DE102007053405A1 - Integrierte Schaltungsanordnung zum Schalten einer oder mehrerer induktiver Lasten - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltungsanordnung, umfassend eine Parallelanordnung mehrerer Schalteinrichtungen zum jeweiligen Schalten einer induktiven Last (L1), wobei für jede der Schalteinrichtungen einer Schutzbeschaltung (D2-D4, D6-D8) zum Schutz des jeweiligen Schaltelements (T1, T2) vorgesehen ist, welche bei Überschreitung einer vorbestimmten Schutzschwelle durch die Abschaltspannung das jeweilige Schaltelement (T1, T2) zwangsweise in einen leitenden Zustand steuert ("clamping"). Um eine solche integrierte Schaltungsanordnung im Hinblick auf eine möglichst universelle Verwendbarkeit zu verbessern, ist erfindungsgemäß eine ansteuerbare Verbindungseinrichtung (12) zum wahlweisen miteinander Verbinden der Steueranschlüsse (K1, K2) von Schaltelementen (T1, T2) vorgesehen, die verschiedenen der Schalteinrichtungen angehören. Damit ist es bei Aufrechterhaltung der Schutzfunktionalität möglich, die mehreren Schalteinrichtungen parallel zu schalten, um so im Bedarfsfall eine größere Belastbarkeit zu erzielen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige integrierte Schaltungsanordnung wird beispielsweise in der DE 198 41 227 C1 erwähnt ("Mehrfach-Leistungsendstufe") und umfasst eine Parallelanordnung mehrerer Schalteinrichtungen zum jeweiligen Schalten einer induktiven Last. Eine konkrete Ausgestaltung einer derartigen Schalteinrichtung ist in der DE 198 41 227 C1 detailliert beschrieben. Die bekannte Schalteinrichtung dient zum Schalten einer induktiven Last, die in Reihenschaltung mit einem ansteuerbaren Schaltelement an den Polen einer Spannungsquelle liegt, wobei eine Schutzbeschaltung zum Schutz des Schaltelements vor zu hohen Abschaltspannungen vorgesehen ist, welche im Falle einer Überschreitung einer vorbestimmten Schutzschwelle durch die Abschaltspannung das Schaltelement zwangsweise in einen leitenden Zustand steuert.
  • Zum Schutz vor zu hohen Abschaltspannungen am Drain des als FET ausgebildeten Schaltelements ist als Schutzbeschaltung zwischen dem Gate und dem Drain des FET eine Reihenschaltung einer zum Drain hin stromleitenden Zenerdiode, einer zum Gate hin stromleitenden Sperrdiode und eines Widerstandes angeordnet. Wenn beim Abschalten des FET eine im Wesentlichen durch die Zenerspannung der Zenerdiode bestimmte Schutzschwelle durch die Abschaltspannung überschritten wird, so bricht die Zenerdiode durch und es fließt ein Strom vom Drain zum Gate, so dass der FET zwangsweise wieder in einen leitenden Zustand gesteuert wird, bis die gespeicherte Energie in der induktiven Last nennenswert abgebaut ist (so genanntes "clamping" der Abschaltspannung).
  • Eine gattungsgemäße integrierte Schaltungsanordnung umfasst eine Parallelanordnung von in dieser Weise wirkenden Schalteinrichtungen, denen jeweils eine Schutzbeschaltung zugeordnet ist. Damit können vorteilhaft mehrere induktive Lasten durch Verwendung desselben Bausteins (integrierte Schaltungsanordnung) angesteuert werden, wie dies z. B. für die Ansteuerung mehrerer magnetventilbetätigter Kraftstoffinjektoren bei einer Brennkraftmaschine nützlich sein kann.
  • Nachteilig ist bei den bekannten Mehrfach-Endstufen-Bausteinen jedoch deren mangelnde "Universalität" bzw. deren notwendige Anpassung an den betreffenden Anwendungsfall. Insbesondere müssen die Belastbarkeiten sowie die Schutzschwellen der verwendeten Schalteinrichtungen für jeden einzelnen Anwendungsfall passend dimensioniert werden. Dies führt beispielsweise bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen mit unterschiedlichen Motorisierungsvarianten zu einem nicht unerheblichen logistischen Aufwand für die Bereitstellung jeweils maßgeschneiderter Mehrfach-Endstufen zur Ansteuerung der betreffenden Kraftstoffinjektoren der Brennkraftmaschine.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine integrierte Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art im Hinblick auf eine möglichst universelle Verwendbarkeit zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen integrierten Schaltungsanordnung dadurch gelöst, dass eine ansteuerbare Verbindungseinrichtung zum wahlweisen miteinander Verbinden der Steueranschlüsse von Schaltelementen vorgesehen wird, die verschiedenen der Schalteinrichtungen angehören.
  • Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, mehrere Schalteinrichtungen parallel zu schalten, um so eine größere Belastbarkeit bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Schutzfunktionalität (Schutz der Schaltelemente vor einer übermäßigen Abschaltspannung) zu erzielen.
  • Bei einer Mehrfach-Endstufe der bislang bekannten Art wäre es prinzipiell zwar ebenfalls denkbar, die Belastbarkeit durch eine parallele Verwendung mehrerer Schalteinrichtungen zu vergrößern. Dies gilt jedoch nur für denjenigen Betriebszustand, in welchem die Schaltelemente der parallelgeschalteten Schalteinrichtungen leitend bzw. eingeschaltet sind, um die Last zu bestromen. Beim Abschalten dieser Schaltelemente würden jedoch in der Praxis sämtliche bis auf eine der Schutzbeschaltungen versagen, wie dies unten bei der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels noch detaillierter erläutert wird, so dass eine solche Lösung letztlich unbrauchbar wäre.
  • Für die vorliegende Erfindung wesentlich ist die ansteuerbare Verbindungseinrichtung zum wahlweisen miteinander Verbinden der Steueranschlüsse von Schaltelementen. Damit lässt sich in einfacher Weise sicherstellen, dass sämtliche Schaltelemente bedarfsweise (bei Überschreitung einer vorbestimmten Schutzschwelle) in den schützenden leitenden Zustand gesteuert werden.
  • Was die Ausbildung des ansteuerbaren Schaltelements anbelangt, so kann vorteilhaft auf an sich bekannte Gestaltungen aus dem Bereich von Schaltungsanordnungen der hier interessierenden Art zurückgegriffen werden. Bevorzugt ist ein ansteuerbares Halbleiterschaltelement wie ein Transistor vorgesehen. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein solcher Transistor in DMOS (="doppelt dotiert MOS")-Technologie (z. B. als DMOS-FET) ausgebildet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schutzbeschaltungen jeweils eine Zenerdiodenanordnung zwischen dem Steueranschluss des jeweiligen Schaltelements und dem mit der Last verbundenen Anschluss dieses Schaltelements umfassen.
  • Die integrierte Schaltungsanordnung kann z. B. als eine anwendungsspezifisch konfigurierte integrierte Schaltung (ASIC) ausgebildet sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die integrierte Schaltungsanordnung eine digital programmierbare Steuereinheit. Eine solche Steuereinheit kann z. B. für die Erzeugung der den Steueranschlüssen der jeweiligen Schaltelemente zuzuführenden Steuersignale und/oder für die Erzeugung eines Ansteuersignals für die Verbindungseinrichtung vorgesehen bzw. genutzt werden. Eine digitale Programmierbarkeit einer solchen Steuereinheit gestattet in einfacher Weise weitere Anpassungen der integrierten Schaltungsanordnung an den jeweils gewünschten Anwendungs- bzw. Betriebsfall.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die integrierte Schaltungsanordnung wenigstens teilweise diejenigen Komponenten umfasst, welche zur Generierung der im Betrieb benötigten Steuersignale (zum Ein- und Ausschalten der Schaltelemente) vorgesehen sind. In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass sämtliche zur Generierung dieser Steuersignale vorgesehenen Komponenten außerhalb der integrierten Schaltungsanordnung vorgesehen werden. In diesem Fall kann die integrierte Schaltungsanordnung beispielsweise lediglich "herausgeführte Steueranschlüsse" aufweisen, um mittels einer externen Steuereinheit die benötigten Steuersignale zu generieren und über Kontakte ("Pads") der integrierten Schaltungsanordnung zuzuführen.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ansteuerbare Verbindungseinrichtung eine Reihenschaltung aus zwei Transistoren umfasst, deren Steueranschlüssen ein gemeinsames Ansteuersignal zugeführt wird.
  • Die Belastbarkeiten der mehreren Schalteinrichtungen können z. B. alle gleich groß vorgesehen sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, dass die Schalteinrichtungen mit voneinander verschiedenen Belastbarkeiten dimensioniert sind. Diese Maßnahme trägt in der Praxis zur Erreichung des Ziels einer möglichst universellen Verwendbarkeit bei.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die induktive Last eine Erregerwicklung eines Magnetaktors, insbesondere die Erregerwicklung eines Magnetventils darstellt. Im Bereich der Automobilelektronik kann die induktive Last beispielsweise die Erregerwicklung eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine darstellen. Insbesondere in einem derartigen Anwendungsfall müssen die einzelnen Lasten mit möglichst exakt einzuhaltenden Schaltzeiten angesteuert werden, wofür die Realisierbarkeit von raschen Abschaltvorgängen von besonderem Vorteil ist.
  • Eine besonders bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht für eine Leistungsendstufe zum Schalten einer oder mehrerer induktiver Lasten im Bereich einer Automobilelektronik. Insbesondere kann die Schaltungsanordnung in einem Motorsteuergerät zur Steuerung von Funktionen einer Brennkraftmaschine vorgesehen sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
  • 1 ein Schaltbild einer Mehrfach-Leistungsendstufe zum Schalten von einer oder zwei induktiven Lasten, dargestellt für den Anwendungsfall der Ansteuerung einer (vergleichsweise kleinen) Last,
  • 2 dieselbe Mehrfach-Leistungsendstufe, dargestellt für den Anwendungsfall der Ansteuerung einer vergleichsweise großen Last, und
  • 3 ein Schaltbild einer Verbindungseinrichtung, die in der integrierten Schaltung von 1 und 2 enthalten ist.
  • 1 zeigt eine als integrierte Schaltung ausgebildete Endstufe 10 zum Schalten wenigstens einer induktiven Last L1 (z. B. Erregerwicklung eines Kraftstoffeinspritzventils), die in Reihenschaltung mit einem Schalttransistor T1 an den Polen einer Spannungsquelle Vbat liegt, bei welcher es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel z. B. um die Batterie eines Kraftfahrzeuges handelt.
  • Der in der Figur eingezeichnete Widerstand R1 symbolisiert den in der Praxis stets vorhandenen ohmschen Anteil der betreffenden Lastimpedanz.
  • Das Einschalten und Ausschalten des hier als FET ausgebildeten Schalttransistors T1 wird durch eine Steuerspannung Us1 gesteuert, welche durch einen (nicht dargestellten) Schaltungsteil der Endstufe 10 (oder alternativ außerhalb der Endstufe 10) erzeugt wird und an einem Steuereingang anliegt, der über einen Widerstand R2 mit dem Steueranschluss (hier Gate) des Schalttransistors T1 verbunden ist. Das Potential am Gate bzw. einem Schaltungsknoten K1 bestimmt den Zustand des Transistors T1. Der Transistor T1 beginnt zu leiten, wenn dessen Gate-Source-Spannung die betreffende Schwellenspannung des Transistors übersteigt.
  • Beim Einschalten des Transistors T1 kommt es in an sich bekannter Weise zu einem Anstieg des durch die induktive Last L1 fließenden Laststromes bis maximal auf einen Wert, der dem Quotienten aus der Versorgungsspannung (Spannungsquelle Vbat) und dem ohmschen Widerstandsanteil R1 entspricht.
  • Beim Ausschalten des Transistors T1, z. B. durch Anlegen eines Potentials "0" an dem Steuereingang, welches der elektrischen Masse GND entspricht, baut sich auf Grund der Selbstinduktion in der induktiven Last L1 eine mehr oder weniger große Abschaltspannung zwischen dem Drain und der Source des Transistors T1 auf, die in der Praxis zumeist auf einen Wert ansteigt, der ein Vielfaches der Versorgungsspannung darstellt. Da der Transistor T1 auch in seinem ausgeschalteten Zustand keinen unendlich großen Widerstand besitzt, fließt in dieser Abschaltphase ein gewisser Strom durch den Transistor, der zu einer unter Umständen gefährlich großen Verlustleistung im Transistor führt. Insbesondere besteht in dieser Abschaltphase auf Grund des erhöhten Stroms und/oder der erhöhten Spannung die Gefahr einer Schädigung wenn nicht sogar Zerstörung des Transistors bzw. des diesen Transistor enthaltenden elektronischen Bausteins (integrierte Schaltung 10).
  • Um diese Gefahr zu beseitigen, ist zwischen dem mit der Last L1 verbundenen Anschluss (Drain) des Transistors T1 bzw. einem Lastanschluss A1 und dem Steueranschluss (Gate) des Transistors T1 bzw. dem Schaltungsknoten K1 eine Schutzbeschaltung vorgesehen, welche im Falle einer Überschreitung einer vorbestimmten Schutzschwelle durch die Abschaltspannung den Transistor T1 zwangsweise in einen leitenden Zustand steuert (so genanntes "clamping").
  • Die Schutzbeschaltung besteht wie dargestellt aus einer Reihenschaltung von drei Zenerdioden D2, D3 und D4 sowie einer Sperrdiode D1. In diesem Beispiel ergibt sich die Schutzschwelle im Wesentlichen durch die Summe der einzelnen Zenerspannungen (die Flussspannung der Sperrdiode D1 und die Gate-Source-Spannung des Transistors T1 sind demgegenüber in erster Näherung vernachlässigbar). Wenn die Abschaltspannung diese Schutzschwelle überschreitet, so brechen die Zenerdioden D2 bis D4 durch und es fließt ein das Potential am Schaltungsknoten K1 erhöhender Strom durch die Dioden D1 bis D4, so dass auf Grund eines leitenden Zustands des Transistors T1 eine Verringerung bzw. Begrenzung der Abschaltspannung auf ein unbedenkliches Maß bewirkt wird. Dieses Maß entspricht etwa der Summe der drei Zenerspannungen.
  • Die Art und Weise der Erzeugung des Steuersignals Us1 ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung von nachrangiger Bedeutung und soll daher nicht detaillierter erläutert werden. Die Erzeugung dieses Steuersignals kann innerhalb oder außerhalb des Bausteins 10 erfolgen (in letzterem Fall sind die entsprechenden Steuerleitungen an die Kontaktanordnung (Pads) des Bausteins 10 herausgeführt.
  • Dass im dargestellten Anwendungsbeispiel der positive Pol der Spannungsquelle Vbat über die zu bestromende Last L1 mit dem Lastanschluss A1 und der negative Pol der Spannungsquelle Vbat mit einem "Masseanschluss" G des Bausteins 10 verbunden ist, ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Anstelle der in 1 dargestellten masseseitigen ("low side")-Anordnung des Schalttransistors T1 könnte auch eine versorgungsseitige ("high side")-Anordnung dieses Transistors vorgesehen sein, bei welcher die zu schaltende induktive Last L1 zwischen dem negativen Pol der Spannungsquelle Vbat und dem Masseanschluss G angeordnet ist (und der positive Pol der Spannungsquelle mit dem Anschluss A1 verbunden ist).
  • Wie es aus 1 ersichtlich ist, umfasst die integrierte Schaltungsanordnung 10 einen weiteren Lastpfad bzw. eine weitere Schalteinrichtung, die parallel zu der vorstehend detailliert beschriebenen Schalteinrichtung angeordnet ist und an welche über einen weiteren Lastanschluss A2 eine weitere induktive Last (nicht dargestellt) anschließbar ist. Die weitere Schalteinrichtung umfasst einen Schalttransistor T2, dessen Steueranschluss (Gate) bzw. ein Schaltungsknoten K2 über einen Widerstand R3 mit einem unabhängig zuzuführenden Steuersignal Us2 beaufschlagt werden kann. Diesem Schalttransistor T2 zugeordnet ist eine Schutzbeschaltung bestehend aus einer Sperrdiode D5 und einer Reihenschaltung aus drei Zenerdioden D6, D7 und D8.
  • Abweichend vom Anwendungsbeispiel gemäß 1 könnte eine induktive Last also anstatt am Lastanschluss A1 auch am Lastanschluss A2 betrieben werden, was z. B. im Falle von unterschiedlichen Belastbarkeiten und/oder Abschaltschwellen der beiden Schalteinrichtungen zweckmäßig sein kann. Außerdem ist es mit dem Baustein 10 möglich, zwei verschiedene induktive Lasten unabhängig voneinander zu betreiben, wobei eine dieser Lasten am Lastanschluss A1 (vgl. z. B. 1) und die andere dieser Lasten am Lastanschluss A2 angeschlossen ist.
  • Eine Besonderheit der Endstufe 10 besteht darin, dass außerdem eine induktive Last über eine Parallelschaltung der beiden zur Verfügung stehenden Schalteinrichtungen betrieben werden kann, wie dies in 2 dargestellt ist.
  • 2 zeigt dieselbe integriere Schaltungsanordnung 10, jedoch in Verbindung mit einer Last L1' (und deren ohmschen Anteil R1'), die unter Nutzung einer Parallelanordnung beider Schalteinrichtungen bzw. beider Schalttransistoren T1 und T2 betrieben wird.
  • In diesem Anwendungsfall ergibt sich eine größere Belastung der integrierten Schaltungsanordnung 10, weil der ohmsche Anteil R1' kleiner als R1 ist und die Induktivität L1' größer als L1 ist. Bei gleicher Versorgungsspannung der Spannungsquelle Vbat ergibt sich somit im eingeschalteten Zustand (T1 und T2 leitend) ein größerer Laststrom. Außerdem muss beim Abschalten der beiden Transistoren T1 und T2 mehr in der Induktivität L1' gespeicherte Energie dissipiert werden.
  • Die einwandfreie Funktion des Bausteins 10 wird in diesem Anwendungsfall durch die Aktivierung einer Verbindungseinrichtung 12 gewährleistet, welche die Gates der Transistoren T1 und T2 bzw. die Schaltungsknoten K1 und K2 miteinander verbindet. Die Aktivierung der Verbindung wird durch ein Ansteuersignal Ust bewirkt, welches von einer Steuereinheit 14 erzeugt wird, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in der integrierten Schaltungsanordnung 10 enthalten ist.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine digital programmierbare Steuereinheit 14, welche von extern für den betreffenden Anwendungsfall programmiert werden kann (symbolisiert durch den Doppelpfeil in den 1 und 2). Vorteilhaft könnte die programmierbare Steuereinheit 14 außerdem im Zusammenhang mit der Generierung der erforderlichen Steuersignale Us1 und Us2 verwendet werden (nicht dargestellt).
  • Im einfachsten Fall ist die Verbindungseinrichtung 12 in allen Betriebsphasen des in 2 dargestellten Anwendungsfalles aktiviert, d. h. stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Steueranschlüssen der betreffenden Schalttransistoren her. Damit kann in einfacher Weise sichergestellt werden, dass die beiden Transistoren T1 und T2 stets gleichzeitig eingeschaltet und ausgeschaltet werden.
  • Außerdem wird damit sichergestellt, dass in der Betriebsphase unmittelbar nach einem Ausschaltvorgang, in der "clamping"-Phase, beide Transistoren in einen leitenden Zustand zum Überspannungsschutz versetzt werden.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass dieser Schutz der beiden Transistoren T1 und T2 im Falle einer übermäßig großen Abschaltspannung ohne die mittels der Verbindungseinrichtung 12 hergestellte elektrische Verbindung zwischen den Steueranschlüssen dieser Transistoren nicht funktionieren würde. Dies deshalb, weil in der Praxis die Schutzschwellen der beiden Schutzbeschaltungen, also die Zenerspannungen einerseits der Dioden D2 bis D4 und andererseits der Dioden D6 bis D8, sich nicht exakt gleich groß dimensionieren lassen. Dies hat zur Folge, dass bei ansteigender Abschaltspannung zunächst eine der beiden Schutzbeschaltungen (diejenige mit der niedrigeren Schutzschwelle) anspricht und die Abschaltspannung begrenzt, was wiederum zur Folge hätte, dass die Schutzbeschaltung des anderen Transistors überhaupt nicht mehr ansprechen würde. Die Dissipation der in der induktiven Last gespeicherten magnetischen Energie während der Abschaltphase würde demnach nur in einem der beiden Transistoren erfolgen, so dass eine erhebliche Gefahr für eine Schädigung wenn nicht Zerstörung dieses Transistors bestünde.
  • Mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen Verbindungseinrichtung 12 wird demgegenüber sichergestellt, dass im Falle eines Ansprechens einer der beiden Schutzbeschaltungen zwangsweise beide Steuerpotentiale an den Steueranschlüssen der beiden Transistoren T1 und T2 so verändert werden, dass beide Tran sistoren in den schützenden leitenden Zustand versetzt werden.
  • Zusammenfassend kann die beschriebene integrierte Schaltungsanordnung 10 sehr universell eingesetzt werden. An jedem der Lastanschlüsse A1 und A2 kann jeweils eine Last angeschlossen werden (vgl. z. B. 1). Außerdem kann eine größere Last betrieben werden, indem diese an beide Lastanschlüsse A1 und A2 angeschlossen wird (vgl. 2). Die Schutzfunktionalität bleibt hierbei voll erhalten.
  • Was die Gestaltung der Verbindungseinrichtung 12 anbelangt, so gibt es hierfür vielfältige Möglichkeiten. Ein Ausführungsbeispiel dieser Einrichtung ist in 3 dargestellt.
  • 3 zeigt die bei der integrierten Schaltungsanordnung 10 verwendete Verbindungseinrichtung 12. Diese besteht aus einer Reihenschaltung von zwei FETs, deren Steueranschlüsse (Gates) miteinander verbunden sind. Bei dieser so genannten "Back-to-Back"-Transistoranordnung sind die intrinsischen Source-Drain-Dioden mit entgegengesetzten Flussrichtungen angeordnet. Die dargestellte Gestaltung besitzt somit den Vorteil, dass im ausgeschalteten Zustand kein Strom zwischen den mit der Einrichtung 12 verbundenen Schaltungsknoten K1 und K2 fließen kann.
  • Wenngleich die Erfindung beispielhaft anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert wurde, so können in der Praxis zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden.
  • Insbesondere ist die Anzahl von parallel angeordneten Schalteinrichtungen innerhalb der integrierten Schaltungsanordnung von nachrangiger Bedeutung bzw. kann den Bedürfnissen entsprechend angepasst werden. Insbesondere für eine Anwendung als Endstufe zur Ansteuerung von Kraftstoffinjektoren einer Brennkraftmaschine eignet sich in der Praxis beispielsweise eine Anzahl von acht oder sechzehn parallelen Schalteinrichtungen.
  • Die einzelnen Schalteinrichtungen können identisch ausgebildet bzw. dimensioniert sein. Dasselbe gilt für die jeweils zugeordneten Schutzbeschaltungen. In der Praxis ist jedoch zumeist eine Gestaltung von Vorteil, bei welcher die einzelnen Schalteinrichtungen nicht alle identisch ausgebildet sind, sondern sich in der Belastbarkeit und/oder den zugeordneten Schutzschwellen unterscheiden.
  • Ferner könnte, abweichend vom oben beschriebenen Ausführungsbeispiel (1 und 2), die integrierte Schaltungsanordnung auch für eine versorgungsseitige ("high side")-Anordnung der Schalttransistoren in der Weise modifiziert werden, dass anstelle eines einzigen "Masseanschlusses" (in 1 und 2 mit G bezeichnet), für jeden Schalttransistor ein eigener Masseanschluss aus der integrierten Schaltung herausgeführt wird. Wenn die integrierte Schaltungsanordnung besonders universell sowohl in einer "high side"- als auch einer "low side"-Konfiguration einsetzbar sein soll, so sollten sowohl die masseseitigen als auch die versorgungsseitigen Anschlüsse der einzelnen Schalttransistoren separat aus der integrierten Schaltung herausgeführt sein.
  • Schließlich könnte, abweichend vom oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, eine Verbindungseinrichtung zum wahlweisen miteinander Verbinden der Steueranschlüsse von mehr als zwei Schalttransistoren (allgemein: Schaltelementen) vorgesehen sein (die verschiedenen der Schalteinrichtungen angehören).
  • Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine integrierte Schaltungsanordnung (insbesondere ASIC-Baustein), umfassend eine Parallelanordnung mehrerer Schalteinrichtungen zum jeweiligen Schalten einer induktiven Last (L1), wobei für jede der Schalteinrichtungen eine Schutzbeschaltung (D2–D4, D6–D8) zum Schutz des jeweiligen Schaltelements (T1, T2) vorgesehen ist, welche bei Überschreitung einer vorbestimmten Schutzschwelle durch die Abschaltspannung das jeweilige Schaltelement (T1, T2) zwangsweise in einen leitenden Zustand steuert ("clamping"). Um eine solche integrierte Schaltungsanordnung im Hinblick auf eine möglichst universelle Verwendbarkeit zu verbessern, ist erfindungsgemäß eine ansteuerbare Verbindungseinrichtung (12) zum wahlweisen miteinander Verbinden der Steueranschlüsse (K1, K2) von Schaltelementen (T1, T2) vorgesehen, die verschiedenen der Schalteinrichtungen angehören. Damit ist es bei Aufrechterhaltung der Schutzfunktionalität möglich, die mehreren Schalteinrichtungen parallel zu schalten, um so im Bedarfsfall eine größere Belastbarkeit zu erzielen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19841227 C1 [0002, 0002]

Claims (7)

  1. Integrierte Schaltungsanordnung (10), umfassend eine Parallelanordnung mehrerer Schalteinrichtungen zum jeweiligen Schalten einer in Reihenschaltung mit einem ansteuerbaren Schaltelement (T1, T2) der jeweiligen Schalteinrichtung an den Polen einer Spannungsquelle (Vbat) liegenden induktiven Last (L1) mittels eines dem Steueranschluss (K1, K2) des jeweiligen Schaltelements (T1, T2) zugeführten Steuersignals (Us1, Us2), wobei die integrierte Schaltungsanordnung (10) für jede der Schalteinrichtungen eine Schutzbeschaltung zum Schutz des jeweiligen Schaltelements (T1, T2) enthält, welche im Falle einer Überschreitung einer vorbestimmten Schutzschwelle durch die Abschaltspannung das jeweilige Schaltelement (T1, T2) zwangsweise in einen leitenden Zustand steuert, gekennzeichnet durch eine ansteuerbare Verbindungseinrichtung (12) zum wahlweisen miteinander Verbinden der Steueranschlüsse (K1, K2) von Schaltelementen (T1, T2), die verschiedenen der Schalteinrichtungen angehören.
  2. Integrierte Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die Schutzbeschaltungen jeweils eine Zenerdiodenanordnung (D2–D4, D6–D8) zwischen dem Steueranschluss (K1, K2) des jeweiligen Schaltelements (T1, T2) und dem mit der Last (L1) verbundenen Anschluss (A1, A2) dieses Schaltelements (T1, T2) umfassen.
  3. Integrierte Schaltungsanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine digital programmierbare Steuereinheit (14).
  4. Integrierte Schaltungsanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ansteuerbare Verbin dungseinrichtung (12) eine Reihenschaltung aus zwei Transistoren umfasst, deren Steueranschlüssen ein gemeinsames Ansteuersignal (Ust) zugeführt wird.
  5. Integrierte Schaltungsanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schalteinrichtungen mit voneinander verschiedenen Belastbarkeiten dimensioniert sind.
  6. Integrierte Schaltungsanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die induktive Last (L1) eine Erregerwicklung eines Magnetaktors, insbesondere die Erregerwicklung eines Magnetventils darstellt.
  7. Verwendung einer integrierten Schaltungsanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche als Leistungsendstufe zum Schalten einer oder mehrerer induktiver Lasten im Bereich einer Automobilelektronik.
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