DE19934559C1

DE19934559C1 - Schaltendstufe für einen Zünder einer Insassenschutzeinrichtung

Info

Publication number: DE19934559C1
Application number: DE1999134559
Authority: DE
Inventors: Walter Mayer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: FR2797615A1

Abstract

Es wird eine Schaltendstufe (4) für einen Zünder (3) einer Insassenschutzeinrichtung beschrieben, bei der der Zünder (3) über eine erste Zündleitung (1) sowie ein erstes steuerbares elektronisches Schaltelement (S1) mit einer Zündgleichspannung (U0) und über eine zweite Zündleitung (2) sowie ein zweites steuerbares elektronisches Schaltelement (S2) mit einem Referenzpotential, vorzugsweise dem Massepotential, verbunden ist, so daß beim Schließen der Schaltmittel (S1, S2) ein Zündstrom (I0) von der Versorgungsgleichspannung (U0) über den sich dabei auslösenden Zünder (1) zum Referenzpotential fließt. DOLLAR A Zur Sicherung gegen Spannungsstörungen (U1) mit einer gegenüber der Versorgungsgleichspannung (U0) höheren Spannungsamplitude und beliebiger Polarität auf einer der Zündleitungen (1, 2) weisen die Schaltmittel (S1, S2) im geöffneten Zustand für in die Zündstromflußleitung gepolte Spannungsstörungen (U1) eine diesen Spannungsstörungen gegenüber höhere Sperrspannung (U break (S1), U break (S2)) auf. Zudem ist in Reihe zwischen die Zündleitungen (1, 2) und die Schaltelemente (S1, S2) jeweils eine Diode (D1, D2) geschaltet, die für die Zündstromflußrichtung (I0) in Durchlaßrichtung gepolt ist und die für entgegen der Zündstromflußrichtung (I0) gepolte Spannungsstörungen (U1) eine diesen Spannungsstörungen gegenüber höhere Sperrspannung (U break (D1), U break (D2)) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltendstufe für einen Zünder einer Insassenschutz einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise der DE 44 13 194 C2 entnommen werden kann.

Dabei ist der Zünder über eine erste Zündleitung sowie ein erstes steuerbares elektronisches Schaltelement mit einer Zündgleichspannung und über eine zweite Zündleitung sowie ein zweites steuerbares elektronisches Schaltelement mit einem Referenzpotential, beispielsweise dem Massepotential, verbunden, so daß beim Schließen der Schaltmittel ein Zündstrom von der Versorgungsgleichspannung über den Zünder zum Referenzpotential fließt, der dabei ausgelöst wird.

Eine Reihe von Prüfschaltungen, wie sie beispielsweise der genannten DE 44 13 194 C2 entnommen werden kann, ermöglicht eine Erkennung von Kurzschlüssen in den Zündleitungen und eine Absicherung gegen Fehlauslösungen bei diesen. Nicht erfaßt werden können jedoch sogenannte Schaffnerimpulse, also kurze Spannungs störungen mit oft hoher Spannungsamplitude, wie sie in der DIN 40839 beschrieben werden. Diese können leitungsgebunden durch Schaltvorgänge oder durch induktive bzw. kapazitive Einkopplung sowie elektrostatische Entladung entstehen.

Die Schaltmittel einer herkömmlichen Schaltendstufe für einen Zünder einer Insassenschutzeinrichtung sind bisher auf die zu schaltende Versorgungsgleich spannung dimensioniert. Spannungsstörungen mit deutlich höherer Amplitude und beliebiger Polarität können einen Durchbruch oder eine inverse Durchsteuerung der elektronischen Schaltmittel bewirken.

Aus der DE 44 33 045 A1 ist darüber hinaus eine elektronische Einrichtung mit einer Schutzschaltung für positive und negative Spannungsspitzen der zur Ver sorgung eines Lastelements dienenden Spannungsquelle zu entnehmen. Die betrachtete Fehlquelle ist also die Spannungsquelle selbst, nicht etwa in die Leitungen eingekoppelte Schaffnerimpulse.

In der Schutzschaltung ist eine erste Diode in Flußrichtung zwischen dem positiven Pol der Spannungsquelle und dem Lastelement geschaltet, eine zweite Diode parallel zum Lastelement zwischen die Leitungen in Sperrrichtung zur Spannungs quelle angeordnet ist. Die Durchbruchsspannung der zweiten Diode bestimmt dabei die am Lastelement maximal anliegende Spannung in Flußrichtung, währenddessen die erste Diode bis zu ihrer Durchbruchsspannung einen Verpolschutz gewährleistet.

Zwar wird deren Verwendung auch für Airbagsysteme betrachtet, wobei als Last element in diesem Fall ein Airbag-Steuergerät, nicht jedoch die nach geschaltete Schaltendstufe angenommen wird. Diese Schutzschaltung kann jedoch für eine Absicherung einer Schaltendstufe gegen Schaffnerimpulse nicht den gewünschten Schutz gegen Fehlauslösungen bieten. Die erste Diode dient nur dem Verpolschutz. Zudem müßte die Durchbruchspannung der zweiten Diode über der zum Zünden erforderlichen Zündspannung liegen, so dass auch bei Stör einkopplungen mit positiver Amplitude an der Leitung zum positiven Pol die zweite Diode erst aktiv wird, wenn auch der Zünder bereits auslöst. Störeinkopplungen mit negativer Amplitude an der Leitung zum negativen Pol würden immer zur Auslösung des Zünders führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Schaltendstufe derart weiterzuentwickeln, daß derartige Spannungsstörungen auch hoher Amplitude und beliebiger Polarität nicht zur Auslösung des Zünders führen können.

Dies wird gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1 erreicht, indem einerseits die Sperrspannung der Schaltmittel erhöht und zusätzlich in Reihe zwischen die Zündleitungen und die Schaltelemente jeweils eine Diode geschaltet wird, die für die Versorgungsgleichspannung in Durchlaßrichtung gepolt ist und die für entgegen der Zündstromflußrichtung gepolte Spannungsstörungen eine diesen Spannungs störungen gegenüber höhere Sperrspannung aufweist.

Wirkt eine Spannungsstörung damit auf eine oder beide Zündleitungen, erhöht sich zwar das Potential auf den Zündleitungen, kann jedoch nicht zur Auslösung führen, da beide Schaltmittel in Verbindung mit den Dioden sicher sperren.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert werden. Kurze Beschreibung der Figuren:

Fig. 1 Schaltendstufe für einen Zünder einer Insassenschutzeinrichtung mit einer Absicherung gegen Spannungsstörungen

Fig. 2 Schaltendstufe für mehrere parallel zueinander mit einem Paar von Schaltmitteln auslösbare Zünder

Die Fig. 1 zeigt eine Schaltendstufe 4 für einen Zünder 3 einer Insassen schutzeinrichtung, bei der der Zünder 3 über eine erste Zündleitung 1 sowie ein erstes steuerbares elektronisches Schaltelement S1 mit einer Zündgleichspannung U0 und über eine zweite Zündleitung 2 sowie ein zweites steuerbares elektronisches Schaltelement S2 mit einem Referenzpotential, in diesem Fall dem Massepotential, verbunden ist, so daß beim Schließen der Schaltmittel S1, S2 ein Zündstrom I0 von der Versorgungsgleichspannung U0 über den sich dabei auslösenden Zünder 1 zum Referenzpotential fließt.

Die Schaltmittel S1 und S2 sind dabei skizzenhaft durch ein Ersatzschaltbild bestehend aus einem Schalter und einer Z-Diode dargestellt, wobei die Z-Diode die Durchbruchsfestigkeit eines realen elektronischen Schaltelements symbolisiert. Die Schaltmittel S1 und S2 können sowohl als MOSFET- oder Bipolar-Transistoren ausgeführt sein.

Zur Sicherung gegen Spannungsstörungen U1 mit einer gegenüber der Versorgungs gleichspannung U0 höheren Spannungsamplitude und beliebiger Polarität, hier dargestellt als eingeprägte Störimpulse beider Polarität mit einer Amplitude kleiner 150 Volt, auf einer der Zündleitungen 1, 2 weisen die Schaltmittel S1, S2 im geöffneten Zustand für in die Zündstromflußrichtung gepolte Anteile der Spannungs störung U1 eine dieser Spannungsstörung gegenüber höhere Sperrspannung U_break(S1), U_break(S2), in diesem Beispiel größer 150 Volt auf.

Zudem ist in Reihe zwischen die Zündleitungen 1, 2 und die Schaltelemente S1, S2 jeweils eine Diode D1, D2 geschaltet, die für die Zündstromflußrichtung I0 in Durch laßrichtung gepolt ist und die für entgegen der Zündstromflußrichtung I0 gepolten Anteile der Spannungsstörung U1 eine dieser Spannungsstörung gegenüber höhere Sperrspannung U_break(D1), U_break(D2), in diesem Beispiel größer 150 Volt aufweist.

Die Reihenschaltung jeweils aus entsprechend spannungsfester Diode und spannungsfestem Schaltelement, bspw. D2 und S2, verhindert die Auslösung des Zünders 3 durch die Störspannung U1. Elektronische Schaltmittel, insbesondere Transistoren mit einer entsprechenden Spannungsfestigkeit im geöffneten Zustand für in deren Durchlaßrichtung gepolte Spannungen lassen sich ohne weiteres finden und sind preiswert. Deren Absicherung gegen die entgegengesetzt gepolten Anteile der Störspannungen lässt sich hingegen aufgrund der Rückkopplung auf den steuernden Eingang, üblicherweise die Basis bzw. das Gate des Transistors, über die jeweilige Steuerspannung nur mit deutlich höherem Aufwand realisieren. Deshalb ergänzt eine konventionelle und äußerst preiswerte spannungsfeste Diode jeweils den Schutz der Schaltendstufe.

Fig. 2 zeigt ergänzend dazu noch eine Schaltendstufe 4 für mehrere parallel zueinander mit einem Paar von Schaltmitteln S1, S2 auslösbare Zünder 3.1 bis 3.N. Alle Zünder können so gemeinsam ausgelöst werden. Jeder Zünder 3.1 bis 3.N ist jeweils mit den Dioden D1.1 . . . D1.N; D2.1 . . . D2.N abgesichert, die für die Zündstromflußrichtung I0 jeweils in Durchlaßrichtung gepolt ist. Ebenfalls beidseitig ist zudem jeweils ein Entkopplungswiderstand R1.1 . . . R1.N; R2.1 . . . R2.N vorgesehen.

Claims

1. Schaltendstufe (4) für einen Zünder (3) einer Insassenschutzeinrichtung , bei der der Zünder (3) über eine erste Zündleitung (1) sowie ein erstes steuerbares elektronisches Schaltelement (S1) mit einer Zündgleich spannung (U0) und über eine zweite Zündleitung (2) sowie ein zweites steuer bares elektronisches Schaltelement (S2) mit einem Referenzpotential, vorzugs weise dem Massepotential, verbunden ist, so daß beim Schließen der Schalt mittel (S1, S2) ein Zündstrom (I0) von der Versorgungsgleichspannung (U0) über den sich dabei auslösenden Zünder (1) zum Referenzpotential fließt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung gegen Spannungsstörungen (U1) mit einer gegenüber der Versorgungsgleichspannung (U0) höheren Spannungsamplitude und beliebiger Polarität auf einer der Zündleitungen (1, 2)

a) einerseits die Schaltmittel (S1, S2) im geöffneten Zustand für in die Zündstrom flußrichtung gepolte Spannungsstörungen (U1) eine diesen Spannungs störungen gegenüber höhere Sperrspannung (U_break(S1), U_break(S2)) aufweisen und
b) andererseits in Reihe zwischen die Zündleitungen (1, 2) und die Schaftelemente (S1, S2) jeweils eine Diode (D1, D2) geschaltet ist, die für die Zündstrom flußrichtung (I0) in Durchlaßrichtung gepolt ist und die für entgegen der Zünd stromflußrichtung (I0) gepolte Spannungsstörungen (U1) eine diesen Spannungsstörungen gegenüber höhere Sperrspannung (U_break(D1), U_break(D2)) aufweist.

2. Schaltungsendstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das erste und zweite Schaltmittel (S1, S2) mehrere jeweils zueinander parallel geschaltete Zünder (3.1 . . . 3.N) angeordnet sind und jeder Zünder (3.1 . . . 3.N) jeweils mit den Dioden (D1.1 . . . D1.N; D2.1 . . . D2.N), die für die Zündstrom flußrichtung (I0) in Durchlaßrichtung gepolt ist, und zudem jeweils beidseitig mit einem Entkopplungswiderstand (R1.1 . . . R1.N; R2.1 . . . R2.N) versehen ist.