电容充电电路、安全气囊控制器及安全气囊系统的制作方法

1.本发明涉及充电技术，尤其涉及一种电容充电电路，本发明还涉及安全气囊控制器以及安全气囊系统。


背景技术：

2.目前，在安全气囊(air bag)控制器芯片组的设计中，对于每个贮能电容(energy reserve capacitor,er)的充电的电流需要根据安全气囊最坏的工作情况确定，这通常是依赖于开发人员经验来确定充电电流和充电控制策略。而在软件控制下的贮能电容的充电电流的抬升通常比较慢，这会导致贮能电容的充电时间非常长。因此希望能够改进现有技术中的这些问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服上述不足之处，解决现有技术中贮能电容充电时间较长的问题。本实用新型是通过以下方案实现的：
4.提供一种电容充电电路，其包括：
5.充电电源，其用于输出充电电压；
6.电压比较模块，其连接至所述充电电源，所述电压比较模块用于判断充电电压高于预设阈值时，所述电压比较模块输出指示充电的驱动信号；
7.电流调整模块，其分别连接至所述电压比较模块和所述充电电源，所述充电电流调整模块接收所述驱动信号并在接收到指示充电的驱动信号时使所述充电电源以最大充电电流对所述电容进行充电。
8.进一步地，所述电容充电电路包括：参考电压源，其用于输出预设的参考电压；所述电压比较模块连接至所述参考电压源，所述电压比较模块比较所获取的所述充电电源的采样电压和所述参考电压，当所述采样电压高于所述参考电压时，所述电压比较模块判断所述充电电压高于预设阈值。
9.进一步地，所述电压比较模块包括：电压反馈单元，其连接至所述充电电源，所述电压反馈单元用于获取所述充电电源的采样电压；比较单元，其分别连接至所述参考电压源和所述电压反馈单元，所述比较单元比较所接收到的所述参考电压和所述采样电压，当所述采样电压高于所述参考电压时输出指示充电的驱动信号。
10.进一步地，所述比较单元为电压比较器，所述电压比较模块用于判断充电电压低于预设阈值时，所述电压比较模块输出指示不充电的驱动信号。
11.进一步地，所述电压反馈单元包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻串联地连接于所述充电电源，从所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间获取电压作为所述采样电压；以及所述电压比较器的反向输入连接所述参考电压，所述电压比较器的同向输入连接所述采样电压，所述电压比较器的输出表示所述驱动信号。
12.进一步地，所述充电电流调整模块包括：驱动单元，其连接至所述电压比较器并接收所述驱动信号，所述驱动单元根据所述驱动信号输出驱动电压；电流调整单元，其连接于所述充电电源与所述电容之间并且与所述驱动单元连接，当所述驱动信号指示充电时所述驱动电压使所述充电电源以最大充电电流对所述电容进行充电，或当所述驱动信号指示不充电时所述驱动电压使所述充电电源对所述电容断电。
13.进一步地，所述电流调整单元为金属-氧化物半导体场效应管，所述金属-氧化物半导体场效应管的栅极与所述驱动单元连接，所述金属-氧化物半导体场效应管的源极与所述充电电源连接，所述金属-氧化物半导体场效应管的漏极与所述电容的充电端连接，所述电容的另一端接地；以及当所述驱动单元输出的所述驱动电压大于或等于所述金属-氧化物半导体场效应管的工作电压时，所述金属-氧化物半导体场效应管的源极和漏极导通，所述充电电源以最大输出电流为所述电容充电。
14.进一步地，所述参考电压源是所述充电电源的输出充电电压的分压。
15.根据本实用新型的另一方面还提供了安全气囊控制器，其具有贮能电容，所述安全气囊控制器中设置有前述技术方案中所提供的电容充电电路，所述电容充电电路用于给所述贮能电容充电。
16.根据本实用新型的另一方面还提供了安全气囊系统，其特征在于，所述安全气囊系统包括安全气囊、气体发生器、传感器和前述技术方案中所提供的安全气囊控制器，所述安全气囊控制器分别电连接至所述传感器和所述气体发生器，所述气体发生器与所述安全气囊连接；所述传感器检测到碰撞事件时向所述安全气囊控制器发送所述安全气囊充气指令，所述安全气囊控制器响应于所述充气指令，向所述气体发生器发送充气开启指令并为所述气体发生器提供工作电压，所述气体发生器响应于所述充气开启指令，对所述安全气囊进行充气。
17.本实用新型的方案提供的电容充电电路，通过设置电压比较模块和充电电流调整单元能够根据电源电压情况对充电电容的充电电流进行调整，使充电电流调整单元以充电电源的最大输出电流对充电电容进行充电，无需远程控制信号即可实现对充电电流的控制，提高了充电电容的充电效率。
附图说明
18.本发明的特征、特点、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得显而易见。
19.图1为根据本技术实施方式的电容充电电路的示意性框图；
20.图2为根据图1中的电容充电电路的一个示例。
具体实施方式
21.下面结合图1至图2详细地阐明本实用新型实施例的技术方案。
22.图1为本技术实施例的电容充电电路的示意性框图，本实施例中的充电电容cer是片式多层陶瓷电容器(multi-layer ceramic capacitor，mlcc)。如图所示，电容充电电路包括充电电源10、电压比较模块、参考电压源13、电流调整模块和充电电容cer。其中，电压比较模块连接至充电电源10，电压比较模块用于判断当充电电压高于预设阈值时，电压比较模块输出指示充电的驱动信号为充电电容cer充电，充电电流为i_charge。电压比较模块
包括比较单元15和电压反馈单元12，电流调整模块包括驱动单元14和充电电流调整单元11。具体地，充电电源10用于输出充电电压，电压反馈单元12获取充电电源10的采样电压并将该采样电压向比较单元15输出。比较单元15将采样电压与参考电压源13输出的预设的参考电压进行比较，当采样电压高于参考电压时比较单元15判断所述充电电压高于预设阈值，并且向驱动单元14输出指示充电驱动信号。驱动单元14用于根据驱动信号向充电电流调整单元11输出驱动电压。与此同时，电压比较模块判断充电电压低于预设阈值时，电压比较模块输出指示不充电的驱动信号。电流调整单元11设置于充电电源10与充电电容cer之间，充电电流调整单元11根据驱动电压调整对充电电容cer的充电电流，使用电路所能承载的的最大充电电流对充电电容cer进行充电。或者，当驱动信号指示不充电时驱动电压信号使充电电源对充电电容断电。
23.参考图2，图2是根据图1中电容充电电路的一个示例。如图所示，电压反馈单元12包括第一分压电阻r_up和第二分压电阻r_down，第一分压电阻r_up和第二分压电阻r_down串联地连接至充电电源vup，第一分压电阻r_up和第二分压电阻r_down连接于充电电源vup后，通过第一分压电阻r_up和第二分压电阻r_down对充电电源10进行分压，从第一分压电阻r_up和所述第二分压电阻r_down之间获取电压作为采样电压。然后比较单元15将采样电压与参考电压vref进行比较并控制驱动单元14以控制充电电流调整单元11的工作状态。本实施例中，将预设的参考电压vref设置为低于比较单元15所获取的第一分压电阻r_up上的分压电压，因此，比较单元15判断采样电压高于参考电压时，比较单元15输出驱动信号，驱动单元14接收到驱动信号并向充电电流调整单元 11输出驱动电压，该驱动电压使充电电流调整单元11开启，并且使充电电源10以最大的充电电流对充电电容cer进行充电，从而能提升充电电容的充电效率。本实施例中，参考电压源还可以是充电电源的输出电压的分压。
24.本实施例中，充电电流调整单元11可以为金属-氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)，如图2所示，mosfet的栅极与驱动单元14连接，mosfet的源极与充电电源vup连接，mosfet的漏极与电容cer的充电端连接，电容cer的另一端接地。
25.进一步地，比较单元15为电压比较器，电压比较器的反向输入连接参考电压源13，电压比较器的同向输入连接采样电压，电压比较器的输出表示驱动信号。比较单元15将采样电压与参考电压源13输出的预设的参考电压进行比较，当判断采样电压高于参考电压时向驱动单元14输出指示充电的驱动信号。本实施例中，比较单元15确定采样电压低于参考电压时，向驱动单元14输出mosfet的源极和漏极的驱动信号，驱动单元14根据驱动信号向充电电流调整单元11输出驱动电压。mosfet设置于充电电源vup与充电电容cer之间，mosfet导通并且电路所能承载的最大电流对充电电容cer进行充电。
26.此外，本实施例中，当对充电电容cer充电完成即充电饱和后，充电电流会下降直至为零，此时电源电压vup和电容的电压相等。同时，采样电压又会有一个上升，恢复到充电开始时的初始的状态。此时 mosfet管依然导通但是没有充电电流，直至下一个充电循环。
27.本实施例的电容充电电路适用于特定应用集成电路(applicationspecific integrated circuit，asic)中，asic也可以由现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)、可编程逻辑器件(pld， programmable logic device)、复杂可编程逻辑器件(cpld，complexprogrammable logic device)等来替代。
28.包含本实施例的电容充电电路的asic应用于车辆中的安全气囊的控制单元(electronic control unit，ecu)中，并且安全气囊的控制单元应用于安全气囊控制系统中，安全气囊控制系统包括安全气囊、气体发生器、传感器和上述实施例的安全气囊控制器，安全气囊控制器中设置有上述实施例的电容充电电路，传感器与安全气囊控制器电连接，气体发生器与安全气囊控制器电连接，气体发生器与安全气囊连接。当传感器检测到碰撞事件时，传感器向安全气囊控制器发送安全气囊充气指令，所述安全气囊控制器响应于充气指令，向气体发生器发送充气开启指令并为气体发生器提供工作电压，气体发生器响应于充气开启指令，对安全气囊进行充气。
29.本实施例通过设置电压反馈单元12、比较单元15、驱动单元14及充电电流调整单元11，能够根据电源电压的情况对充电电容cer的充电电流进行调整，使得充电电流调整单元11可以以充电电源的最大输出电流对充电电容cer进行充电，无需远程控制信号即可实现对充电电流的控制，提升了充电电容cer的充电效率。
30.在本实用新型的实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
31.在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下，本领域内的技术人员还可以对各细节进行修改和替代。本实用新型的保护范围仅由权利要求限定。