專利名稱：防止熾熱頭引火塞反極性的控制電路和控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的用于熾熱頭引火
塞的控制電路。此外本發(fā)明還涉及一種按照權利要求10的前序部分所 述的用于熾熱頭引火塞的控制方法和按照權利要求12所述的ASIC在所 述電路和所述方法的專門應用。
背景技術：
具有巨大生產(chǎn)能力份額的世界四大領頭廠家Nagarez、 Bosch、 BERU 和NGK的實際的熾熱時間控制儀都裝配有STM公司的ASIC L9524。 這種ASIC是一種可獨立應用的ASIC。這種ASIC由具有獨立電源的 EDC (Electronic Data Control—電子數(shù)據(jù)控制裝置)按照主一從原則進 行控制。當例如用戶安裝到汽車中錯誤地連接熾熱時間控制儀時，這樣 一種熾熱時間控制儀本身會受到損害或者會引起損害。
因此越來越多的用戶要求反極性保護，為的是在汽車中當電池錯誤 連接時使連接的點火塞和控制儀不會由于在觸發(fā)器FET(場效應晶體管) 中的寄生的二極管的電流而受到損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是提供一種用于熾熱頭引火塞的控制電路的反極性 保護裝置。這種反極性保護裝置工作可靠，易于實現(xiàn)和成本有利。原則 上講實現(xiàn)這樣一種反極性保護裝置有各種不同的方案。
因此可以考慮在用于熾熱頭引火塞的控制電路的主電路中安裝一 個繼電器。但是通過這一舉措當電流大時由于繼電器較大而要求有大的 空間。此外還存在振動載荷能力極限，并且散熱問題也難以解決。
另一方面也可在主電路中安裝一個二極管。但是通過二極管的電壓 損失高達l伏，這樣當電壓低時會出現(xiàn)功能限制。除此之外當高電流時 二極管的尺寸和功率也成問題。
但是與上述不同的是所提任務是通過按照權利要求1的特征部分所 述的用于熾熱頭引火塞的控制電路得以完成。本發(fā)明的一個基本構思在于控制電路的簡單結構。按照這個控制電 路僅設置一個第二場效應晶體管。這個晶體管和第一晶體管反向地
(gegenlaeufig)連接，這樣電流在電路中在兩個方向^皮閉鎖，并且設置一 個開關單元，這個開關單元是為活化第二晶體管而設計的，這樣就可在 電流電路的和熾熱引火塞的規(guī)定的極性相對應的方向上釋放電流。由于 其結構不復雜所以這樣一種反極性保護電路特別可靠，此外可成本有利 地實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的控制電路的一些優(yōu)選的改進方案列舉在權利要求2至9中。
其中在一個有利的方案中規(guī)定，將兩個場效應晶體管分別設計為P 型溝道或者N型溝道。其中，安裝P型溝道FET可在沒有充電泵的情 況下簡單地活化晶體管。同時可實現(xiàn)良好的散熱。
在本發(fā)明的另 一優(yōu)選的實施形式中規(guī)定，特別是當場效應晶體管設 計為N型溝道晶體管時開關單元具有一個充電泵。通過這一措施也能實 現(xiàn)良好的散熱。此外安裝N型溝道FET明顯優(yōu)于安裝可比較的P型溝 道FET。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施形式中設置一個保護單元，這個保護單 元用于監(jiān)控開關單元和當去活化準則得到滿足時用于第一場效應晶體 管的去活化。通過這措施可在規(guī)定的條件下閉鎖電流。
當開關單元的電特性參數(shù)的活化數(shù)值小于或者等于這個參數(shù)的一 個規(guī)定的極限數(shù)值時則有利地滿足了去活化準則。通過這一措施可以特 別簡單的方式識別開關單元的故障，并且排除控制電路的功能失靈。
其中優(yōu)選地電特性參數(shù)是一種電壓，這個電壓可特別容易測量到， 或者作為控制參數(shù)已處于監(jiān)控之中。
此外，當電壓的規(guī)定的極限數(shù)值超過電路的電源電壓至少3.5伏， 則可特別可靠地去活化。
按照節(jié)省空間的觀點下述做法是有利的，即控制單元包括 一 個電 的、或者電子的模塊，這個模塊適用于應用專用地控制第一場效應晶體 管，并且這個保護單元和這個模塊整體設計。
其中，若充電泵和這個結構部件整體設計則是特別有利的。通過這 一措施就沒有必要將其作為單獨的器件設計。這樣就簡化了控制電路的 結構，此外還節(jié)省了成本。前面所提任務還通過按照權利要求10的特征部分所述的用于熾熱
頭引火塞的控制方法得以完成。
其中，根據(jù)本發(fā)明的方法的一個主要方面在于一個簡單的控制過 程。按照這個控制過程在電流電路中連接一個第二場效應晶體管，這樣， 這個第二晶體管和第一晶體管反向地連接，并且在這個電流電路中電流
在兩個方向^皮閉鎖；并且活化第二晶體管，這樣電流在電路的這個方向 中被釋放，即這個方向?qū)跓霟嵋鹑囊?guī)定的極性。在此，簡單的 方法過程也保證了 一種可靠的和成本有利的反極性保護。
在從屬權利要求11中對根據(jù)本發(fā)明的方法的一些優(yōu)選的改進方案 進行了說明。
據(jù)此優(yōu)選地在第二場效應晶體管上對電特性參數(shù)的活化數(shù)值進行
第一場效應^體管去活化:通i這一措施即i控制電:有故障時也能可
靠地閉鎖電 流o
通過將在開關單元中的ASIC充電泵用于活化第二場效應晶體管， 可產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的控制電路的一種特別簡單和可靠以及一種節(jié)省空 間的結構。
下面借助一個實例，并參考附圖對根據(jù)本發(fā)明的控制電路和控制方 法進行說明l相同的部件，或者作用相同的部件用相同的附圖標記表示。 這些附圖是


圖1:根據(jù)本發(fā)明的用于熾熱頭引火塞的控制電路，它位于一個標 準的(規(guī)定)的極性中并且具有在很大程度上集成到控制單元中的開關 和保護單元。
圖2:位于非標準(相反的)極性中的圖1的根據(jù)本發(fā)明的控制電 路，在該電路中未示出開關和保護單元。
圖3:位于標準的(規(guī)定的)極性中的已公開的用于熾熱頭引火塞 的控制電路。
圖4:位于非標準的(相反的)極性中的圖3的已公開的控制電路。
具體實施例方式
圖1示出了處于一種標準的(規(guī)定的)極性中的用于熾熱頭引火塞20根據(jù)本發(fā)明的控制電路10，它具有一個開關單元和一個保護單元40 和50，其在很大程度上集成到電路10的一個控制單元30中。根據(jù)本發(fā) 明在電路10的主電流通道P (Path)中設置有兩個反向連接的場效應晶 體管FET1和FET2,這些晶體管在極性上被一股電流按照方向D流過。 其中，當晶體管FET2未活化時電流流過它的寄生的二極管(用虛線表 示)，這樣晶體管FET2過載(iiberladen)。為了活化晶體管FET2在柵極 輸入端提供U〉Ubatt+3.5伏的電壓，這個電壓保證可靠的活化。這通過 開關單元40的一個單獨的充電泵，或者一如在此所示一通過使用一個 電子模塊A (ASIC)的已存在的充電泵41實現(xiàn)，在這個實例中是ASIC L9524。其中，該充電泵41通過一個開關晶體管42和晶體管FET2連接。 當晶體管FET1和FET2處于活化狀態(tài)工作時若充電泵41的電壓太低， 則這通過用于監(jiān)控充電泵的保護單元50被檢測，并且晶體管FET1通過 GTx ( General Timer—總計時器)信號去活化。在此保護單元50如開關 單元40 —樣被集成在模塊A中，這樣這個方案就避免了每個附加的部 件，并且因此它可特別節(jié)省空間地設計。當晶體管FET2過栽 (t)berladung)時通過此措施沒有電流流過，并且以簡單和可靠的方式 保護了電路IO。
圖2示出了位于一種非標準(相反的)極性的圖1的根據(jù)本發(fā)明的 控制電路IO。在這里未示出開關單元和保護單元40和50。這些單元原 則上講也可設計成單獨的單元，或者也可集成到汽車電路的另 一些合適 的功能組件中。在圖2的相反的極性的條件下通過反向連接的晶體管 FET2阻止電流的流動。它的寄生的二極管和被閉鎖的，也就是被關閉 的晶體管將沿電流電路P的方向D的電流閉鎖。這樣FET2完成了它的 功能，并且簡單和可靠地排除了熾熱頭引火塞20和/或晶體管FET1、 FET2的受損。
相反地圖3示出了一個已公開的用于熾熱頭引火塞20的且位于標 準的(規(guī)定的)極性的控制電路10，。與根據(jù)本發(fā)明設計的控制電路相 反在控制電路IO，的主電路P中僅設置了場效應晶體管FET1。在此，控 制單元30，除了晶體管FET1外還包括一個電子模塊A， (ASIC),也是 ASICL9524。其通過信號GTx觸發(fā)晶體管FET1 ，由此其又加載熾熱頭 引火塞20。
圖4示:出位于非標準的(相反的)極性的圖3的已公開的控制電路10，。在這種錯接電路中電流沿著電流電路P的方向D流動，并且因此 流過晶體管FET1的寄生的二極管。這樣或是熾熱引火塞或是晶體管受 到損害。這種情況通過根據(jù)本發(fā)明設計的一種控制電路以簡單、可靠和 成本有利的方式得到排除。
權利要求
1.熾熱頭引火塞的用于防止反極性的控制電路(10)，具有用于觸發(fā)熾熱引火塞(20)的控制單元(30)，該控制單元包括第一場效應晶體管(FET1)，這個場效應晶體管在共用的電流電路(P)中和熾熱引火塞(20)連接，其特征在于，設置第二場效應晶體管(FET2)，這個晶體管和第一晶體管(FET1)反向地連接，從而電流在電流電路(P)中在兩個方向被閉鎖，并且設置開關單元(40)，這個開關單元是用于活化第二晶體管(FET2)而設計的，從而就可在電流電路(S)的相應于熾熱引火塞(20)的規(guī)定的極性的方向(D)上釋放電流。
2. 按照權利要求1所述的電路(10),在該電路中這兩個場效應晶 體管(21、 FET2)設計成相應的P型溝道或者相應的N型溝道晶體管。
3. 按照權利要求1或2所述的電路(10),在該電路中開關單元(40), 特別是在這種情況中，即當場效應晶體管(FET1、 FET2)設計成N型 溝道晶體管時，包括充電泵(41)。
4. 按照前述權利要求1-2中的任一項所述的電路(10),在這種電 路中，設置保護單元(50)，這個保護單元是用于監(jiān)控開關單元(40) 和當去活化準則得到滿足時用于第一場效應晶體管(FET1)的去活化。
5. 按照權利要求4所述的電路(10),在該電路中，當開關單元(40) 的電特性參數(shù)的活化數(shù)值小于或者等于這個參數(shù)的規(guī)定的極限值時去 活化原則得到滿足。
6. 按照權利要求5所述的電路(10),在這種電路中，這個電特性 參數(shù)是電壓。
7. 按照"又利要求6所述的電路(10)，在這種電路中，電壓的-見定 極限值超過電路(10)的電源電壓至少3.5伏。
8. 按照權利要求4所述的電路(10),在該電路中，控制單元(30) 包括電的或者電子的模塊(A),這個模塊適用于應用專用地控制第一 場效應晶體管(FET1)，并且保護單元(50)和這個模塊(A)整體設 計。
9. 按照權利要求8所述的電路(10)，在這種電路中，充電泵(41 ) 和模塊(A)整體設計。
10. 熾熱頭引火塞的用于防止反極性的控制方法，具有用于觸發(fā)熾 熱引火塞(20)的控制單元(30)，控制單元包括第一場效應晶體管(FET1),這個場效應晶體管在共用的電流電路(P)中和熾熱引火塞 (20)連接，其特征在于具有下述步驟在電流電路(S)中連接第二場效應晶體管(FET2),從而這個晶 體管和這個第一晶體管(FET1)反向地連接，并且在這個電流電路(S) 中的電流在兩個方向上^皮閉鎖，并且活化第二晶體管(FET2),從而在電流電路(S)的相應于熾熱引 火塞(20)的規(guī)定的極性的方向(D)中電流被釋放。
11. 按照權利要求IO所述的方法，在這種方法中，監(jiān)控在第二場效 應晶體管(FET2)上的電氣特性參數(shù)的活化數(shù)值，并且當這個數(shù)值對應 于這個參數(shù)的規(guī)定的極限值，或者低于這個極限值時將第一場效應晶體 管(FET1 )去活化。
12. 按聘前述權利要求任一項所述，在開關單元(40)中將ASIC 的充電泵(41)用于活化第二場效應晶體管(FET2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于防止熾熱頭引火塞反極性的控制電路(10)和一種控制方法，具有用于控制熾熱引火塞(20)的控制單元(30)，其中，該控制單元包括第一場效應晶體管(FET1)。這個場效應晶體管在一個共用的電流電路(P)中和熾熱引火塞(20)連接，并且設置一個第二場效應晶體管(FET2)，這個晶體管和第一晶體管(FET1)反向地連接，這樣電流在電流電路(P)中在兩個方向被閉鎖，并且設置一個開關電路(40)。這個開關電路是用于活化第二晶體管(FET2)而設計的，這樣就可沿電流電路(S)的方向(D)釋放電流，而這個方向(D)相應于熾熱引火塞(20)的規(guī)定的極性。
文檔編號H03K17/08GK101557218SQ200910134229
公開日2009年10月14日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權日2008年4月10日
發(fā)明者F·萊曼, H·-P·施米特, U·卡瓦 申請人:羅伯特.博世有限公司