[发明专利]涌入电流限制电路

说明书

技术领域

各种实施方式涉及涌入电流限制电路。

背景技术

很多电子装置在第一次导通时吸入很高的瞬时输入电流。这些电流称为涌入电流，并且它们不仅使例如电子装置内的过流保护装置的设计复杂化，而且还因为那些涌入电流可以在数量级上超过电子装置的正常稳态操作电流，所以它们还可能对电子装置造成实际损坏。

必须处理涌入电流的一个电子领域是气囊系统。当今使用的气囊系统大部分包括可以用于存储电荷的储能电容器以用于为某种原因（例如，由于撞击而失去到车辆电池的电连接）的情况。因此，储能电容器的电容通常很大，例如在以33V的操作电压存储的330毫库的电荷量的示例性情况下，该电容可以是几十毫法，例如10mF。通过尺寸合适的储能电容器，气囊模块可以因此提供有来自该储能电容器的能量并且能够继续它的合适的操作。因此，气囊甚至在事故的情况下失去到电池的连接时，也可以打开。然而，对于在启动汽车点火时可能出现的触发气囊模块发动的涌入电流，具有大电容的储能电容器的存在可能是有问题的。当点火钥匙插入并且转动同时汽车即将发动时，高的涌入电流可以被放空的（即，放电过的）储能电容器吸入。客户需要快速和受控制的涌入电流阶段。然而，在过去报道了与在允许储能电容器以不受控制的方式充电时的涌入电流的不恰当处理甚至导致气囊的失误展开相关的严重问题。

随着遥控门锁进入机动车市场，很多汽车制造商选择在点火钥匙插入点火装置之前，即，当按下解锁车门的遥控按钮时启动气囊模块。该特征要求所谓的“唤醒开关”，该唤醒开关允许气囊模块在以传统方式经由点火开关启动汽车之前被启动。然而，当处于睡眠模式时，断开状态下的“唤醒开关”可能导致非常低的静态电流消耗。

两个前述要求通常彼此分开地设置在气囊模块中。电容器涌入电流限制器可以以具有分流电阻的NFET（n沟道场效应晶体管）的形式来设置。流经NFET的电流经由分流电阻来监测并且可以使用过流调节器来控制NFET的栅极，从而使得NFET被驱动进入与流经它的电流相对应的大致导通状态。然而，该方案需要另外的分流电阻和包括过流调节器的NFET栅极驱动器。这两个组件是占空间并且昂贵的。可以使用设置有内部电流感测功能的专用感测NFET来代替分开的另外的分流电阻。这些方法会具有另外的缺点，即在高涌入电流的情况下，作为线性控制器的NFET会得到并且因此必须消耗更多的功率。此外，因为电流受限制，所以气囊模块的主要微控制器可能以100毫秒以上的量级的延迟来开始其操作。

被配置为提供电容器涌入电流限制的另外的设置可以包括耦接在参考电位和储能电容器的一侧之间的限流电阻器，其中，开关（例如，NFET）可以与限流电阻并联地耦接。在气囊模块的正常操作期间（即，在涌入限流阶段之后当汽车已经在开动时）以NFET来旁路限流电阻器。在另一中设置中，在电池和储能电容器之间设置升压转换器。限流电阻器设置在升压转换器的升压电容器和储能电容器之间，其中，二极管与限流电阻器并联地耦接以便在失去电池时提供反向路径并且整个必须提供有来自储能电容器的能量。在这种情况下，升压电容器和储能电容器必须作为分开的实体提供，这增加了配置的空间和成本要求。

唤醒开关功能可以通过在电池和气囊模块之间提供唤醒开关（例如PFET（p沟道FET））来实现，其中，唤醒开关可以通过来自汽车电子的对应信号（例如，通过对应的CAN（控制器局部网络）信号）来导通和断开。PFET可以由基本上只有PFET的一半尺寸的NFET代替，但是这要求栅极电压处于源极电压之上，从而可能必须使用充电泵。然而，这两种设置都没有提供软启动功能。

在另外的方法中，唤醒开关功能和电容器涌入电流限制功能可以一个共用集成的概念来提供。该概念基于智能升压转换器整流器二极管，该智能升压转换器整流器二极管由基于面对面的配置构成，从而消除现有的体二极管并且实现类似于继电器的“理想开关”。两个整流器二极管提供在睡眠模式（断开状态）下的储能电容器与电池的隔离，并且还提供用于主要操作模块的上电的涌入电流限制和用于升压转换器操作的整流功能。

发明内容

在各种实施方式中，提供了一种电路，该电路包括：输入端，接收输入电压；开关，其第一受控输入耦接至输入端；电感，其第一端可以串联地耦接至开关的第二受控输入；续流二极管，其中，第一二极管端可以与开关的第二受控输入和电感的第一端耦接，并且其中，第二二极管端可以与参考电位耦接；电容器，与电感的第二端耦接；以及控制器，被配置为以连续电流模式来操作开关和电感从而对电容器充电。

附图说明