专利名称：防止炽热头引火塞反极性的控制电路和控制方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于炽热头引火
塞的控制电路。此外本发明还涉及一种按照权利要求10的前序部分所 述的用于炽热头引火塞的控制方法和按照权利要求12所述的ASIC在所 述电路和所述方法的专门应用。
背景技术：
具有巨大生产能力份额的世界四大领头厂家Nagarez、 Bosch、 BERU 和NGK的实际的炽热时间控制仪都装配有STM公司的ASIC L9524。 这种ASIC是一种可独立应用的ASIC。这种ASIC由具有独立电源的 EDC (Electronic Data Control—电子数据控制装置)按照主一从原则进 行控制。当例如用户安装到汽车中错误地连接炽热时间控制仪时，这样 一种炽热时间控制仪本身会受到损害或者会引起损害。
因此越来越多的用户要求反极性保护，为的是在汽车中当电池错误 连接时使连接的点火塞和控制仪不会由于在触发器FET(场效应晶体管) 中的寄生的二极管的电流而受到损害。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于炽热头引火塞的控制电路的反极性 保护装置。这种反极性保护装置工作可靠，易于实现和成本有利。原则 上讲实现这样一种反极性保护装置有各种不同的方案。
因此可以考虑在用于炽热头引火塞的控制电路的主电路中安装一 个继电器。但是通过这一举措当电流大时由于继电器较大而要求有大的 空间。此外还存在振动载荷能力极限，并且散热问题也难以解决。
另一方面也可在主电路中安装一个二极管。但是通过二极管的电压 损失高达l伏，这样当电压低时会出现功能限制。除此之外当高电流时 二极管的尺寸和功率也成问题。
但是与上述不同的是所提任务是通过按照权利要求1的特征部分所 述的用于炽热头引火塞的控制电路得以完成。本发明的一个基本构思在于控制电路的简单结构。按照这个控制电 路仅设置一个第二场效应晶体管。这个晶体管和第一晶体管反向地
(gegenlaeufig)连接，这样电流在电路中在两个方向^皮闭锁，并且设置一 个开关单元，这个开关单元是为活化第二晶体管而设计的，这样就可在 电流电路的和炽热引火塞的规定的极性相对应的方向上释放电流。由于 其结构不复杂所以这样一种反极性保护电路特别可靠，此外可成本有利 地实现。
根据本发明的控制电路的一些优选的改进方案列举在权利要求2至9中。
其中在一个有利的方案中规定，将两个场效应晶体管分别设计为P 型沟道或者N型沟道。其中，安装P型沟道FET可在没有充电泵的情 况下简单地活化晶体管。同时可实现良好的散热。
在本发明的另 一优选的实施形式中规定，特别是当场效应晶体管设 计为N型沟道晶体管时开关单元具有一个充电泵。通过这一措施也能实 现良好的散热。此外安装N型沟道FET明显优于安装可比较的P型沟 道FET。
在本发明的另一优选的实施形式中设置一个保护单元，这个保护单 元用于监控开关单元和当去活化准则得到满足时用于第一场效应晶体 管的去活化。通过这措施可在规定的条件下闭锁电流。
当开关单元的电特性参数的活化数值小于或者等于这个参数的一 个规定的极限数值时则有利地满足了去活化准则。通过这一措施可以特 别简单的方式识别开关单元的故障，并且排除控制电路的功能失灵。
其中优选地电特性参数是一种电压，这个电压可特别容易测量到， 或者作为控制参数已处于监控之中。
此外，当电压的规定的极限数值超过电路的电源电压至少3.5伏， 则可特别可靠地去活化。
按照节省空间的观点下述做法是有利的，即控制单元包括 一 个电 的、或者电子的模块，这个模块适用于应用专用地控制第一场效应晶体 管，并且这个保护单元和这个模块整体设计。
其中，若充电泵和这个结构部件整体设计则是特别有利的。通过这 一措施就没有必要将其作为单独的器件设计。这样就简化了控制电路的 结构，此外还节省了成本。前面所提任务还通过按照权利要求10的特征部分所述的用于炽热
头引火塞的控制方法得以完成。
其中，根据本发明的方法的一个主要方面在于一个简单的控制过 程。按照这个控制过程在电流电路中连接一个第二场效应晶体管，这样， 这个第二晶体管和第一晶体管反向地连接，并且在这个电流电路中电流
在两个方向^皮闭锁；并且活化第二晶体管，这样电流在电路的这个方向 中被释放，即这个方向对应于炽热引火塞的规定的极性。在此，简单的 方法过程也保证了 一种可靠的和成本有利的反极性保护。
在从属权利要求11中对根据本发明的方法的一些优选的改进方案 进行了说明。
据此优选地在第二场效应晶体管上对电特性参数的活化数值进行
第一场效应^体管去活化:通i这一措施即i控制电:有故障时也能可
靠地闭锁电 流o
通过将在开关单元中的ASIC充电泵用于活化第二场效应晶体管， 可产生根据本发明的控制电路的一种特别简单和可靠以及一种节省空 间的结构。
下面借助一个实例，并参考附图对根据本发明的控制电路和控制方 法进行说明l相同的部件，或者作用相同的部件用相同的附图标记表示。 这些附图是
图1:根据本发明的用于炽热头引火塞的控制电路，它位于一个标 准的(规定)的极性中并且具有在很大程度上集成到控制单元中的开关 和保护单元。
图2:位于非标准(相反的)极性中的图1的根据本发明的控制电 路，在该电路中未示出开关和保护单元。
图3:位于标准的(规定的)极性中的已公开的用于炽热头引火塞 的控制电路。
图4:位于非标准的(相反的)极性中的图3的已公开的控制电路。
具体实施例方式
图1示出了处于一种标准的(规定的)极性中的用于炽热头引火塞20根据本发明的控制电路10，它具有一个开关单元和一个保护单元40 和50，其在很大程度上集成到电路10的一个控制单元30中。根据本发 明在电路10的主电流通道P (Path)中设置有两个反向连接的场效应晶 体管FET1和FET2,这些晶体管在极性上被一股电流按照方向D流过。 其中，当晶体管FET2未活化时电流流过它的寄生的二极管(用虛线表 示)，这样晶体管FET2过载(iiberladen)。为了活化晶体管FET2在栅极 输入端提供U〉Ubatt+3.5伏的电压，这个电压保证可靠的活化。这通过 开关单元40的一个单独的充电泵，或者一如在此所示一通过使用一个 电子模块A (ASIC)的已存在的充电泵41实现，在这个实例中是ASIC L9524。其中，该充电泵41通过一个开关晶体管42和晶体管FET2连接。 当晶体管FET1和FET2处于活化状态工作时若充电泵41的电压太低， 则这通过用于监控充电泵的保护单元50被检测，并且晶体管FET1通过 GTx ( General Timer—总计时器)信号去活化。在此保护单元50如开关 单元40 —样被集成在模块A中，这样这个方案就避免了每个附加的部 件，并且因此它可特别节省空间地设计。当晶体管FET2过栽 (t)berladung)时通过此措施没有电流流过，并且以简单和可靠的方式 保护了电路IO。
图2示出了位于一种非标准(相反的)极性的图1的根据本发明的 控制电路IO。在这里未示出开关单元和保护单元40和50。这些单元原 则上讲也可设计成单独的单元，或者也可集成到汽车电路的另 一些合适 的功能组件中。在图2的相反的极性的条件下通过反向连接的晶体管 FET2阻止电流的流动。它的寄生的二极管和被闭锁的，也就是被关闭 的晶体管将沿电流电路P的方向D的电流闭锁。这样FET2完成了它的 功能，并且简单和可靠地排除了炽热头引火塞20和/或晶体管FET1、 FET2的受损。
相反地图3示出了一个已公开的用于炽热头引火塞20的且位于标 准的(规定的)极性的控制电路10，。与根据本发明设计的控制电路相 反在控制电路IO，的主电路P中仅设置了场效应晶体管FET1。在此，控 制单元30，除了晶体管FET1外还包括一个电子模块A， (ASIC),也是 ASICL9524。其通过信号GTx触发晶体管FET1 ，由此其又加载炽热头 引火塞20。
图4示:出位于非标准的(相反的)极性的图3的已公开的控制电路10，。在这种错接电路中电流沿着电流电路P的方向D流动，并且因此 流过晶体管FET1的寄生的二极管。这样或是炽热引火塞或是晶体管受 到损害。这种情况通过根据本发明设计的一种控制电路以简单、可靠和 成本有利的方式得到排除。
权利要求
1.炽热头引火塞的用于防止反极性的控制电路(10)，具有用于触发炽热引火塞(20)的控制单元(30)，该控制单元包括第一场效应晶体管(FET1)，这个场效应晶体管在共用的电流电路(P)中和炽热引火塞(20)连接，其特征在于，设置第二场效应晶体管(FET2)，这个晶体管和第一晶体管(FET1)反向地连接，从而电流在电流电路(P)中在两个方向被闭锁，并且设置开关单元(40)，这个开关单元是用于活化第二晶体管(FET2)而设计的，从而就可在电流电路(S)的相应于炽热引火塞(20)的规定的极性的方向(D)上释放电流。
2. 按照权利要求1所述的电路(10),在该电路中这两个场效应晶 体管(21、 FET2)设计成相应的P型沟道或者相应的N型沟道晶体管。
3. 按照权利要求1或2所述的电路(10),在该电路中开关单元(40), 特别是在这种情况中，即当场效应晶体管(FET1、 FET2)设计成N型 沟道晶体管时，包括充电泵(41)。
4. 按照前述权利要求1-2中的任一项所述的电路(10),在这种电 路中，设置保护单元(50)，这个保护单元是用于监控开关单元(40) 和当去活化准则得到满足时用于第一场效应晶体管(FET1)的去活化。
5. 按照权利要求4所述的电路(10),在该电路中，当开关单元(40) 的电特性参数的活化数值小于或者等于这个参数的规定的极限值时去 活化原则得到满足。
6. 按照权利要求5所述的电路(10),在这种电路中，这个电特性 参数是电压。
7. 按照"又利要求6所述的电路(10)，在这种电路中，电压的-见定 极限值超过电路(10)的电源电压至少3.5伏。
8. 按照权利要求4所述的电路(10),在该电路中，控制单元(30) 包括电的或者电子的模块(A),这个模块适用于应用专用地控制第一 场效应晶体管(FET1)，并且保护单元(50)和这个模块(A)整体设 计。
9. 按照权利要求8所述的电路(10)，在这种电路中，充电泵(41 ) 和模块(A)整体设计。
10. 炽热头引火塞的用于防止反极性的控制方法，具有用于触发炽 热引火塞(20)的控制单元(30)，控制单元包括第一场效应晶体管(FET1),这个场效应晶体管在共用的电流电路(P)中和炽热引火塞 (20)连接，其特征在于具有下述步骤在电流电路(S)中连接第二场效应晶体管(FET2),从而这个晶 体管和这个第一晶体管(FET1)反向地连接，并且在这个电流电路(S) 中的电流在两个方向上^皮闭锁，并且活化第二晶体管(FET2),从而在电流电路(S)的相应于炽热引 火塞(20)的规定的极性的方向(D)中电流被释放。
11. 按照权利要求IO所述的方法，在这种方法中，监控在第二场效 应晶体管(FET2)上的电气特性参数的活化数值，并且当这个数值对应 于这个参数的规定的极限值，或者低于这个极限值时将第一场效应晶体 管(FET1 )去活化。
12. 按聘前述权利要求任一项所述，在开关单元(40)中将ASIC 的充电泵(41)用于活化第二场效应晶体管(FET2)。
全文摘要
本发明涉及一种用于防止炽热头引火塞反极性的控制电路(10)和一种控制方法，具有用于控制炽热引火塞(20)的控制单元(30)，其中，该控制单元包括第一场效应晶体管(FET1)。这个场效应晶体管在一个共用的电流电路(P)中和炽热引火塞(20)连接，并且设置一个第二场效应晶体管(FET2)，这个晶体管和第一晶体管(FET1)反向地连接，这样电流在电流电路(P)中在两个方向被闭锁，并且设置一个开关电路(40)。这个开关电路是用于活化第二晶体管(FET2)而设计的，这样就可沿电流电路(S)的方向(D)释放电流，而这个方向(D)相应于炽热引火塞(20)的规定的极性。
文档编号H03K17/08GK101557218SQ200910134229
公开日2009年10月14日 申请日期2009年4月9日 优先权日2008年4月10日
发明者F·莱曼, H·-P·施米特, U·卡瓦 申请人:罗伯特.博世有限公司