JP4381076B2 - エアバック点火回路及びエアバック点火装置 - Google Patents
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Description
衝突時には、バッテリが電源回路から外れることが予想されるため、バックアップコンデンサを電源に接続し、バッテリが外れた場合でも確実にスクイブに給電できるようにしている。
バッテリ1からイグニッションスイッチIG及びステップアップコンバータ2を通して点火電源3に電源電圧VSUが供給される。バックアップコンデンサCBUが、チャージャ4及び放電ダイオードD2を通して電源3に接続される。コンデンサCBUは、常時、チャージャ4により充電される。
電源3とグラウンドとの間に、センスMOS(Tr1、Tr2)、スクイブ5、MOSトランジスタTr3が接続される。
図5に示す回路構成の内、四角で囲われた部分は、1つのエアバッグ制御IC6により構成される。
スイッチS3は、自動車の衝突が検出されたときにECUから出力される点火信号によりオンをする。これにより、差動増幅器AMP2が作動を開始し、センスMOS(Tr1、Tr2)をオンさせる。センスMOS(Tr1、Tr2)がオンされ、スクイブ5に点火電流が流れることにより着火・爆発し、その勢いでエアバッグが開く。
図2を用いて、逆流防止ダイオードD1について説明をする。
イグニッションIGがオフの状態で、スクイブ5の下流側がバッテリ配線とショートすると、図2に示す経路を通って電源3のバックアップコンデンサCBUに向かって電流が流れる。この逆電流が流れるとスクイブ5が作動をし、エアバッグが開いてしまう。このような事態を防ぐために、ダイオードD1を挿入し逆電流が流れるのを阻止している。
図3は、センスMOS(Tr1、Tr2)のVDS−ID特性を示す。図の横軸はドレイン−ソース電圧VDS(以下、「ドレイン電圧VDS」と略称する。)で、縦軸はドレイン電流IDである。ドレイン電圧VDSは、電源電圧VSUの増減に応じて同様に増減をする。
図1のセンスMOSのミラー側トランジスタTr1のドレイン電圧VDSはソース側トランジスタTr2のドレイン電圧VDSより電流検出抵抗R1の電圧降下V1分だけ低くなっている。
図4において、実線は理想的な作動電流特性を示す。理想的な状態とは、電源電圧VSUが低下してもトランジスタTr1、Tr2のドレイン電圧VDSが等しい場合である。この場合は、ドレイン電流IDの電流差も生じない。
本発明は、エアバッグ点火回路において、バックアップコンデンサの容量を小さくすることを目的とするものである。
また、本発明は、電源に接続された逆流防止用ダイオードを介して電流が供給されるソース側トランジスタと、電源に接続された低飽和逆流防止用回路を介して電流が供給されるミラー側トランジスタとを有し、点火信号を入力すると、電源から供給された電流をスクイブに出力するカレントミラー回路と、ミラー側トランジスタのドレインに接続された電流検知抵抗を有するエアバック点火回路を対象とする。
さらに、本発明は、電源に接続された低飽和逆流防止用回路を介して電流が供給されるソース側トランジスタと、電源からの電流が供給されるミラー側トランジスタとを有し、点火信号を入力すると、電源から供給された電流をスクイブに出力するカレントミラー回路と、ミラー側トランジスタのドレインに接続された電流検知抵抗を有するエアバック点火回路を対象とする。
さらに、本発明は、電源と、スクイブと、ミラー側トランジスタ及びソース側トランジスタを有し、点火信号を入力すると前記電源から供給された電流をスクイブに出力するカレントミラー回路と、カレントミラー回路のミラー側トランジスタのドレインに接続された電流検出抵抗と、電源とカレントミラー回路のソース側トランジスタとの間に接続された逆流防止用ダイオードと、電源と電流検出抵抗との間に接続された低飽和逆流防止回路を有するエアバック点火装置を対象とする。
さらに、本発明は、電源と、スクイブと、ミラー側トランジスタ及びソース側トランジスタを有し、点火信号を入力すると前記電源から供給された電流をスクイブに出力するカレントミラー回路と、カレントミラー回路のミラー側トランジスタのドレインに接続された電流検出抵抗と、電源とカレントミラー回路のソース側トランジスタとの間に接続された低飽和逆流防止回路を有するエアバック点火装置を対象とする。
この構成により、電源電圧が低下しても、センスMOSのセンス比を一定にすることができ、エアバッグ点火保証電圧VLを低くすることができる。これにより、バックアップコンデンサの容量を小さくすることができる。
放電ダイオード及び逆流防止用ダイオードは、バックアップコンデンサとセンスMOSとの間にあって、その順方向電圧降下により電源電圧を低下させる。これに対し、低飽和逆流防止回路は、逆流防止の機能を持つと共に、オン抵抗が小さいという特性がある。したがって、センスMOSに供給される電圧を上昇させることができ、その分コンデンサ容量を低減することができる。
センスMOS(Tr1、Tr2)のミラー側電路において、電源3と電流検出抵抗R1との間に、低飽和逆流防止回路としてのPチャネルMOS(Tr4)が挿入される(以下、「PチャネルMOS」は「PchMOS」と略称する)。PchMOS(Tr4)は、発熱を考慮してIC6の外付けとされる。
PchMOS(Tr4)は、スイッチS1の動作によりオンオフされる。スイッチS1のオンオフ動作の詳細については後述するが、点火信号がゲートに入力されるときオンされるか、又は、それ以前にオンされる。
点火信号が入力されると、センスMOS(Tr1、Tr2)がオンをして点火電流が流れる点は、基本回路(図1)と同様である。
したがって、本例によれば、エアバッグ点火保証電圧VLを下げることができるので、不要にコンデンサCBUの容量を大きくする必要がなくなる。
図6のエアバッグ点火回路は、PchMOS(Tr4)をエアバッグ制御IC6に内蔵させた点が図5の回路と異なる。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
本例によれば、実施例1と同等の効果を奏すると共に、エアバッグ制御IC6の製作時にPchMOS(Tr4)を製作することができ、コストを抑えることができる。また、IC6の端子数も削減することができる。
本例は、実施例1、2で説明したPchMOS(Tr4)のオンオフ制御を具体化したものである。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
図7の回路は、実施例2(図6)の回路のPchMOS(Tr4)のオンオフを制御するスイッチS1を、点火信号によりオンオフするものである。
また、図7の回路では、PchMOS(Tr4)をIC6に内蔵しているが、実施例1(図5)と同様に、PchMOS(Tr4)とスイッチS1を外付けとすることもできる。
図8のエアバッグ点火回路は、実施例3(図7)におけるPchMOS(Tr4)のオンオフ制御の異なる方法を提供するものである。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
したがって、本例では、寄生ダイオードの電圧降下V2により、センスMOSのミラー側トランジスタTr1のドレイン電圧VDSがソース側トランジスタTr2のドレイン電圧VDSより低下する。しかし、電源電圧VSUが高いのであるから、図3、図4で説明したように、点火電流が増加するという問題は生じない。
なお、図8の回路では、PchMOS(Tr4)をIC6に内蔵しているが、実施例1(図5)と同様に、PchMOS(Tr4)とスイッチS1は外付けとすることもできる。
図9のエアバッグ点火回路では、差動増幅器AMP3の接続関係が、実施例4の回路(図8)と異なるのみである。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
図9の差動増幅器AMP3は、反転入力端子(−)に電源3が接続され、非反転入力端子(+)に基準電圧源7が接続される。また、点火信号の入力とは無関係に動作する。
イグニッションスイッチIGをオンさせ、ステップアップコンバータ2により電源電圧VSUが上昇し、バッテリ電圧より高くなると、PchMOS(Tr4)はオンとなる。したがって、ECUから点火信号が入力されたときは、PchMOS(Tr4)はオンとなっており、実施例1で説明した動作が実行される。
一方、バッテリ電圧より電源電圧VSUの方が低い状態では、PchMOS(Tr4)はオフとなるので、図2に示したショートが発生しても、スクイブ5側からPchMOS(Tr4)を通して電源3へ電流が逆流することはない。
なお、図9の回路は、PchMOS(Tr4)をIC6に内蔵しているが、実施例1(図5)と同様に、PchMOS(Tr4)とスイッチS1は外付けとすることもできる。
エアバッグ制御ICには、通常、複数のエアバッグ点火回路が内蔵される。本例は、複数のエアバッグ点火回路でPchMOS(Tr4)を共用するものである。
図10の回路は、実施例2(図6)のエアバッグ点火回路を複数化したものである。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
本例では、点火信号が1つの回路だけに入力された場合又は、複数の回路に同時に入力された場合のいずれでも、PchMOS(Tr4)はオンになる。したがって、各回路においては、実施例1で説明したとおりの動作が実行される。
また、図9に示した例は、エアバッグ点火回路が2個の場合であるが、3個以上の場合も同様に実施できる。
さらに、図10の回路では、PchMOS(Tr4)をIC6に内蔵しているが、実施例1(図5)と同様に、PchMOS(Tr4)とスイッチS1を外付けとすることもできる。
実施例6の複数エアバッグ点火回路(図10)のPchMOS(Tr4)のオンオフ制御は、実施例3−5のいずれの方法によっても行うことができる。
実施例3(図7)のように、点火信号によりPchMOS(Tr4)をオンさせようとする場合は、以下に説明するように、各回路の点火信号のオアで動作をさせるようにすれば良い。
各エアバッグ点火回路に入力される点火信号は、各添加回路のスイッチS3をオンさせると同時に、オア回路ORに入力される。オア回路ORの出力によりスイッチS1がオンオフ制御される。したがって、エアバッグ点火回路が1つでも動作すれば、PchMOS(Tr4)がオンとなる。
実施例6に実施例5(図9)の方法を適用する場合は、点火信号がPchMOS(Tr4)のオンオフ制御に使用されていないので、図9の差動増幅器AMP3に関する回路をそのまま図11の回路に適用すればよい。
図12の回路は、基本回路(図1)の逆流防止用ダイオードD1の代わりに低飽和逆流防止回路であるPchMOS(Tr5)を適用したものである。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
PchMOS(Tr5)は、ドレインが電源側に、ソースがPchMOS(Tr1、Tr2)側に接続される。PchMOS(Tr5)のオンオフは、IC6に内蔵されたスイッチS1により制御される。
本例においては、センスMOS(Tr1、Tr2)と電流検出抵抗R1との接続関係が基本回路(図1)と同様になっているので、図3、図4で説明したと同様に、電源電圧VSUの低下により、トランジスタTr1、Tr2のドレイン電流に差が生じ、ある電圧VL2まで低下すると点火電流が増加するという現象が起こる。しかしながら、本例においては、この減少による悪影響を、以下に説明するように軽減することができる。
図13の回路は、実施例8(図12)の逆流防止にPchMOS(Tr5)を使用する例に、実施例1−7(図5−図11)のセンスMOS(Tr1、Tr2)のミラー側電路にPchMOS(Tr4)を挿入する例を適用したものである。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
なお、PchMOS(Tr4)及びPchMOS(Tr5)をオンオフするスイッチS1は、実施例3−実施例5のいずれかの方法で実施することができる。
図14の回路は、基本回路(図1)において、バックアップコンデンサCBUの放電ダイオードD2の代わりに、低飽和逆流防止回路を適用したものである。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
点火信号が入力されたとき、又はそれ以前にPchMOS(Tr6)はオンとなっており、電源電圧VSUは、基本回路(図1)よりも、放電ダイオードD2の電圧降下VFがなくなった分、高くなっている。
図15の回路は、実施例2の回路(図6)において、バックアップコンデンサCBUの放電ダイオードD2の代わりに、実施例10のPchMOS(Tr6)を適用したものである。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
本例は、更に、実施例10(図14)と同様に、放電ダイオードD2の代わりにPchMOS(Tr6)を適用したことで、電源電圧VSUを高くしている。
また、本例は、実施例2の回路に実施例10のPchMOS(Tr6)を適用したものであるが、同様に、実施例1、実施例8の回路に実施例10のPchMOS(Tr6)を適用しても同様の効果を得ることができる。
PchMOS(Tr6)を制御するスイッチS2のオンオフは、前述のように、実施例3−5のいずれかの方法で制御することができる。
本例は、スイッチS2のオンオフ制御の、更にほかの例を示すものである。
図16の回路は、実施例11の回路(図15)において、スイッチS2のオンオフ制御を行う差動増幅器を追加したものである。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
差動増幅器AMP4は、バッテリ電圧を監視し、基準電圧以下となるとPchMOS(Tr6)をオンさせて、コンデンサCBUからの放電電流によるPchMOS(Tr6)の発熱を低減する。バッテリ電圧が基準電圧以上であれば、PchMOS(Tr6)をオフさせて、電源3からコンデンサCBUに大電流が流れるのを防止する。
図17の回路は、実施例2(図6)のPchMOS(Tr4)を、増幅器でリニアに制御することで、センスMOSのトランジスタTr1、Tr2のドレイン電圧が等しくなるようにするものである。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
センスMOSのミラー側トランジスタTr1のドレイン電圧VDSを差動増幅器器AMP1の非反転入力端子に、ソース側トランジスタTr2のドレイン電圧VDSを差動増幅器AMP1の反転入力端子に接続する。
また、本例によれば、外付けダイオードである逆流防止ダイオードD1の電圧降下VFが温度変動により変化をした場合の補償も行われる。
図17の回路では、PchMOS(Tr4)とスイッチS1をIC6に内蔵しているが、実施例1(図5)と同様に、PchMOS(Tr4)とスイッチS1は外付けとすることもできる。
図18の回路は、実施例6(図10)の複数の点火回路を有するエアバッグ点火回路において、PchMOS(Tr4)のオン抵抗を実施例13(図17)のようにリニアに制御できるようにしたものである。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
定電流制御を行う差動増幅器AMP2は、抵抗R1の電圧降下V1と抵抗R2の電圧降下V1が等しくなるようにセンスMOS(Tr1、Tr2)を制御している。したがって、抵抗R2のグラウンド側電位を利用することで、差動増幅器AMP1の非反転入力端子には、センスMOSのミラー側トランジスタTr1のドレイン電圧VDSと同等の電圧が入力されたこととなる。
このとき複数の点火回路が同時に動作をしても、それぞれの定電流制御回路は別々に動作可能で、互いに影響を及ぼすことがない。
実施例13(図17)では、PchMOS(Tr4)を制御する差動増幅器AMP1の入力部を変更したものである。したがって、これまでの説明と重複する説明は省略する。
なお、本例は、実施例14(図18)に示す複数の点火回路でPchMOS(Tr4)を共用する回路にも適用可能である。
2…ステップアップコンバータ
3…点火電源
4…チャージャ
5…スクイブ
6…エアバッグ制御IC
7、8…基準電圧源
AMP1−AMP4…増幅器
CBU…バックアップコンデンサ
D1…逆流防止用ダイオード
D2…放電ダイオード
D3…IC内蔵ダイオード
ID…ドレイン電流
IG…イグニッションスイッチ
OR…オア回路
R1…電流検出抵抗
R2…点火電流発生基準抵抗
S1−S3…スイッチ
Tr1、Tr2…センスMOS
Tr3…MOS
Tr4−Tr6…PchMOS
V1…抵抗R1の電圧降下
V2…ダイオードD2の電圧降下
VDS…センスMOSのドレイン電圧
VF…ダイオードD1の電圧降下
VL…エアバッグ点火保証電圧
VSU…電源電圧
Claims (4)
- エアバック点火回路において、
電源に接続された逆流防止用ダイオードを介して電流が供給されるソース側トランジスタと、電源に接続された低飽和逆流防止用回路を介して電流が供給されるミラー側トランジスタとを有し、点火信号を入力すると、電源から供給された電流をスクイブに出力するカレントミラー回路と、
前記ミラー側トランジスタのドレインに接続された電流検知抵抗と、
を有することを特徴とするエアバック点火回路。 - エアバック点火回路において、
電源に接続された低飽和逆流防止用回路を介して電流が供給されるソース側トランジスタと、電源からの電流が供給されるミラー側トランジスタとを有し、点火信号を入力すると、電源から供給された電流をスクイブに出力するカレントミラー回路と、
前記ミラー側トランジスタのドレインに接続された電流検知抵抗と、
を有することを特徴とするエアバック点火回路。 - エアバック点火装置であって、
電源と、
スクイブと、
ミラー側トランジスタ及びソース側トランジスタを有し、点火信号を入力すると前記電源から供給された電流を前記スクイブに出力するカレントミラー回路と、
前記カレントミラー回路の前記ミラー側トランジスタのドレインに接続された電流検出抵抗と、
前記電源と前記カレントミラー回路の前記ソース側トランジスタとの間に接続された逆流防止用ダイオードと、
前記電源と前記電流検出抵抗との間に接続された低飽和逆流防止回路と、
を有することを特徴とするエアバック点火装置。 - エアバック点火装置であって、
電源と、
スクイブと、
ミラー側トランジスタ及びソース側トランジスタを有し、点火信号を入力すると前記電源から供給された電流を前記スクイブに出力するカレントミラー回路と、
前記カレントミラー回路の前記ミラー側トランジスタのドレインに接続された電流検出抵抗と、
前記電源と前記カレントミラー回路の前記ソース側トランジスタとの間に接続された低飽和逆流防止回路と、
を有することを特徴とするエアバック点火装置。
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