專利名稱：用于保護(hù)與安全相關(guān)的電子電路免于故障的保護(hù)裝置的制作方法
用于保護(hù)與安全相關(guān)的電子電路免于故障的保護(hù)裝置
背景技術(shù)：
下文描述了用于保護(hù)與安全相關(guān)的電子電路免于故障的保護(hù)裝置。所述裝置基于 自監(jiān)測原理并便于連續(xù)監(jiān)控重要工作參數(shù)，例如電子電路中電壓，因此能夠在早期探測即 將發(fā)生的故障。通過使用用于早期探測印制電路板上跡線之間短路的保護(hù)元件，防止了這種短路 的嚴(yán)重影響，其中所述保護(hù)元件被直接施加于印制電路板上。例如由滲入電路殼體的濕氣引起的短路，導(dǎo)致電控部件的意外激活。由于機(jī)動車 電子化的增加使得這個問題更加頻繁地變得明顯。一個示例為電子停車制動，其中相關(guān)控 制電子器件被布置在致動器內(nèi)或致動器上?，F(xiàn)有技術(shù)印制電路板或多層電路板(其包括若干層的印制電路板)被用于多種電子器件。 印制電路板為由具有附著有導(dǎo)電連接件的絕緣材料制成的支撐體。印制電路板被用于電子 電路部件和部分的機(jī)械固定和電連接。集成電路可被直接設(shè)置在印制電路板上或印制電路 板內(nèi)。在多層電路板中，這種印制電路板彼此電地和/或機(jī)械地連接。這種印制電路板上或者多層電路板中的短路可導(dǎo)致故障。發(fā)現(xiàn)具有相應(yīng)工作電勢的電壓控制部分對短路具有高靈敏度。例如，如果在地面 車輛中用于控制地面電子停車制動(EPB Electronic ParkingBrake)的電路中出現(xiàn)具有 對應(yīng)于EPB的電勢的工作電勢的短路，則EPB被意外激活。如果在停車模式下松開剎車或 在駕駛車輛時施用剎車，則對于安全性而言這是特別嚴(yán)重的。探測印制電路板上的短路的一種已知方法為對于具有電源電壓電勢的區(qū)域在印 制電路板上安裝有源保護(hù)電路。有源保護(hù)電路包括電子評估單元，該電子評估單元監(jiān)測例 如電壓、電流和溫度的參數(shù)。根據(jù)電子評估單元的測量，布置在印制電路板上的電路部件、 部分和組隨后被帶入安全狀態(tài)。這可防止由短路電流引起的下游組件的故障或意外激活， 或毀壞，該短路電流通常明顯高于工作電流。DE 198M914A1描述了用于探測受控電源開關(guān)的負(fù)載電路中的故障(尤其是短 路)的方法和電路結(jié)構(gòu)。開始調(diào)節(jié)受控電源開關(guān)中負(fù)載電流限制被用作針對短路的措施。然而，如果多個短路并行發(fā)生，則這里描述的保護(hù)設(shè)備無法提供充分的保護(hù)。目的根據(jù)這個問題，詳細(xì)說明了一種簡單且實施成本低的保護(hù)布置。技術(shù)方案權(quán)利要求1中詳述的保護(hù)電路可被用作此問題的解決方案。所述保護(hù)電路被布置 在印制電路板上，在該印制電路板上布置了至少一根電源電壓跡線、至少一個半導(dǎo)體開關(guān) 和至少一個控制部件。所述半導(dǎo)體開關(guān)和控制部件各具有至少一個端子，其中控制部件的 第一端子和半導(dǎo)體開關(guān)的第一端子電連接。第一導(dǎo)體回路被布置在印制電路板上，使得該 第一導(dǎo)體回路在電源電壓跡線與半導(dǎo)體開關(guān)和/或控制部件之間圍繞導(dǎo)電連接件。所述第 一導(dǎo)體回路連接到至少一個電子評估單元，所述電子評估單元被設(shè)計用于監(jiān)測施加于第一導(dǎo)體回路的電壓電勢，或者用于測量第一導(dǎo)體回路中的電流。電子評估單元可被制造為分立探測電路，或者甚至被制造為微處理器或?qū)Ｓ眉?電路(ASIC :Application-Specific Integrated Circuit)。與電子評估單元相關(guān)聯(lián)的第一導(dǎo)體回路用于探測印制電路板上的電源電壓跡線 和其它跡線之間可能的短路，例如由于液體或異物而發(fā)生的短路。第一導(dǎo)體回路具有不超過電源電壓電勢的預(yù)定電壓電勢、或地電勢。短路電勢明顯高于電源電壓電勢。如果第一導(dǎo)體回路所圍繞的連接電纜具有短路 電勢，則所述連接電纜將短路電勢轉(zhuǎn)移到第一導(dǎo)體回路。電子評估單元測量第一導(dǎo)體回路 上電勢的顯著增長并因此探測到短路。如果探測到表示一處或多處發(fā)生短路的錯誤電壓或故障電流，則可將相應(yīng)的出錯 消息發(fā)送給用戶，并且印制電路板上的電路可進(jìn)入安全狀態(tài)。第一導(dǎo)體回路圍繞的電路可 例如長期失效。為達(dá)到此目的，可使用各種方法或它們的組合?？梢栽谟≈齐娐钒迳蠈τ诎踩陵P(guān)重要的導(dǎo)電路徑上設(shè)置保護(hù)元件和/或跡線 變窄。在短路的情況下，這確保了界定印制電路板上具有短路電勢的區(qū)域?？杀徊贾迷谟≈齐娐钒迳系陌雽?dǎo)體開關(guān)，例如處理器或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)，具 有在短路情況下以受控方式被毀壞的集成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。在短路的情況下，這也確保了界定 印制電路板上具有短路電勢的區(qū)域。在可以被包括在印制電路板中的處理器中，在短路的情況下，處理器中包括的閃 存單元被寫入。這同樣也會導(dǎo)致受短路影響的電路部分、部件或組失效。所要求保護(hù)的保護(hù)電路包括第二導(dǎo)體回路，所述第二導(dǎo)體回路被布置在印制電路 板上，使得第二導(dǎo)體回路將控制部件的第一端子和半導(dǎo)體開關(guān)的第一端子之間的導(dǎo)電連接 件與半導(dǎo)體開關(guān)、電源電壓跡線隔開，并且至少與控制部件中的同樣連接到電源電壓跡線 的那些區(qū)域隔開。所述第二導(dǎo)體回路不受電子評估單元監(jiān)測。所述第二導(dǎo)體回路處于預(yù)定的電勢，所述預(yù)定的電勢被選擇為使得在所圍繞的 電路發(fā)生一處或多處短路的情況下導(dǎo)致非臨界狀態(tài)。所述第二導(dǎo)體回路可以是自由電勢 (potential-free)0半導(dǎo)體開關(guān)的第一端子完全被第二導(dǎo)體回路圍繞。這確保了在被第二導(dǎo)體回路所 圍繞的電路發(fā)生一處或多處短路的情況下，通過第二導(dǎo)體回路將半導(dǎo)體開關(guān)的第一端子上 呈示的高的短路電勢降低限定量。這是由于以下原因而發(fā)生的，即，第二導(dǎo)體回路的電阻使 得一旦超過半導(dǎo)體開關(guān)的第一端子上的限定閾值則其使得電力從半導(dǎo)體開關(guān)的第一端子 撤出，并使在半導(dǎo)體開關(guān)上呈現(xiàn)的電勢降低限定量。這提供了針對半導(dǎo)體開關(guān)激活中的損壞的無源保護(hù)，從而防止連接在半導(dǎo)體開關(guān) 下游的部件的意外激活。這種下游部件可以是例如地面車輛中的電子停車制動。所述下游部件的限定工作電勢明顯低于短路電勢。因此兩個導(dǎo)體回路允許對下游 部件的控制并且不會明顯地降低控制電勢或報告短路。這種導(dǎo)體回路優(yōu)選地被布置在具有電源電壓電勢的區(qū)域周圍和/或關(guān)鍵電路部 分、部件或組周圍。
半導(dǎo)體開關(guān)和控制部件各具有第二端子。半導(dǎo)體開關(guān)的第二端子和控制部件的第 二端子電連接到電源電壓跡線。第一導(dǎo)體回路在電源電壓跡線與半導(dǎo)體開關(guān)和/或控制部 件之間圍繞該導(dǎo)電連接件。所述控制部件的第二端子被布置在控制部件上，使得控制部件 的第二端子與電源電壓跡線的距離盡可能的小。此外，控制部件具有第三端子和第四端子?？刂撇考牡谌俗雍偷谒亩俗泳哂?地電勢?？刂撇考牡谝欢俗颖徊贾迷诳刂撇考牡谌俗雍偷谒亩俗又g。第二導(dǎo)體回路的起點電連接到控制部件的第三端子。第二導(dǎo)體回路的終點電連接 到控制部件的第四端子。第二導(dǎo)體回路的這種布置意味著其被布置為閉合的第二導(dǎo)體回路。第二導(dǎo)體回路 將控制部件的第一端子和半導(dǎo)體開關(guān)的第一端子之間的導(dǎo)電連接件與半導(dǎo)體開關(guān)隔開，以 及至少與控制部件中的連接到電源電壓跡線的那些區(qū)域隔開。此外，至少一個半導(dǎo)體開關(guān)的閾值電壓被選擇為處于足夠高的電平，使得在半導(dǎo) 體開關(guān)的兩根饋線之間發(fā)生短路的情況下，施加到下游部件的電壓不足以操作和/或毀壞 該部件。另外，對于下游部件的工作電壓范圍有益的是容差盡可能的小。如果第一導(dǎo)體回路和第二導(dǎo)體回路至少部分是暴露的并且未被阻焊漆或其它絕 緣材料覆蓋，也是有利的。在一個特定的實施方式中，半導(dǎo)體開關(guān)為晶體管且半導(dǎo)體開關(guān)的第一端子為柵極 端子。在本實施方式中，電子連接件中的至少一個二極管被布置在控制部件的第一端子 和晶體管的柵極端子之間，和/或在晶體管內(nèi)設(shè)置有至少一個分壓器。這導(dǎo)致晶體管的閾 值電壓增加到足夠的電平，并因此降低短路的影響。至少一個二極管和至少一個分壓器可以集成在晶體管中，以使外界干擾的影響最 小。晶體管的所選閾值電壓越高，則在短路情況下施加于下游電動機(jī)的電壓就越低。 施加于電動機(jī)的該電壓低于電動機(jī)的工作電壓。晶體管具有為源極端子的第三端子。在所述的實施方式中，晶體管的柵極端子和控制部件的第一端子電連接。此外，晶 體管的源極端子電連接到該導(dǎo)電連接件。晶體管的源極端子與位于晶體管的柵極端子和控制部件的第一端子之間的導(dǎo)電 連接件之間的導(dǎo)電連接件包括至少一個放電電阻器。放電電阻器或者處于非臨界電勢的電源的引入，導(dǎo)致無動力(power-free)電壓 控制轉(zhuǎn)變?yōu)橛袆恿Φ目刂?power control)，所述放電電阻器或者處于臨界電勢的電源可 同樣地包括在導(dǎo)電連接件中。晶體管的柵極端子和控制部件的第一端子之間的導(dǎo)電連接件可以同樣包括至少 一個放電電阻器。在一個替代實施方式中，在印制電路板上包括至少兩個晶體管。在兩個導(dǎo)電連接 件之間設(shè)置有導(dǎo)電耦合器，所述兩個導(dǎo)電連接件各形成于晶體管的柵極端子和控制部件的端子之間。該導(dǎo)電耦合器包括至少一個耦合電阻器。至少一個導(dǎo)電耦合器確保了如果至少兩個晶體管中的一個被錯誤地激活，則其它 晶體管也會被自動激活。這降低了電路中的電壓差，該電壓差是短路的臨界效應(yīng)的度量。

耦合電阻器被選擇為使得當(dāng)施加于耦合電阻器的電壓明顯高于工作電壓時，電流 只流過該耦合器。因此，如果未出現(xiàn)故障，則只有被有意激的晶體管被激活。只有在發(fā)生短 路的情況下，兩個晶體管才都被激活。在此替代實施方式中，第二導(dǎo)體回路完全圍繞形成于晶體管的柵極端子和控制部 件的端子之間的導(dǎo)電連接件，從而完全封閉兩個柵極端子。在示例性實施方式中，第二導(dǎo)體回路的功能和效果類似于只圍繞一個柵極端子的 第二導(dǎo)體回路的功能和效果。此外，在多層電路板的兩個印制電路板之間限定了無源保護(hù)表面，所述多層電路 板包括至少兩個印制電路板。之前所述的保護(hù)電路被布置在所包含的各個印制電路板上。 此外，電路部分、部件或組被布置在每個印制電路板上；例如，針對本文開始描述的印制電 路板已經(jīng)提及的那些。至少兩個印制電路板中的第一印制電路板被布置在第二印制電路板上方，并且第 一印制電路板和第二印制電路板彼此機(jī)械地和/或電地連接。無源保護(hù)表面包括被布置在第一印制電路板和第二印制電路板之間的導(dǎo)體表面。 該導(dǎo)體表面圍繞第一印制電路板和第二印制電路板之間的導(dǎo)電連接件。導(dǎo)體表面處于預(yù)定的電勢。所述導(dǎo)體表面可具有地電勢。所述導(dǎo)體表面不受電子評估單元監(jiān)測。所述導(dǎo)體表面被布置為使得，在被包括在多層電路板中的一個印制電路板上發(fā)生 短路的情況下，多層電路板中所包括的兩個印制電路板都進(jìn)入非臨界狀態(tài)。在兩個印制電路板中的一個上發(fā)生一處或多處短路的情況下，導(dǎo)體表面使兩個印 制電路板彼此幾乎完全隔開，使得故障印制電路板上的高短路電勢不會穿越到無故障印制 電路板，但被導(dǎo)體表面降低了限定量。這是由于以下原因而發(fā)生的，即，導(dǎo)體表面的電阻使 得一旦第一印制電路板和第二印制電路板之間的連接件的限定的極限電勢被超過，導(dǎo)體表 面就會吸收電力，因此使所述連接件的短路電勢降低限定量。本文針對故障印制電路板的短路電勢對無故障印制電路板的損壞提供了無源保 護(hù)。此外，電子系統(tǒng)被限定為用于操作車輛的機(jī)電停車制動系統(tǒng)，所述電子系統(tǒng)包括 至少一個如上所述的保護(hù)電路。電子系統(tǒng)可具有用于捕獲駕駛員的意愿的至少一個輸入單元?？刂茊卧晒烙嬎?述駕駛員的意愿?？刂茊卧煽刂浦辽僖粋€定位單元，以開動至少一個制動。該定位單元 可包括至少兩個控制部件。第一控制部件可被分配給輸入單元并且至少一個第二控制部件 可被分配給至少一個定位單元。第一控制部件和至少一個第二控制部件彼此可以是主從關(guān)系，并且被分配給至少 一個定位單元的至少一個第二控制部件可包括用于控制定位單元所需的受控制的電源開 關(guān)，例如晶體管。被分配給輸入單元的第一控制部件，可評估駕駛員的意愿并限定至少一個定位單元的對應(yīng)激活(例如施用或釋放)。第一控制部件可被本地地設(shè)置在輸入單元的區(qū)域內(nèi)?？刂撇考赏ㄟ^至少一個總線系統(tǒng)互相通信。同樣，它們可以通過冗余設(shè)計的通 信系統(tǒng)互相通信。被分配給定位單元的第二控制部件可與一個或多個其它系統(tǒng)單元通信。這使得附 加系統(tǒng)單元被分配給自動變速系統(tǒng)(transmission system)。被分配給自動變速系統(tǒng)的附 加系統(tǒng)單元使停車制動系統(tǒng)自動鎖定在分配給“停車”狀態(tài)的變速設(shè)置中方便。上述保護(hù)電路可包括在至少一個控制部件中。此外，至少一個第二控制部件可集成在至少一個定位單元中，并包括至少一個保 護(hù)電路。此外，限定了用于操作車輛的機(jī)電停車制動系統(tǒng)的電子系統(tǒng)，所述電子系統(tǒng)包括 至少一個如上限定的保護(hù)表面。所述至少一個保護(hù)表面可包括在至少一個控制部件中。此外，所述至少一個第二控制部件可集成到至少一個定位單元中，并包括至少一 個保護(hù)表面。


圖1示出了包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路的部分印制電路板；圖2示出了電路圖，其中電動機(jī)由晶體管控制并且在晶體管的柵極線和漏極線之 間出現(xiàn)了不希望的短路；圖3示出了圖1和圖2的晶體管的有利實施方式的電路圖；圖4示出了圖1和圖2的晶體管的替代性的、有利實施方式的電路圖；圖5示出了圖1中的部分的替代性布置；圖6示出了用于控制電動機(jī)的四個晶體管的H橋電路；圖7示出了用于操作車輛的機(jī)電停車制動系統(tǒng)的電子系統(tǒng)，所述電子系統(tǒng)包括圖 1的保護(hù)電路。
具體實施例方式下文所述的晶體管特別地為η溝道高側(cè)場效應(yīng)晶體管。由于場效應(yīng)晶體管的巨大 輸入電阻，因此允許通過電壓對電流進(jìn)行無動力的控制(power-free control)。因此，被下 文所述的晶體管中的一個晶體管控制的部件的控制通常為無動力的。然而，可以用提出的 保護(hù)布置保護(hù)其它半導(dǎo)體開關(guān)。圖1示出了其上布置有無源保護(hù)電路的部分印制電路板。該保護(hù)電路包括兩個導(dǎo) 體回路10、12。兩個導(dǎo)體回路10、12均具有地電勢。在該部分印制電路板上還設(shè)置有一部分電源電壓跡線14、兩個晶體管16、18和驅(qū) 動模塊20。驅(qū)動模塊20的八個端子與下文所述的實施方式相關(guān)；所述八個端子為電源電壓 端子22，第一導(dǎo)體回路10的兩個導(dǎo)體回路端子23、24，第二導(dǎo)體回路12的三個接地端子 26、32、33以及具有電源電壓電勢的兩個連接端子28、30。 電源電壓端子22電連接到電源電壓跡線14。
第一導(dǎo)體回路10通過導(dǎo)體回路端子23連接到驅(qū)動模塊20。在驅(qū)動模塊20中，第 一導(dǎo)體回路10的一部分IOa形成導(dǎo)體回路端子23和導(dǎo)體回路端子M之間的連接。第一 導(dǎo)體回路10通過導(dǎo)體回路端子M離開驅(qū)動模塊20。在第一導(dǎo)體回路10通過導(dǎo)體回路端子23進(jìn)入驅(qū)動模塊20之前并且在第一導(dǎo)體 回路10通過導(dǎo)體回路端子M離開驅(qū)動模塊20之后，該第一導(dǎo)體回路10在緊靠電源電壓 跡線14預(yù)定距離處延伸。兩個晶體管16、18各具有三個端子，該三個端子為柵極端子34、40，源極端子36、 42以及漏極端子38、44。它們被布置在圖1所示的部分印制電路板上，以使得源極端子36、 42和漏極端子38、44各電連接到電源電壓跡線14的那部分(連接未示出)。為實現(xiàn)此目的，第一晶體管16的在圖1中的右手部分被布置在電源電壓跡線14 的一部分上。晶體管16的在圖1中的左手部分以外部可見的方式具有柵極端子34、源極端 子36和漏極端子38、以及在驅(qū)動模塊20的方向上遠(yuǎn)離電源電壓跡線的點。第二晶體管18在圖1中被示為位于第一晶體管16下方，并且第二晶體管18被構(gòu) 建并被布置成離第一晶體管16 —定距離處并與第一晶體管16類似。驅(qū)動模塊20的連接端子觀電連接到第一晶體管16的柵極端子34。這種導(dǎo)電連 接件46包括充任放電電阻器的電阻器48。電阻器48確保了第一晶體管16的有動力控制 (powered control)0與此類似，驅(qū)動模塊20的連接端子30電連接到第二晶體管18的柵極端子40。這 種導(dǎo)電連接件50同樣也包括充任放電電阻器的電阻器52，并且電阻器52確保了第二晶體 管18的有動力控制。此外，第一晶體管16的源極端子36電連接到導(dǎo)電連接件46。連接件M也包括充 任放電電阻器的電阻器56。第二晶體管18的源極端子42同樣也電連接到導(dǎo)電連接件50。連接件58也包括 充任放電電阻器的電阻器60。在距離電源電壓跡線14預(yù)定距離處延伸的第一導(dǎo)體回路10圍繞兩個晶體管16、 18的柵極端子34、36、源極端子38、40、和漏極端子42、44每個。此外，在驅(qū)動模塊20內(nèi)部延伸的第一導(dǎo)體回路10的一部分IOa的局部，圍繞驅(qū)動 模塊20到電源電壓跡線14的導(dǎo)電連接件(未示出)。電源電壓跡線14通過電源電壓端子 22進(jìn)入驅(qū)動模塊20并且，在本實施方式中，將電源電壓提供給連接端子觀、30。必需確保第一導(dǎo)體回路10圍繞電源電壓饋送給印制電路板上的電路部分、部件 或組所經(jīng)過的所有的電連接電纜。電子評估單元(未示出)連接到該第一導(dǎo)體回路10。該電子評估單元被用于監(jiān)測 第一導(dǎo)體回路10上的電壓電勢。第一導(dǎo)體回路10具有預(yù)定電壓電勢，該預(yù)定電壓電勢優(yōu)選地不超過電源電壓電 勢。該第一導(dǎo)體回路10可以具有地電勢。此外，該第一導(dǎo)體回路10具有預(yù)定限制電勢。預(yù)定限制電勢明顯高于電源電壓電勢，并且當(dāng)電源電壓跡線14發(fā)生短路時會超 過該預(yù)定限制電勢。如果電源電壓饋送給印制電路板上的電路部分、部件或組所經(jīng)過的并且被第一導(dǎo) 體回路10所圍繞的電連接電纜上出現(xiàn)的電勢超過該限制電勢，則電子評估單元可探測到此事件?；谠撎綔y，印制電路板上的電路進(jìn)入安全狀態(tài)。例如，由于印制電路板上受短路 影響的區(qū)域永久失活，導(dǎo)致這發(fā)生。 除第一導(dǎo)體回路10之外，在圖1示出的一部分印制電路板上還設(shè)置有第二導(dǎo)體回 路12。該第二導(dǎo)體回路12通過接地端子33連接到驅(qū)動模塊20。第二導(dǎo)體回路12中在驅(qū) 動模塊20內(nèi)部延伸的部分1 分支并形成到驅(qū)動模塊20的接地端子沈和32各個的連接。
第二導(dǎo)體回路12通過接地端子沈離開驅(qū)動模塊20，并通過接地端子32再次進(jìn)入 驅(qū)動模塊20。在第二導(dǎo)體回路12中位于驅(qū)動模塊20外部、在接地端子沈、32之間的部分中，第 二導(dǎo)體回路12圍繞第一晶體管16的柵極端子34和第二晶體管18的柵極端子40。在圖1所示的一部分印制電路板上，第二導(dǎo)體回路12的這種路線使得兩個導(dǎo)電連 接件46、50與兩個晶體管16、18、電源電壓跡線14和驅(qū)動模塊20中的也與電源電壓跡線 14連接的區(qū)域隔開(sreen)。在本實施方式中，第二導(dǎo)體回路12具有地電勢。該第二導(dǎo)體回路12也可以具有 不超出電源電壓電勢的預(yù)定電壓電勢。此外，第一導(dǎo)體回路12具有預(yù)定限制電勢。該第一 導(dǎo)體回路12的電阻使得只有在施加明顯高于工作電壓的電壓之后電流才流入該第一導(dǎo)體 回路12。預(yù)定限制電勢明顯高于電源電壓電勢。如果電連接電纜46、50之間發(fā)生短路，則 超過該限制電勢。在這種情況下，圍繞柵極端子34、40的第二導(dǎo)體回路12吸收(withdraw)該電流 并因此使電勢降低限定量。圖2示出了電路圖，其中電動機(jī)100受晶體管116控制，并且其中在晶體管116的 漏極線106和柵極線108之間出現(xiàn)短路102。電壓源(未示出)將工作電壓UB104提供給圖2所示的電路。晶體管116具有可調(diào)節(jié)的或產(chǎn)品限定的閾值電壓UTh110。由于短路102，使得施加于電動機(jī)100的電壓仏112等于晶體管116的工作電壓 Ub 104和閾值電壓UTh110之間的差。晶體管116的閾值電壓UThl 10越高，施加于電動機(jī)100的電壓仏112就越低。晶體管116的閾值電壓UTh太高使得在短路102的情況下施加于電動機(jī)100的電 壓Um112足夠低于電動機(jī)100的工作電壓Ubo這防止了電動機(jī)100的意外激活。圖3示出了圖1和圖2中包括的晶體管的優(yōu)選實施方式的電路圖。圖3所示的晶體管216具有在其柵極線218中串聯(lián)(以正向)的一個或多個二極 管220。這些二極管220通過引起柵極線218中限定的降壓，使得晶體管216的閾值電壓增 加。被包括在柵極線218內(nèi)的二極管220越多，晶體管116的閾值電壓就越高。為了使外界干擾的影響最小，這些二極管220被集成到晶體管殼體222中。圖4示出了圖1和圖2中包含的晶體管的替代性的、有利實施方式的電路圖。圖4所示的晶體管316包括分壓器。分壓器由布置在晶體管316的柵極線318和漏極線3 之間的電阻3 形成。由于這種結(jié)構(gòu)，使得晶體管316的一部分輸出電壓通過電阻3 被添加至晶體管316的輸入電壓。因為示出的電路為反相放大器，所以分壓器可降低晶體管316的輸入電壓。為了使外界干擾的影響最小，該分壓器結(jié)構(gòu)也被集成到晶體管殼體322中。圖5示出了圖1的一部分的替代性布置，僅示出了兩個導(dǎo)體回路10、12的第二個。圖5中的布置除了極少數(shù)不同之外與圖1示出的布置是相同的。圖5中缺少電源電壓跡線和第一導(dǎo)體回路。只有驅(qū)動模塊420的兩個接地端子 426,432以及兩個連接端子428、430與下述的實施方式相關(guān)。這些對應(yīng)于圖1的接地端子 26,32以及連接端子沘、30。如圖1中，第二導(dǎo)體回路412具有在驅(qū)動模塊420中延伸的部分412a。然而，該部 分41 只在驅(qū)動模塊420內(nèi)部的兩個端子似6和432之間形成一個導(dǎo)電連接件。同樣在圖5中，第二導(dǎo)體回路412具有不超過電源電壓電勢的預(yù)定電壓電勢。該 第二導(dǎo)體回路412可以具有地電勢。此外，該第二導(dǎo)體回路412具有預(yù)定限制電勢。在晶體管16、18和驅(qū)動模塊420的連接端子似8、230之間的導(dǎo)電連接件46、50與 參照圖1所描述的類似。唯一的不同是通過導(dǎo)電連接件46、50之間的耦合器400形成的。 耦合器400是通過直接位于連接端子428、230之后并在放電電阻器48、52之前、在兩個導(dǎo) 電連接件46和50之間的導(dǎo)電連接件形成的。該導(dǎo)電連接件包括耦合電阻器402。選擇該耦合器400的耦合電阻器402以使得，在意外激活的情況下，即如果發(fā)生短 路時，兩個晶體管16、18都被激活。這降低了電路中的電壓差，該電壓差是短路的臨界效應(yīng) 的度量。然而，在兩個晶體管16和18中，如果未出現(xiàn)短路，則只有一個晶體管被有意激活。在圖5所示的布置中，第二導(dǎo)體回路412具有與針對圖1中的布置已描述的相同 的功能。圖6示出了用于控制電動機(jī)的四個晶體管516、518、616、618的H橋電路。在H橋電路中，第一晶體管516的源極端子536與第二晶體管518的漏極端子544 電連接。第三晶體管616的源極端子636也與第四晶體管618的漏極端子622電連接。在這兩個連接件之間形成了另外的導(dǎo)電連接件550。這在一個部分內(nèi)形成了電動 機(jī)的線圈陽5的繞組。晶體管516可對應(yīng)于圖1的晶體管16，并且晶體管518可對應(yīng)于圖1的晶體管18。 因此，圖1的實施方式是H橋電路的一半。如參照圖3和圖4所述的，四個晶體管516、518、616、618在它們的柵極線560、 565,570,575中具有一個或多個二極管(以正向)或者分壓器(這里未示出)。電動機(jī)可以通過四個晶體管516、518、616、618在兩個方向上旋轉(zhuǎn)工作。如果工作電壓被施加于第一晶體管516的柵極線560和第四晶體管618的柵極線 575，則直流電流在導(dǎo)電連接件550中流動。直流電流流過電動機(jī)的線圈555的繞組。因此， 電動機(jī)在第一方向工作。如果工作電壓被施加于第二晶體管518的柵極線565和第三晶體管616的柵極線 570，則電流以相反方向在導(dǎo)電連接件550中流動。該電以相反的方向流過發(fā)送機(jī)的線圈 555的繞組。因此，電動機(jī)在與第一方向相反的第二方向工作。為了保護(hù)電動機(jī)使其在短路情況下不被意外激活，第一耦合器(未示出)被設(shè)置在如圖5所示的第一晶體管516的柵極線560和第二晶體管518的柵極線565之間。該第 一耦合器包括如圖5所示的耦合電阻器。同樣，第二耦合器(未示出)被設(shè)置在第三晶體管616的柵極線570和第四晶體 管618的柵極線575之間。同樣，該第二耦合器也包括耦合電阻器。被選擇用于兩個耦合器各個的耦合電阻器足夠大，使得只要不發(fā)生短路，晶體管 516、518、616、618各個可以被特定地控制。因此，只要施用低于或等于工作電壓的電壓，該 耦合電阻器就會保持阻塞狀態(tài)。短路電勢明顯高于工作電勢。因此，在第一晶體管516的柵極線560和漏極線之 間發(fā)生短路的情況下，第一晶體管516和第二晶體管518被第一耦合器控制。如果第二晶 體管518的柵極線570和漏極線之間發(fā)生短路，則施用相同的方法。在第三晶體管616的 柵極線565和漏極線之間發(fā)生短路的情況下，第三晶體管616和第四晶體管618被第二耦 合器控制。如果第四晶體管618的柵極線575和漏極線之間發(fā)生短路，則施用相同的方法。第一晶體管和第二晶體管，以及第三晶體管和第四晶體管的這種雙重控制，降低 了 H橋電路中的電勢差，并因此防止電動機(jī)的激活。圖7示出了用于操作車輛的機(jī)電停車制動系統(tǒng)的電子系統(tǒng)，該電子系統(tǒng)包括參照 圖1所述的保護(hù)電路。電子控制部件721被集成到系統(tǒng)單元710中，該系統(tǒng)單元710在這種情況下被設(shè) 計成用于捕獲駕駛員啟動停車制動系統(tǒng)的意愿的輸入單元。該電子控制部件721包括，如所謂的“主設(shè)備”的中央計算機(jī)單元，該中央計算機(jī) 單元評估駕駛員的意愿并確定停車制動系統(tǒng)的激活。為實現(xiàn)此目的，電子控制部件721通 過使用例如CAN總線或LIN總線的通信系統(tǒng)740交換數(shù)據(jù)，與被命名為“從設(shè)備”的其它電 子控制部件722和723相互作用。這些電子控制部件722、723被集成到被分配給車輛的剎 車的定位單元731、732中。因為集成有電子控制部件722、723，所以定位單元731、732就是 所謂的“智能”致動器。按照圖1的保護(hù)電路(未示出)被包括在定位單元731、732的電子控制部件722、 723 中。在一個變型中，按照圖1的保護(hù)電路(未示出)同樣地被包括在電子控制部件721中。
權(quán)利要求
1.一種布置在印制電路板上的保護(hù)電路(10，12)，所述印制電路板具有-在所述印制電路板上的至少一根電源電壓跡線(14)；-在所述印制電路板上具有至少一個端子(34)的至少一個半導(dǎo)體開關(guān)(16)，以及-在所述印制電路板上具有至少一個端子08)的至少一個控制部件(20)，所述控制部 件00)的第一端子08)與所述半導(dǎo)體開關(guān)(16)的第一端子(34)電連接，并且所述保護(hù)電路(10，12)的特征在于-第一導(dǎo)體回路(10)，所述第一導(dǎo)體回路(10)被布置在所述印制電路板上、使得所述 第一導(dǎo)體回路(10)在所述電源電壓跡線(14)與所述半導(dǎo)體開關(guān)(16)和/或所述控制部 件00)之間圍繞導(dǎo)電連接件G6)；以及-第二導(dǎo)體回路(12)，所述第二導(dǎo)體回路(1 被布置在所述印制電路板上，使得所述 第二導(dǎo)體回路(1 將所述控制部件OO)的所述第一端子08)和所述半導(dǎo)體開關(guān)(16)的 所述第一端子(34)之間的所述導(dǎo)電連接件(46)，與所述半導(dǎo)體開關(guān)(16)隔開，以及至少與 所述控制部件OO)中的也連接到所述電源電壓跡線(14)的那些區(qū)域隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其中，-所述至少一個半導(dǎo)體開關(guān)(16)控制下游部件(100)，并且其中，-如果短路觸發(fā)了所述下游部件(100)的激活，則施加于所述下游部件(100)的電壓 Um(112)至少由所述至少一個半導(dǎo)體開關(guān)(16)的閾值電壓以及施加于所述電源電壓跡 線(14)和地電勢之間的工作電壓Ub(104)確定，并且其中，-選擇所述至少一個半導(dǎo)體開關(guān)(16)的所述閾值電SUTh(110)，使得如果所述短 路(102)觸發(fā)了所述下游部件(100)的激活，則施加于所述下游部件(100)的所述電壓 Um(112)不足以操作和/或毀壞所述部件(100)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其中，所述半導(dǎo)體開關(guān)(16)和所述控制部件00) 各具有第二端子(22)，并且所述半導(dǎo)體開關(guān)(16)的所述第二端子和所述控制部件00)的 所述第二端子0 電連接到所述電源電壓跡線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其中，所述控制部件00)具有第三和第四端子 06，32)，并且所述控制部件OO)的所述第三和第四端子(沈，3幻具有地電勢。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其中，所述控制部件OO)具有第三和第四端子 06，32)，并且所述控制部件OO)的所述第一端子(28)被布置在所述控制部件OO)的所述第三和第四端子(沈，3幻之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其中，所述控制部件OO)具有第三和第四端子 06，32)，并且所述第二導(dǎo)體回路(1 的起點電連接到所述控制部件OO)的所述第三端 子( )，并且所述第二導(dǎo)體回路(1 的終點電連接到所述控制部件OO)的所述第四端子 (32)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的保護(hù)電路，其中，所述第二導(dǎo)體回路(12)由于所述導(dǎo)體回路 (12)連接到所述控制部件OO)的所述第三和第四端子(沈，3幻而是閉合的第二導(dǎo)體回路 (12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其中，所述第一導(dǎo)體回路和第二導(dǎo)體回路(10，12) 是至少部分裸露的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其中，所述半導(dǎo)體開關(guān)(16)為晶體管，并且所述半導(dǎo)體開關(guān)(16)的所述第一端子(34)為所述晶體管的柵極端子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的保護(hù)電路，其中，在所述控制部件的所述第一端子和所述晶 體管(216)的所述柵極端子之間的電連接件(218)中包括至少一個二極管(220)，以及/或 者在所述晶體管016)中設(shè)置有至少一個分壓器(3M，3沈)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的保護(hù)電路，其中，所述晶體管(16)包括第三端子(36)，并且 所述第三端子(36)為所述晶體管(16)的源極端子。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、9和11中任一項所述的保護(hù)電路，其中，導(dǎo)電連接件G6)形成于 所述晶體管(16)的所述柵極端子(34)和所述控制部件00)的所述第一端子08)之間， 并且所述晶體管的所述源極端子(36)電連接到所述導(dǎo)電連接件06)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的保護(hù)電路，其中，位于所述晶體管(16)的所述源極端子 (36)和所述導(dǎo)電連接件G6)之間的所述導(dǎo)電連接件(54)包括至少一個放電電阻器(56)， 其中，所述導(dǎo)電連接件G6)位于所述晶體管(16)的所述柵極端子(34)和所述控制部件 (20)的所述第一端子08)之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1和9中任一項所述的保護(hù)電路，其中，位于所述晶體管(16)的所 述柵極端子(34)和所述控制部件OO)的所述第一端子08)之間的所述導(dǎo)電連接件G6) 包括至少一個放電電阻器G8)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1、3和9中任一項所述的保護(hù)電路，其中， -在所述印制電路板上包括至少兩個晶體管(16，18)；-所述控制部件OO)具有至少一個第五端子(30)；-所述控制部件OO)的所述第一端子08)和所述第五端子(30)被布置在所述第三和 第四端子(24，32)之間，以及在每種情況下，在兩個電連接件(46，50)之間形成有導(dǎo)電耦合器G00)，所述兩個電連 接件(46，50)形成于第一晶體管(16)的所述柵極端子(34)和所述控制部件QO)的所述 第一端子08)之間、以及第二晶體管(18)的所述柵極端子GO)和所述控制部件00)的 所述第五端子(30)之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的保護(hù)電路，其中，所述導(dǎo)電耦合器(400)包括至少一個耦合 電阻器(402)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1、9和15中任一項所述的保護(hù)電路，其中，所述第二導(dǎo)體回路(12) 將形成于晶體管(16，18)的柵極端子(34，40)和所述控制部件00)的端子( ，30)之間 的導(dǎo)電連接件G6，50)，與所述晶體管(16，18)隔開，以及至少與所述控制部件00)的連接 到所述電源電壓跡線(14)的那些區(qū)域隔開。
18.一種保護(hù)表面，所述保護(hù)表面被布置在兩個印制電路板之間， -所述印制電路板具有在前權(quán)利要求任一項所述的保護(hù)電路；-所述兩個印制電路板每個上布置有 至少一根電源電壓跡線， 至少一個半導(dǎo)體開關(guān)，以及 至少一個控制部件；-所述兩個印制電路板中的第一印制電路板被布置在第二印制電路板上方，以及 -所述第一印制電路板和所述第二印制電路板彼此機(jī)械地和/或電地連接，并且所述保護(hù)表面的特征在于導(dǎo)體表面，所述導(dǎo)體表面布置在所述第一印制電路板 和所述第二印制電路板之間，并將所述第一印制電路板和所述第二印制電路板相互隔開。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的保護(hù)表面，其中，所述導(dǎo)體表面具有地電勢。
20.一種用于操作車輛的機(jī)電停車制動系統(tǒng)的電子系統(tǒng)，所述電子系統(tǒng)具有至少一個 輸入單元(710)以捕獲駕駛員的意愿，通過控制至少一個定位單元(731，732)以啟動至 少一個剎車的控制單元，來評估所述駕駛員的意愿，所述控制單元包括至少兩個控制部件 (721，722，723)，在所述至少兩個控制部件(721，722，723)中，第一控制部件(721)被分配 給所述輸入單元(710)，并且至少一個第二控制部件(722，72 被分配給所述至少一個定 位單元(731，732)，并且所述電子系統(tǒng)具有至少一個權(quán)利要求1至17任一項所述的保護(hù)電 路。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電子系統(tǒng)，其中，根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求17任一項所 述的保護(hù)電路被包括在所述控制部件(721，722，723)中的至少一個控制部件中。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電子系統(tǒng)，其中，所述至少一個第二控制部件(722，723)被 集成在所述至少一個定位單元(731，732)中，并且包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要 求17任一項所述的保護(hù)電路。
23.一種用于操作車輛的機(jī)電停車制動系統(tǒng)的電子系統(tǒng)，所述電子系統(tǒng)具有至少一個 輸入單元(710)以捕獲駕駛員的意愿，通過控制至少一個定位單元(731，732)以啟動至 少一個剎車的控制單元，來評估所述駕駛員的意愿，所述控制單元包括至少兩個控制部件 (721，722，723)，在至少兩個控制部件(721，722，723)中，第一控制部件(721)被分配給所 述輸入單元(710)，并且至少一個第二控制部件(722，72 被分配給所述至少一個定位單 元(731，732)，并且所述電子系統(tǒng)具有至少一個根據(jù)權(quán)利要求18和19任一項所述的保護(hù)表
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電子系統(tǒng)，其中，根據(jù)權(quán)利要求18和19任一項所述的保護(hù) 表面被包括在所述控制部件(721，722，723)中的至少一個控制部件中。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電子系統(tǒng)，其中，所述至少一個第二控制部件(722，723)被 集成在所述至少一個定位單元(731，732)中，并且包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求18和19任 一項所述的保護(hù)表面。
全文摘要
布置在印制電路板上的保護(hù)電路具有兩個導(dǎo)體回路。至少一個電源電壓導(dǎo)體路徑、具有至少一個端子的至少一個半導(dǎo)體開關(guān)以及包括至少一個端子的至少一個激活模塊被布置在所述印制電路板上。所述激活模塊的第一端子與所述半導(dǎo)體開關(guān)的第一端子以導(dǎo)電的方式連接。所述保護(hù)電路的第一導(dǎo)體回路布置在所述印制電路板上，使得所述第一導(dǎo)體回路在所述電源電壓跡線與所述半導(dǎo)體開關(guān)和/或所述控制部件之間圍繞導(dǎo)電連接件，并且第二導(dǎo)體回路布置在所述印制電路板上，使得所述第二導(dǎo)體回路圍繞所述控制部件的第一端子和所述半導(dǎo)體開關(guān)的第一端子之間的導(dǎo)電連接件，由此使得該導(dǎo)電連接件與所述半導(dǎo)體開關(guān)以及至少與激活模塊的同樣連接到所述電源電壓導(dǎo)體路徑的那些區(qū)域隔開。
文檔編號B60T13/74GK102046442SQ200980120015
公開日2011年5月4日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者盧茨·穆德斯, 貝內(nèi)迪克特·奧利格, 馬爾科·榮格拉斯, 馬蒂亞斯·富克斯 申請人:盧卡斯汽車股份有限公司