專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字電爆驅(qū)動(dòng)器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字電爆驅(qū)動(dòng)器體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，尤其用于但是不僅 限于汽車(chē)工業(yè)。
背景技術(shù)：
汽車(chē)工業(yè)中，帶有電子控制元件的汽車(chē)已經(jīng)存在了多年。例如，
這些元件可以是在事故或撞擊中展開(kāi)的氣囊。典型地，在大約10-15 毫秒內(nèi)檢測(cè)到撞擊。然后發(fā)送電子信號(hào)來(lái)使氣囊起爆。通常這通過(guò)電
爆管的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，電爆管點(diǎn)燃推進(jìn)物(例如疊氮化鈉)產(chǎn)生氣體
(例如氮?dú)?，該氣體轉(zhuǎn)而使氣囊膨脹。這一過(guò)程通常需要大約45-55 毫秒，然后在75-80毫秒內(nèi)氣囊放氣。起爆管是小型爆炸性的裝置，或 者安全裝置的其它起爆裝置或其它類(lèi)型的裝置例如，氣囊激活部件。
起爆電爆管所需的能量通常由存儲(chǔ)電容器提供。這個(gè)電容器必須
盡可能的存儲(chǔ)更多的能量，并且電壓通常較高(~35V)。電流電爆驅(qū) 動(dòng)器電路的示例具有包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)(高側(cè)和低側(cè))輸出驅(qū)動(dòng)器。高側(cè) 開(kāi)關(guān)是以電流限制模式驅(qū)動(dòng)，其對(duì)于功率MOSFET產(chǎn)生非常高的能量 需求。例如35V和2.1A在1毫秒內(nèi)可以等同73.5mJ。由于MOSFET 大小與吸收的能量相關(guān)，所以能量越高，MOSFET越大。這對(duì)ASIIC 的大小和成本具有很大的影響。
氣囊的應(yīng)用還要求安全開(kāi)關(guān)以便通過(guò)增加冗余來(lái)增強(qiáng)整體安全 性。通過(guò)提供功率開(kāi)關(guān)達(dá)到該目的，直到在冗余微芯片允許電爆管起 爆該功率開(kāi)關(guān)才關(guān)閉。冗余芯片和電爆管串聯(lián)。這些確保了電爆管在
完成所有的撞擊算法和驗(yàn)證以確定需要展開(kāi)氣囊才起爆氣囊。安全開(kāi) 關(guān)通常是外部的MOSFET裝置110。
4本發(fā)明的一個(gè)目的是，克服至少一些現(xiàn)有技術(shù)中的不足。本發(fā)明 的又 一 目的是減小驅(qū)動(dòng)電路中部件的大小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了如所附權(quán)利要求所述的方法和裝置。


通過(guò)示例，現(xiàn)在將參考附圖，其中
圖1是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字電爆驅(qū)動(dòng)器的基本電路圖。 圖2是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙級(jí)起爆數(shù)字電爆驅(qū)動(dòng)器的基本 電路圖。
圖3類(lèi)似于圖3的基本電路圖，其顯示了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例 的第一均衡技術(shù)。
圖4類(lèi)似于圖3的基本電路圖，其顯示了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例
的第二均衡技術(shù)。
圖5類(lèi)似于圖3的基本電路圖，其顯示了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例 的第三均衡技術(shù)。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖l，顯示了數(shù)字電爆驅(qū)動(dòng)器100。電爆驅(qū)動(dòng)器可以在包括汽 車(chē)應(yīng)用的任何應(yīng)用中用來(lái)驅(qū)動(dòng)電爆管起爆。電爆驅(qū)動(dòng)器包括安全 MOSFET Ml，高側(cè)開(kāi)關(guān)M2和低側(cè)開(kāi)關(guān)M3。在完全Rds(on)模式下 驅(qū)動(dòng)M2和M3 二者。這意味著晶體管完全地導(dǎo)通。I(squib)由MOSFET Ml調(diào)節(jié)。Ml、 M2和M3上的柵-源極Vc電壓基于先前的診斷調(diào)節(jié) Vz的電壓，先前的診斷包括例如電爆管(Rsquib)、高開(kāi)關(guān)(RHS)和 或者低開(kāi)關(guān)(RLS)的電阻測(cè)量。因此I(squib)的值總計(jì)等于Vz/R。 R 總計(jì)等于Rsquib、 Rhs與R^之和。Rhs與R^s是已知的并且以能夠通過(guò) 測(cè)量確定的可預(yù)測(cè)方式隨溫度而變化。Rsquib通常從至4.7Q變化，
但是在某些環(huán)境中也許會(huì)更高。R，ib也可以由測(cè)量確定。利用這些電阻測(cè)量，控制電路(未示出)能夠控制Vc，使得起爆 電流是必需的值，同時(shí)M2和M3在Rds ( (on))模式保持完全地導(dǎo) 通。依照本發(fā)明的實(shí)施例的這個(gè)電路設(shè)置降低了復(fù)雜度，并且克服了 現(xiàn)有技術(shù)的一些缺點(diǎn)。特別地，MOSFETM2和M3的大小和整個(gè)電路 復(fù)雜的預(yù)驅(qū)動(dòng)器的一些問(wèn)題；與開(kāi)關(guān)相關(guān)的熱量問(wèn)題；以及能量問(wèn)題 都被改善或者克服。
在某些環(huán)境下需要雙級(jí)起爆。圖2所示電路是同時(shí)操作兩次或更 多次起爆的實(shí)施例的示例。 一般在200所示的電路包括安全 MOSFETM1和兩個(gè)起爆電路202和204。每個(gè)起爆電路都相當(dāng)于圖1 所示的電路，并且分別包括高側(cè)和低側(cè)開(kāi)關(guān)，其包括多個(gè)MOSFET(M2: A與B以及M3: A與B)。所有的MOSFET都在完全的Rds (on)下 驅(qū)動(dòng)。如果每個(gè)電爆管電阻不同，則將會(huì)存在起爆電爆管所需的電流 不同。為了保證兩個(gè)電爆管都起爆，需要調(diào)整Vc的值以提供兩個(gè)所計(jì) 算的電流的較高值。這顯然對(duì)于需要較低電流的電爆管以及整體電流 消耗不是最佳值。
這通過(guò)在電路202和204每個(gè)內(nèi)使用均衡技術(shù)能夠至少部分地糾
正?？梢酝ㄟ^(guò)不同方法來(lái)達(dá)到該目的，包括 -利用串聯(lián)阻抗的再均衡；
-防止同時(shí)起爆；
-在一個(gè)或其它電路里包括可變電阻器。
圖3顯示了第一均衡技術(shù)。假設(shè)電爆管電阻在電爆管生命周期中 基本不變，則增加如圖3所示的附加電阻Rb^或R^2是可能的。這意 味著從Vz到地面的總電阻大概等于每個(gè)電爆管的輸出，并且因此對(duì)于 兩個(gè)電爆管二者產(chǎn)生的起爆電流是更優(yōu)的。
圖4提供了供選擇的均衡技術(shù)。如果電爆管電阻隨時(shí)間、溫度或者其它因素改變，那么需要實(shí)時(shí)再均衡。像有規(guī)律地執(zhí)行診斷，例如 每2毫秒，可實(shí)時(shí)得知這個(gè)電爆管電阻?；谶@個(gè)測(cè)量，邏輯模塊(未
示出)可以通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的低側(cè)晶體管402選擇低側(cè)電阻。 在這個(gè)示例中，M0SFET分割成3部分，但是可以根據(jù)情況需要分割 為更多或更少。在示例示出中，Pl具有的電阻，P2的為6Q， P3
的為2Q。這導(dǎo)致整體電阻僅Pl為3Q; Pl與P2并聯(lián)為2Q; Pl、
P2和P3并聯(lián)為1Q。改變電阻的該能力確保每個(gè)電爆管電路的Vz可 以調(diào)整，使得可以通過(guò)并聯(lián)MOSFET的部分來(lái)優(yōu)化起爆電流。
圖5顯示了對(duì)于再均衡的進(jìn)一步的改進(jìn)，尤其是溫度影響電流和 電阻時(shí)。高側(cè)MOSFET M2可以以與低側(cè)502相同的方法將504分割 為X并聯(lián)結(jié)構(gòu)(X是大于l的數(shù))。此外，通過(guò)包含與每個(gè)MOSFET 串聯(lián)的多硅電阻506來(lái)分割總電阻。在該示例中，在502和504中的 多硅電阻可以是0.5D。對(duì)于502: Pl為l.OQ， P3為1.3Q。對(duì)于504， 參數(shù)是這樣的MOSFET具有在室溫下最大大約1.0Q的電阻Rds(on)。 這可以由ld45V， wg=325ng=50導(dǎo)出。
前面注意到，這個(gè)數(shù)字電爆驅(qū)動(dòng)器相對(duì)于之前的模擬電爆驅(qū)動(dòng)器 有很多優(yōu)點(diǎn)。不僅在大小、降低保持能量的需求、高側(cè)和低側(cè)開(kāi)關(guān)不 需要調(diào)整器電流、能夠使用簡(jiǎn)化的預(yù)驅(qū)動(dòng)器單元(未示出)方面；而 且改進(jìn)的電流管理，特別是當(dāng)電爆管電阻隨時(shí)間和/或溫度變化時(shí)。
附圖中示出的本發(fā)明的實(shí)施例提供了很多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括 -能量完全地耗盡僅需要小尺度MOSFET，使得以較低的成本導(dǎo)致 可靠性的提高。
-高側(cè)開(kāi)關(guān)不需要維持同樣能量水平，并且因此顯著的減小大小。 例如可以達(dá)到小于0.08mm2的大小。
-將高側(cè)預(yù)驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換成不需要調(diào)整電流的純變壓驅(qū)動(dòng)器。這提供 更快的設(shè)計(jì)時(shí)間和更快的測(cè)試時(shí)間。低側(cè)開(kāi)關(guān)在Rds(on)模式下操作，就高側(cè)而言再一次減小了大小。 此外，沒(méi)有來(lái)自高側(cè)開(kāi)關(guān)的熱耦合。低側(cè)開(kāi)關(guān)的預(yù)驅(qū)動(dòng)器也可以簡(jiǎn)化， 導(dǎo)致仍然可以進(jìn)一步減小大小。
僅通過(guò)示例示出了電路設(shè)置、數(shù)值、裝置以及應(yīng)用的示例，并且 可以改變，同時(shí)仍能提供本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生安全裝置所需的起爆電流的驅(qū)動(dòng)電路，包括與第二晶體管(M3)串聯(lián)連接的第一晶體管(M2)的設(shè)置；以及與所述第一晶體管串聯(lián)連接的功率控制晶體管(M1)；其特征在于所述第一和第二晶體管在完全導(dǎo)通模式(Rds(on))下操作，并且通過(guò)以預(yù)定的方式改變所述功率控制晶體管以及所述第一和第二晶體管上的柵極源極的電壓(Vc)來(lái)產(chǎn)生所需的起爆電流(I(squib))。
2. 如權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述電壓響應(yīng)于所述第 一和第二晶體管以及所述安全裝置的電阻測(cè)量而改變。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述功率控制晶體 管是安全晶體管。
4. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)電路，包括所述第一和第二 晶體管的多于一個(gè)的設(shè)置，其中，所述設(shè)置并聯(lián)連接以為一個(gè)或更多 安全裝置提供一個(gè)或多個(gè)所需的起爆電流。
5. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)電路，還包括與所述第一和 第二晶體管的所述設(shè)置或所述第一和第二晶體管的每個(gè)設(shè)置相關(guān)聯(lián)的 均衡元件。
6. 如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述均衡元件包括串聯(lián) 阻抗。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述均衡元件防止 所需的起爆電流同時(shí)產(chǎn)生。
8. 如權(quán)利要求5至7任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述均衡元件包括在所述第一和第二晶體管的所述設(shè)置中或所述第一和第二晶體 管的每個(gè)設(shè)置中的多個(gè)電阻元件。
9. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述安全裝置 包括由所需的起爆電流起爆的電爆管。
10. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述安全裝 置包括由所所需的起爆電流激活的氣囊。
11. 一種包括如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求之一所述的驅(qū)動(dòng)電路的集成 電路。
12. —種通過(guò)使用驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生所需的起爆電流來(lái)啟動(dòng)安全裝置 的方法，所述驅(qū)動(dòng)電路包括與第二晶體管(M3)串聯(lián)連接的第一晶體 管(M2)的設(shè)置；以及與所述第一晶體管串聯(lián)連接的功率控制晶體管(Ml);其特征在于該方法包括在完全導(dǎo)通模式(Rds(on))下操作所述第一和第二晶體管，通過(guò)以預(yù)定的方式改變所述功率控制晶體管以及所述第一和第二晶體管上的電壓(Vc)來(lái)產(chǎn)生所需的起爆電流 (I(squib))。
全文摘要
一種用于產(chǎn)生安全裝置所需的起爆電流的驅(qū)動(dòng)電路，包括與第二晶體管(M3)串聯(lián)連接的第一晶體管(M2)的設(shè)置；以及與所述第一晶體管串聯(lián)連接的功率控制晶體管(M1)；其特征在于所述第一和第二晶體管在完全導(dǎo)通模式(Rds(on))下操作，通過(guò)以預(yù)定的方式改變所述功率控制晶體管以及所述第一和第二晶體管上的電壓(Vc)來(lái)產(chǎn)生所需的起爆電流(I(squib))。
文檔編號(hào)B60R21/017GK101674960SQ200780052930
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者艾萬(wàn)·埃蒙, 菲利普·蘭斯 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司