CN109153360B

CN109153360B - 用于车辆人员保护装备的触发电路的保护设备和触发电路

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Publication number: CN109153360B
Application number: CN201780031695.1A
Authority: CN
Inventors: H·舒马赫
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2021-07-23
Anticipated expiration: 2037-03-08
Also published as: DE102016204945A1; CN109153360A; US20200290538A1; WO2017162437A1; US10988096B2

Abstract

本发明涉及一种用于车辆(100)的人员保护装备(102)的触发电路的保护设备(104)，其中触发电路具有点火装置(110)、高侧输出级(112)和低侧输出级(114)。保护设备(104)具有用于使保护装置与点火装置(110)的高侧端子(116)接触的高侧接口(130)和用于使保护装置与点火装置(110)的低侧端子(118)接触的低侧接口(132)、连接在高侧接口(130)和第二电压电位(122)之间的抑制二极管(134)和连接在低侧接口(132)和第二电压电位(122)之间的至少一个第一二极管(136)。

Description

用于车辆人员保护装备的触发电路的保护设备和触发电路

技术领域

本发明涉及一种用于车辆人员保护装备的触发电路的保护设备和用于人员保护装备的触发电路。

背景技术

安全气囊系统具有高侧输出级和低侧输出级，其须满足特定的ESD(静电放电)要求。这些主要用于在控制器的制造过程中元件的安全加工。在此须没有损害地符合根据人体模型(HBM)的要求，该人体模型具有100pF、1500Ohm的放电电阻和根据不同的试验等级例如为+/-2000V或+/-4000V的充电电压。

为了满足由安全气囊控制器在车辆中的安装所产生的更高的ESD要求，须设置外部附加措施，通常在安全气囊输出级ASIC的点火回路高侧和点火回路低侧设置电容。

这些要求通常规定根据具有330pF、2000Ohm、+/-8000V(IS010605)的HBM模型在被动状态下在控制器引脚处进行接触放电。

同样将保持对车辆接地点或车辆供电电压的静态短路。所有这些要求特别是涵盖了未处于碰撞中的车辆的错误。

DE 10 2013 211 421 A1说明了一种用于运行冷气发生器的装置。

发明内容

在此背景下，利用在此介绍的方案提出了一种用于车辆人员保护装备的触发电路的保护设备和触发电路。

通过使用保护设备可例如在车辆发生碰撞的情况下保护触发电路以防损坏和故障，这可能例如由对车辆中内置的用电器的意外短路而引起。

用于车辆人员保护装备的触发电路包括：点火装置；用于将点火装置的高侧端子与第一电压电位连接的高侧输出级；和用于将点火装置的低侧端子与第二电压电位连接的低侧输出级。

人员保护装备例如可以是例如呈气囊形式的乘客保护装备或行人保护装备。通过使用触发电路可激活人员保护装备。点火装置在下文中也称为点火回路，并且例如除了输出导线和反馈导线之外，还可包括具有引火药的点火器。高侧输出级可以具有高侧开关，通过该高侧开关可将点火装置的高侧端子与第一电压电位、例如与带有第一电压电位的导体或端子可导电地连接。第一电压电位例如可以是用于点燃点火装置的点火电压。低侧输出级可以具有低侧开关，通过该低侧开关可将点火装置的低侧端子与第二电压电位、例如与带有第二电压电位的导体或端子可导电地连接。第二电压电位例如可以是接地电位。通过保护设备可改善触发电路对注入电流的鲁棒性。

用于触发电路的保护设备具有：用于使保护设备与点火装置的高侧端子接触的高侧接口；和用于使保护设备与点火装置的低侧端子接触的低侧接口；连接在高侧接口和第二电压电位之间的抑制二极管；和至少一个连接在低侧接口和第二电压电位之间的第一二极管。

高侧接口和低侧接口可以分别包括一个或多个端子或导线，通过其可将保护设备与点火装置的端子导电地连接。

在此，可将抑制二极管的阳极和相应的或替代的第一二极管的阳极与第二电压电位连接。例如，通过所述二极管可导走注入电流。

保护设备可具有连接在低侧接口和第二电压电位之间的第二二极管。由此可实现两个二极管的并联连接。两个二极管可使得降低低侧输出级的二极管的电流负载。

第一二极管和第二二极管可以布置在一个管芯上。管芯可理解为半导体衬底件。通过在管芯上的共同布置可以实现成本低廉且节省空间的实施方式。

保护设备可以具有连接在高侧接口和低侧接口之间的另一抑制二极管。这可使得引导注入电流从点火装置的旁边经过。

在此，两个抑制二极管可以布置在一个管芯上。其可以是已经提到的管芯或另一管芯。

根据一个实施方式，点火装置可以实施为安全气囊点火回路。所述方案可以有利地与安装在车辆的碰撞时可能变形的区域中的点火装置结合使用。

用于车辆人员保护装备的触发电路具有以下特征：

点火装置；

用于将点火装置的高侧端子与第一电压电位连接的高侧输出级；

用于将点火装置的低侧端子与第二电压电位连接的低侧输出级；和

所述保护设备，其通过高侧接口接触点火装置的高侧端子并且通过低侧接口接触点火装置的低侧端子。

此外，还提出了一种保护用于车辆人员保护装备的触发电路以免受注入到触发电路中的注入电流的影响的方法，其中触发电路具有点火装置、用于将点火装置的高侧端子与第一电压电位连接的高侧输出级和用于将点火装置的低侧端子与第二电压电位连接的低侧输出级。该方法包括以下步骤：

通过连接在高侧端子和第二电压电位之间的抑制二极管导走至少一部分注入电流；并且

通过连接在低侧端子和第二电压电位之间的至少一个第一二极管导走至少一部分注入电流。

注入电流可以是负电流或正电流。通过导走注入电流可防止触发电路处的故障和损坏。例如可以通过使用所述保护设备的装置来实现该方法的步骤。

此外，根据一种实施方式，可以通过由连接在低侧端子和高侧端子之间的抑制二极管形成的并联路径导走注入电流的至少一部分，特别是可流过点火装置的注入电流的一部分。通过与点火装置并联连接的抑制二极管可实现对点火装置的进一步保护。

附图说明

在此介绍的方案的实施例在附图中示出并且在以下说明中得以详细解释。其中：

图1根据一个实施例示出了车辆的示意图，其具有用于人员保护装备的触发电路的保护设备；

图2根据一个实施例示出了用于保护人员保护装备的触发电路的方法的流程图；

图3根据一个实施例示出了用于人员保护装备的触发电路的保护设备；

图4示出了车辆的示意图，其具有用于人员保护装备的触发电路的点火回路保护线路；

图5示出了对于图4所示触发电路可能的注入电流的示意图；

图6根据一个实施例示出了车辆的示意图，其具有用于人员保护装备的触发电路的保护设备；

图7根据一个实施例示出了对于图6所示触发电路可能的注入电流的示意图；

图8根据一个实施例示出了注入电流对图6所示触发电路的效应的模型；

图9根据一个实施例示出了对于图6所示触发电路的注入电流的图形表示；

图10根据一个实施例示出了注入电流对图6所示触发电路的效应的模型；

图11根据一个实施例示出了注入电流对图6所示触发电路的效应的模型；并且

图12根据一个实施例示出了对于图6所示触发电路可能的注入电流的示意图。

具体实施方式

在以下对本发明的有利实施例的说明中，对于不同附图所示且作用相似的元件使用相同或相似的附图标记，其中省略了对这些元件的重复说明。

图1根据一个实施例示出了车辆100的示意图，其具有人员保护装备102和用于人员保护装备102的触发电路的保护设备104。人员保护装备102例如为安全气囊，其可在车辆发生碰撞的情况下通过使用触发电路被激活，以保护例如车辆100的驾驶员免受碰撞的后果。

触发电路包括点火装置110、高侧输出级112和低侧输出级114。点火装置110通过高侧端子116与所述高侧输出级112连接，并且通过低侧端子118与低侧输出级114连接。通过高侧输出级112的适当控制，可以将点火装置110的高侧端子116与第一电压电位120连接，该第一电压电位例如是用于点燃点火装置110的点火电压。通过低侧输出级114的适当控制，可以将点火装置110的低侧端子118与第二电压电位连接，该第二电压电位例如是接地电位。如果相应地切换输出级112、114，则点火装置110的端子116、118与电位120、122连接，由此产生流过点火装置110且激活点火装置的点火电流。

保护设备104具有高侧接口130和低侧接口132。在已安装的状态下，通过高侧接口130将保护设备104与点火装置110的高侧端子116导电地连接。在已安装的状态下，通过低侧接口132将保护设备104与点火装置110的低侧端子118导电地连接。

保护设备104的抑制二极管134连接在高侧接口130和在保护设备104处于就绪状态时带有第二电压电位122的端子之间。至少一个第一二极管136连接在低侧接口132和在保护设备104处于就绪状态时带有第二电压电位122的端子之间。

通过保护设备104可保护触发电路免受注入电流138的不期的影响，注入电流138在车辆100发生碰撞且随后车辆100发生变形的情况下可能注入到触发电路的线路区段中。

所述方法并不涉及可安全控制烟火点火回路110的保护元件，而是涉及“车辆碰撞情况”和特别是在碰撞区域中使用点火回路110时其他装置可能对该区域施加的危险。

这将在下文中借助于示例加以解释。在此，在发动机舱中使用烟火点火回路110以用于中断车辆电池与发电机的连接。

在假定的碰撞情况下，发动机舱将变形并且发动机舱中点火回路110的布线(输出导线、反馈导线)将与用电器短接并且该用电器的供电将切断。

现在安全气囊控制器通过点火导线暴露于该用电器可能施加在所连接的安全气囊电子装置上的危险之中。在感性用电器(例如马达、点火线圈或喇叭)中的危险特别大。

根据一个实施例，保护设备针对安全气囊电子装置的特性在设计上被优化并且防止它们受到上述过程的影响以致可能发生由衬底电流引起的系统ASIC中的RESET识别或者其将损坏。以这种方式可防止安全气囊系统在碰撞的情况下失效或部分地失效，这取决于故障发生的时间，或者可防止在错误的时间发生不期望的点火回路110的启动。由此，保护设备可实现在安全气囊点火回路100处的保护措施以防外部影响，特别是感性外部影响。

图2根据一个实施例示出了用于保护人员保护装备的触发电路的方法的流程图。在此可以是图1所示的触发电路。

根据一个实施例，当至少一个注入电流注入触发电路时，执行该方法。在这种情况下，如参考图1所述，通过抑制二极管导走201注入电流的至少一部分，并且作为附加或替代，如参考图1所述，通过至少一个第一二极管导走203注入电流的至少一部分。因此，步骤201、203可同时、交错或甚至仅单独地执行。

此外，在导走步骤201、203的其中一个中，或者在另一导走步骤中，可通过并联路径导走可能流过点火装置的注入电流的一部分。根据一个实施例，并联路径由连接在低侧端子和高侧端子之间从而与点火装置并联的抑制二极管形成。

图3根据一个实施例示出了用于人员保护装备的触发电路的保护设备104。在此，可以是参考图1所述的保护设备104和触发电路的实施例。

高侧端子116在此且在下文中也称为“ZK+x”并且低侧端子118也称为“ZK-x”。根据该实施例，抑制二极管134的阴极通过高侧接口130与点火装置110的高侧端子116连接。抑制二极管134在此且在下文中也称为“ZD_1”。

根据该实施例，第一二极管136的阴极通过低侧接口132与点火装置110的低侧端子118连接。第一二极管136在此且在下文中也称为“D_1”。

将高侧端子116和高侧输出级连接的端子在此且在下文中称为“IGHx”，并且将低侧端子118与低侧输出级连接的端子在此且在下文中称为“IGLx”。

保护设备104可选地具有第二二极管336，其与第一二极管136并联连接并且在此且在下文中也称为“D_2”。

保护设备104可选地具有连接在接口130、132之间的另一抑制二极管337。根据该实施例，另一抑制二极管337的阴极与高侧接口130连接。另一抑制二极管337在此且在下文中也称为“ZD_2”。

位于接口130、132和端子116、118之间的导线区段分别通过电容器与第二电压电位122(在此为接地)耦连。

根据一个实施例，保护设备104为实施为点火回路、特别是安全气囊点火回路的点火装置110的保护电路。在下文中，保护设备104也称为保护电路104，并且点火装置110也称为点火回路110。

保护设备104使得可确保安全气囊控制器的安装在车辆变皱区中的特定点火回路110的鲁棒性，例如将电池与发电机断开、触发发动机罩的提升、启动灭火装置等，以防止对感性用电器的短路。特别是如果在变皱区中的外部点火回路110处存在大量电负载，则可使得在碰撞中不会危及控制器的整体功能。

与下面参照图4和图5所示的设计相比，在变皱区中的点火回路110对电流注入的鲁棒性提高了许多倍。

详细而言，通过在此说明的方案可降低由注入电流引起的误触发的风险。在此可达到4A和8A之间的峰值。

此外，直到非常高的注入电流水平(>20A)都可防止点火回路输出级的损坏和如RESET等的继发现象。

有利地，通过用于车辆变皱区的保护电路104可使用对于车辆内部(驾驶员安全气囊等)具有统一要求的多达n个点火回路连接的统一ASIC点火回路输出级设计。

根据图3所示的实施例，保护电路104包括两个抑制二极管ZD_1、ZD_2。根据一个实施例，抑制二极管ZD_1、ZD_2实施为在壳体(英语为package)中的一个管芯350上的抑制二极管对。

此外，根据图3所示的实施例，保护电路包括两个二极管D_1、D_2。根据一个实施例，两个二极管D_1、D_2实施为快速开关二极管并且根据一个实施例实施为在壳体中的一个管芯351上的开关二极管对。在此，根据一个实施例，抑制二极管ZD_1、ZD_2和二极管D_1、D_2布置在由独立的壳体包围的独立的管芯上。

图4示出了车辆100的示意图，其具有用于人员保护装备的触发电路的点火回路保护线路。

触发电路具有在此呈带有爆管(英语为squib)的点火回路形式的点火装置110、高侧输出级112和低侧输出级114。

高侧输出级112具有驱动器、调节器和实现逻辑的装置440的功能，通过该装置控制高侧输出级112的开关，在此为晶体管TH。装置440构造用于在输入侧除了信号μC_CTL和SCON_CTL之外接收辅助电压以及关于电流和电压的参考值。此外，高侧输出级112具有二极管D_th_d、分流电阻RsH和晶体管TH的二极管D_th_sd，关于该晶体管在图4中绘制有电压Uth。在输入侧，通过二极管D_H和端子VHx向高侧输出级112提供切换的点火电压。将高侧输出级112与高侧端子ZK+x连接的导线通过呈EMV/ESD-MLCC形式的电容器与接地线耦连。

低侧输出级114具有驱动器、调节器和实现逻辑的装置442的功能，通过该装置控制低侧输出级114的开关，在此为晶体管TL。装置442构造用于在输入侧除了其他信号之外接收辅助电压以及关于电流和电压的参考值。此外，低侧输出级114具有二极管D_th_d、分流电阻RsL和晶体管TL的二极管D_th_sd。此外示出了与接地线连接的分流电阻RsL。将低侧输出级114与低侧端子ZK-x连接的导线通过负IGL-ESD-P电路的二极管D_ESD且通过呈EMV/ESD-MLCC形式的电容器与接地线耦连。

输出级112、114与二极管D_ESD、其他二极管D_HK、D_LK和正IGH/IGL_ESD-P电路443一起实现在系统ASIC 444中，其中正IGH/IGL_ESD-P电路包括具有另一齐纳二极管ZD_ESD的二极管D_tesd_sd的晶体管T_ESD和电阻RG。

系统ASIC 444布置在实施为安全气囊ECU-PCB的电路板446上。

图5示出了关于图4所示触发电路可能的短路变型方案501、502、503、504的示意图。

另外，在图5中示出了代表车辆正极电位(6至20V)520的电压电位520以及车辆底盘接地电位522。此外示出了流过在电位520、522之间的电阻Rv和电感Lv的电流Iv。

根据一个实施例，点火装置110具有1.7至2.5Ohm的电阻Rsq。

在下文中，借助于不同的ZK短路变型方案501、502、503、504来考虑参考图4和图5说明的电路的点火回路性能。

点火回路输出级(高侧、低侧)112、114和点火回路布线设计为使得在点火回路正极(ZK+)/负极(ZK-)侧向车辆正极(6V至20V)520的静态短路(如由变型方案501、502所示)不会产生流过呈点火器(爆管)形式的点火装置110的电流，其可能引起不期望的触发。

为此，在端子ZK+x、ZK-x处的EMV电容器的尺寸设计为使得所引起的充电电流不超过点火器110的“无火”要求(例如在4μs时5A)。

取决于ASIC 444的工艺，所有晶体管结构TH、TL和正IGH/IGL ESD元件443在36V之前不导通。

点火回路输出级(高侧、低侧)112、114和点火回路布线设计为使得在点火回路正极(ZK+)/负极(ZK-)侧向车辆接地端(底盘)522的静态短路(如由变型方案503、504所示)不会产生流过点火元件110的电流，其可能引起不期望的触发。

为此，不允许在安全气囊控制器接地端和车辆底盘接地端522之间出现约1.5V的准静态接地偏移，否则在故障情况503中将无法满足点火器110的“无火”要求(例如在10s时为0.4A)，因为低侧ESD二极管D_ESD导通。

同样，在故障情况504中不允许在安全气囊控制器接地端和车辆底盘接地端522之间出现约4V(Uth＝2.5V+1.5V)的准静态接地偏移，否则将无法满足点火器110的“无火”要求(例如在10s时为0.4A)，因为在关断点火电压VHx时二极管D_th_d和高侧晶体管TH导通。

图6根据一个实施例示出了车辆100的示意图，其具有用于人员保护装备的触发电路的保护设备104。触发电路为参考图4说明的由保护设备104补充的电路。根据一个实施例，保护设备104为参考图3说明的保护设备。

此外示出了可能的注入电流的情况501。对此，相应于图5示出了代表车辆正极电位(6至20V)的电压电位520以及车辆底盘接地电位522，并且示出了流过在电位520、522之间的电阻Rv和电感Lv的电流Iv的可能电流曲线。

根据一个实施例，保护设备104实施为用于车辆100的碰撞区的点火回路保护线路。

如果在碰撞区中在点火回路110处出现对感性用电器的短路，其供电在负载下被切断，这相当于电气隔离，则保护设备104提供足够有效的保护措施。在图6中示出了这种情况501。在此，在碰撞区中点火回路110被压抵在感性用电器Lv(例如车辆100的喇叭或电机)的供电线路656上，并且如由图6中的开关658所示，用电器引线656被切断。

在该情况501中，用电器中的电流Iv作为注入电流换向到点火回路短路中。

该电流一方面必须远离点火器110，另一方面不允许使ESD与高侧和低侧输出级112、114的输入结构过载或损坏以致可能在系统ASIC 444中进行RESET监控的响应。

图7根据一个实施例示出了对于图6所示触发电路可能的注入电流的示意图。特别是示出了在电流换向之后在短路的点火回路110处的电流分布，如参考图6所述。下文中参考图7所示的情况701示出了该情形。

通过也称为“ZK-PC_CZ”(点火回路保护电路碰撞区)的保护电路104将注入电流分成两个分电流Iv_p、Iv_m，其中注入电流理论上在注入部位由用电器电流Iv向点火回路110中的换向引起，如由表示情况701的箭头所示。

流过点火器110的分电流Iv_m不应违反第一负载情况下的“无火”条件。

为此，电流Iv_m在>4μs的相关时间上应保持在0.4A以下。

对此，抑制二极管ZD_1位于控制器接地端122(阳极)和ZKx+(阴极)之间。根据一个实施例，抑制二极管ZD_1具有较小的rd_zdf(差分电阻，正向)，以便向接地端122导走尽可能多的注入电流。

在控制器接地端122(阳极)和ZKx-(阴极)之间在端子ZKx-处设置有快速开关二极管对D_1、D_2。

根据一个实施例，这将用于减小ASIC低侧二极管的电流负载并且防止损坏或重置识别的风险。根据一个实施例，以平均的rd_df进行开关二极管对D_1、D_2的选择。

取决于短路点的位置，特别是在端子ZKx-(阳极)和ZKx+(阴极)之间作为阴极耦合抑制二极管对ZD_1、ZD_2的第二二极管的另一抑制二极管ZD_2可证明为优化方案，从而注入电流的一部分不必流过点火器110。

在此做出以下假设：

为了便于观察在点火回路110处的高电流注入，可将所有的二极管设置为相同的正向电压(微小差别无关紧要，关键是差分电阻)，由此得到电压Uf＝0.8V。

所有的ZK EMV/ESD电容在>4μs的时间范围中都不重要。

图8根据一个实施例示出了注入电流对图6所示触发电路的效应的模型。特别是示出了关于注入电流Iv对点火器110的效应的点火回路模型。在此，保护电路104的抑制二极管由电阻rd_zdf建模，另一抑制二极管由电阻rd_zdf以及当在端子ZK+x、ZK-x之间的电压UZK大于0.8V时闭合的开关S2建模，并且第一和第二二极管由电阻rd_df建模。点火装置110由输出和反馈导线电阻Rltg_p、Rltg_m以及点火器(爆管)电阻R_SQUIB建模。

例如假设以下值：

R_SQUIB＝2.15Ohm

Rltg_p＝0.175Ohm；(5m；Cu)

Rltg_m＝0.175Ohm；(5m；Cu)

Rtm＝0.2Ohm；(轨道，键合型)

rd_zdf＝0.2Ohm

rd_df＝0.5Ohm

rd_LSf＝0.33Ohm

Iv＝用电器峰值电流

Lv＝1mH

对于开关S2打开的情况，由图8所示的关于注入电流对点火器110的效应的点火回路模型得到以下值：

Rp＝Rltg_p+rd_zdf＝0.375Ohm

Rm＝R_SQUIB+Rltg_m+rd_df*(Rtm+rd_LSf)/(rd_df+Rtm+rd_LSf)＝2.15Ohm+0.175Ohm+0.5Ohm*(0.2Ohm+0.33Ohm)/(0.5Ohm+0.2Ohm+0.33Ohm)＝2.325Ohm+0.257Ohm＝2.582Ohm

Rg＝Rp*Rm/(Rp+Rm)＝0.327Ohm

Iv_m/Iv＝Rg/Rm->Iv_m＝Iv*(Rg/Rm)＝Iv*0.127

Iv_m_nofire＝0.4A->Iv_nofire＝0.4A/0.127＝3.15A

Iv_p_nofire＝Iv_nofire–Iv_n_nofire＝2.75A

UZK_nofire＝Iv_m_nofire*(Rltg_m+R_SQUIB)-Rltg_p*Iv_p_nofire＝0.4A*(0.175+2.15)Ohm-0.175Ohm*2.75A＝0.448V

->假设S2＝打开是真的

用于碰撞区的点火回路线路使相关点火器110对注入电流的鲁棒性、特别是衰减感应性提高了约10倍。

如果短路点更靠近控制器，则通过闭合的开关S2(这同样意味着另一抑制二极管ZD_2导通)相对于标准(0.4A)使相关点火器对注入电流的鲁棒性进一步提高达20倍。

图9根据一个实施例示出了关于图6所示触发电路的注入电流Iv、Iv_m、Izd_2以及在点火装置处下降的功率P_squib的图形表示。

电流Iv的值在从0.0ms到1.0ms的时间段中从约8A下降到4.4A。

电流Iv_m的值在从0.0ms到1.0ms的时间段中从约0.45A下降到0.35A。电流Izd_2的值在从0.0ms到1.0ms的时间段中从约0.9A下降到0.1A。

功率P_squib的值在从0.0ms到1.0ms的时间段中从约460mW下降到260mW。

从图9可见，“无火”注入电流曲线比0.4A的标准高20倍。在此参数为：Iv(峰值)＝在4mH、2Ohm时为8A。

点火电流Iv_m平均为约400Ma，从而处于“无火”极限。注入电流Iv的至少一部分作为所示曲线中的电流Izd_2也流过二极管ZD_2(S2闭合)。

图10根据一个实施例示出了注入电流对图4所示触发电路的效应的模型。特别是示出了关于注入电流Iv对输出级的效应的点火回路模型。触发电路不受到参考图6所述的保护设备的保护。

除了受注入电流Iv影响的系统ASIC的点火器110之外，必须避免系统ASIC本身的危险，从而不会发生继发故障(重置、蔓延到相邻功能的损坏)。

如果安全气囊高侧/低侧输出级的过载极限假设为在2ms时约6A的注入电流Iv，则可确定由新保护线路产生的改善系数。

根据参考图8所述的模型，例如假设以下值：

R_SQUIB＝2.15Ohm

Rltg_p＝0.175Ohm；(5m；Cu)

Rltg_m＝0.175Ohm；(5m；Cu)

Rtm＝0.2Ohm；(轨道，键合型)

rd_LSf＝0.33Ohm

rd_THf＝0.5Ohm

rdson_TH＝0.5Ohm

Rtp＝0.2Ohm；(轨道，键合型)

Iv＝用电器峰值电流

Lv＝1mH

当电压UZK+<-3.3V时，开关S3闭合。

对于开关S3闭合的情况，在没有保护设备的情况下由图10所示的关于注入电流Iv效应的点火回路模型得到以下值：

Rp＝Rltg_p+Rtp+rdson_TH+rd_THf＝1.375Ohm

Rm＝R_SQUIB+Rltg_m+Rtm+rd_LSf＝2.855Ohm

Rg＝Rp*Rm/(Rp+Rm)＝0.928Ohm

Iv_m/Iv＝Rg/Rm->Iv_m＝Iv*(Rg/Rm)＝Iv*0.325

Iv_m_max＝6A->Iv_max＝6A/0.325＝18.5A

Iv_p＝HIS@Iv_m_max->12.5A

然而，这种鲁棒状态仅保持约30至70μs，然后点火器就被激活并且形成中断。

由此，关于参考图4所示的设计没有得到改善系数。

注入电流Iv不可大于高侧/低侧输出级的过载极限(例如6A)。

图11根据一个实施例示出了注入电流Iv对图6所示触发电路的效应的模型。特别是示出了关于注入电流Iv对输出级110的效应的点火回路模型。

例如假设以下值：

R_SQUIB＝2.15Ohm

Rltg_p＝0.175Ohm；(5m；Cu)

Rltg_m＝0.175Ohm；(5m；Cu)

Rtm＝0.2Ohm；(轨道，键合型)

rd_zdf＝0.2Ohm

rd_df＝0.5Ohm

rd_LSf＝0.33Ohm

rd_THf＝0.5Ohm

rdson_TH＝0.5Ohm

Rtp＝0.2Ohm；(轨道，键合型)

Iv＝用电器峰值电流

Lv＝1mH

对于点火器110已经激活(打开)的情况，由图8所示的关于注入电流Iv对点火器110的效应的点火回路模型通过保护设备得到改善。

当电压UZK>0.8V时，开关S2闭合。当电压UZK>-3.3V时，开关S3闭合。

当开关S2、S3闭合时，有：

Iv＝Iv_p且Iv_m＝0

Rg＝Rp*Rm/(Rp+Rm)

Rp＝[rd_zdf*(Rtp+rdson_TH+rd_THf)/(rd_zdf+Rtp+rdson_TH+rd_THf)]＝0.171Ohm

Rm＝[rd_zdf+rd_df*(Rtm+rd_LSf)/(rd_df+Rtm+rd_LSf)]＝0.457Ohm

Rg＝0.1244Ohm

Iv_p/Iv＝Rg/Rp->Iv_p＝Iv*Rg/Rp＝Iv*0.727

R_HS＝Rtp+rdson_TH+rd_THf＝1.2Ohm

IHS/Iv_p＝Rp/R_HS＝0.1425；

IHS＝Iv_p*0.1425＝Iv*0.727*0.1425＝Iv*0.1036

对于IHSmax＝6A->Ivmax＝58A

Iv_m＝0.273*Iv

ILS/Iv_m＝(Rm-rd_zdf)/(Rtm+rd_LSf)＝0.257/0.533＝0.482

ILS＝Iv*0.273*0.482＝Iv*0.132

对于ILSmax＝6A->Ivmax＝46A

与标准设计相比，具有用于碰撞区的保护设备的点火回路线路理论上使高侧输出级的抗毁鲁棒性提高了约10倍。然而，由于也不允许出现低侧输出级的损毁，因此可达到的值更低，约为7至8倍。

通过新的碰撞区保护电路可经受约40A至50A的短期注入电流峰值，而不会损坏点火回路输出级并且不会出现系统ASIC的重置。

时间上的负载极限约为100μs，但也可通过改变二极管选择来调整。

所需的在1mH、0.8Ohm时20A的注入电流极限将毫无问题地实现。

图12根据一个实施例示出了对于图6所示触发电路可能的注入电流的示意图。在此，特别是示出了较小用电器的正注入电流。

如果较小的用电器不是拧紧到底盘GND 552上而是具有接地线，则除了之前介绍的碰撞区中点火回路110的负注入电流的风险之外还可能出现较小用电器的正注入电流Iv。

同样对于这种情况保护设备104也是有效的。在超过VBR电压(27V)时，所使用的抑制二极管对ZD_1、ZD_2附着，从而使中央的ASIC-ESD钳位元件443(正IGH/IGL ESD-P)卸载，其在约38V的点火回路电压以上打开并且在包括耦合二极管D_LK、D_HK有约2Ohm内部电阻的情况下可容纳约4A，而不会出现损坏和重置。由此，总钳位功率提高到约6A。

在图12中示出了正注入电流的产生和效应。在较高的注入电流下仅有“无火”电流流过点火器110。并联的抑制二极管ZD_2在朝抑制二极管ZD_1的方向上承载高达2A的注入电流分量。

由此，在ZK+处的电压被钳制在约47V(rd_zdr＝10Ohm)。由于ZD_1钳位电压高于38V的ASIC中央钳位电压，因此其在内部电阻约为2Ohm时也容纳高比例的注入电流(4A)。

在点火器220没有超过“无火”电流且在ZD_1和ASIC钳位元件之间没有相应的钳位功率分布的情况下，同样可能在ZK+处出现电流注入。

如果一个实施例在第一特征和第二特征之间包括“和/或”连接词，则这可解读为：该实施例根据一种实施方式不仅具有第一特征而且具有第二特征，并且根据另一实施方式仅具有第一特征或者仅具有第二特征。

Claims

1.一种用于车辆(100)的人员保护装备(102)的触发电路的保护设备(104)，

其中所述触发电路包括：

点火装置(110)；

高侧输出级(112)，用于将所述点火装置(110)的高侧端子(116)与第一电压电位(120)连接；和

低侧输出级(114)，用于将所述点火装置(110)的低侧端子(118)与第二电压电位(122)连接，并且

其中所述保护设备(104)包括以下特征：

高侧接口(130)，用于使所述保护设备与所述点火装置(110)的所述高侧端子(116)接触；和低侧接口(132)，用于使所述保护设备与所述点火装置(110)的所述低侧端子(118)接触；

抑制二极管(134)，连接在所述高侧接口(130)和所述第二电压电位(122)之间，并且被配置为导走至少一部分注入电流；和

至少一个第一二极管(136)，连接在所述低侧接口(132)和所述第二电压电位(122)之间，并且被配置为导走至少一部分注入电流。

2.根据权利要求1所述的保护设备(104)，其中所述抑制二极管(134)的阳极和/或所述第一二极管(136)的阳极与所述第二电压电位(122)连接。

3.根据权利要求1或2所述的保护设备(104)，包括：

第二二极管(336)，连接在所述低侧接口(132)和所述第二电压电位(122)之间。

4.根据权利要求3所述的保护设备(104)，其中所述第一二极管(136)和所述第二二极管(336)布置在一个管芯(351)上。

5.根据权利要求1或2所述的保护设备(104)，包括：

另外的抑制二极管(337)，连接在所述高侧接口(130)和所述低侧接口(132)之间。

6.根据权利要求5所述的保护设备(104)，其中所述抑制二极管(134；337)布置在另一管芯(350)上。

7.根据权利要求1或2所述的保护设备(104)，其中所述点火装置(110)实施为安全气囊点火回路。

8.一种用于车辆(100)的人员保护装备(102)的触发电路，其中所述触发电路包括以下特征：

点火装置(110)；

高侧输出级(112)，用于将所述点火装置(110)的高侧端子(116)与第一电压电位(120)连接；

低侧输出级(114)，用于将所述点火装置(110)的低侧端子(118)与第二电压电位(122)连接；和

根据权利要求1至7中任一项所述的保护设备(104)，其中所述保护设备通过所述高侧接口(130)与所述点火装置(110)的高侧端子(116)接触并且通过所述低侧接口(132)与所述点火装置(110)的低侧端子(118)接触。

9.一种保护用于车辆(100)的人员保护装备(102)的触发电路以免受注入到所述触发电路中的注入电流影响的方法，

其中所述触发电路包括：

点火装置(110)；

其中所述方法包括以下步骤：

通过连接在所述高侧端子(116)和所述第二电压电位(122)之间的抑制二极管(134)导走(201)至少一部分注入电流；并且

通过连接在所述低侧端子(118)和所述第二电压电位(122)之间的至少一个第一二极管(136)导走(203)至少一部分注入电流。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在至少一个导走(201、203)的步骤中通过由连接在所述低侧端子(118)和所述高侧端子(116)之间的抑制二极管(337)形成的并联路径来导走至少一部分注入电流。