• 专利附录
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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1988001108A1
    申请号:PCT/DE1987/000319
    申请日:1987-07-15
    公开日:1988-02-11
    发明作者:Ralph Renk
    申请人:Robert Bosch Gmbh；
    IPC主号:H03K17-00
    专利说明:
    [0001] Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers
    [0002] Stand der Technik
    [0003] Zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers, wie beispielsweise eines elektromagnetischen Relais oder eines elektromagnetischen Stellglieds, sind bereits mit dem elektrischen Verbraucher in Serie geschaltete Stromsteuerorgane bekannt, die im Fehlerfall, d.h. insbesondere bei Kurzschluß des Verbrauchers, gegen Überlastung zu schützen sind. Dazu ist es schon bekannt, eine Strombegrenzung vorzusehen, wobei die im Fehlerfall entstehende Verlustleistung erheblich höher als die maximale Verlustleistung im regulären Betrieb ist. Aus diesem Grund müssen die verwendeten elektronischen Bauelemente in der Regel überdimensioniert werden, wenn sie auch den Fehlerfall unbeschadet überstehen sollen.
    [0004] Vorteile der Erfindung
    [0005] Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß das mit dem elektrischen Verbraucher in Serie geschaltete Stromsteuerorgan hinsichtlich seiner Belastbarkeit lediglich für den regulären Betriebsfall ausgelegt werden muß, da im Fehlerfall eine völlige Abschaltung des Stromsteuerorgans erfolgt, so daß im Stromsteuerorgan selbst keine erhöhte Verlustleistung abgeführt werden muß.
    [0006] Das Stromsteuerorgan läßt sich daher auch in baulicher Hinsicht wesentlich kleiner dimensionieren, was abgesehen vom Preisvorteil auch einer dichteren Packung der elektronischen Bauelemente zugute kommt.
    [0007] In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt.
    [0008] Zeichnung
    [0009] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Stromlaufplan der Schaltungsanordnung, Figur 2eine Zustandstabelle von Teilen der Schaltungsanordnung und Figur 3 Signalformen an ausgewählten Punkten de Stromlaufplans.
    [0010] Beschreibung des Ausführungsbeispiels
    [0011] Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers, wie beispielsweise eines elektromagnetischen Relais oder Stellglieds, insbesondere zur Durchführung von Schaltfunktionen in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine.
    [0012] Im Stromlaufplan nach Figur 1 ist mit 10 eine Steuerschaltung, beispielsweise ein Mikroprozessor, bezeichnet, über dessen Ausgangsan- schluß 11 Ansteuersignale mit dem logischen Pegel H, bzw. L, abgegeben werden. Mit 20 ist ein elektrischer Verbraucher bezeichnet, dessen einer Anschluß mit der Betriebsspannung UB verbunden ist. Dem elektrischen Verbraucher 20 ist ein Stromsteuerorgan in Serie geschaltet. Hierbei handelt es sich um einen Transistor T2, der mit seinem Kollektoranschluß mit dem elektrischen Verbraucher 20 verbunden ist und dessen Emitteransqhluß über einen Widerstand R5 an Masse liegt. Der Basisanschluß des Transistors T2 ist an den Abgriff eines aus den Widerständen R3 und R4 bestehenden Spannungsteilers geführt, dessen Fußpunkt an Masse liegt und dessen Hochpunkt mit dem Kollektoranschluß eines weiteren Transistors T1 verbunden ist, dessen Basisanschluß einerseits über den Widerstand R1 mit dem Ausgangsanschluß 11 der Steuerschaltung 10 und andererseits über den Widerstand R2 mit seinem Emitteranschluß verbunden ist, der wiederum an die Betriebsspannung VGG gelegt ist.
    [0013] Mit T3 ist ein zweites Stromsteuerorgan (Transistor) bezeichnet, dessen Kollektoranschluß an den Abgriff des Spannungsteilers R3, R4 geführt ist und dessen Emitteranschluß auf Masse liegt. Der Basisanschluß des Transistors T3 ist mit dem Abgriff eines weiteren Spannungsteilers R6, R7 verbunden, dessen Fußpunkt auf Masse liegt und dessen Hochpunkt an den Koϊlektoranschluß des ersten Stromsteuerorgans, nämlich den Transistor T2 geführt ist. Mit dem Basisanschluß des Transistors T3 ist der Kollektoranschluß eines weiteren Transistors T4 verbunden, dessen Emitteranschluß auf Masse liegt und dessen Basisanschluß über den Widerstand R8 mit dem Ausgangsanschluß 11 der Steuerschaltung 10 verbunden ist. Die Stromsteuerorgane T2 und T3 bilden zusammen eine bistabile Kippstufe, die in ihrem ersten Schaltzustand einen Stromfluß durch den elektrischen Verbraucher 20 ermöglicht und die in ihrem zweiten Schaltzustand (Sperrzustand) den Stromfluß durch den elektromagnetischen Verbraucher 20 sperrt.
    [0014] Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung läßt sich wie folgt beschreiben. Falls im leitenden Zustand von T2 der Strom I einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet, wird T3 in den leitenden Zustand gesteuert und sperrt seinerseits das erste Stromsteuerorgen T2. Damit wird der Sperrzustand der bistabilen Kippstufe angenommen, in dem ein Stromfluß durch den elektrischen Verbraucher 20 nicht mehr stattfindet. Hierbei handelt es sich um einen stabilen Zustand, in dem von den Stromsteuerorganen, insbesondere von T2, keine Verlustleistung abgeführt werden muß. Ein im Sperrzustand gegebenenfalls noch durch R6 fließender Strom ist vernachlässigbar gering und erzeugt keine wesentliche Verlustleistung. Die Ansprechschwelle für das Umkippen der bistabilen Kippstufe in den Sperrzustand und damit der maximal zulässige Stromgrenzwert für den elektrischen Verbraucher 20 läßt sich auf einfache Weise durch geeignete Dimensionierung des Widerstands R5 in der Emitterleitung des Transistors T2 und des Widerstandsverhältnisses des Spannungsteilers R6, R7 einstellen. Transistor T4 ermöglicht ein Rücksetzen der bistabilen Kippstufe T2, T3 vom Sperrzustand in den Betriebszustand. Wenn nach. Auftreten einer Fehlersituation und deren Beseitigung am Ausgangsanschluß 11 der Steuerschaltung 10 ein Signal mit dem logischen Pegel H abgegeben wird, sperrt Transistor T4 Transistor T3. Transistor T2 bleibt dabei abgeschaltet, kann jedoch durch die nächste Flanke des Signals mit dem logischen Pegel L am Ausgangsanschluß 11 der Steuerschaltung 10 wieder regulär über Transistor T1 angesteuert werden. Falls die Fehlersituation weiterbestehen sollte (z.B. Kurzschluß des elektrischen Verbrauchers 20, bzw. unzulässig hoher Stromfluß) tritt durch Umkippen der bistabilen Schaltung in den Sperrzustand der Schutzmechanismus wie zuvor beschrieben wiederum in Kraft. Das Zustandsdiagramm nach Figur 2 erläutert die Schaltzustände am Ausgangsanschluß 11 der Steuerschaltung 10 am ersten Stromsteuerorgan T2 und am elektrischen Verbraucher 20.
    [0015] Figur 3 zeigt charakteristische Signalformen als Funktion der Zeit an ausgewählten Punkten des Stromlaufplans einerseits für den regulären Betrieb, andererseits für einen Fehlerfall, der hier als Kurzschluß des Verbrauchers 20 nach Masse angenommen ist.
    [0016] Mit der vorgeschlagenen Schal tungsanordnung wird ein zuverlässiger Schutz gegen Fehlersituationen, wie unzulässig hoher Strom, bzw. Kurzschluß, erreicht, ohne daß im Fehlerfall von den verwendeten Bauelementen eine übermäßige Verlustleistung abgeführt werden muß. Die Bauelemente müssen daher nur für den regulären Betriebsfall dimensioniert werden. Die im Fehlerfall eintretenden vollständige Abschaltung des ersten Stromsteuerorgans T2 und des elektrischen Verbrauchers 20 bleibt nur für einen Schaltzyklus des Ansteuersignais der Steuerschaltung 10 bestehen, so daß nach Beseitigung der Fehlersituation ohne weiteres ein regulärer Betrieb wieder aufgenommen werden kann.
    [0017] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung nach Figur 1 werden folgende Werte für die Bauelemente eingesetzt:
    [0018] Z = ZY27
    [0019] R1 = 10K
    [0020] R2 = 22K
    [0021] R3 = 305 Ohm
    [0022] R4 = 22K
    [0023] R5 = 1 Ohm
    [0024] R6 = 15K
    [0025] R7 = 10K
    [0026] R8 = 100K
    [0027] T1 = BCX 78
    [0028] T3, T4 = BCX 58
    [0029] T2 = BC 635.
    [0030] Mit dieser Dimensionierung wird bei einem maximal auftretenden Laststrom von ca. 400 mA eine Abschaltschwelle von ca. 580 mA eingestellt.
    [0031] Der Toleranzbereich der Abschaltschwelle wird dabei hauptsächlich durch die Streubreite der Basis-Emitter-Spannung von T3 festgelegt.
    [0032] Die Zenerdiode Z ist für die Funktion der Schutzschaltung ohne Bedeutung, bei Betrieb eines Verbrauchers 20 mit induktiver Komponente jedoch notwendig.
    权利要求:
    Claims Ansprüche
    1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers mit einem zum elektrischen Verbraucher in Serie geschalteten Stromsteuerorgan, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Stromsteuerorgan vorgesehen ist, das zusammen mit dem erstan Stromsteuerorgan eine bistabile Kippstufe bildet, die in ihrem ersten Schaltzustand einen Stromfluß durch den elektrischen Verbraucher ermöglicht, und die in ihrem zweiten Schaltzustand (Sperrzustand) den Stromfluß durch den elektrischen Verbraucher sperrt.
    2. Schaltungsanordnung nach Anspruch.1, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Kippstufe den Sperrzustand nach überschreiten eines vorgebbaren Verbrauchergrenzstromes, insbesondere bei Auftreten eines Kurzschlusses im elektrischen Verbraucher, einnimmt.
    3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes mit dem elektrischen Verbraucher in Serie geschaltetes Stromsteuerorgan ein Transistor (T2) vorgesehen ist, dessen Emitteranschluß über einen Widerstand (R5) an Masse liegt, und dessen Basisanschluß am Abgriff eines Spannungsteilers (R3, R4) liegt, dessen Fußpunkt mit Masse und dessen Hochpunkt mit dem Kollektoranschluß eines Transistors (T1) verbunden ist, dessen Basisanschluß Steuersignale der Steuerschaltung (10) zugeführt werden, daß als zweites Stromsteuerorgan ein Transistor (T3) vorgesehen ist, der mit seinem Emitteranschluß an Masse und mit seinem Kollektoranschluß am Basisanschluß des Transistors (T2) liegt, und dessen Basisanschluß an den Abgriff eines weiteren Spannungsteilers (R6, R7) geführt ist, dessen Fußpunkt mit Masse und dessen Hochpunkt mit dem Kollektoranschluß des Transistors (T2) verbunden ist, daß zum Rücksetzen der bistabilen Kippstufe ein weiterer Transistor (T4) vorgesehen ist, dessen Emitteranschluß mit Masse und dessen Kollektoranschluß mit dem Basisanschluß des Transistors (T3) verbunden ist, und dessen Basisanschluß über einen Widerstand R8 mit dem Ausgangsanschluß (11) der Steuerschaltung (10) verbunden ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3627006A1|1988-02-18|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-02-11| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1988-02-11| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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