DE19737628C1

DE19737628C1 - Smart-Schalter sowie Verfahren zur Open-Load-Diagnose desselben im AUS-Zustand

Info

Publication number: DE19737628C1
Application number: DE1997137628
Authority: DE
Inventors: Alfons Dr Ing Graf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1999-01-21
Anticipated expiration: 2017-08-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Open-Load-Diagnose bzw. Lastunterbrechungsdiagnose von Smart-Schaltern gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen Smart-Schalter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 2.

Smart-Schalter sind in der Ausführungsform Smart-Highside- Schalter bzw. Smart-Lowside-Schalter bekannt. Diese Smart- Schalter werden zur gesteuerten Leistungsversorgung externer Lasten beispielsweise in Kraftfahrzeugen verwendet. Ein her kömmlich aufgebauter, firmenintern bekannter Smart-Schalter vom Highside-Typ ist in Fig. 1 gezeigt und wird im folgenden kurz erläutert.

Der in Fig. 1 gezeigte Smart-Highside-Schalter weist in inte grierter Bauform bzw. in Gestalt eines IC einen Leistungs schalter bzw. Leistungstransistor T1 auf, der an eine Versor gungsspannung V_bb angeschlossen ist, dessen Ausgang den Trei berausgang 1 des Smart-Highside-Schalters bildet, an den eine externe Last R_L angeschlossen ist, und der durch eine Schalt logik 2 gesteuert wird, die ihrerseits über einen Eingangsan schluß 3 des Smart-Highside-Schalters mit externen Steuersi gnalen gespeist ist. Ferner ist die Schaltlogik 2 dazu ausge legt, über einen Statuseingang 4, der beispielsweise über ei nen Statuswiderstand 5 an eine 5 V-Spannungsquelle 6 ange schlossen ist und ein Statussignal vorbestimmter Logik L (= low bzw. niedrig) oder H (= high bzw. hoch) führt, das vom Treiberausgang 1 abgeleitet wird, OPEN-LOAD bzw. eine Lastun terbrechung zu erkennen. Zu diesem Zweck ist eine Stromquelle 7 vorgesehen, die an die Versorgungsspannung V_bb und den Treiberausgang 1 angeschlossen ist, um in den Lastkreis einen relativ kleinen Strom I_OL einzuprägen, der über einen eben falls mit dem Treiberausgang 1 und der Schaltlogik 2 verbun denen Komparator 8 erkannt und in der Schaltlogik 2 auf Lastunterbrechung ausgewertet wird. Man spricht hierbei von einer Open-Load-Erkennung für den Smart-Highside-Schalter im ausgeschalteten Zustand. Nachteilig ist dabei, daß der von der Stromquelle bereitgestellte nennenswerte Ruhestrom J_OL auch bei inaktiver Schaltung bzw. inaktivem Smart-Highside- Schalter fließt. Dasselbe gilt sinngemäß für einen Smart- Lowside-Schalter.

In der US 5,138,516 ist eine Treiberschaltung beschrieben, die einen Ausgangstreiber, der mit einer Last in Verbindung steht, an- und ausschaltet. Bei einer offenen Last liegt an der Treiberschaltung anstatt der Versorgungsspannung der Last eine von der Treiberschaltung vorgegebene Spannung an, welche von dieser ausgewertet wird und in der Folge eine offene Last anzeigt. Bei abgeschaltetem Ausgangstreiber liegt die Versor gungsspannung an der Treiberschaltung an.

Aus der US 5,438,286 ist eine Open-Load-Diagnose bekannt, in der ein zum Lastschalter parallel liegender Hilfstransistor mit einer dazu in Reihe liegenden Stromquelle verwendet wird. Das Auswerten eines vom Last-Treiberausgang ausgeleiteten Laststatus erfolgt dort bei eingeschaltetem Schalter sowie eingeschaltetem Hilfstransistor, wobei die Spannungen an den Verbindungspunkten Lastschalter-Last und Hilfstransistor- Stromquelle miteinander verglichen werden. Bei inaktivem, ausgeschaltetem Lastschalter wird die Stromquelle durch den Hilfstransistor deaktiviert.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Open-Load-Diagnose der im Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Smart-Schalter der im Oberbegriff des Anspruchs 2 genannten Art zu schaffen, die eine Open-Load-Diagnose bei geringem Stromverbrauch gewähr leisten.

Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Smart- Schalters durch die Merkmale des Anspruchs 2.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen angegeben.

Demnach besteht der Kern der Erfindung im Abschalten der Stromquelle des Smart-Schalters bei inaktiver Schaltungsumge bung, in welcher der Smart-Schalter eingebunden ist. Ein ent sprechendes Abschaltsignal für die Stromquelle wird erfin dungsgemäß aus der Statusspannungsquelle mittels eines EIN/AUS-Schalters bzw. aus dem logischen Pegel am Ausgang ei nes Mikro-Controllers gewonnen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispiel haft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines herkömmlichen Smart-Highside- Schalters;

Fig. 2 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Smart-Highside-Schalters;

Fig. 3 Schaltbild einer zweiten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Smart-Highside-Schalters;

Fig. 4 Schaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Smart-Lowside-Schalters; und

Fig. 5 eine Wahrheitstabelle für den Smart-Highside-Schalter von Fig. 2.

Der in Fig. 2 gezeigte erfindungsgemäße Smart-Highside-Schal ter entspricht bis auf die Ansteuerung der Stromquelle 7 über die Schaltlogik 2 dem in Fig. 1 gezeigten und vorstehend er läuterten Smart-Highside-Schalter, weshalb gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern versehen sind, und sich eine Erläute rung dieses erfindungsgemäßen Schalters bis auf die erfin dungsgemäße Ansteuerung zum Ein- und Ausschalten der Strom quelle 7 erübrigt.

Zur Steuerung des Smart-Highside-Schalters ist ein Mikrocon troller 9 vorgesehen, der mit dem Eingangsanschluß 3 der Schaltlogik 2 und dem Statusanschluß ST des Smart-Highside- Schalters verbunden ist. An dem Statusanschluß ST ist, ähn lich wie beim herkömmlichen Smart-Highside-Schalter von Fig. 1, über den Statuswiderstand 5 eine Gleichspannung in Höhe von z. B. +5 Volt angeschlossen, die außerdem am Mikrocontrol ler 9 anliegt. Erfindungsgemäß ist die Gleichspannungsquelle 6 über einen Schalter S1 an den Widerstand 5 angeschlossen. Zwischen den Statusanschluß ST des Smart-Highside-Schalters und den Status-Eingang 4 der Schaltlogik 2 ist ein Komparator 10 geschaltet. Ferner ist an den Statusanschluß ST des High side-Schalters ein Transistor T2 angeschlossen, der von der Schaltlogik 2 intern gesteuert und im übrigen mit Masse ver bunden ist. Dieser Transistor T2 mit seiner Laststrecke zwi schen Massepotential GND und dem Statusanschluß ST und ist mit seinem Steueranschluß mit der Steuerlogik 2 in Verbin dung.

Liegt am Status-Eingang ST bei geschlossenem Schalter S1, d. h. bei aktivierter Schaltungsumgebung, in welche der Smart- Highside-Schalter eingebunden ist, ein 5 V-Signal an, wird mithilfe des Komparators 10 die Stromquelle 7 über die Schaltlogik 2 eingeschaltet und eine Lastunterbechung kann bei niedrigem logischen Pegel des an Schaltlogik-Eingang 3 anliegenden Steuersignals (d. h., der Transistor T1 ist ausge schaltet) erkannt werden.

Ist hingegen der Schalter S1, entsprechend einer inaktiven Schaltungsumgebung, ausgeschaltet, liegt am Status-Anschluß ST ein Signal niedrigen Pegels an, wodurch die Stromquelle 7 aus- bzw. abgeschaltet wird. Wird am Status-Anschluß ST bei niedrigem logischen Pegel bei eingeschaltetem Transistor T2 ein Fehler gemeldet, erkennt die Steuerlogik 2 diesen Zustand und schaltet die Stromquelle 7 ein.

Eine beispielhafte Wahrheitstabelle für die Ansteuerung der Stromquelle x dieses Smart-Highside-Schalters ist in Fig. 4 gezeigt.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungs gemäßen Smart-Highside-Schalters, der sich von dem in Fig. 2 gezeigten Smart-Highside-Schalter dadurch unterscheidet, daß kein Schalter S1 vorgesehen ist. Die Funktion des Schalters wird bei diesem Beispiel von einem ON-Ausgang 11 des Mikro controllers 9 übernommen, um ein Signal hohen logischen Pe gels an den Status-Widerstand 5 anzulegen und um so die Stromquelle 7 direkt vom Mikro-Controller 9 auszuschalten.

Eine Ausführungsform für einen erfindungsgemäßen Smart- Lowside-Schalter entsprechend der Ausführungsform des Smart- Highside-Schalters von Fig. 2 ist in Fig. 4 gezeigt, wobei gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern versehen sind. Die Funktion der Stromquellen-Ansteuerung dieser Schalters ist analog zu demjenigen von Fig. 2.

Bezugszeichenliste

1

Treiberausgang

2

Schaltlogik

3

Eingangsanschluß

4

Statuseingang

5

Statuswiderstand

6

Spannungsquelle

7

Stromquelle

8

Komparator

9

Mikrocontroller

10

Komparator

11

ON-Ausgang
GNDMassepotential
INexternes Steuersignal
I_OL

Ruhestrom
R_L

Last
S1Schalter
STStatusanschluß
T1Leistungstransistor
T2Transistor
V_bb

Versorgungsspannung

Claims

1. Verfahren zur Open-Load-Diagnose bzw. Lastunterbrechungs diagnose eines Smart-Schalters in einer Schaltungsanordnung, an dessen Ausgang (1) eine Last (R_L) angeschlossen ist, durch Aufprägen eines Stroms (I_OL) in den Lastkreis mittels einer Stromquelle (7) und Auswerten eines von seinem Last- Treiberausgang (1) abgeleiteten Last-Status bei ausgeschalte tem Smart-Schalter (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Strom quelle (7) bei inaktiver Schaltungsanordnung ausgeschaltet bzw. deaktiviert wird.

2. Smart-Schalter mit einer eingangsseitigen Schaltlogik (2), einem von dieser angesteuerten und an eine Versor gungsspannung (V_bb) angeschlossenen Leistungstransistor (T1) zum Treiben einer externen Last (RL) über einen Treiberaus gang (1), einer Stromquelle (7) zum Einprägen eines Stroms (I_OL) und einem Spannungskomparator (8) zum Auswerten einer Lastunterbrechung und Ausgabe eines entsprechenden Sta tussignals, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schal tung zum Erkennen der Aktivierung/Deaktivierung der Schal tungsanordnung und zur Abgabe eines entsprechenden Signals vorgesehen ist, das die Stromquelle über die Schaltlogik (4) ein- bzw. ausschaltet.

3. Smart-Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus gangssignal der Erkennungsschaltung über einen weiteren Span nungskomparator (10) an die Schaltlogik (2) angelegt ist.

4. Smart-Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erken nungssschaltung einen an ein vorgegebenes Spannungspotential (5 V) und einen Eingang des Komparators (10) über einen Wider stand (5) angeschlossenen EIN/AUS-Schalter (S1) enthält.

5. Smart-Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erken nungssschaltung einen Widerstand (5) aufweist, der mit dem ON-Ausgang eines Mikro-Controllers (9) und einem Eingang des Komparators (10) verbunden ist.

6. Smart-Schalter nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß er als Smart-Highside-Schalter ausgelegt ist.

7. Smart-Schalter nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß er als Smart-Lowside-Schalter ausgelegt ist.