DE19737628C1 - Smart-Schalter sowie Verfahren zur Open-Load-Diagnose desselben im AUS-Zustand - Google Patents
Smart-Schalter sowie Verfahren zur Open-Load-Diagnose desselben im AUS-ZustandInfo
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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 Vbb angeschlossen ist, dessen Ausgang den Trei
berausgang 1 des Smart-Highside-Schalters bildet, an den eine
externe Last RL 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 Vbb und den
Treiberausgang 1 angeschlossen ist, um in den Lastkreis einen
relativ kleinen Strom IOL 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 JOL
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.
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
IOL
GNDMassepotential
INexternes Steuersignal
IOL
Ruhestrom
RL
RL
Last
S1Schalter
STStatusanschluß
T1Leistungstransistor
T2Transistor
Vbb
S1Schalter
STStatusanschluß
T1Leistungstransistor
T2Transistor
Vbb
Versorgungsspannung
Claims (7)
1. Verfahren zur Open-Load-Diagnose bzw. Lastunterbrechungs
diagnose eines Smart-Schalters in einer Schaltungsanordnung,
an dessen Ausgang (1) eine Last (RL) angeschlossen ist, durch
Aufprägen eines Stroms (IOL) 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 (Vbb) angeschlossenen Leistungstransistor (T1)
zum Treiben einer externen Last (RL) über einen Treiberaus
gang (1), einer Stromquelle (7) zum Einprägen eines Stroms
(IOL) 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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997137628 DE19737628C1 (de) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | Smart-Schalter sowie Verfahren zur Open-Load-Diagnose desselben im AUS-Zustand |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=7840523
Family Applications (1)
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D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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