう構成すれば、過電圧によってｎ-
層内に生ずる電界を緩和し、そのエネルギ−耐量を向上
できるので、急峻なｄv ／ｄt に対する破壊耐量を向上
させ、過電圧によるスイッチング素子を防止することが
可能となり、例えば、過電圧に対して２５０ｍｊ以上の
エネルギ−耐量，および３００Ｖ以上の耐電圧性能を有
する絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）
を得ることができる。
が一次巻線に接続された絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトラン
ジスタ（ＩＧＢＴ）を用い、そのシリコンウエハのｎ-
層部分の比抵抗値を１０Ω−cm以上，４０Ω−cm以下の
低い範囲に抑えるよう構成すれば、過電圧によってｎ-
層内に生ずる電界を緩和し、そのエネルギ−耐量を向上
できるので、急峻なｄv ／ｄt に対する破壊耐量を向上
させ、過電圧によるスイッチング素子を防止することが
可能となり、例えば、過電圧に対して２５０ｍｊ以上の
エネルギ−耐量，および３００Ｖ以上の耐電圧性能を有
する絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）
を得ることができる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の実施例になる内燃機関用点火装置
を模式化して示す要部の接続図であり、従来技術と同じ
構成部分には同一参照符号を付すことにより、重複した
説明を省略する。図において、一端が接地された電源３
と、その非接地端に一次巻線１Ａおよび二次巻線１Ｂそ
れぞれの一方端が接続された点火コイル１と、二次巻線
の他方端に非接地側が接続された点火プラグ５と、一次
巻線を介して電源に直列接続されたスイッチング素子１
２とを含む内燃機関用点火装置において、スイッチング
素子１２がコレクタＣが一次巻線に接続され，エミッタ
Ｅが接地された絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ
（ＩＧＢＴ）からなり、そのコレクタＣとゲ−トＧとの
間にアバランシェ電圧を有する保護ダイオ−ド２２、お
よび逆阻止ダイオ−ド２３の直列体からなる保護回路２
１を、保護ダイオ−ド２２はそのカソ−ドをコレクタ側
に，逆阻止ダイオ−ド２３はそのカソ−ドをゲ−ト側に
して接続するよう構成される。
る。図１はこの発明の実施例になる内燃機関用点火装置
を模式化して示す要部の接続図であり、従来技術と同じ
構成部分には同一参照符号を付すことにより、重複した
説明を省略する。図において、一端が接地された電源３
と、その非接地端に一次巻線１Ａおよび二次巻線１Ｂそ
れぞれの一方端が接続された点火コイル１と、二次巻線
の他方端に非接地側が接続された点火プラグ５と、一次
巻線を介して電源に直列接続されたスイッチング素子１
２とを含む内燃機関用点火装置において、スイッチング
素子１２がコレクタＣが一次巻線に接続され，エミッタ
Ｅが接地された絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ
（ＩＧＢＴ）からなり、そのコレクタＣとゲ−トＧとの
間にアバランシェ電圧を有する保護ダイオ−ド２２、お
よび逆阻止ダイオ−ド２３の直列体からなる保護回路２
１を、保護ダイオ−ド２２はそのカソ−ドをコレクタ側
に，逆阻止ダイオ−ド２３はそのカソ−ドをゲ−ト側に
して接続するよう構成される。
【００１４】このように構成された内燃機関用点火装置
の保護回路２１において、点火制御装置４により一次巻
線１Ａに流れる電流を断続制御されるＩＧＢＴ１２がオ
フする際、二次巻線１Ｂに高電圧（１０〜２０ｋｖ）が
発生し、この高電圧によって点火プラグ５が放電して点
火プラグ５が火花放電によって短絡状態となり、エミッ
タ接地されたＩＧＢＴ１２との間に点火コイル１を介し
て並列回路が形成されると、タ−ンオフした直後のＩＧ
ＢＴ１２のコレクタ・エミッタ間にその耐電圧値を遙か
に越える過電圧が印加される。このとき、過電圧によっ
て保護ダイオ−ド２２にアバランシェ電流が流れ、この
電流によってＩＧＢＴのゲ−ト電位が上昇してＩＧＢＴ
を瞬間的にオンさせるので、過電圧による放電エネルギ
−の大部分は導通状態となったＩＧＢＴのエミッタ電流
として大地側に放流され、かつアバランシェ電流が流れ
止むと同時にＩＧＢＴはオフ状態を回復する。従って、
コレクタ・エミッタ間に加わる過電圧が大幅に低減され
て急峻なｄv ／ｄt および発生損失は減少し、ＩＧＢＴ
の異常発熱およびこれに起因するＩＧＢＴの破壊を防止
する保護動作をＩＧＢＴのスイッチング機能に影響を及
ぼすことなく達成することができる。
の保護回路２１において、点火制御装置４により一次巻
線１Ａに流れる電流を断続制御されるＩＧＢＴ１２がオ
フする際、二次巻線１Ｂに高電圧（１０〜２０ｋｖ）が
発生し、この高電圧によって点火プラグ５が放電して点
火プラグ５が火花放電によって短絡状態となり、エミッ
タ接地されたＩＧＢＴ１２との間に点火コイル１を介し
て並列回路が形成されると、タ−ンオフした直後のＩＧ
ＢＴ１２のコレクタ・エミッタ間にその耐電圧値を遙か
に越える過電圧が印加される。このとき、過電圧によっ
て保護ダイオ−ド２２にアバランシェ電流が流れ、この
電流によってＩＧＢＴのゲ−ト電位が上昇してＩＧＢＴ
を瞬間的にオンさせるので、過電圧による放電エネルギ
−の大部分は導通状態となったＩＧＢＴのエミッタ電流
として大地側に放流され、かつアバランシェ電流が流れ
止むと同時にＩＧＢＴはオフ状態を回復する。従って、
コレクタ・エミッタ間に加わる過電圧が大幅に低減され
て急峻なｄv ／ｄt および発生損失は減少し、ＩＧＢＴ
の異常発熱およびこれに起因するＩＧＢＴの破壊を防止
する保護動作をＩＧＢＴのスイッチング機能に影響を及
ぼすことなく達成することができる。
【００１５】また、保護ダイオ−ド２２のアバランシェ
電圧がＩＧＢＴ１２のコレクタ・エミッタ間耐電圧値よ
り１０〜１００Ｖ低く、このアバランシェ電圧と逆阻止
ダイオ−ド２３の耐電圧値との和がＩＧＢＴのコレクタ
・エミッタ間耐電圧値とほぼ同等になるよう構成すれ
ば、過電圧をＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値
より１０〜１００Ｖ低いアバランシェ電圧にまで抑制し
て素子の破壊を防止できるとともに、耐電圧値の低い逆
阻止ダイオ−ドを用いて保護回路２１を小型に構成でき
る利点が得られる。
電圧がＩＧＢＴ１２のコレクタ・エミッタ間耐電圧値よ
り１０〜１００Ｖ低く、このアバランシェ電圧と逆阻止
ダイオ−ド２３の耐電圧値との和がＩＧＢＴのコレクタ
・エミッタ間耐電圧値とほぼ同等になるよう構成すれ
ば、過電圧をＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値
より１０〜１００Ｖ低いアバランシェ電圧にまで抑制し
て素子の破壊を防止できるとともに、耐電圧値の低い逆
阻止ダイオ−ドを用いて保護回路２１を小型に構成でき
る利点が得られる。
【００１６】図２はこの発明の異なる実施例になる内燃
機関用点火装置の保護装置を模式化して示す接続図であ
り、保護回路３１をＩＧＢＴ１２のコレクタ・エミッタ
間にカソ−ドをコレクタ側にして接続したアバランシェ
電圧を有する保護ダイオ−ドで構成した点が前述の実施
例と異なっており、そのアバランシェ電圧をＩＧＢＴの
コレクタ・エミッタ間耐電圧値より１０〜１００Ｖ低く
設定するよう構成すれば、ＩＧＢＴのコレクタ・エミッ
タ間耐電圧値を越える過電圧をアバランシェ電圧にまで
低減し、かつその急峻なｄv ／ｄt を緩和できるので、
過電圧によるＩＧＢＴの破壊を防止できるとともに、保
護回路３１の構成を簡素化できる利点が得られる。
機関用点火装置の保護装置を模式化して示す接続図であ
り、保護回路３１をＩＧＢＴ１２のコレクタ・エミッタ
間にカソ−ドをコレクタ側にして接続したアバランシェ
電圧を有する保護ダイオ−ドで構成した点が前述の実施
例と異なっており、そのアバランシェ電圧をＩＧＢＴの
コレクタ・エミッタ間耐電圧値より１０〜１００Ｖ低く
設定するよう構成すれば、ＩＧＢＴのコレクタ・エミッ
タ間耐電圧値を越える過電圧をアバランシェ電圧にまで
低減し、かつその急峻なｄv ／ｄt を緩和できるので、
過電圧によるＩＧＢＴの破壊を防止できるとともに、保
護回路３１の構成を簡素化できる利点が得られる。
【００１７】ところで、内燃機関用点火装置にスイッチ
ング素子１２としてＩＧＢＴを使用した場合、点火コイ
ル１に流れる電流（７〜８Ａpeak) を遮断する際、コレ
クタ端子側に発生するサ−ジ電圧を吸収する必要がある
が、この吸収すべきエネルギ−耐量は種々の点火コイル
についての実験結果から２５０ｍj 以上必要であること
が判明している。また、内燃機関用点火装置では点火コ
イルに流れる電流をスイッチング素子１２としてのＩＧ
ＢＴで遮断し、この際点火コイルの２次側に発生する１
０〜２０ｋｖの高電圧を発生で点火プラグに火花放電を
発生させるが、その際点火コイルの一次側に最低３００
Ｖの電圧を必要とする。従って、スイッチング素子１２
としてのＩＧＢＴに過電圧保護回路２１，３１等を設け
たとしても、ＩＧＢＴは２５０ｍj 以上のエネルギ−耐
量と，最低３００Ｖ以上の耐電圧性能とを有することが
求められる。
ング素子１２としてＩＧＢＴを使用した場合、点火コイ
ル１に流れる電流（７〜８Ａpeak) を遮断する際、コレ
クタ端子側に発生するサ−ジ電圧を吸収する必要がある
が、この吸収すべきエネルギ−耐量は種々の点火コイル
についての実験結果から２５０ｍj 以上必要であること
が判明している。また、内燃機関用点火装置では点火コ
イルに流れる電流をスイッチング素子１２としてのＩＧ
ＢＴで遮断し、この際点火コイルの２次側に発生する１
０〜２０ｋｖの高電圧を発生で点火プラグに火花放電を
発生させるが、その際点火コイルの一次側に最低３００
Ｖの電圧を必要とする。従って、スイッチング素子１２
としてのＩＧＢＴに過電圧保護回路２１，３１等を設け
たとしても、ＩＧＢＴは２５０ｍj 以上のエネルギ−耐
量と，最低３００Ｖ以上の耐電圧性能とを有することが
求められる。
【００１８】図３はこの発明の他の実施例を説明するた
めのＩＧＢＴの基本構造図、図４は図３に示すＩＧＢＴ
のｎ- 層の比抵抗を変えて得られた特性線図であり、図
４はシリコンウエハにエピタキシャル層として形成され
るｎ- 層の厚みを変え、ｎ-層部分の比抵抗が１０〜９
０Ω−ｃｍの範囲内で互いに異なるＩＧＢＴ８種類を製
作し、そのエネルギ−耐量，および耐電圧（降伏電圧）
特性値を測定した結果を示しており、耐電圧特性曲線１
０２はｎ- 層部分の比抵抗に比例して増加するのに対
し、エネルギ−耐量曲線１０１はｎ- 層部分の比抵抗に
逆比例して減少する傾向を示しており、この結果から内
燃機関用点火装置のスイッチング素子１２に要求される
エネルギ−耐量および耐電圧値をともに満たすｎ- 層部
分の比抵抗値に許容範囲が存在することが明らかになっ
た。
めのＩＧＢＴの基本構造図、図４は図３に示すＩＧＢＴ
のｎ- 層の比抵抗を変えて得られた特性線図であり、図
４はシリコンウエハにエピタキシャル層として形成され
るｎ- 層の厚みを変え、ｎ-層部分の比抵抗が１０〜９
０Ω−ｃｍの範囲内で互いに異なるＩＧＢＴ８種類を製
作し、そのエネルギ−耐量，および耐電圧（降伏電圧）
特性値を測定した結果を示しており、耐電圧特性曲線１
０２はｎ- 層部分の比抵抗に比例して増加するのに対
し、エネルギ−耐量曲線１０１はｎ- 層部分の比抵抗に
逆比例して減少する傾向を示しており、この結果から内
燃機関用点火装置のスイッチング素子１２に要求される
エネルギ−耐量および耐電圧値をともに満たすｎ- 層部
分の比抵抗値に許容範囲が存在することが明らかになっ
た。
【００１９】以上の実験的検討結果から、スイッチング
素子としてコレクタが一次巻線に接続された絶縁ゲ−ト
型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）１２を用い、そ
のシリコンウエハのｎ- 層部分の比抵抗値を１０Ω−cm
以上，４０Ω−cm以下の低い範囲に抑えるよう構成すれ
ば、過電圧によってｎ−層内に生ずる電界を緩和し、そ
のエネルギ−耐量を向上できるので、例えば、過電圧に
対して２５０ｍｊ以上のエネルギ−耐量，および３００
Ｖ以上の耐電圧性能を有する絶縁ゲ−ト型バイポ−ラト
ランジスタ（ＩＧＢＴ）を得ることができる。従って、
このように構成されたＩＧＢＴを前述の保護回路２１ま
たは３１と組み合わせて使用することにより、急峻なｄ
v ／ｄt に対する破壊耐量を向上させ、過電圧によるス
イッチング素子の破壊を防止することが可能となり、点
火プラグの放電によって発生する過電圧に耐える信頼性
がより優れた保護回路を備えた内燃機関用点火装置が得
られる。
素子としてコレクタが一次巻線に接続された絶縁ゲ−ト
型バイポ−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）１２を用い、そ
のシリコンウエハのｎ- 層部分の比抵抗値を１０Ω−cm
以上，４０Ω−cm以下の低い範囲に抑えるよう構成すれ
ば、過電圧によってｎ−層内に生ずる電界を緩和し、そ
のエネルギ−耐量を向上できるので、例えば、過電圧に
対して２５０ｍｊ以上のエネルギ−耐量，および３００
Ｖ以上の耐電圧性能を有する絶縁ゲ−ト型バイポ−ラト
ランジスタ（ＩＧＢＴ）を得ることができる。従って、
このように構成されたＩＧＢＴを前述の保護回路２１ま
たは３１と組み合わせて使用することにより、急峻なｄ
v ／ｄt に対する破壊耐量を向上させ、過電圧によるス
イッチング素子の破壊を防止することが可能となり、点
火プラグの放電によって発生する過電圧に耐える信頼性
がより優れた保護回路を備えた内燃機関用点火装置が得
られる。
【００２０】
【発明の効果】この発明は前述のように、保護回路をス
イッチング素子としてのＩＧＢＴのコレクタとゲ−トと
の間に接続したアバランシェ電圧を有する保護ダイオ−
ドおよび逆阻止ダイオ−ドの直列体、またはコレクタと
エミッタ間にカソ−ドをコレクタ側にして接続したアバ
ランシェ電圧を有する保護ダイオ−ドのいずれかで構成
した、その結果、点火プラグの火花放電時に発生する過
電圧、および急峻なｄv／ｄt が点火コイルを介してＩ
ＧＢＴに印加され、これによりスイッチング素子が異常
発熱を起こし、破壊事故に至るという従来の問題点が排
除され、バイポ−ラトランジスタに比べてスイッチング
損失が少なく、高速スイッチング性能に優れたＩＧＢＴ
をスイッチング素子として用いた内燃機関用点火装置を
提供するとができる。
イッチング素子としてのＩＧＢＴのコレクタとゲ−トと
の間に接続したアバランシェ電圧を有する保護ダイオ−
ドおよび逆阻止ダイオ−ドの直列体、またはコレクタと
エミッタ間にカソ−ドをコレクタ側にして接続したアバ
ランシェ電圧を有する保護ダイオ−ドのいずれかで構成
した、その結果、点火プラグの火花放電時に発生する過
電圧、および急峻なｄv／ｄt が点火コイルを介してＩ
ＧＢＴに印加され、これによりスイッチング素子が異常
発熱を起こし、破壊事故に至るという従来の問題点が排
除され、バイポ−ラトランジスタに比べてスイッチング
損失が少なく、高速スイッチング性能に優れたＩＧＢＴ
をスイッチング素子として用いた内燃機関用点火装置を
提供するとができる。
【００２１】また、ＩＧＢＴに使用するシリコンウエハ
に形成されるｎ- 層部分の比抵抗値を１０Ω−cm以上４
０Ω−cm以下とすることにより、過電圧によってｎ−層
内に生ずる電界を緩和して耐電圧性能を３００Ｖ以上に
向上できるとともに、そのエネルギ−耐量を２５０ｍｊ
以上に向上し、急峻なｄv ／ｄt に対する破壊耐量を向
上させる機能を、ＩＧＢＴの内部構造の改善により得る
ことができる。従って、このように構成されたＩＧＢＴ
をこの発明の保護回路と組み合わせて使用することによ
り、点火プラグの放電によって発生する過電圧に耐える
信頼性がより優れた保護回路を備えた内燃機関用点火装
置を提供することができる。
に形成されるｎ- 層部分の比抵抗値を１０Ω−cm以上４
０Ω−cm以下とすることにより、過電圧によってｎ−層
内に生ずる電界を緩和して耐電圧性能を３００Ｖ以上に
向上できるとともに、そのエネルギ−耐量を２５０ｍｊ
以上に向上し、急峻なｄv ／ｄt に対する破壊耐量を向
上させる機能を、ＩＧＢＴの内部構造の改善により得る
ことができる。従って、このように構成されたＩＧＢＴ
をこの発明の保護回路と組み合わせて使用することによ
り、点火プラグの放電によって発生する過電圧に耐える
信頼性がより優れた保護回路を備えた内燃機関用点火装
置を提供することができる。
【図１】この発明の実施例になる内燃機関用点火装置を
模式化して示す要部の接続図
模式化して示す要部の接続図
【図２】この発明の異なる実施例になる内燃機関用点火
装置の保護装置を模式化して示す接続図
装置の保護装置を模式化して示す接続図
【図３】この発明の他の実施例を説明するためのＩＧＢ
Ｔの基本構造図
Ｔの基本構造図
【図４】図３に示すＩＧＢＴのｎ- 層の比抵抗を変えて
得られた特性線図
得られた特性線図
【図５】従来の内燃機関用点火装置を模式化して示す接
続図
続図
１ 点火コイル １Ａ 一次巻線 １Ｂ 二次巻線 ２ スイッチング素子（バイポ−ラトランジスタ） ３ 電源 ４ 点火制御装置 ５ 点火プラグ １２ スイッチング素子（ＩＧＢＴ） ２１ 保護回路 ２２ 保護ダイオ−ド（アバランシェダイオ−ド） ２３ 逆阻止ダイオ−ド ３１ 保護回路（アバランシェダイオ−ド）
Claims (7)
- 【請求項１】一端が接地された電源と、その非接地端に
一次巻線および二次巻線それぞれの一方端が接続された
点火コイルと、二次巻線の他方端に非接地側が接続され
た点火プラグと、一次巻線を介して電源に直列接続され
たスイッチング素子とを含み、このスイッチング素子を
オンオフすることにより二次巻線に生ずる高電圧を点火
プラグに印加するものにおいて、前記スイッチング素子
がコレクタが一次巻線に接続された絶縁ゲ−ト型バイポ
−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）からなり、そのコレクタ
とゲ−トとの間にアバランシェ電圧を有する保護ダイオ
−ドおよび逆阻止ダイオ−ドの直列体からなる保護回路
を，保護ダイオ−ドはそのカソ−ドをコレクタ側に，逆
阻止ダイオ−ドはそのカソ−ドをゲ−ト側にして接続し
てなることを特徴とする内燃機関用点火装置。 - 【請求項２】保護ダイオ−ドのアバランシェ電圧がＩＧ
ＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値より１０〜１００
Ｖ低く、このアバランシェ電圧と逆阻止ダイオ−ドの耐
電圧値の和がＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値
とほぼ同等であることを特徴とする請求項１記載の内燃
機関用点火装置。 - 【請求項３】一端が接地された電源と、その非接地端に
一次巻線および二次巻線それぞれの一方端が接続された
点火コイルと、二次巻線の他方端に非接地側が接続され
た点火プラグと、一次巻線を介して電源に直列接続され
たスイッチング素子とを含み、このスイッチング素子を
オンオフすることにより二次巻線に生ずる高電圧を点火
プラグに印加するものにおいて、前記スイッチング素子
がコレクタが一次巻線に接続された絶縁ゲ−ト型バイポ
−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）からなり、そのコレクタ
とエミッタ間にカソ−ドをコレクタ側にして接続された
アバランシェ電圧を有する保護ダイオ−ドからなる保護
回路を備えてなることを特徴とする内燃機関用点火装
置。 - 【請求項４】保護ダイオ−ドのアバランシェ電圧値をＩ
ＧＢＴのコレクタ・エミッタ間耐電圧値より１０〜１０
０Ｖ低く設定してなることを特徴とする請求項３記載の
内燃機関用点火装置。 - 【請求項５】一端が接地された電源と、その非接地端に
一次巻線および二次巻線それぞれの一方端が接続された
点火コイルと、二次巻線の他方端に非接地側が接続され
た点火プラグと、一次巻線を介して電源に直列接続され
たスイッチング素子とを含み、このスイッチング素子を
オンオフすることにより二次巻線に生ずる高電圧を点火
プラグに印加するものにおいて、前記スイッチング素子
がコレクタが一次巻線に接続された絶縁ゲ−ト型バイポ
−ラトランジスタ（ＩＧＢＴ）からなり、そのシリコン
ウエハのｎ- 層部分の比抵抗値が１０Ω−cm以上，４０
Ω−cm以下であることを特徴とする内燃機関用点火装
置。 - 【請求項６】絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（Ｉ
ＧＢＴ）が２５０ｍｊ以上のエネルギ−耐量を有するこ
とを特徴とする請求項５記載の内燃機関用点火装置。 - 【請求項７】絶縁ゲ−ト型バイポ−ラトランジスタ（Ｉ
ＧＢＴ）が３００Ｖ以上の耐電圧性能を有することを特
徴とする請求項５記載の内燃機関用点火装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30691693A JP3152040B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-12-08 | 内燃機関用点火装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-174583 | 1993-07-15 | ||
| JP17458393 | 1993-07-15 | ||
| JP30691693A JP3152040B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-12-08 | 内燃機関用点火装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0777149A true JPH0777149A (ja) | 1995-03-20 |
| JP3152040B2 JP3152040B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=26496150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30691693A Expired - Lifetime JP3152040B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-12-08 | 内燃機関用点火装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3152040B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0942134A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-02-10 | Delco Electronics Corp | 点火コイルドライバ・モジュール |
| KR100401611B1 (ko) * | 2000-10-17 | 2003-10-11 | 기아자동차주식회사 | 차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치 및 방법 |
| KR20030082715A (ko) * | 2002-04-18 | 2003-10-23 | 기아자동차주식회사 | 차량 엔진 시동시 전원 안정화 장치 |
| EP0757177B1 (en) * | 1995-08-04 | 2004-10-20 | Hitachi, Ltd. | Ignition system of internal combustion engine |
| JP2008267388A (ja) * | 1996-03-21 | 2008-11-06 | Hitachi Ltd | 内燃機関用点火装置 |
-
1993
- 1993-12-08 JP JP30691693A patent/JP3152040B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0942134A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-02-10 | Delco Electronics Corp | 点火コイルドライバ・モジュール |
| EP0757177B1 (en) * | 1995-08-04 | 2004-10-20 | Hitachi, Ltd. | Ignition system of internal combustion engine |
| JP2008267388A (ja) * | 1996-03-21 | 2008-11-06 | Hitachi Ltd | 内燃機関用点火装置 |
| KR100401611B1 (ko) * | 2000-10-17 | 2003-10-11 | 기아자동차주식회사 | 차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치 및 방법 |
| KR20030082715A (ko) * | 2002-04-18 | 2003-10-23 | 기아자동차주식회사 | 차량 엔진 시동시 전원 안정화 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3152040B2 (ja) | 2001-04-03 |
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