DE19723928A1

DE19723928A1 - Vorrichtung zur Anbindung von Referenzmassen an integrierte Schaltungen

Info

Publication number: DE19723928A1
Application number: DE19723928A
Authority: DE
Inventors: Herman Roozenbeek; Achim Herzog
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-10
Also published as: FR2764439B1; ITMI981130A1; FR2764439A1; JPH117880A; US5973410A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anbindung von Referenzmassen und analogen Referenzspannungen an integrierte Schaltungen, insbesondere in elektronischen Kraftfahrzeugsteuersystemen, mit einer Schnittstellen vorrichtung zur Verbindung externer Schaltungszweige, wie z. B. Stell- und Sensorsysteme, jeweils mit einem eine von einer Hauptspannung abgeleiteten Versorgungsspannung führenden Versorgungsleitungsnetz und einem gemeinsamen Masseleiter.

Bei der Verbindung der Sensoren und Aktuatoren mit einem elektronischen Steuersystem in einem Kraftfahrzeug muß zur Sicherheit besonders dafür gesorgt werden, daß das Steuer system bei einem eventuellen Kurzschluß, insbesondere zur Batteriespannung, nicht zur Gänze ausfällt. Dies gilt besonders für die Anbindung von Referenzmassen in Hybrid-, Mikrohybridschaltungen oder Schaltungen anderer Substrat techniken. Bei bekannten Kraftfahrzeugsteuersystemen konnte es bei Kurzschlüssen zur Batteriespannung zum Ausfall des gesamten Massezweigs der Referenzmassen kommen.

Darstellung der Erfindung

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Anbindung von Referenzmassen an integrierte Schaltungen in Hybrid-, Mikrohybrid oder anderen Substrat techniken so zu ermöglichen, daß bei Kurzschlüssen einzelner Referenzmassen zur Hauptspannung (insbesondere Kraftfahrzeugbatteriespannung) ein Ausfall des gesamten System ausgeschlossen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Anbindung von Referenzmassen an integrierte Schaltungen, insbesondere in elektronischen Kraftfahrzeugsteuersystemen, mit einer Schnittstellenvorrichtung zur Verbindung externer Schaltungszweige, wie z. B. Stell- und/oder Sensorsysteme, jeweils mit einem eine von einer Hauptspannung abgeleiteten Versorgungsspannung führenden Versorgungsleitungsnetz und einem gemeinsamen Masseleiter, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schnittstellenvorrichtung pro Schaltungs zweig jeweils einen separaten Masseverbinder zur separaten Anbindung der Referenzmassen des jeweiligen Schaltungs zweigs an den gemeinsamen Masseleiter und jeder Masseverbinder der Schnittstellenvorrichtung eine Sicherungsvorrichtung aufweist, die so ausgelegt ist, daß ein einzelner Kurzschluß seiner Referenzmasse zur Hauptspannung nur zum Ausfall des betroffenen Schaltungszweigs durch Ansprechen der jeweiligen Sicherungsvorrichtung führt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so ausgelegt, daß ein einzelner Kurzschluß zur Hauptspannung nur zum Ausfall des betroffenen Schaltungszweigs führt und somit ein Notlauf der integrierten Schaltung, insbesondere des Kraftfahrzeug steuersystems, möglich ist, da die jeweilige Sicherungs vorrichtung anspricht, wenn ein solcher Kurzschluß an dem betreffenden Schaltungszweig auftritt.

Bei Hybridschaltungen wird die Sicherungsvorrichtung bevorzugt als Dünndrahtsteckerbond in dem Masseverbinder realisiert.

Alternativ kann bei anderen Substrattechniken als Sicherungsvorrichtung eine Leiterbahnstelle im Masse verbinder verengt sein.

Vorteilhafterweise ist der Drahtquerschnitt des oder der Dünndrahtsteckerbond(s) bzw. der Querschnitt der Leiter bahnverengung bzw. der Leiterbahnverengungen, die die Sicherungsvorrichtung(en) bildet bzw. bilden, entsprechend der Strombelastbarkeit des betreffenden Schaltungszweigs ausgelegt.

Bevorzugt findet die erfindungsgemäße Vorrichtung Verwendung in einem elektronischen Kraftfahrzeugsteuer system, bei dem die integrierte Schaltung eine digitale Motor/Kraftfahrzeugsteuereinheit ist, und die Schnittstellenvorrichtung weist jeweils einen mit der genannten Sicherungsvorrichtung gesicherten Masseverbinder zur Verbindung mindestens

- einer Sensormasse für Sensoren auf der Fahrzeugseite,
- einer Sensormasse für einen Sollwertsteller,
- einer Sensormasse für Sensoren auf der Motorseite,
- einer Referenzmasse einer oder mehrerer λ-Sonden mit dem gemeinsamen Masseleiter auf.

Wenn davon ausgegangen werden kann, daß jeder separate Schaltungszweig bzw. dessen Masseanbindung die gleiche Strombelastbarkeit hat, kann der Drahtquerschnitt der Dünndrahtsteckerbonds oder der Querschnitt der Leiterbahn verengung für jeweils die gleiche Strombelastbarkeit ausgelegt werden.

Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden, ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschreibenden Beschreibung deutlicher, wenn diese unter Bezug auf die Zeichnungsfigur gelesen wird.

Die Zeichnungsfigur zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anbindung von Referenzmassen an integrierte Schaltung (IC) in beispielhafter Anwendung in einem elektronischen Kraftfahrzeugsteuersystem.

Die in der Figur dargestellte Vorrichtung kann beispielsweise mit einem als digitale Motor/Kraftfahrzeug steuereinheit realisierten digitalen Schaltkreis (IC) 4 zusammenarbeiten, wie er unter der Markenbezeichnung "MOTRONIC" mit der Typenbezeichnung CJ910 von der Firma Robert Bosch GmbH hergestellt und vertrieben wird. In der Figur ist mit der Bezugszahl 1 die am IC 4 anschließende linke Seite der Schnittstelle 3 und mit 2 die rechte, nämlich die Sensorseite bezeichnet. Der integrierte Schaltkreis IC 4 hat zwei Versorgungsspannungsausgänge, die jeweils ein separates Stromversorgungsnetz G1 und G2 speisen. Am Stromversorgungsnetz G1 ist ein Glättungs kondensator C1 und am Stromversorgungsnetz G2 ein Glättungskondensator C2 nach Masse verbunden. Das Stromversorgungsnetz G1 ist zu drei Verbindern a, b, c in der Schnittstelle 3 geleitet. Der Verbinder a stellt die Stromversorgung zu Sensoren der Motorseite her; der Verbinder b die Versorgung zu Sensoren der Fahrzeugseite; der Verbinder c die Versorgung zu einem Sollwert potentiometer 21 auf der Fahrzeugseite her. Das Sollwertsignal wird über eine durch einen Pfeil r angedeutete Signalleitung übertragen.

Das Stromversorgungsnetz G2 ist zu zwei weiteren Verbindern e und f in der Schnittstelle 3 geführt. Der Verbinder e stellt eine Verbindung zu Sensoren 22, 24 auf der Motor seite her, während der Verbinder f eine Verbindung zur einem Sollwertpotentiometer 23 herstellt. Mit den Pfeilen s, t und u sind jeweils die der digitalen Motor/Kraftfahr zeugsteuereinheit 4 einzugebenden Potentiometersignale bzw. Sensorsignale angegeben.

Die Seite 1 links von der Schnittstelle 3 weist eine gemeinsame Masseleitung 11 auf, die zu einer Netzerde 17 geführt ist. Von der gemeinsamen Masseleitung 11 führen Masseleitungszweige jeweils zu einzelnen Masseverbindern d, k, l, m und n in der Schnittstelle 3.

Der Masseverbinder d stellt die Masseverbindung zu der Sensormasse des mit 21 angedeuteten Sollwertpotentiometers auf der Fahrzeugseite her. Der Masseverbinder k stellt die Masseverbindung zu der Sensormasse des mit der Ziffer 23 dargestellten Sollwertpotentiometers her. Der Masse verbinder l stellt die Masseverbindung zu der Sensormasse des mit den Ziffern 22 und 24 dargestellten Sensoren auf der Motorseite her. Die Masseverbinder m und n stellen jeweils separate Masseverbindungen zu Referenzmassen einer λ-Sonde her.

Die oben erwähnten Masseverbinder d, k, l, m und n der Schnittstellenvorrichtung 3 weisen eine in Form eines Dünn drahtsteckerbonds 12-16 ausgeführte Sicherungsvorrichtung auf, die dafür sorgt, daß ein einzelner Kurzschluß an einer jeweiligen Referenzmasse nur zum Ausfall des betroffenen Schaltungszweigs führt, indem der Dünndraht des jeweiligen Steckerbonds durchschmilzt. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann jeder Dünndrahtsteckerbond alternativ auch durch eine Leiterbahnverengung im Masseverbinder ersetzt werden. Die Realisierung der Sicherungsvorrichtung in Form von Dünndrahtsteckerbonds ist besonders für Hybridschaltungen geeignet. Bei anderen Substrattechniken kann dagegen die Sicherungsvorrichtung vorteilhaft als Leiterbahnverengung realisiert werden. Der Drahtquerschnitt des Dünndraht steckerbonds bzw. die Verjüngung der verengten Stelle der Leiterbahn ist entsprechend der Strombelastbarkeit des betreffenden Schaltungszweigs ausgelegt.

Beispielsweise kann im Kraftfahrzeugsteuersystem über jeden Dünndrahtsteckerbond ein Strom von 3,5 A fließen, der somit die Ansprechschwelle für jede Sicherungsvorrichtung darstellt. Ein Strom über 3,5 A läßt den Dünndraht des jeweiligen Dünndrahtsteckerbonds schmelzen. Auf diese Weise kann ein einzelner Kurzschluß nur zum Ausfall des betroffenen Schaltungszweigs führen.

Dadurch ist ein Notlauf der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Motor/Kraftfahrzeugsteuereinheit trotz Ausfall eines Schaltungszweigs möglich.

Selbstverständlich kann die oben beschriebene erfindungs gemäße Vorrichtung außer in elektronischen Kraftfahrzeug steuersystemen auch in anderen Systemen verwendet werden, z. B. bei Prozeßsteuerungen, Meß- und Regelsystemen und anderen Systemen, bei denen Referenzmassen an Steuerschaltungen angebunden werden. Statt der hier bevorzugt verwendeten, durch Fließen eines Überstroms durchschmelzenden, Sicherungsvorrichtungen, die durch den erwähnten Dünndrahtsteckerbond und die Verengung der Leiterbahn im Masseverbinder realisiert werden, können statt dessen auch andere, z. B. aktive Sicherungs vorrichtungen eingesetzt werden, die das Fließen eines Überstroms sensorisch erfassen und die Verbindung im Masseverbinder solange unterbrechen, bis der Kurzschluß behoben ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Anbindung von Referenzmassen an integrierte Schaltungen (IC), insbesondere in elektronischen Kraftfahrzeugsteuersystemen, mit einer Schnittstellen vorrichtung (3) zur Verbindung externer Schaltungszweige, wie z. B. Stell- und/oder Sensorsysteme (2; 21-24), jeweils mit einem eine von einer Hauptspannung abgeleiteten Versorgungs spannung führenden Versorgungsleitungsnetz (G1, G2) und einem gemeinsamen Masseleiter (11), dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstellenvorrichtung (3) pro Schaltungszweig jeweils einen separaten Masseverbinder (d, k-n) zur separaten Anbindung der Referenzmassen des jeweiligen Schaltungszweigs an den gemeinsamen Masseleiter (11) und jeder Masseverbinder (d, k-n) der Schnittstellenvorrichtung (3) eine Sicherungs vorrichtung (12-16) aufweist, die so ausgelegt ist, daß ein einzelner Kurzschluß seiner Referenzmasse zur Hauptspannung nur zum Ausfall des betroffenen Schaltungszweigs durch Ansprechen der jeweiligen Sicherungsvorrichtung (12-16) führt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsvorrichtung(en) (12-16) als Dünndraht steckerbond im Masseverbinder realisiert ist bzw. sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsvorrichtung(en) (12-16) in Form einer Leiterbahnverengung im Masseverbinder ausgelegt ist bzw. sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtquerschnitt des Dünndrahtsteckerbonds bzw. der Querschnitt der Leiterbahnverengung entsprechend der Strombelastbarkeit des betreffenden Schaltungszweigs ausgelegt sind.

5. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem elektronischen Kraftfahrzeugsteuersystem, dadurch gekennzeichnet, daß
die integrierte Schaltung eine digitale Motor/Kraftfahrzeug steuereinheit (4) ist,
die Schnittstellenvorrichtung (3) jeweils einen mit der genannten Sicherungsvorrichtung gesicherten Masseverbinder zur Verbindung mindestens

- einer Sensormasse für Sensoren auf der Fahrzeugseite,
- einer Sensormasse für einen Sollwertsteller,
- einer Sensormasse für Sensoren auf der Motorseite,
- einer Referenzmasse einer λ-Sonde mit dem gemeinsamen Masseleiter (11) aufweist.

6. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtquerschnitt der Dünndrahtsteckerbonds oder der Querschnitt der Leiterbahnverengung für jeweils gleiche Strombelastbarkeit ausgelegt sind.

7. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptspannung die Kraftfahrzeug-Batteriespannung ist.

8. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sicherungsvorrichtung (12-16) für eine maximale Strombelastbarkeit von 3,5 A ausgelegt ist.

9. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die externen Schaltungszweige elektrische Signalgeber und/oder Sensoren sind, die stromversorgungsmäßig zu Gruppen zusammengefaßt sind, und jede Gruppe über durch ein eigenes mit der Kraftfahrzeugsteuereinheit (4) verbundenes Versorgungsleitungsnetz (G1, G2) mit Strom gespeist wird.