CN111344193A - 发火管电路高侧接地短路保护 - Google Patents

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CN111344193A CN201880072859.XA CN201880072859A CN111344193A CN 111344193 A CN111344193 A CN 111344193A CN 201880072859 A CN201880072859 A CN 201880072859A CN 111344193 A CN111344193 A CN 111344193A
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文森特·科拉罗西
班基姆·帕特尔
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Abstract

本发明公开了一种用于在车辆中展开主动安全约束件的发火管驱动电路。该发火管驱动电路可包括高侧保护电路。高侧保护电路包括比较器电路，比较器电路用于将高侧馈电端处的电压与基准电压进行比较，并且响应于高侧馈电端处的电压超过基准电压而激活定时器，定时器生成禁用信号以在预先确定的时间段之后禁用高侧驱动器。高侧保护电路可在检测到短路并且预先确定的时间段过去之后禁用高侧驱动器。发火管驱动电路可在单个芯片上形成。

Description

发火管电路高侧接地短路保护
交叉引用
本申请要求于2017年12月20日提交的名称为“Squib Circuit High Side GroundShort Protection”的美国序列号15/849,473的权益，其内容据此全文以引用方式并入。
背景技术
本专利申请整体涉及集成到发火管驱动电路中的稳压器。
气囊系统通常包括约束控制模块、反应罐、气囊，以及存储在反应罐内的带有点火器(发火管)的气体发生器。带有发火管的气体发生器经由传导线和连接器连接到约束控制模块。这些电线和连接器往返气体发生器的总电路径称为“发火管回路”。约束控制模块通过发火管回路向气体发生器提供足够的能量以提供气囊致动。一旦从车辆传感器接收到足以保证气囊激活的适当信号，则气体发生器由约束控制模块致动。约束控制模块控制气囊系统的总体操作，并且可被视为用于气囊系统的主控制单元。
与由传感器、气囊、电线和连接器等组成的任何电气系统一样，该系统需要电连接以正常工作。具体地，客户需求决定了气囊安全系统，即在约束控制模块中实现诊断功能以查询发火管回路的适当的发火管回路电阻值以及可防止气囊被不正确地激活的其他特性。
发明内容
本专利申请公开了用于保护约束控制模块中的发火管回路驱动器的方法和系统。激活发火管回路驱动器来在指定的全击发时间发送全击发电流通过点火器，从而提供约束控制模块的展开功能。发火管回路驱动器由高侧发火管驱动器和低侧发火管驱动器两者构成。发火管驱动器保护概念是在发生系统故障之前尝试展开功能。如果发生系统故障，则展开功能将终止以便保护发火管回路驱动器。系统故障可包括对地短路、发火管负载短路、Vbat(例如，车辆电池电压)短路、能量储备供应故障等。
在参考附加于本说明书中并构成本说明书的一部分的附图和权利要求书查看以下描述后，本专利申请的其他目的、特征和优点对本领域的技术人员将变得显而易见。
附图说明
在附图中，部件未必按比例绘制，而是重点说明本专利申请的原理。此外，类似的附图标号指示贯穿这些视图的对应部分。
图1为发火管驱动电路的示意图。
图2为图1的发火管驱动电路的对地短路故障的示意图。
图3为图1的发火管驱动电路的对地短路故障的示意图。
图4为图1的发火管驱动电路的发火管负载短路故障的示意图。
图5为图1的发火管驱动电路的短路到电池故障的示意图。
图6为图1的发火管驱动电路的短路到电池故障的示意图。
图7为图1的发火管驱动电路的故障外部晶体管的示意图。
图8为发火管驱动电路的另一个具体实施的示意图。
图9为图8的发火管驱动电路的对地短路故障的示意图。
图10为图8的发火管驱动电路的对地短路故障的示意图。
图11为图8的发火管驱动电路的发火管负载短路故障的示意图。
图12为图8的发火管驱动电路的短路到电池故障的示意图。
图13为图8的发火管驱动电路的短路到电池故障的示意图。
图14为图8的发火管驱动电路的故障外部晶体管的示意图。
具体实施方式
气囊安全约束系统通常采用单个气体发生器设备来产生充气气体，用于在发生碰撞的情况下为车辆乘员的约束气囊充气。气体发生器设备由发火管驱动电路控制。该发火管驱动电路可包括在单个展开芯片上实现的高侧驱动器和低侧驱动器。
图1为发火管驱动电路100的示意图。该发火管驱动电路包括展开芯片110。展开芯片110可以为单个硅芯片，例如ASIC(专用集成电路)。展开芯片110可包括用于接收输入电压的输入端(SSxy)142。输入电压可用于击发可展开的约束件，诸如气囊。输入端(SSxy)142可从电池诸如车辆电池105接收输入电压。开关116诸如功率晶体管可位于输入端(SSxy)142和电池105之间。电池105可通过二极管连接到开关116，并且该开关还可通过二极管和电容器(CER)108连接到电接地。
开关116可根据启动开关114的指示来控制从电池105提供给输入端142的功率。启动开关114可从展开芯片110的输出端(VSF)140接收启动电压138。输出电压可从输出端140(VSF)提供到启动开关114。微处理器控制电路112可控制启动开关114。当启动开关114处于活动状态时，启动电压可被提供以激活开关116，从而允许电池105向输入端(SSxy)142提供功率。在一些具体实施中，启动开关114可连接到功率晶体管的栅极，从而充当开关或调节器，进而允许电池105向输入端(SSxy)142提供功率。在一些具体实施中，开关116可为N沟道MOSFET，该MOSFET具有与电池105连接的漏极以及与输入端(SSxy)142连接的源极。在该具体实施中，电阻器可放置在栅极和源极之间以允许正常工作。开关116可为提供两种功能的MOSFET：首先，开关116可提供冗余硅控制路径，该冗余硅控制路径可在系统故障的情况下阻止展开，例如由于常见故障模式导致开关116被禁用并且展开芯片110的开关124和开关134变为活动状态。其次，当开关116被实现为闭环调节器控制路径的传递元件部分时，开关116可提供降低的且更受控的V(SSxy,0)142，从而吸收更多的功率并且在昂贵的ASIC发火管驱动器晶体管上提供较低水平的功率耗散，从而最小化系统成本。
输入端(SSxy)142可连接到高侧驱动电路121。高侧驱动电路121可连接在输入端142和高侧馈电端144之间。在一个具体实施中，功率晶体管124可连接在输入端(SSxy)142和高侧馈电端(SFx)144之间。功率晶体管124可为N沟道MOSFET，该MOSFET具有连接到输入端(SSxy)142的漏极以及连接到高侧馈电端(SFx)144的源极。功率晶体管124的栅极可连接到高侧栅极驱动电路122。在一些具体实施中，电流传感器126可向高侧栅极驱动电路122提供电流信号。栅极驱动电路122可利用该电流信号来响应于电流的量而控制功率晶体管124的激活。电流传感器126可位于功率晶体管124和高侧馈电端(SFx)144之间。高侧馈电端(SFx)144可通过馈线(R_Wire_Feed)147连接到点火器(R_ignitor)118。电流可通过回流线(R_Wire_Return)148从点火器118回流到低侧返回端(SRx)146。
低侧驱动电路131可连接在低侧返回端146和电接地之间。在一个具体实施中，功率晶体管134可连接在返回端(SRx)146和电接地之间。功率晶体管134可为N沟道MOSFET，该MOSFET具有连接到返回端(SRx)146的漏极以及连接到电接地的源极。功率晶体管134的栅极可连接到低侧栅极驱动电路132。在一些具体实施中，电流传感器136可向低侧栅极驱动电路132提供电流信号。栅极驱动电路132可利用该电流信号来响应于电流的量而控制功率晶体管134的激活。电流传感器136可位于功率晶体管134和电接地之间。
数字控制电路120可从通信接口130诸如串行通信接口接收命令。通过通信接口130提供给数字电路120的命令可包括启动命令、全击发命令以及各种配置命令，这些配置命令用于设置各种部件诸如高侧栅极驱动器122或低侧栅极驱动器132的定时器持续时间或阈值。
电线、连接器、转向簧圈、EMI电感器和发火管可全部由线性导电部件构成，并且可组合或简化为R_Wire_Feed(馈线147的电阻)的等效电阻和R_Wire_Return(回流线148的电阻)的等效电阻。带有点火器的烟火设备由R_Ignitor(点火电路118的电阻)表示。假设R_Wire_Feed＝0欧姆，R_Wire_Return＝0欧姆，可估计对高侧驱动器(HSD)和低侧驱动器(LSD)的影响。考虑到如图1所示的无故障状态，HSD吸收的能量(E_HSD)和LSD吸收的能量(E_LSD)为
E_HSD＝[(V(SSxy,0)-l_AII-Fire*(R_lgnitor+Rdson_LSD))*l_AII-Fire]*T_AII-Fire
E_LSD＝[l_AII-Fire^2*(Rdson_LSD)]*T_AII-Fire
其中V(SSxy,0)[142]为管脚SSxy和接地之间的电压(例如，33伏)，l_AII-Fire为击发可展开设备所需的电流(例如，1.75安、1.2安)，Rdson_LSD为低侧驱动器的电阻(例如，1欧姆，跨晶体管134的电阻)，T_AII-Fire为击发所有可展开设备所需的时间量(例如，500微秒、2000微秒)。
一种故障状态可包括SFx(高侧馈电端144)对地短路。该故障的模拟图示通过图2中的接地190提供。考虑到系统在驱动SFx管脚对地短路的故障状态下以及对HSD的影响，HSD和LSD吸收的能量为
E_HSD＝[(V(SSxy,0))*l_AII-Fire]*T_AII-Fire
E_LSD＝0焦耳
一种故障状态可包括SRx管脚(低侧返回端146)对地短路。该故障的模拟图示通过图3中的接地191提供。考虑到系统在驱动SRx管脚对地短路的故障状态下以及对HSD的影响，HSD和LSD吸收的能量为
E_HSD＝[(V(SSxy,0)-(l_AII-Fire*R_lgnitor))*l_AII-Fire]*T_AII-Fire
E_LSD＝0焦耳
另一种故障状态可包括SFx管脚(高侧馈电端144)到SRx管脚(低侧返回端146)的短路。该故障的模拟图示通过图4中的分路192提供。考虑到系统在驱动SFx管脚到SRx管脚短路(发火管负载短路)的故障状态下以及对HSD的影响，HSD和LSD吸收的能量为
E_HSD＝[(V(SSxy,0)-l_AII-Fire*(Rdson_LSD))*l_AII-Fire]*T_AII-Fire
E_LSD＝[l_AII-Fire^2*(Rdson_LSD)]*T_AII-Fire
另一种故障状态可包括SRx管脚(低侧返回端146)短路到电池电压。该故障的模拟图示通过图5中的电池193提供。考虑到系统在驱动SRx管脚短路到Vbat的故障状态下以及对LSD的影响，HSD和LSD吸收的能量为
E_HSD＝[(V(SSxy,0)-(l_AII-Fire*R_lgnitor)-Vbat)*l_AII-Fire]*T_AII-Fire
E_LSD＝[l_LSD*Vbat]*T_AII-Fire
另一种故障状态可包括SFx管脚(高侧馈电端144)短路到电池电压。该故障的模拟图示通过图6中的电池194提供。考虑到系统在驱动SFx管脚短路到Vbat的故障状态下以及对LSD的影响，HSD和LSD吸收的能量为
E_HSD＝[(V(SSxy,0)-Vbat)*l_AII-Fire]*T_AII-Fire
E_LSD＝[(Vbat-(l_LSD*R_lgnitor))*l_LSD]*T_AII-Fire
另一种故障状态可包括故障的外部晶体管。该故障的模拟图示通过图7中的分路195提供。考虑到系统在驱动外部晶体管故障状态下以及对HSD的影响，HSD和LSD吸收的能量为
E_HSD＝[(VER)-l_AII-Fire*(R_lgnitor+Rdson_LSD))*l_AII-Fire]*T_AII-Fire
E_LSD＝[l_AII-Fire^2*(Rdson_LSD)]*T_AII-Fire
其中VER为节点107处的电压(例如，33伏)
图8为另一个发火管驱动电路200的示意图。该发火管驱动电路包括展开芯片210。展开芯片210可以为单个硅芯片，例如ASIC(专用集成电路)。展开芯片210可包括用于接收输入电压的输入端242。输入电压可用于击发可展开的约束件，诸如气囊。输入端242可从电池诸如车辆电池205接收输入电压。开关216诸如功率晶体管可位于输入端242和电池205之间。
开关216可根据启动开关214的指示来控制从该电池提供给输入端242的功率。启动开关214可从展开芯片210的输出端240接收启动电压。输出电压可从输出端240提供到启动开关214。微处理器控制电路212可控制启动开关214。当启动开关214处于活动状态时，启动电压可被提供以激活开关216，从而允许电池向输入端242提供功率。在一些具体实施中，启动开关214可连接到功率晶体管的栅极，从而充当开关或调节器，进而允许电池205向输入端242提供功率。在一些具体实施中，开关216可为N沟道MOSFET，该MOSFET具有与电池205连接的漏极以及与输入端242连接的源极。在该具体实施中，电阻器可放置在栅极和源极之间以允许正常工作。开关216可为提供两种功能的MOSFET：首先，开关216可提供冗余硅控制路径，该冗余硅控制路径可在系统故障的情况下阻止展开，例如由于常见故障模式导致开关216被禁用并且展开芯片210的开关221和开关231变为活动状态。其次，当开关216被实现为闭环调节器控制路径的传递元件部分时，开关216可提供降低的且更受控的V(SSxy,0)242，从而吸收更多的功率并且在昂贵的ASIC发火管驱动器晶体管上提供较低水平的功率耗散，从而最小化系统成本。
输入端242可连接到高侧驱动电路221。高侧驱动电路221可连接在输入端242和高侧馈电端244之间。在一个具体实施中，功率晶体管224可连接在输入端242和高侧馈电端244之间。功率晶体管224可为N沟道MOSFET，该MOSFET具有连接到输入端242的漏极以及连接到高侧馈电端244的源极。功率晶体管224的栅极可连接到高侧栅极驱动电路222。在一些具体实施中，电流传感器226可向高侧栅极驱动电路222提供电流信号。栅极驱动电路222可利用该电流信号来响应于电流的量而控制功率晶体管224的激活。电流传感器226可位于功率晶体管224和高侧馈电端244之间。高侧馈电端244可通过馈线连接到点火器218。电流可通过回流线从点火器218回流到低侧返回端246。
低侧驱动电路231可连接在低侧返回端246和电接地之间。在一个具体实施中，功率晶体管234可连接在返回端246和电接地之间。功率晶体管234可以为N沟道MOSFET，该MOSFET具有连接到返回端246的漏极和连接到电接地的源极。功率晶体管234的栅极可连接到低侧栅极驱动电路232。在一些具体实施中，电流传感器236可向低侧栅极驱动电路232提供电流信号。栅极驱动电路232可利用该电流信号来响应于电流的量而控制功率晶体管234的激活。电流传感器236可位于功率晶体管234和电接地之间。
数字控制电路220可从通信接口230诸如串行通信接口接收命令。通过通信接口230提供给数字电路220的命令可包括启动命令、全击发命令以及各种配置命令，这些配置命令用于设置各种部件诸如高侧栅极驱动器222或低侧栅极驱动器232的定时器持续时间或阈值。
稳压器282可设置在输出端240和输入端242之间。该稳压器包括放大器280，其中放大器280的一个输入连接到分压器并且另一个输入连接到电接地。放大器280的输出连接到输出端240。
稳压器282的作用可以为双重的。首先，稳压器282可向发火管驱动器SSxy管脚(输入端242)提供降低水平的电压以提供展开功能。在正常预期的状态下以及在一些故障状态下提供展开功能的同时，这也减少了发火管驱动器吸收的能量。稳压器的第二个作用可为减小发火管驱动器SSxy管脚(输入端242)的预期值的变化，以再减少发火管驱动器吸收的能量。因此，稳压器282可将输入端242处的电压保持在击发安全设备所需的最低水平。在一些具体实施中，根据击发电流和回路电阻，最小电压水平可以为10伏至20伏。
高侧短路到电池以及故障SSxy保护电路284可包括比较器250。比较器250可被配置成在电压输入端242处与基准电压252进行比较。在一些具体实施中，可使用分压器251将输入端242处的电压缩放。因此，比较器250可确定输入端242处的电压是否超过基准电压252并生成指示输入端242处的电压已超过基准电压252的电压限制信号。此外，高侧栅极驱动电路222可生成指示流过功率晶体管224的电流已超过电流阈值的电流限制信号。另外，高侧栅极驱动电路222可生成指示高侧栅极驱动器已被例如数字控制电路220激活的活动信号。AND电路254可接收电压限制信号、电流限制信号和活动信号。AND电路254可生成提供给延迟定时器256的状态信号。AND电路254可基于活动信号、电流限制信号和电压限制信号中的一者或组合来生成状态信号。例如，AND电路254可基于电流限制信号和电压限制信号，或电压限制信号和活动信号来生成状态信号。在一个特定的具体实施中，AND电路可响应于活动信号、电流限制信号和电压限制信号全部存在(例如，同时存在)而生成状态信号。
在一些具体实施中，展开芯片210可包括测量高侧晶体管224的温度的温度传感器。过温信号可从温度传感器提供到AND电路254。AND电路254可基于过温信号、活动信号、电流限制信号和电压限制信号中的一者或组合来生成状态信号。例如，AND电路254可基于电流限制信号和过温信号，或电压限制信号和过温信号来生成状态信号。在一个特定的具体实施中，AND电路254可响应于过温信号、活动信号、电流限制信号和电压限制信号全部存在(例如，同时存在)而生成状态信号。
延迟定时器256可基于状态信号处于活动状态来开始计时。延迟定时器256可在如下情况下提供帮助：在正常的展开过程中罐的摆动可能会导致例如短路到气体发生器外壳。一旦不再满足计数条件(例如，如果活动信号、电流限制信号和电压限制信号中的一者不存在)，则延迟定时器256计数可复位。另选地，在一些具体实施中，延迟定时器可跨存在触发信号(活动信号、电流限制信号和/或电压限制信号)的多个周期累积。延迟定时器256计数的延迟时间可为展开时间的一小部分(例如，可小于展开时间的1/10)。因此在一些具体实施中，延迟定时器256计数的时间量可小于120微秒。延迟定时器256计数的时间量可由数字控制电路220例如基于通过通信接口230接收到的命令来设定。一旦延迟定时器已计数预先确定的时间量，则延迟定时器256可生成要提供给OR电路258的禁用信号。如果OR电路258从延迟定时器256接收到禁用信号，则OR电路258可生成禁用信号，该禁用信号随后将被提供给高侧栅极电路222以禁用功率晶体管224。
高侧短路到电池以及故障SSxy保护电路284的作用可为允许发火管驱动器由于HSD短路到Vbat或SSxy调节系统故障(例如，稳压器282中的故障)中的任一者而在可定义的时间段利用高于预期或允许的SSxy管脚电压尝试展开，在该可定义的时间段之后，检测到的故障将终止展开并且保持发火管驱动器不被损毁或破坏。
高侧对地短路保护电路286可包括比较器260。比较器260可被配置成将高侧馈电端244处的电压与基准电压262进行比较。因此，比较器260可确定高侧馈电端244处的电压是否低于基准电压，并生成指示高侧馈电端244处的电压小于基准电压的电压限制信号。此外，高侧栅极驱动电路222可生成指示流过功率晶体管224的电流已超过电流阈值的电流限制信号。另外，高侧栅极驱动电路222可生成指示高侧栅极驱动器已被例如数字控制电路220激活的活动信号。AND电路264可接收电压限制信号、电流限制信号和活动信号。AND电路264可生成提供给延迟定时器266的状态信号。AND电路264可基于活动信号、电流限制信号和电压限制信号中的一者或组合来生成状态信号。例如，AND电路264可基于电流限制信号和电压限制信号，或电压限制信号和活动信号来生成状态信号。在一个特定的具体实施中，AND电路264可响应于活动信号、电流限制信号和电压限制信号全部存在(例如，同时存在)而生成状态信号。
在一些具体实施中，展开芯片210可包括测量高侧晶体管224的温度的温度传感器。过温信号可从温度传感器提供到AND电路264。AND电路264可基于过温信号、活动信号、电流限制信号和电压限制信号中的一者或组合来生成状态信号。例如，AND电路264可基于电流限制信号和过温信号，或电压限制信号和过温信号来生成状态信号。在一个特定的具体实施中，AND电路264可响应于过温信号、活动信号、电流限制信号和电压限制信号全部存在(例如，同时存在)而生成状态信号。
延迟定时器266可基于状态信号处于活动状态来开始计时。延迟定时器266可在如下情况下提供帮助：在正常的展开过程中罐的摆动可能会导致例如短路到气体发生器外壳。一旦不再满足计数条件(例如，如果活动信号、电流限制信号和电压限制信号中的一者不存在)，则延迟定时器266计数可复位。另选地，在一些具体实施中，延迟定时器可跨存在触发信号(活动信号、电流限制信号和/或电压限制信号)的多个周期累积。延迟定时器266计数的延迟时间可为展开时间的一小部分(例如，可小于展开时间的1/10)。因此，在一些具体实施中，延迟定时器266计数的时间量可小于120微秒。延迟定时器266计数的时间量可由数字控制电路220例如基于通过通信接口230接收到的命令来设定。一旦延迟定时器已计数预先确定的时间量，则延迟定时器266可生成要提供给OR电路258的禁用信号。如果OR电路258从延迟定时器266接收到禁用信号，则OR电路258可生成禁用信号，该禁用信号随后将被提供给高侧栅极电路222以禁用功率晶体管224。
高侧对地短路保护电路286的作用可为允许发火管驱动器由于HSD SFx对地短路而在可定义的时间段内利用低于预期或允许的SFx管脚电压尝试展开，在该可定义的时间段之后，检测到的故障将终止展开并且保持发火管驱动器不被损毁或破坏。
低侧短路到电池保护电路288可包括比较器270。比较器270可被配置成将低侧返回端246处的电压与基准电压272进行比较。在一些具体实施中，可使用分压器271将低侧返回端246处的电压缩放。因此，比较器270可确定低侧返回端246处的电压是否超过基准电压，并生成指示低侧返回端246处的电压已超过基准电压的电压限制信号。在一些具体实施中，基准电压可为5伏或更高。此外，低侧栅极驱动电路232可生成指示流过功率晶体管234的电流已超过电流阈值的电流限制信号。另外，低侧栅极驱动电路232可生成指示低侧栅极驱动器已被例如数字控制电路220激活的活动信号。AND电路274可接收电压限制信号、电流限制信号和活动信号。AND电路274可生成提供给延迟定时器276的状态信号。AND电路274可基于活动信号、电流限制信号和电压限制信号中的一者或组合来生成状态信号。例如，AND电路274可基于电流限制信号和电压限制信号，或电压限制信号和活动信号来生成状态信号。在一个特定的具体实施中，AND电路274可响应于活动信号、电流限制信号和电压限制信号全部存在(例如，同时存在)而生成状态信号。
在一些具体实施中，展开芯片210可包括测量低侧晶体管234的温度的温度传感器。过温信号可从温度传感器提供到AND电路274。AND电路274可基于过温信号、活动信号、电流限制信号和电压限制信号中的一者或组合来生成状态信号。例如，AND电路274可基于电流限制信号和过温信号，或电压限制信号和过温信号来生成状态信号。在一个特定的具体实施中，AND电路274可响应于过温信号、活动信号、电流限制信号和电压限制信号全部存在(例如，同时存在)而生成状态信号。
延迟定时器276可基于状态信号处于活动状态来开始计时。一旦不再满足计数条件(例如，如果活动信号、电流限制信号和电压限制信号中的一者不存在)，则延迟定时器276计数可复位。另选地，在一些具体实施中，延迟定时器可跨存在触发信号(活动信号、电流限制信号和/或电压限制信号)的多个周期累积。延迟定时器276计数的延迟时间可为展开时间的一小部分(例如，可小于展开时间的1/10)。因此，在一些具体实施中，延迟定时器276计数的时间量可小于120微秒。延迟定时器276计数的时间量可由数字控制电路220例如基于通过通信接口230接收到的命令来设定。一旦延迟定时器276已计数预先确定的时间量，则延迟定时器276可生成要提供到低侧栅极电路232的禁用信号以禁用功率晶体管234。
低侧短路到电池保护电路288的作用可为允许发火管驱动器由于LSD短路到Vbat而在可定义的时间段内利用高于预期或允许的SFx管脚电压尝试展开，在该可定义的时间段之后，检测到的短路将终止展开并且保持发火管驱动器不被损毁或破坏。
考虑到所有先前的故障模式(对地短路、发火管负载短路、短路到电池)，与图1所示的系统相比，图8所示的保护电路提供显著的有益效果。HSD和LSD吸收的能量与图1中针对非故障系统所示的系统相同。
E_HSD＝[(V(SSxy,0)-l_AII-Fire*(R_lgnitor+Rdson_LSD))*l_AII-Fire]*T_AII-Fire
E_LSD＝[l_AII-Fire^2*(Rdson_LSD)]*T_AII-Fire
一种故障状态可包括SFx(高侧馈电端244)对地短路。该故障的模拟图示通过图9中的接地290提供。考虑到系统在驱动SFx管脚对地短路的故障状态下以及对HSD的影响，HSD和LSD吸收的能量为
E_HSD＝[(V(SSxy,0)-l_AII-Fire*(R_lgnitor+Rdson_LSD))*l_AII-Fire]*T_Digital_Delay2
E_LSD＝0焦耳
其中T_Digital_Delay2为在开关控制器222被去激活之前定时器266检测到故障状态的时间量(例如，10微秒至250微秒)。
与图1所示的系统相比，现在该E_HSD结果从T_AII-Fire到T_Digital_Delay2降低。(25E-06/500E-06＝该能量的1/20)。
一种故障状态可包括SRx管脚(低侧返回端246)对地短路。该故障的模拟图示通过图10中的接地291提供。考虑到系统在驱动SRx管脚对地短路的故障状态下以及对HSD的影响，HSD和LSD吸收的能量为
E_HSD＝[(V(SSxy,0)-l_AII-Fire*(R_lgnitor+Rdson_LSD))*l_AII-Fire]*T_Digital_Delay2
E_LSD＝0焦耳
与图1所示的系统相比，现在该E_HSD结果从T_AII-Fire到T_Digital_Delay2降低。(25E-06/500E-06＝该能量的1/20)。
另一种故障状态可包括SFx管脚(高侧馈电端244)到SRx管脚(低侧返回端146)的短路。该故障的模拟图示通过图11中的分路292提供。考虑到系统在驱动SFx管脚到SRx管脚短路(发火管负载短路)的故障状态下以及对HSD的影响，HSD和LSD吸收的能量为
E_HSD＝[(V(SSxy,0)-l_AII-Fire*(R_lgnitor+Rdson_LSD))*l_AII-Fire]*T_Digital_Delay2
E_LSD＝0焦耳
与图1所示的系统相比，现在该E_HSD结果从T_AII-Fire到T_Digital_Delay2降低。(25E-06/500E-06＝该能量的1/20)。
另一种故障状态可包括SRx管脚(低侧返回端246)短路到电池电压。该故障的模拟图示通过图12中的电池293提供。考虑到系统在驱动SRx管脚到Vbat短路的故障状态下以及对LSD的影响，HSD和LSD吸收的能量为
E_HSD＝[(V(SSxy,0)-(l_AII-Fire*R_lgnitor)-Vbat)*I_AII-Fire]*T_Digital_Delay2
E_LSD＝[l_LSD*Vbat]*T_Digital_Delay3
其中T_Digital_Delay3为在开关控制器232被去激活之前定时器276检测到故障状态的时间量(例如，10微秒至250微秒)。
与图1所示的系统相比，现在E_HSD结果从T_AII-Fire到T_Digital_Delay3降低。(25E-06/500E-06＝该能量的1/20)。与图1所示的系统相比，现在E_LSD结果从T_AII-Fire到T_Digital_Delay3降低。(25E-06/500E-06＝该能量的1/20)
另一种故障状态可包括SFx管脚(高侧馈电端244)短路到电池电压。该故障的模拟图示通过图13中的电池294提供。考虑到系统在驱动SFx管脚到Vbat短路的故障状态下以及对LSD的影响，HSD和LSD吸收的能量为
E_HSD＝[(V(SSxy,0)-Vbat)*l_AII-Fire]*[T_AII_Fire]
E_LSD＝[(Vbat-(l_LSD*R_lgnitor))*l_LSD]*T_Digital_Delay3
与图1所示的系统相比，E_HSD结果从T_AII-Fire到T_AII-Fire是相同的。(500E-06/500E-06＝该能量的1/1)。与图1所示的系统相比，现在E_LSD结果从T_AII-Fire到T_Digital_Delay3降低。(25E-06/500E-06＝该能量的1/20)。
另一种故障状态可包括故障的外部晶体管。该故障的模拟图示通过图14中的分路295提供。考虑到系统在驱动外部晶体管故障状态下以及对HSD的影响，HSD和LSD吸收的能量为
E_HSD＝[((VER)-l_AII-Fire*(R_lgnitor+Rdson_LSD))*I_AII-Fire]*T_Digital_Delay1
E_LSD＝[l_AII-Fire^2*(Rdson_LSD)]*T_Digital_Delay3
其中VER为节点207处的电压(例如，33伏)，并且Digital_Delay1为在开关控制器222被去激活之前定时器256检测到故障状态的时间量(例如，10微秒至250微秒)。
与图1所示的系统相比，现在E_HSD结果从T_AII-Fire到T_Digital_Delay1降低。(25E-06/500E-06＝该能量的1/20)。与图1所示的系统相比，现在E_LSD结果从T_AII-Fire到T_Digital_Delay3降低。(25E-06/500E-06＝该能量的1/20)。
上述方法、设备、处理和逻辑可在硬件和软件的许多不同组合中以许多不同的方式实现。例如，具体实施的所有或部分可为包括指令处理器诸如中央处理器(CPU)、微控制器或微处理器的电路；专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)或现场可编程门阵列(FPGA)；或者包括离散逻辑或其他电路部件(包括模拟电路部件、数字电路部件或两者)的电路；或它们的任何组合。例如，该电路可包括离散的互连硬件部件以及/或者可被组合在单个集成电路管芯上、分布在多个集成电路管芯之间、或在采用公共封装的多个集成电路管芯的多芯片模块(MCM)中实现。
该电路还可包括或访问用于由电路执行的指令。不同于暂态信号，这些指令可存储在有形存储介质(诸如闪存存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM))中；或者存储在磁盘或光盘(诸如光盘只读存储器(CDROM)、硬盘驱动器(HDD)或其他磁盘或光盘)上；或者存储在另外的机器可读介质中或其上。产品诸如计算机程序产品可包括存储介质以及存储在该介质中或该介质上的指令，并且当这些指令被设备中的电路执行时，这些指令可使得该设备实现上述或附图中所示的任何处理。
具体实施可作为电路分布在多个系统部件之间，诸如在多个处理器和存储器之间，任选地包括多个分布式处理系统。参数、数据库和其他数据结构可单独地存储和管理，可合并到单个存储器或数据库中，可以多种不同的方式逻辑地和物理地进行组织，并且可以多种不同的方式来实现，包括以数据结构(诸如链表、散列表、阵列、记录、对象或隐式存储机制)的方式来实现。程序可为单个程序的部分(例如，子例程)、单独的程序、分布在多个存储器和处理器之间，或者以多种不同的方式来实现，诸如在程序库诸如共享库(例如，动态链接库(DLL))中实现。例如，DLL可存储指令，这些指令在由电路执行时，执行上述或附图中所示的任何处理。
本领域技术人员易于理解的是，以上描述的用意是举例说明本公开的原理。该描述并非旨在限制本公开的范围或应用，因为在不脱离以下权利要求书所限定的本公开的精神的前提下，本公开中的系统和方法易于修改、改变和改动。

Claims (20)

1.一种用于在车辆中展开主动安全约束件的发火管驱动电路，所述车辆具有电接地和带电池电压的电池，所述发火管驱动电路为在单个芯片上形成的集成电路，所述发火管驱动电路包括：
输入端，所述输入端用于接收用于击发所述主动安全约束件的输入电压；
高侧馈电端，所述高侧馈电端与所述主动安全约束件连通；
低侧返回端，所述低侧返回端与所述主动安全约束件连通；
高侧驱动器，所述高侧驱动器被配置成将电流从所述输入端供应到所述高侧馈电端；
低侧驱动器，所述低侧驱动器被配置成将电流从所述低侧返回端供应到所述电接地；和
高侧对地短路保护电路，所述高侧对地短路保护电路被配置成在预先确定的时间段允许来自所述高侧馈电端的全击发信号，直到检测到所述高侧馈电端和所述电接地之间的短路为止，并且在检测到所述短路且所述预先确定的时间段过去之后禁用所述高侧驱动器。
2.根据权利要求1所述的发火管驱动电路，其中所述高侧对地短路保护电路包括比较器电路，所述比较器电路用于将所述输入电压与基准电压进行比较以确定所述高侧端是否短路到所述电池电压。
3.根据权利要求2所述的发火管驱动电路，还包括定时器，所述定时器被配置成当所述高侧馈电端处的所述电压在所述预先确定的时间段超过所述基准电压时生成高侧禁用信号。
4.根据前述权利要求中的一项所述的发火管驱动电路，其中所述高侧对地短路保护电路包括电流传感器，所述电流传感器用于确定经过所述高侧馈电端的电流是否高于电流限制。
5.根据权利要求4所述的发火管驱动电路，还包括定时器，所述定时器被配置成当所述电流在所述预先确定的时间段超过所述电流限制时生成高侧禁用信号。
6.根据权利要求4所述的发火管驱动电路，还包括定时器，其中所述高侧对地短路保护电路接收启用信号，并且当所述启用信号全部是活动的并且所述电流超过所述电流限制并且所述输入电压超过所述基准电压时，所述定时器被激活以计数。
7.根据权利要求4所述的发火管驱动电路，其中所述高侧驱动器包括高侧驱动器晶体管和栅极控制电路。
8.根据权利要求7所述的发火管驱动电路，其中所述电流传感器位于所述高侧驱动器晶体管和所述高侧馈电端之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的发火管驱动电路，还包括用于提供全击发信号的串行命令接口。
10.根据前述权利要求中任一项所述的发火管驱动电路，其中所述串行命令接口被配置成接收用于调节所述预先确定的时间段的命令。
11.根据前述权利要求中任一项所述的发火管驱动电路，其中所述预先确定的时间段为所述主动安全约束件的展开时间的一小部分。
12.一种用于在车辆中展开主动安全约束件的发火管驱动电路，所述车辆具有电接地和带电池电压的电池，所述发火管驱动电路为在单个芯片上形成的集成电路，所述发火管驱动电路包括：
输入端，所述输入端用于接收用于击发所述主动安全约束件的输入电压；
高侧驱动器，所述高侧驱动器被配置成将电流从所述输入端供应到所述主动安全约束件；
低侧驱动器，所述低侧驱动器被配置成将电流从所述主动安全约束件供应到所述电接地；并且
高侧保护电路，所述高侧保护电路包括比较器电路，所述比较器电路用于将高侧馈电端处的电压与基准电压进行比较，并且响应于所述高侧馈电端处的所述电压超过所述基准电压而激活定时器，所述定时器生成禁用信号以在预先确定的时间段之后禁用所述高侧驱动器。
13.根据权利要求12所述的发火管驱动电路，其中所述高侧保护电路包括电流传感器，所述电流传感器用于确定经过所述高侧驱动器的电流是否高于电流限制。
14.根据权利要求13所述的发火管驱动电路，其中所述定时器被配置成当在所述预先确定的时间段所述电流超过所述电流限制并且所述高侧馈电端处的所述电压超过所述基准电压时生成高侧禁用信号。
15.根据权利要求13所述的发火管驱动电路，其中所述高侧保护电路接收高侧启用信号，并且当所述高侧启用信号全部是活动的，并且所述电流超过所述电流限制并且所述高侧馈电端处的所述电压超过所述基准电压时，所述定时器被激活以计数。
16.根据权利要求12至15中的一项所述的发火管驱动电路，其中所述高侧驱动器包括高侧驱动器晶体管和栅极控制电路。
17.根据权利要求16所述的发火管驱动电路，其中所述电流传感器位于所述高侧驱动器晶体管和所述主动安全约束件之间。
18.根据权利要求12至17中的一项所述的发火管驱动电路，还包括用于接收全击发信号的串行命令接口。
19.根据权利要求12至18中的一项所述的发火管驱动电路，还包括串行命令接口，所述串行命令接口被配置成接收用于调节所述预先确定的时间段的命令。
20.一种用于在车辆中展开可展开的约束件的发火管驱动电路，所述车辆具有电接地和带电池电压的电池，所述安全约束件具有最小击发电压，所述发火管驱动电路为在单个芯片上形成的集成电路，所述发火管驱动电路包括：
输入端，所述输入端用于接收用于击发所述可展开的约束件的输入电压；
高侧馈电端，所述高侧馈电端与所述可展开的约束件连通；
低侧返回端，所述低侧返回端与所述可展开的约束件连通；
高侧驱动器，所述高侧驱动器被配置成将电流从所述输入端供应到所述高侧馈电端；
低侧驱动器，所述低侧驱动器被配置成将电流从所述低侧返回端供应到所述电接地；
高侧短路到电池电压保护电路，所述高侧短路到电池电压保护电路被配置成在第一预先确定的时间段允许来自所述高侧馈电端的全击发信号，直到检测到所述高侧馈电端和所述电池电压之间的第一短路为止，并且在检测到所述第一短路且所述第一预先确定的时间段过去之后禁用所述高侧驱动器；
高侧对地短路保护电路，所述高侧对地短路保护电路被配置成在第二预先确定的时间段允许来自所述高侧馈电端的全击发信号，直到检测到所述高侧馈电端和所述电接地之间的第二短路为止，并且在检测到所述第二短路且所述第二预先确定的时间段过去之后禁用所述高侧驱动器；和
稳压器，所述稳压器被配置成在所述输入端处将所述输入电压调节至所述最小击发电压。
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