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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Zünder und eine Motorzündvorrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Herkömmlich ist ein Zünder zur Steuerung einer Zündspule bekannt, die mit einer Zündkerze eines Motors verbunden ist. Ein Zünder ist eine Vorrichtung, die die primärseitige Spannung einer Zündspule mit Hilfe eines Schaltelements steuert (vgl. etwa nachstehend genanntes Patentdokument 1).
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ZITIERLISTE
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PATENTLITERATUR
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Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr.
2020-101152 -
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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TECHNISCHE AUFGABE
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Bei einem Zünder muss das Auftreten von Fehlfunktionen aufgrund von Rauschen z. B. beim BCI-Test (Bulk Current Injection) unterdrückt werden.
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In Anbetracht der obigen Ausführungen besteht ein Ziel der vorliegenden Offenbarung darin, einen Zünder bereitzustellen, der in der Lage ist, das Auftreten von Fehlfunktionen aufgrund von Rauschen zu unterdrücken.
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LÖSUNG DER AUSFGABE
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Zünder beispielsweise ein Schaltelement mit einem ersten Ende, einen Temperatursensor mit mindestens einer Diode und einem Kathodenende, eine Schaltelement-Steuereinrichtung, die zur Steuerung des Schaltelements eingerichtet ist, und eine Schaltelement-Elektrode, die mit dem ersten Ende des Schaltelements und dem Kathodenende verbunden ist, wobei die Schaltelement-Steuereinrichtung eine vom Kathodenende elektrisch isolierte Masseelektrode aufweist.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Mit dem Zünder gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, das Auftreten von Fehlfunktionen aufgrund von Rauschen zu unterbinden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGUREN
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- 1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer Motorzündvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
- 2 ist ein Zeitdiagramm, das ein Betätigungsbeispiel für eine thermische Abschaltfunktion zeigt.
- 3 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Problems, das in dem Vergleichsbeispiel behandelt wird.
- 4 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer Motorzündvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 5 ist eine Draufsicht, die ein Layout einer internen Konfiguration der Motorzündvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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<1. Vergleichsbeispiel>
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Bevor eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird, wird zunächst ein Vergleichsbeispiel beschrieben. Durch den Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel werden vorteilhafte Wirkungen und dergleichen der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung deutlich werden.
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<1-1. Gesamtkonfiguration>
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1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer Motorzündvorrichtung 1 gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt. Als Mittel zum Antrieb eines nicht dargestellten Benzinmotors sind die Motorzündvorrichtung 1, eine Stromversorgung 2 und eine Motorsteuereinheit 3 (im Folgenden als ECU (Motorsteuereinheit) 3 bezeichnet) in einem Fahrzeug eingebaut. Die Stromversorgung 2 ist als Autobatterie ausgebildet.
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Die Motorzündvorrichtung 1, die mit dem von der Stromversorgung 2 gelieferten strom betrieben wird, ist ein Mittel zum Zünden von Kraftstoff (= Kraftstoff-LuftGemisch aus Benzin und Luft) innerhalb des Benzinmotors gemäß einem Zündbefehlssignal IGT und umfasst einen Zünder (eine Zündvorrichtung) 10, eine Zündspule 20 und eine Zündkerze 30.
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Der Zünder 10 ist ein Mittel zum Ansteuern des Ein- und Ausschaltens eines primärseitigen Stroms der Zündspule 20 (entsprechend einem Kollektorstrom Ic eines Schaltelements 111) und wird als integrierte Halbleiterschaltung bereitgestellt, in der ein Schaltelement-Chip 11 und eine Schaltelement-Steuereinrichtung 12 untergebracht sind.
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Die Schaltelement-Steuereinrichtung 12 wird durch die Integration einer Schaltelement-Steuerschaltung 121 und einer Temperaturerfassungsschaltung 122 in einem Halbleiterchip gebildet und ist mit der Funktion der Erzeugung eines Gate-Signals Sg des Schaltelements 111 gemäß dem Zündbefehlssignal IGT von der ECU 3 versehen. Ferner ist die Schaltelement-Steuereinrichtung 12 auch mit einer Funktion zur Erfassung einer Temperatur des Schaltelements 111 mittels eines Temperatursensors 112 ausgestattet, der später beschrieben wird.
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Der Schaltelement-Chip 11 wird durch die Integration des Schaltelements 111 und des Temperatursensors 112 in einen Halbleiterchip gebildet. Das Schaltelement 111 wird durch die Schaltelement-Steuereinrichtung 12 ein- und ausgeschaltet, und im vorliegenden Beispiel wird ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) als Schaltelement 111 verwendet. Das Schaltelement 111 ist mit seinem Gate mit der Schaltelement-Steuereinrichtung 12 verbunden, sein Kollektor ist mit einer primärseitigen Spule 21 der Zündspule 20 verbunden und sein Emitter ist mit einem Massepotential-Anschluss verbunden. Hierbei kann als Schaltelement 111 ein MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) anstelle eines IGBT verwendet werden. Der Temperatursensor 112 ist ein Element zur Erfassung der Temperatur des Schaltelements 111.
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Die Zündspule 20 umfasst die primärseitige Spule 21 mit einer Windungszahl M1 und eine sekundärseitige Spule 22 mit einer Windungszahl M2 (> M1), und die Zündspule 20 dient dazu, eine von der Stromversorgung 2 gelieferte Eingangsspannung (= Versorgungsspannung Vdd) in eine höhere Ausgangsspannung umzuwandeln (zu erhöhen). Ein erstes Ende der primärseitigen Spule 21 und ein erstes Ende der sekundärseitigen Spule 22 sind jeweils mit einem Ausgangsanschluss der Stromversorgung 2 (= ein Anwendungsanschluss der Stromversorgungsspannung Vdd) verbunden. Ein zweites Ende der primärseitigen Spule 21 ist mit dem Kollektor des Schaltelements 111 verbunden. Ein zweites Ende der sekundärseitigen Spule 22 ist mit der Zündkerze 30 verbunden, und die am zweiten Ende der sekundärseitigen Spule 22 erzeugte Ausgangsspannung wird der Zündkerze 30 zugeführt.
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Die Zündkerze 30 verwendet eine von der Zündspule 20 erzeugte Hochspannung, um einen Funken zur Zündung des in den nicht dargestellten Motor eingespritzten Kraftstoffs zu erzeugen.
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Das Stromversorgung 2 versorgt verschiedene im Fahrzeug eingebaute elektrische Komponenten mit Strom, darunter auch die Motorzündvorrichtung 1.
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Die ECU 3 führt verschiedene Steuerungen im Zusammenhang mit dem Betrieb des Fahrzeugmotors aus. Insbesondere gibt die ECU 3 als eine der verschiedenen oben erwähnten Steuerungen das Zündbefehlssignal IGT (= ein durch PWM gesteuertes Impulssignal) aus, das verwendet wird, um den Betrieb des Zünders 10 (insbesondere der Schaltelement-Steuereinrichtung 12) zu steuern. Genauer gesagt, setzt die ECU 3 das Zündbefehlssignal IGT auf einen logischen Ein-Zeitspannen-Pegel (z.B. High-Pegel), um das Schaltelement 111 einzuschalten, und setzt das Zündbefehlssignal IGT auf einen logischen Aus-Zeitspannen-Pegel (z.B. Low-Pegel), um das Schaltelement 111 auszuschalten.
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(1-2. Konfiguration des Zünders)
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Im Folgenden wird eine spezielle Konfiguration des Zünders 10 beschrieben.
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Wie zuvor beschrieben, umfasst der Schaltelement-Chip 11 das Schaltelement 111 und den Temperatursensor 112. Ferner umfasst der Schaltelement-Chip 11 als Elektrodenpads zur Herstellung einer externen elektrischen Verbindung ein Kollektorpad Pc, ein Emitterpad Pe, ein Gatepad Pg1, ein Anodenpad Pad1 und ein Kathodenpad Pcd1.
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Der Kollektor des Schaltelements 111 ist über das Kollektorpad Pc mit dem zweiten Ende der primärseitigen Spule 21 verbunden. Der Emitter des Schaltelements 111 ist über das Emitterpad Pe mit einem Massespannungs-Anwendungsanschluss verbunden. Das Gate des Schaltelements 111 ist über das Gatepad Pg1 mit der Schaltelement-Steuereinrichtung 12 verbunden. Wenn sich das Schaltelement 111 in einem EIN-Zustand befindet, fließt der Kollektorstrom Ic über die primärseitige Spule 21, das Kollektorpad Pc, das Schaltelement 111 und das Emitterpad Pe.
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Der Temperatursensor 112 umfasst eine oder mehrere Dioden. In einem Fall, in dem der Temperatursensor 112 mehrere Dioden 112 umfasst, sind die mehreren Dioden 112 in Reihe geschaltet. Folglich hat der Temperatursensor 112 ein Anodenende 112A und ein Kathodenende 112B. Das Anodenende 112A des Temperatursensors 112 ist über das Anodenpad Pad1 mit der Schaltelement-Steuereinrichtung 12 verbunden. Das Kathodenende 112B des Temperatursensors 112 ist über das Kathodenpad Pcd1 mit der Schaltelement-Steuereinrichtung 12 verbunden.
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Wie bereits erwähnt, umfasst die Schaltelement-Steuereinrichtung 12 die Schaltelement-Steuerschaltung 121 und die Temperaturerfassungsschaltung 122. Ferner umfasst die Schaltelement-Steuervorrichtung 12 als Elektrodenpads zum Herstellen einer externen elektrischen Verbindung ein Stromversorgungspad Pvdd, ein Eingangspad Pin, ein Gatepad Pg2, ein Anodenpad Pad2, ein Kathodenpad Pcd2 und ein Erdungspad (Massepad) Pgnd. An das Stromversorgungspad Pvdd wird die von der Stromversorgung 2 ausgegebene Versorgungsspannung Vdd angelegt.
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Die Schaltelement-Steuerschaltung 121 erzeugt das Gate-Signal Sg entsprechend dem Zündbefehlssignal IGT, das von der ECU 3 über das Eingangspad Pin eingegeben wird. Insbesondere wird, wenn das Zündbefehlssignal IGT auf dem logischen Ein-Zeitspannen-Pegel liegt, ein High-Pegel-Gate-Signal Sg erzeugt, und wenn das Zündbefehlssignal IGT auf dem logischen Aus-Zeitspannen-Pegel liegt, wird ein Low-Pegel-Gate-Signal Sg erzeugt. Das Gatepad Pg2 und das Gatepad Pg1 sind durch einen Bonddraht W1 miteinander verbunden. Daher wird das Gatesignal Sg über die Gatepads Pg2 und Pg1 an das Gate des Schaltelements 111 angelegt. Hat das Gate-Signal Sg einen hohen Pegel, so befindet sich das Schaltelement 111 im EIN-Zustand, und wenn das Gate-Signal Sg einen niedrigen Pegel hat, befindet sich das Schaltelement 111 in einem AUS-Zustand.
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Die Temperaturerfassungsschaltung 122 umfasst eine Konstantstromschaltung 122A und einen Komparator 122B. Das Anodenpad Pad2 und das Anodenpad Pad1 sind durch einen Bonddraht W2 miteinander verbunden. Das Kathodenpad Pcd2 und das Kathodenpad Pcd1 sind durch einen Bonddraht W3 miteinander verbunden. Durch die Konstantstromschaltung 122A fließt ein konstanter Strom 1122 durch einen Durchgang über die Anodenpads Pad2 und Pad1, den Temperatursensor 112, die Kathodenpads Pcd1 und Pcd2 und das Erdungspad Pgnd. Der Temperatursensor 112 erfasst die Temperatur, indem er sich des Umstands bedient, dass sich bei konstantem Strom 1122 eine Durchlassspannung Vt entsprechend der Temperaturänderung ändert. Je höher die Temperatur ist, desto niedriger wird die Durchlassspannung Vf.
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Der nicht-invertierende Eingangsanschluss (+) des Komparators 122B ist über die Anodenpads Pad2 und Pad1 mit dem Anodenende 112A des Temperatursensors 112 verbunden. Dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des Komparators 122B wird eine Bezugsspannung Vref zugeführt, die auf dem Potenzial des Masseanschlusses Pgnd basiert. Folglich erkennt der Komparator 122B einen überhitzten Zustand, indem er die Durchlassspannung Vf mit der Bezugsspannung Vref vergleicht. Ist, genauer gesagt, die Durchlassspannung Vf höher als die Bezugsspannung Vref, so bestimmt der Komparator 122B, dass die Temperatur normal ist, und gibt ein hochpegeliges Vergleichssignal Scmp aus, und ist die Durchlassspannung Vf gleich oder niedriger als die Bezugsspannung Vref, so gibt der Komparator 122B ein niedrigpegeliges Vergleichssignal Scmp aus, um einen überhitzten Zustand zu melden.
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Die Schaltelement-Steuerschaltung 121 erzeugt das Gate-Signal Sg in Abhängigkeit von dem Vergleichssignal Scmp. Genauer gesagt, wenn das Vergleichssignal Scmp auf einem hohen Pegel ist, erzeugt die Schaltelement-Steuerschaltung 121 das Gate-Signal Sg gemäß dem Zündbefehlssignal IGT und führt ein normales Schalten des Schaltelements 111 durch. Wenn das Vergleichssignal Scmp auf einem niedrigen Pegel liegt, schaltet die Schaltelement-Steuerschaltung 121 das Gate-Signal Sg auf einen niedrigen Pegel, um das Schaltelement 111 auszuschalten, und stoppt das Schalten des Schaltelements 111. Folglich ist es möglich, das Schaltelement 111 auszuschalten, wenn ein überhitzter Zustand durch die vom Schaltelement 111 erzeugte Wärme verursacht wird, um zu verhindern, dass der Kollektorstrom Ic fließt. Auf diese Weise wird durch den Temperatursensor 112, die Temperaturerfassungsschaltung 122 und die Schaltelement-Steuerschaltung 121 die TSD-Funktion (thermische Abschaltung) erreicht.
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Nun wird ein Beispiel für den Betrieb der Schaltung im Zünder 10 unter Bezugnahme auf das in 2 dargestellte Zeitdiagramm beschrieben. 2 zeigt, von oben nach unten, Beispiele für die Wellenformen des Zündbefehlssignals IGT, des Kollektorstroms Ic, der Durchlassspannung Vf des Temperatursensors 112 und des Gate-Signals Sg.
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Wie in 2 gezeigt, wird, wenn das Zündbefehlssignal IGT von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel umgeschaltet wird, das Gate-Signal Sg auf einen hohen Pegel gelegt, das Schaltelement 111 eingeschaltet, und der Kollektorstrom Ic beginnt zu fließen. In dem Zeitraum, in dem das Zündbefehlssignal IGT auf hohem Pegel liegt, steigt der Kollektorstrom Ic an. Wird dann das Zündbefehlssignal IGT von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel umgeschaltet, so wird das Gate-Signal Sg auf einen niedrigen Pegel umgeschaltet, das Schaltelement 111 wird ausgeschaltet, und der Kollektorstrom Ic hört auf zu fließen. Durch Wiederholen dieses Vorgangs wird das Schaltelement 111 geschaltet.
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In dem in 2 gezeigten Beispiel wird das Schaltelement 111 beim Schalten durch den Kollektorstrom Ic derart erwärmt, dass die Temperatur des Schaltelements 111 ansteigt. Infolgedessen wird die Durchlassspannung Vf gesenkt. Und in 2 wird zum Zeitpunkt t1, zu dem die Durchlassspannung Vf gleich oder niedriger als die Bezugsspannung Vref wird, ein überhitzter Zustand erkannt (das Vergleichssignal Scmp wird auf einen niedrigen Pegel gesetzt), und durch die Schaltelement-Steuerschaltung 121 wird das Gate-Signal Sg auf einen niedrigen Pegel gesetzt. Infolgedessen wird das Schaltelement 111 ausgeschaltet, und sein Schaltvorgang wird gestoppt. Folglich hört der Kollektorstrom Ic auf zu fließen.
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<2. Aufgabe, die im Vergleichsbeispiel gelöst werden soll>
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Eine Aufgabe, die in der Zündvorrichtung 10 gemäß diesem Vergleichsbeispiel zu lösen ist, wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Wie in 3 gezeigt, kann durch einen BCI-Test und dergleichen Rauschen Ns in eine Stromversorgungsleitung 200 eingebracht (injiziert werden. Die Stromversorgungsleitung (Stromversorgungskabel) 200 ist eine Leitung, die ein Ausgangsende des Netzteils 2 und das erste Ende der primärseitigen Spule 21 miteinander verbindet.
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In 3 ist ein Ausbreitungspfad für das Rauschen Ns durch einen gestrichelten Pfeil angedeutet. Das Rauschen Ns wird über einen parasitären Kondensator C21 der primärseitigen Spule 21 und parasitäre Kondensatoren Cgc und Cge des Schaltelements 111 an den Emitter des Schaltelements 111 weitergeleitet. Ferner wird das Rauschen Ns dem Kollektorstrom Ic überlagert und an den Emitter des Schaltelements 111 weitergeleitet. Dann wird das Rauschen Ns, das sich zum Emitter ausgebreitet hat, durch die parasitären Kondensatoren Ced1 und Ced2 zwischen dem Emitter und den Dioden (dem Temperatursensor 112) geleitet, um über den Bonddraht W3, der die Kathodenpads Pcd1 und Pcd2 miteinander verbindet, zum Massepad Pgnd weitergeleitet zu werden. Dies hat zur Folge, dass die Schaltkreise in der Schaltelement-Steuereinrichtung 12 durch das Rauschen Ns beeinflusst werden können und somit die Gefahr einer Fehlfunktion besteht.
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Weiterhin kann im Vergleichsbeispiel erwogen werden, das Kathodenende 112B des Temperatursensors 112 und den Emitter des Schaltelements 111 mittels einer Verbindungsleitung miteinander zu verbinden, um so über den Bonddraht W3 und die Verbindungsleitung das Massepotential des Massepads Pgnd zu erhalten. Ungünstigerweise würde sich in diesem Fall das Rauschen Ns, das sich zum Emitter ausgebreitet hat, über die Verbindungsleitung auf das Massepad Pgnd ausbreiten. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Impedanz des mit dem Emitterpad Pe verbundenen Bonddrahts und der Kollektorstrom Ic das Potenzial des Massepads Pgnd beeinflussen und anheben können. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass in der Schaltelement-Steuereinrichtung 12 die Spannungen zwischen der Versorgungsspannung Vdd und der Masse sowie zwischen der Spannung des Steuergeräts (ECU) 3 und der Masse abfallen, wodurch die elektrischen Spezifikationen nicht eingehalten werden würden. Oder es besteht die Gefahr, dass ein komplexes IC-Design erforderlich ist, das den Anstieg des Massepotenzials berücksichtigt. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Länge des Bonddrahts W3 so kurz wie möglich sein muss, was die Freiheit bei der Gestaltung der Schaltungsanordnung innerhalb des Zünders 10 einschränkt.
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So wird die folgende Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung umgesetzt, um die oben beschriebenen Aufgaben zu lösen.
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<3. Zünder gemäß Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung>
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<3-1. Schaltungskonfiguration des Zünders>
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4 ist eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration eines Zünders (einer Zündvorrichtung) 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Der Zünder 100 hat eine Konfiguration, die durch Verbesserung des Zünders 10 gemäß dem oben beschriebenen Vergleichsbeispiel erhalten wurde.
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Der Zünder 100 unterscheidet sich von dem Zünder 10 in der Konfiguration dadurch, dass in der Schaltelement-Steuereinrichtung 12 das Massepad Pgnd von dem Kathodenpad Pcd2 elektrisch isoliert ist. Ferner sind im Schaltelementchip 11 das Kathodenende 112B des Temperatursensors 112 und das Emitterpad Pe durch eine Verbindungsleitung Ln11 miteinander verbunden.
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Auf diese Weise ist das Massepad Pgnd elektrisch von dem Kathodenpad Pcd2 derart isoliert, dass selbst in einem Fall, in dem sich das Rauschen Ns wie zuvor beschrieben zum Emitter des Schaltelements 111 ausbreitet, der Rauschausbreitungspfad über die parasitären Kondensatoren Ced1 und Ced2 und den Verbindungsdraht W3 zum Massepad Pgnd nicht existiert. Folglich werden die Schaltkreise innerhalb der Schaltelement-Steuereinrichtung 12 weniger durch Rauschen beeinflusst, was dazu beiträgt, das Auftreten von Fehlfunktionen zu unterbinden.
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Ferner ist es möglich, den Konstantstrom 1122 über den Temperatursensor 112 und die Verbindungsleitung Ln11 zum Emitterpad Pe fließen zu lassen, selbst wenn das Massepad Pgnd elektrisch vom Kathodenpad Pcd2 isoliert ist. Da das Massepad Pgnd von dem Kathodenpad Pcd2 elektrisch isoliert ist, kann der Komparator 122B durch Verwendung eines Differentialkomparators als Komparator 122B einen Vergleich der kathodenbasierten Durchlassspannung Vf und der kathodenbasierten Bezugsspannung Vref durchführen.
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Da es nicht notwendig ist, das Massepotential des Massepads Pgnd über den Bonddraht W3 zu erhalten, wird die Beschränkung der Länge des Bonddrahtes W3 aufgehoben, was dazu beiträgt, den Freiheitsgrad bei der Gestaltung der Anordnung der Schaltkreise im Inneren des Zünders 100 zu verbessern.
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Außerdem ist in dem Zünder 100 ein Stromerkennungswiderstand 13 vorgesehen. Die Schaltelement-Steuereinrichtung 12 umfasst einen Zündbestätigungsabschnitt 123 und umfasst auch ein Eingangsabtastpad Psi und ein Rückkopplungspad Pfb als Elektrodenpad.
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Ein erstes Ende des Stromerfassungswiderstands 13 ist mit dem Emitterpad Pe und dem Eingangsabtastpad Psi verbunden. Ein zweites Ende des Stromerkennungswiderstandes 13 ist mit dem Massepotential-Anwendungsanschluss verbunden.
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Der Stromerfassungswiderstand 13 ist ein Element zur Erfassung des Kollektorstroms Ic. Befindet sich das Schaltelement 111 im EIN-Zustand, so fließt der Kollektorstrom Ic durch den Stromerfassungswiderstand 13. Folglich wird über dem Stromerfassungswiderstand 13, indem der Kollektorstrom Ic einer Strom-Spannungs-Umwandlung unterzogen wird, eine Erfassungsspannung Vcs erzeugt.
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Der Zündbestätigungsabschnitt 123 erzeugt ein Zündbestätigungssignal IGF auf der Basis des Kollektorstroms Ic und gibt das Zündbestätigungssignal IGF über das Rückkopplungspad Pfb an die ECU 3 aus. Der Zündbestätigungsabschnitt 123 vergleicht den Kollektorstrom Ic mit den Bezugsströmen Iref1 und Iref2 (> Iref1) und erzeugt dadurch das Zündbestätigungssignal IGF. Tatsächlich vergleicht der Zündbestätigungsabschnitt 123 die Erkennungsspannung Vcs mit einer Bezugsspannung Vref1, die dem Bezugsstrom Iref1 entspricht, und einer Bezugsspannung Vref2 (> Vref1), die dem Bezugsstrom Iref2 entspricht, und erzeugt dadurch das Zündbestätigungssignal IGF. Der Zündbestätigungsabschnitt 123 schaltet das Zündbestätigungssignal IGF auf einen ersten Pegel (z.B. niedrigen Pegel) in einem Fall, in dem die Erfassungsspannung Vcs eine Spannung zwischen der Bezugsspannung Vref1 und der Bezugsspannung Vref2 ist (Vref1 < Vc < Vref2), und in den anderen Fällen (Vc < Vref1, Vref2 < Vc) schaltet der Zündbestätigungsabschnitt 123 das Zündbestätigungssignal IGF auf einen zweiten Pegel (z.B. hohen Pegel).
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Die elektrische Isolierung des Massepads Pgnd von dem Kathodenpad Pcd2 trägt dazu bei, den Anstieg des Potenzials dem Massepad Pgnd aufgrund des Einflusses des Kollektorstroms Ic, der Impedanz eines (später beschriebenen) Bonddrahts, der mit dem Emitterpad Pe verbunden ist, und des Stromerfassungswiderstands 13 zu unterdrücken.
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<3-2. Layout Konfiguration des Zünders>
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5 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für ein Layout einer inneren Konfiguration des Zünders 100 zeigt. Der Zünder 100 ist ein Gehäuse, das durch Versiegeln mit einem Versiegelungselement, wie z. B. einem Harz, gebildet wird. Der Zünder 100 umfasst Leitungen (Leiterrahmen) 41 bis 47. Das in 5 gezeigte Layout wird unter Verwendung einer Richtung X entlang einer Seite des Gehäuses, das in der Draufsicht eine rechteckige Form hat, und einer Richtung Y, die orthogonal zur Richtung X ist, beschrieben. In 5 werden eine erste Seite und eine zweite Seite in der Richtung X mit X1 und X2 und eine erste Seite und eine zweite Seite in der Richtung Y mit Y1 und Y2 bezeichnet.
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Die Leitung 41 hat einen Stromversorgungsanschluss VDD und ist in dem Gehäuse an einem Endteil angeordnet, das sich auf der zweiten Seite in der Richtung X und auf der zweiten Seite in der Richtung Y befindet. Die Leitung 42 ist neben der Leitung 41 auf der ersten Seite in der Richtung Y angeordnet. Die Leitung 43 hat einen Masseanschluss GND und ist in dem Gehäuse von einem Endteil auf der zweiten Seite in der Richtung Y zu einem Endteil auf der ersten Seite in der Richtung Y ausgebildet.
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Die Leitung 44 hat einen Eingangsanschluss IN und ist im Gehäuse an einem Endteil auf der zweiten Seite in Richtung Y angeordnet. Die Leitung 45 hat einen Rückführungsanschluss FB und ist neben der Leitung 44 auf der zweiten Seite in Richtung X angeordnet.
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Die Leitung 46 hat einen OUT-Anschluss und ist neben der Leitung 43 auf der ersten Seite in Richtung X angeordnet. Die Leitung 46 ist im Gehäuse von einem Endteil auf der zweiten Seite in Richtung Y zu einem Endteil auf der ersten Seite in Richtung Y ausgebildet. Die Leitung 47 ist neben den Leitungen 46 und 43 auf der einen Seite in Richtung Y angeordnet.
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Auf der Leitung 43 ist die Schaltelement-Steuereinrichtung 12, die ein IC-Chip ist, angebracht. Auf der Vorderseite (der Vorderseite des Blattes, auf dem die Figur dargestellt ist) der Schaltelement-Steuereinrichtung 12 sind das Stromversorgungspad Pvdd, das Rückkopplungspad Pfb, das Eingangspad Pin, das Gatepad Pg2, das Kathodenpad Pcd2, das Anodenpad Pad2, das Eingangsabtastpad Psi und das Massepad Pgnd ausgebildet.
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Wie in 5 gezeigt, sind das Massepad Pgnd und das Kathodenpad Pcd2 entlang verschiedener Kanten der Schaltelement-Steuereinrichtung 12 angeordnet, die in der Draufsicht eine rechteckige Form hat. Infolgedessen sind das Massepad Pgnd und das Kathodenpad Pcd2 so weit wie möglich voneinander entfernt derart angeordnet, dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Kathodenpad Pcd2 und dem Massepad Pgnd unterbunden wird.
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Das Stromversorgungspad Pvdd ist über einen Bonddraht 51 mit der Leitung 42 verbunden. Das Eingangspad Pin ist über einen Bonddraht 52 mit der Leitung 44 verbunden. Das Rückkopplungspad Pfb ist über einen Bonddraht 53 mit der Leitung 45 verbunden.
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Auf der Leitung 46 ist der Schaltelement-Chip 11 montiert. Der Schaltelement-Chip 11 hat das Emitterpad Pe, das Anodenpad Pad1, das Kathodenpad Pcd1 und das Gatepad Pg1 auf seiner Vorderseite (die Vorderseite des Blattes, auf dem die Figur gezeichnet ist), und hat auch das Kollektorpad (Rückseiten-Elektrode) Pc auf seiner Rückseite (die Rückseite des Blattes, auf dem die Figur gezeichnet ist). Das Kollektorpad Pc ist mit der Leitung 46 verbunden. Folglich ist der Kollektor des Schaltelements 111 über das Kollektorpad Pc mit dem Anschluss OUT verbunden. Der Anschluss OUT ist mit dem zweiten Ende der primärseitigen Spule 21 verbunden ( 4) .
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Das Gatepad Pg1 ist über den Bonddraht W1 mit dem Gatepad Pg2 verbunden. Das Anodenpad Pad1 ist mit dem Anodenpad Pad2 durch den Bonddraht W2 verbunden. Das Kathodenpad Pcd1 ist über den Bonddraht W3 mit dem Kathodenpad Pcd2 verbunden.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das Emitterpad Pe nicht direkt mit der Leitung 43 verbunden, sondern über einen Bonddraht 54 mit der Leitung 47. Die Leitung 47 ist über einen Bonddraht 55 mit der Leitung 43 verbunden. Die Leitung 47 ist über einen Bonddraht 56 mit dem Sensoreingangspad Psi verbunden. Die Leitung 43 ist über einen Bonddraht 57 mit dem Massepad Pgnd verbunden. Folglich wird eine Widerstandskomponente des Bonddrahts 55 als Stromerfassungswiderstand 13 verwendet.
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Die Bonddrähte 51 bis 57 und die Bonddrähte W1 bis W3 bestehen z. B. aus Al. Beachten Sie, dass die Bonddrähte 51 bis 57 und die Bonddrähte W1 bis W3 aus anderen Metallen bestehen können, wie z. B. Al-Legierung, Au und Cu. Um die Genauigkeit der Erkennung durch den Zündbestätigungsabschnitt 123 zu verbessern, muss der Widerstand des Stromerkennungswiderstands 13 erhöht werden. Um einen größeren Widerstand zu erreichen, sollte der Bonddraht 55 daher vorzugsweise aus Al hergestellt werden. Außerdem fließt durch die Bonddrähte 54 und 55 ein vergleichsweise großer Strom, so dass sie aus einem dickeren Draht als die anderen Bonddrähte bestehen.
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Aufgrund der wiederholten Wärmeerzeugung und Abkühlung des Schaltelements 111 in einem Stromzyklus dehnt sich das Dichtelement um den Bonddraht 54 wiederholt aus und zieht sich zusammen. Die Leitung 47 und der Bonddraht 55 können jedoch nicht durch den Stromzyklus beeinflusst werden. Folglich wird selbst in einem Fall, in dem aufgrund des Einflusses des Stromzyklus der Verbindungsabschnitt zwischen dem Bonddraht 54 und dem Emitterpad Pe verschlechtert wird, eine Änderung des Widerstandswerts des Stromerfassungswiderstands 13 unterdrückt. Infolgedessen wird eine Fehlfunktion des Zündbestätigungsabschnitts 123 unterdrückt.
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Man beachte, dass der Zünder 100 mit einem Hochfrequenzfilter ausgestattet ist, der zwischen dem Stromversorgungsanschluss VDD und dem Stromversorgungspad Pvdd der Schaltelement-Steuereinrichtung 12 angeordnet ist und dessen Darstellung in 4 weggelassen wurde. Der Hochfrequenzfilter ist ein n-Tiefpassfilter mit Kondensatoren 61 und 63 und einem Widerstand 62. Der Widerstand 62 ist in Brückenschaltung zwischen der Leitung 41 (dem Stromversorgungsanschluss VDD) und der Leitung 42 angeschlossen. Der Kondensator 61 ist in Brückenschaltung zwischen der Leitung 41 und der Leitung 43 (dem Masseanschluss GND) angeschlossen. Der Kondensator 63 ist in Brückenschaltung zwischen der Leitung 42 und der Leitung 43 (dem Masseanschluss GND) angeschlossen. Die Leitung 42 ist über den Bonddraht 51 mit dem Stromversorgungsanschluss Pvdd verbunden. Dadurch wird der Hochfrequenzfilter gebildet, der Hochfrequenzrauschen entfernt, das über den Stromversorgungsanschluss VDD einspeist wird.
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<4. Weiteres>
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Es versteht sich, dass die vorstehenden Ausführungsformen lediglich beschreibend sind, und innerhalb des Schutzbereichs verschiedene Änderungen vorgenommen und umgesetzt werden können, die vom Kern der vorliegenden Erfindung nicht abweichen.
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<5. Ergänzende Anmerkungen>
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Wie oben beschrieben, umfasst ein Zünder (100) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Schaltelement (111) mit einem ersten Ende, einen Temperatursensor (112), der mindestens eine Diode umfasst und ein Kathodenende (112B) aufweist, eine Schaltelement-Steuereinrichtung (12), die eingerichtet ist, das Schaltelement zu steuern, und eine Schaltelement-Elektrode (Pe), die mit dem ersten Ende des Schaltelements und dem Kathodenende verbunden ist, wobei die Schaltelement-Steuereinrichtung eine Masseelektrode (Pgnd) aufweist, die von dem Kathodenende elektrisch isoliert ist (eine erste Konfiguration).
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Ferner kann die oben beschriebene erste Konfiguration eine Temperaturerfassungsschaltung (122) mit einer Konstantstromschaltung (122A) umfassen, die eingerichtet ist, dem Temperatursensor einen konstanten Strom zuzuführen, und die Temperaturerfassungsschaltung kann eingerichtet sein, anhand einer Durchlassspannung (Vf) des Temperatursensors einen überhitzten Zustand zu erkennen (eine zweite Konfiguration).
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Ferner kann die Temperaturerfassungsschaltung in der oben beschriebenen zweiten Konfiguration einen Differentialkomparator (122B) umfassen, der eingerichtet ist, die Durchlassspannung auf der Basis des Kathodenendes und eine Bezugsspannung (Vref) auf der Basis des Kathodenendes zu vergleichen (eine dritte Konfiguration).
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Ferner können in jeder der oben beschriebenen ersten bis dritten Konfigurationen das Schaltelement und der Temperatursensor auf demselben Schaltelement-Chip (11) ausgebildet sein (vierte Konfiguration).
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Ferner kann in der oben beschriebenen vierten Konfiguration der Schaltelement-Chip eine erste Kathodenelektrode (Pcd1) aufweisen, die mit dem Kathodenende verbunden ist, und die Schaltelement-Steuereinrichtung kann eine zweite Kathodenelektrode (Pcd2) aufweisen, die mit der ersten Kathodenelektrode durch einen ersten Bonddraht (W3) verbunden ist (eine fünfte Konfiguration).
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Ferner können in der oben beschriebenen fünften Konfiguration die zweite Kathodenelektrode und die Masseelektrode entlang verschiedener Kanten der in der Draufsicht rechteckigen Schaltelement-Steuereinrichtung angeordnet sein (eine sechste Konfiguration).
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Ferner kann jede der oben beschriebenen ersten bis sechsten Konfigurationen eine erste Leitung (43) umfassen, die über den zweiten Bonddraht (57) mit der Masseelektrode verbunden ist (eine siebte Konfiguration).
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Ferner kann die oben beschriebene siebte Konfiguration eine zweite Leitung (47) umfassen, die mit der Schaltelement-Elektrode durch einen dritten Bonddraht (54) verbunden ist, die zweite Leitung und die erste Leitung können miteinander durch einen vierten Bonddraht (55) verbunden sein, und die Schaltelement-Steuereinrichtung kann eine Eingangsabtastelektrode (Psi), die mit der zweiten Leitung durch einen fünften Verbindungsdraht (56) verbunden ist, und einen Zündbestätigungsabschnitt (123) aufweisen, der mit der Eingangsabtastelektrode verbunden ist (eine achte Konfiguration).
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Ferner kann in einer der oben beschriebenen ersten bis achten Konfigurationen das Schaltelement ein ICBT mit einem Emitter als erstes Ende sein, und die Schaltelement-Elektrode kann ein Emitterpad sein (eine neunte Konfiguration).
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Motorzündvorrichtung (1) den Zünder (100) gemäß einer der oben beschriebenen ersten bis neunten Konfigurationen, eine Zündspule (20) mit einer primärseitigen Spule (21), die mit einem zweiten Ende des Schaltelements verbunden ist, und einer sekundärseitigen Spule (22), und eine Zündkerze (30), die mit der sekundärseitigen Spule verbunden ist.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die vorliegende Offenbarung ist in einem Zünder einsetzbar.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 1
- Motor-Zündvorrichtung
- 2
- Stromversorgung
- 3
- ECU
- 10
- Zünder
- 11
- Schaltelement-Chip
- 12
- Schalterelement-Steuereinrichtung
- 13
- Strommesswiderstand
- 20
- Zündspule
- 21
- primärseitige Spule
- 22
- sekundärseitige Spule
- 30
- Zündkerze
- 41 bis 47
- Leitung
- 51 bis 57
- Bonddraht
- 61, 63
- Kondensator
- 62
- Widerstand
- 100
- Zünder
- 111
- Schalterelement
- 112
- Temperatursensor
- 112A
- Anodenseite
- 112B
- Kathodenseite
- 121
- Schaltelement-Steuerschaltung
- 122
- Temperaturerfassungsschaltung
- 122A
- Konstantstromschaltung
- 122B
- Komparator
- 123
- Zündbestätigungsabschnitt
- 200
- Stromversorgungsleitung
- C21
- parasitärer Kondensator
- Ced1, Ced2
- parasitärer Kondensator
- Cgc, Cge
- parasitärer Kondensator
- FB
- Rückkopplungsanschluss
- GND
- Erdungsanschluss
- IN
- Eingangsanschluss
- Ln11
- Anschlussleitung
- Pad1, Pad2
- Anodenpad (Elektrode)
- Pc
- Kollektorpad (Elektrode)
- Pcd1, Pcd2
- Kathodenpad (Elektrode)
- Pe
- Emitterpad (Elektrode)
- Pfb
- Rückkopplungspad (Elektrode)
- Pg1, Pg2
- Gatepad (Elektrode)
- Pgnd
- Massepad (Elektrode)
- Stift
- Eingangspad (Elektrode)
- Psi
- Eingangsabtastpad (Elektrode)
- Pvdd
- Stromversorgungspad (Elektrode)
- VDD
- Stromversorgungsanschluss (Elektrode)
- W1 bis W3
- Bonddraht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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