[发明专利]使用反向偏置二极管的电容性感测隔离

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年1月26日提交的序列号为60/762,125的美国临时申请的优先权，该申请在此通过引用而并入。

发明领域

本发明涉及乘客分类系统。

背景技术

用于机动车座位的电容性感测系统向单个感测电极发出时变电压，并且测量从感测电极到地的负载电流。时变电压可以有很多种形状，虽然优选的形状是频率在大约50KHz至大约150KHz的正弦信号。当成年乘客位于座位上时，该负载电流显著增大，而儿童坐在机动车座位上时，则只稍增大。

通常，电容性感测系统使用同一元件既感测机动车座位上的乘客又加热机动车座位。典型地，为了在加热与感测之间切换，高侧和低侧场效应晶体管(FET)切换为开(加热)和关(感测)来相应地施加电力和与地隔离。然而，使用场效应晶体管的一个缺点是它们可能产生影响感应测量的寄生电容。

相应地，需要由电容性感测系统的内阻抗提供更好性能的系统。

发明内容

根据本发明的一个实施例，传感器包括用于输出感测信号的传感器/加热垫、耦合于传感器/加热垫的第一节点的第一二极管、耦合于传感器/加热垫的第二节点的第二二极管、耦合于第一二极管的第一晶体管以及耦合于第二二极管的第二晶体管。在感测模式中，断开第一和第二晶体管并向第一二极管和第二二极管施加反向偏置信号，以将传感器/加热垫与第一和第二晶体管隔离。

根据本发明的另一实施例，传感器包括参考电路，用于测量温度对感测信号的影响并输出可用于调整感测信号的参考感测测量。

可以理解的是，前面的概述内容及下文的详细描述仅仅是示例性和解释性的，而不是对所要求保护的发明的限定。

附图说明

通过下面的描述、所附权利要求书及附图中所示的所附示例性实施例，本发明的这些及其他特征、方面及优势将会显而易见，下面对附图进行简要说明。

图1为示出驱动屏蔽信号概念及高电流通路中的隔离二极管的示意图；当感测时，断开场效应晶体管，二极管被反向偏置，并且在二极管与场效应晶体管之间施加驱动屏蔽信号；

图2是反向偏置二极管的电流-电压图；应将二极管两端的偏置设置成使得在曲线的拐点(knee)外工作；且

图3是电路图，其中将以下三者用于确定是否由于二极管特性需要补偿该测量：(a)二极管具有与加热电路中的二极管相似的特性，(b)与常规感测电路相同的驱动屏蔽信号，及(c)参考电容器。

具体实施方式

本发明的实施例将参考附图进行描述。在此描述的本发明的各个实施例中，相似的标号在所有附图中代表相同或者相似的部件。

图1示出根据本发明一个方面的电容性感测系统1。用于检测乘客的电容性感测信号由传感器/加热垫70产生。在感测时，电容性感测系统1通过利用二极管20、25以及施加的反向偏置信号将电容性感测信号30与场效应晶体管10、15隔离，以保证二极管20、25不会导通电流。图1中的电容性感测信号30是正弦信号，但也可以是其他时变型信号。在感测模式中，将小于初始信号40的具有直流偏移的缓冲感测信号施加于高侧二极管20的正极；有效地使得用于将高侧场效应晶体管10同感测电路隔离的二极管20反向偏置。同样地，将大于初始信号45的具有直流偏移的缓冲感测信号施加于低侧二极管25的负极，有效地使得隔离低侧场效应晶体管15的二极管25反向偏置。这些缓冲信号40、45被称为驱动屏蔽信号。二极管20、25两端的直流偏移也可以是零或者稍正并且利用此处描述的相同概念。

当加热时，将场效应晶体管10、15闭合，然后直流电流从电池50流向地60。加热时不试图进行感测。当感测时，断开场效应晶体管10、15且反向偏置驱动屏蔽信号40、45被施加于场效应晶体管10、15与二极管20、25之间的节点。二极管20、25充当高阻抗并且有很小的电流从感测节点流出。二极管20、25之间具有可导通高频感测信号的电容。然而，由于在二极管两端的信号的高频分量几乎相等，驱动屏蔽信号40、45将流经二极管的高频电流降低至接近零水平。

根据本发明的一个方面，图2示出二极管20、25的电流-电压特性曲线200。理论上，二极管20、25具有不随温度变化的反向偏置漏电流。然而，实际中，二极管20、25的特性随着温度变化，所以在二极管20、25的电流-电压特性曲线的拐点210外的反向偏置水平对二极管20、25进行操作(感测时)是重要的。图2示出了该操作区域220。