专利名称：提供控制设备的基本功能性的控制芯片的制作方法
提供控制设备的基本功能性的控制芯片本发明涉及一种按权利要求1所述的用于提供控制设备的基本功 能性的控制(外围/输出级)芯片，该芯片以下也简称为IJ芯片。尤其是用于发动机控制的现代控制设备由计算机核(微控制器) 以及用于实现所需要的硬件功能的外围芯片组组成。该外围芯片组典型地由不同的专用集成电路(ASIC)和其它的电子组件组成。所需要 的硬件功能在不同的ASIC和组件上的划分称为分区 (Partitionierung )。根据现有技术的发动机控制设备代的外围芯片组典型地具有包括 2个ASIC的分区。在此，设有第一ASIC(ASIC1)，所述第一 ASIC具有以下部件 具有四个不同输出电压的电压源(也可以被配置为直线调节器的开关调节器)；三个5V传感器电源，其中两个也可以互相独立地配置为 3.3V输出电压，其中可以对传感器电源诊断对地短路和对电池电压的 短路；监控模块；双向接口用的驱动器；具有唤醒功能性的CAN驱动 器；伺服控制装置；主继电器输出级，具有对电池电压的短路、对地 短路、负荷下降和超温的故障的诊断；停止计数器和用于与微控制器 通信的双向串行接口 (SPI)。第二 ASIC (ASIC2)具有以下的部件具有1.1A至3A额定电流 的功率输出级；用于对电池电压的短路、对地短路、负荷下降和超温 的故障的诊断功能；5V电源电压监控装置；用于与微控制器通信的双 向串行接口；和用于控制输出级的单向串行接口 (ps总线)。DE 103 34 014说明了一种外围芯片组，其中，如上所述，将控制 设备的基本功能性分区到两个ASIC上。根据对硬件功能的要求，还附 加地需要部件。然而，对于基础部分(Segment)(具有最最必需的功能的控制设 备部分)的发动机控制设备的描述，仅部分地需要上述的硬件功能。 这意味着，当今的外围芯片组既在(印制电路板)面积需求观点下、 也在成本观点下是'超大尺寸的，。本发明的任务是说明一种分区，该分区将控制设备的基本硬件功能汇集在尽可能小的面积上，并且简单而成本低地予以实现。通过控制芯片来解决该任务，该控制芯片包括具有至少两个、 尤其三个输出电压的电压源；尤其具有5V或3.3 V的输出电压的至少 两个、尤其三个传感器电源；双向接口用的至少一个驱动器；CAN驱 动器；伺服控制装置；具有诊断功能的主继电器输出级；至少一个双 向串行接口，用于控制输出级和用于与微控制器通信；尤其具有0.6A 至3 A额定电流的至少六个功率输出级；尤其具有50mA额定电流的至 少一个小信号输出级和四个点火驱动器。如此高度集成的U芯片考虑在成本优化和印制线路板上的面积需 求的优化方面的要求。在此，本发明的基本点在于，将高度集成的优点用于实现基础部 分的控制设备的革新式分区。由此可以将通过ASIC 1和2以及必要时制设备中实现的基本功能，这导致了成;节省。同时，；冗余的ASIC电 路部分、例如电压源和SPI (单点注入(Single画Point-Injection ))分 别在ASIC 1和2上通过将所述电压源和SPI与扩展IC汇集到U芯片 上而被取消，这导致进一步的成本节省。此外，将ASIC封装从至少两 个减少到一个，由此再次取消成本。也降低了在印制线路板上的面积 需求，由此产生了具有附加成本优势的效益跳跃。此外，可以将MS总 线始终用于降低线路的和器件引线的数量。在接下来的从属权利要求2至11中说明控制芯片的有利改进方案。在本发明的一种有利的扩展方案中，可以构造诊断功能，用于识 别尤其是对电池电压的短路、对地短路、负荷下降或超温的故障。因 此可以由OBD (离车诊断(Off Board Diagnose))测试设备来分析结 果，这在维护情况下易于发现故障。为了避免由于故障对控制设备的损坏，可以设置附加的模块用于 对其监控。控制设备于是校验自身，其方式例如是用校验样本写存储 器和重新读出，并且与校验和的比较保证，正确地存储数据和程序。通过串行接口的附加驱动器，可以连接以这种驱动器为前提的设 备。因此例如可以使用上述测试设备，该测试设备通常使用具有10至 lOkBaud的自由波特率的串行通信接口 (ISO 9141)。为了实现控制设备的附加功能，可以将尤其具有0.6 A至3 A额定 电流的六个附加功率输出级集成在U芯片中。因此，除了例如发动机 控制设备的基本功能(如调整由司机所希望的运行状态)之外，例如 可以控制传动机构和空调设备。可以设置尤其具有50 mA额定电流的两个附加小信号级作为其它 的电路元件.因此可以控制具有微小控制电压的其它小设备，诸如继 电器、显示器等等。在一种其它的扩展方案中还设置两个全H桥，所述全H桥在桥的 位置需求同时微小的情况下允许控制具有高控制电压的设备。所述全H 桥选择性地可以被配置为单高边和低高边开关(Einzel-high-Side-imd Low-High-Side-Schalter )，以便确保与相应的使用条件的高度可匹配 性。通过也可以将传感器电源从3.3 V配置到5 V来提高该可匹配性。根据本发明，U芯片适用于控制设备、尤其是适用于未来一代的 发动机控制设备，并且在此尤其是适用于汽油和柴油发动机。在此， 可以将发动机控制设备构造为发动机管理系统的、尤其是燃料喷射系 统的控制装置。以模块化方式由用于提供控制设备基本功能性的集成 专用基本开关电路、以及选择性地用专用集成补充开关电路来构成外 围芯片组，所述补充开关电路用于提供对控制设备的超出基本功能性 的要求。基于根据要求所建立的外围芯片组的、灵活且模块化的结构 方式，可以实现与控制设备的具体功能性的单独尺寸匹配。以下借助实施例来更详细地阐述本发明。相同或同等作用的部分 配备有相同的参考符号。在唯一的图中，根据本发明的优选实施例，示意性示出了发动机 控制设备的U芯片的具体分区。本发明芯片IO具有电压源、三个传感 器电源1-3、具有诊断和伺服控制装置的主继电器级、四个点火驱动器、 双向接口用的分别一个驱动器、50 mA的小信号级、三个输出电压1-3、 通向控制器的双向串4亍接口、 CAN驱动器、和六个0.6 A-3 A的功率输 出级作为基础部分。对此选择性地，在所示的实施形式中设置分别用 虚线表示的双向接口的另一驱动器、两个50mA的小信号级、两个全 H桥、附加的监控模块、和其它的六个0.6A-3A的功率输出级。在电压源和传感器电源以及输出电压之外的元件互相通过串行连接ll进行通信。元件的相应输入和/或输出端子12、 12，、 12"通过通向 其边缘13的相应箭头来示出。与对控制设备的功能性所提出的要求有 关地，可以根据图来构造芯片10。由于灵活且模块化地建立芯片10的 可能性，可以超出基础部分而单独地补充控制设备的硬件功能。根据 相应的要求，可以由另外的元件来代替如在图中所示的芯片IO的可选 元件。利用本发明的扩展方案，使外围芯片组的分区与未来的要求相匹 配。重新分区的附加优点尤其在于其大的灵活性。因此已经可以用电 子单元或ASIC来表示控制设备的基本功能性。因此可以成本低地满足 低价格部分。尤其是可以利用电子单元或ASIC以模块化的方式提供单 独的基本功能性。因此不需要将复杂结构化的ASIC应用于这些基本功 能性。
权利要求
1.用于提供控制设备的基本功能性的控制芯片(10)，包括-具有至少两个、尤其三个输出电压的电压源；-尤其具有5V或3.3V输出电压的至少两个、尤其三个传感器电源；-双向接口用的至少一个驱动器；-CAN驱动器；-伺服控制装置；-具有诊断功能的主继电器输出级；-至少一个双向串行接口，用于控制输出级和用于与微控制器通信；-尤其具有0.6A至3A额定电流的至少六个功率输出级；-尤其具有50mA额定电流的至少一个小信号输出级，和-四个点火驱动器。
2. 按权利要求1的控制芯片(10)，其中构造诊断功能，用于识别 尤其是对电池电压的短路、对地短路、负荷下降或超温的故障。
3. 按权利要求1或2的控制芯片(10)，其中设置用于监控控制设 备的附加模块。
4. 按以上权利要求之一的控制芯片(10)，其中设置串行接口用的 附加驱动器。
5. 按以上权利要求之一的控制芯片(10)，其中设置尤其具有0.6 A 至3 A额定电流的六个附加功率输出级。
6. 按以上权利要求之一的控制芯片(10)，其中设置尤其具有50 mA 额定电流的两个附加小信号级。
7. 按以上权利要求之一的控制芯片(10)，其中设置两个全H桥。
8. 按权利要求7的控制芯片(10)，其中全H桥选择性地可以被 配置为单高边和低高边开关。
9. 按以上权利要求之一的控制芯片(10)，其中可以将传感器电源 从3.3 V配置到5V。
10. 尤其是机动车用的发动机控制设备，具有按以上权利要求之一 的控制芯片(10)。
11. 按权利要求10的发动机控制设备，该发动机控制设备被构造为 发动机管理系统的、尤其是燃料喷射系统的控制装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于提供控制设备的基本功能性的控制芯片(10)，所述控制芯片包括具有至少两个、尤其三个输出电压的电压源；尤其具有5V或3.3V输出电压的至少两个、尤其三个传感器电源；双向接口用的至少一个驱动器；CAN驱动器；伺服控制装置；具有诊断功能的主继电器输出级；至少一个双向串行接口，用于控制输出级和用于与微控制器通信；尤其具有0.6A至3A额定电流的至少六个功率输出级；尤其具有50mA额定电流的至少一个小信号输出级；和四个点火驱动器。
文档编号G05B19/042GK101243363SQ200680029624
公开日2008年8月13日 申请日期2006年8月4日 优先权日2005年8月8日
发明者B·莱布兰德, I·克劳特, M·柯施纳, U·冈瑟 申请人:罗伯特·博世有限公司