[发明专利]半导体集成电路

说明书

提供半导体集成电路。能针对对电源短路故障、像浪涌电压那样在短时间急剧变化的高电压保护功率开关元件和控制电路。点火器(1)在输入端子(IN)与控制电路(12)的电源端子之间具有第1降压电路(15)，在输入端子(IN)与IGBT(11)的栅极之间具有第2降压电路(16)。若因对电源短路故障而向输入端子(IN)输入电池电压，则第1降压电路(15)将电池电压降压到控制电路(12)的电源电压。如果因对电源短路故障而向输入端子输入电池电压，则第2降压电路(16)将电池电压降压到IGBT(11)的栅极电压。针对浪涌电压，以齐纳二极管组(13)以及第1降压电路(15)和第2降压电路(16)这两级结构进行减压。

技术领域

本发明涉及作为具备驱动车辆用内燃机的点火系统的点火线圈那样的负载的功率开关元件和保护该功率开关元件的控制电路的点火器的半导体集成电路。

背景技术

点火器具备通过将点火线圈的初级线圈通电或切断而能够使次级线圈产生使火花塞进行电气放电的高电压的半导体的功率开关元件。作为功率开关元件，使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)那样的电压控制型半导体元件。另外，作为功率开关元件，还可以使用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)那样的其它的电压控制型半导体元件。

在点火器中，通过对输入端子施加栅极电压而使功率开关元件导通，并在未施加栅极电压时使功率开关元件关断。此时，保护该功率开关元件的控制电路有以施加于输入端子的栅极电压作为电源进行动作的控制电路，在这种类型的点火器中，在未施加栅极电压时，停止控制电路的动作。

点火器还设置于内燃机的附近，并通过线束与发动机控制单元(ECU：ElectronicControl Unit)连接，被从发动机控制单元供给的栅极电压控制。因此，仅从发动机控制单元向点火器供给栅极电压。但是，在发动机控制单元侧的线束中，有时用于其他电路装置的电源供给用的线材与连接到点火器的输入端子的栅极电压用的信号线接触。这种情况下，有可能发生在点火器的输入端子直接施加电池的电压之类的对电源短路故障。

在点火器中，功率开关元件和控制电路例如以5伏(V)左右的低的栅极电压进行动作，但是如果发生对电源短路故障，则被施加有作为电池电压的高电压，所以根据情况不同，有时会发生破坏。

因此，已知即使有对电源短路故障也保护功率开关元件和控制电路不受破坏的点火器(例如参照专利文献1)。根据该专利文献1，在被输入栅极电压的输入端子与功率开关元件的栅极之间以及输入端子与将功率开关元件的栅极电压作为电源电压进行动作的控制电路之间设置有对电源短路保护电路。该对电源短路保护电路具有对施加于输入端子的电压进行分压而设为低电压的第1分压电路、与该第1分压电路串联连接而使第1分压电路有效或无效的开关元件以及对施加于输入端子的电压进行检测的第2分压电路。在此，在施加于输入端子的电压为通常的栅极电压的情况下，第2分压电路将开关元件关断，第1分压电路变成仅作为与功率开关元件的栅极连接的栅极电阻的一部分发挥功能。另一方面，如果第2分压电路检测到施加于输入端子的电压变为预定的电压以上，则将开关元件导通而第1分压电路变为有效。由此，输入电压被分压到接近于栅极电压的值，因此即使有对电源短路故障，也保护点火器的功率开关元件和控制电路不因高电压的施加而破坏。

另外，在专利文献1的点火器中，在被输入栅极电压的输入端子设置有针对以静电放电(ESD：Electro-Static Discharge)为代表的浪涌电压进行保护的电路。该保护电路由齐纳二极管构成，并且如果对输入端子施加超过齐纳二极管的击穿电压那样的浪涌电压则进行导通而吸收浪涌电压。

这样，专利文献1的点火器在输入端子具备对电源短路保护电路和浪涌电压保护用的齐纳二极管。由此，功率开关元件和控制电路受对电源短路保护电路保护而免受比较高的直流电压的影响，并且受齐纳二极管保护而免受脉冲状的浪涌电压的影响。

现有技术文献