DE4344013C1 - Electrical circuit arrangement - Google Patents

Abstract

An electrical circuit arrangement is proposed having an output stage, which is influenced by a microcomputer (which is connected to a stabilised DC voltage) and via which a load can be supplied with direct current by means of an associated semiconductor switching element. Such a circuit is now designed, in order to achieve a minimal outlay, such that the control electrode of the semiconductor switching element is on the one hand connected via a bias resistor to that electric cable which carries the stabilised DC voltage with respect to earth, and on the other hand is connected to a connection of the microcomputer, which connection acts as a measurement input (test input) and as a control output.

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten elektrischen Schaltungsanordnung aus.The present invention is based on a corresponding Preamble of the main claim designed electrical Circuit arrangement from.

Derartige Schaltkreise sind dafür vorgesehen, um einen Verbraucher mittels Mikrocomputer einerseits ein- und auszuschalten und andererseits hinsichtlich auftretender hoher Fehlerströme - wie z. B. auf Kurzschlußströme - zu überwachen.Such circuits are intended to one On the one hand, consumers using microcomputers turn off and on the other hand with regard to occurring high Residual currents - such as B. for short-circuit currents - to monitor.

Es ist allgemein bekannt, zu diesem Zweck dem an einer stabilisierten Versorgungsspannung angeschlossenen Mikrocomputer eine mit einem als Transistor ausgeführten, den Verbraucher ein- und ausschaltenden Halbleiter-Schaltelement versehene Endstufe zuzuordnen. Der Verbraucher ist dabei einerseits am positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen und andererseits mit dem Kollektor des Transistors verbunden. Dabei ist die den Steueranschluß darstellende Basis des Transistors mit einem Steuerausgang des Mikrocomputers verbunden, über den der Transistor in den leitenden bzw. nichtleitenden Zustand bringbar ist. Ein im Verbraucherstromkreis z. B. durch Kurzschluß auftretender Fehlerstrom wird durch einen in der einerseits am Emitter des Transistors angeschlossenen und andererseits mit Masse verbundenen Leitung befindlichen Meßwiderstand erfaßt. Die dabei am Meßwiderstand abfallende Spannung wird über eine an der zwischen dem Emitter des Transistors und dem Meßwiderstand vorhandenen elektrischen Verbindung angeschlossene elektrische Leitung einem separatem Meßeingang des Mikrocomputers zugeführt. Überschreitet der Spannungsabfall eine vorgegebene Schwelle, so wird der Steuerausgang des Mikrocomputers auf Massepotential gezogen, wodurch der Verbraucher infolge des Übergangs des Halbleiter-Schaltelementes in den nichtleitenden Zustand abgeschaltet wird. Somit ist eine kurzschlußfeste Endstufe realisiert.It is common knowledge for this purpose that at a stabilized supply voltage connected Microcomputer one with a transistor, the Consumer switching on and off semiconductor switching element assign the provided power amplifier. The consumer is there on the one hand on the positive pole of a DC voltage source connected and on the other hand with the collector of the Transistor connected. This is the control connection Representative base of the transistor with a control output of the Microcomputer connected via which the transistor in the conductive or non-conductive state can be brought. An im  Consumer circuit z. B. occurring by short circuit Residual current is generated in the on the one hand at the emitter of the Transistor connected and on the other hand with ground connected line detected measuring resistor. The voltage drop across the measuring resistor is applied via a that between the emitter of the transistor and the measuring resistor existing electrical connection connected electrical Management of a separate measuring input of the microcomputer fed. If the voltage drop exceeds a predetermined one Threshold, so the control output of the microcomputer on Ground potential pulled, causing the consumer due to the Transition of the semiconductor switching element to the non-conductive State is switched off. It is therefore short-circuit proof Power stage implemented.

Konkret ist durch die DE 33 46 435 A1 eine Schaltungsanordnung zum Ein- und Ausschalten sowie zum Überwachen elektrischer Verbraucher bekanntgeworden, bei der eine Endstufe vorhanden ist, die von einem normalerweise mit stabilisierter Gleichspannung versorgten Mikrocomputer angesteuert wird und die mittels eines zugehörigen Halbleiter-Schaltelementes mit Gleichspannung versorgt. Der Mikrocomputer weist Meßeingänge für die Kurzschluß- bzw. Überstromüberwachung auf, denen die an einem Meßwiderstand abfallende, vom Laststrom abhängige Spannung zugeführt wird. Tritt der Kurzschluß bzw. Überstromfall auf, so wird die Endstufe durch ein vom Steuerausgang des Mikrocomputers geliefertes Signal gesperrt.DE 33 46 435 A1 specifies a circuit arrangement for switching on and off as well as for monitoring electrical Consumers are known to have a power amplifier is that of a normally stabilized one DC powered microcomputer is controlled and which by means of an associated semiconductor switching element DC voltage supplied. The microcomputer has measurement inputs for short-circuit or overcurrent monitoring to which the falling on a measuring resistor, dependent on the load current Voltage is supplied. If the short circuit or Overcurrent case, the power amplifier is switched off by a Control output of the microcomputer supplied signal blocked.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der vorerwähnten Art zu schaffen, die sich gegenüber den bekannten Ausführungsformen durch einen in bedeutendem Umfang reduzierten Aufwand auszeichnet.The present invention has for its object a To create circuit arrangement of the aforementioned type, which itself compared to the known embodiments by a in significantly reduced effort.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. According to the invention the task is characterized by Part of the main claim specified features solved.  

Vorteilhaft bei einem derartigen Aufbau ist insbesondere, daß nur ein Mikrocomputeranschluß für die Ansteuerung und Überwachung eines Verbraucherstromkreises benötigt wird. Dies macht sich dann besonders deutlich bemerkbar, wenn einem Mikrocomputer mehrere solcher Endstufen zugeordnet sind und die Schaltungsanordnung als Massenprodukt z. B. in Kraftfahrzeugen Anwendung findet.With such a structure, it is particularly advantageous that only a microcomputer connection for the control and Monitoring of a consumer circuit is required. This makes itself particularly noticeable when one Microcomputers are assigned to several such power amplifiers and the circuit arrangement as a mass product z. B. in Motor vehicles are used.

Weitere besonders günstige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.Further particularly favorable configurations are in the Subclaims are specified and are based on one in the Drawing illustrated embodiment explained in more detail.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist ein Mikrocomputer µC über eine Leitung L₁ an einer Spannungs-Stabilisierungsstufe U_St angeschlossen, die über zwei Leitungen L_3*, L_3** mit einer Gleichspannungsquelle U_B+, U_B- verbunden ist. Dabei steht an dem einen Versorgungseingang E₁ des mit seinen anderen Versorgungseingang E₂ auf Masse liegenden Mikrocomputers die stabilisierte Gleichspannung V_CC an. Außerdem ist an dem positiven Pol U_B+ der Gleichspannungsquelle ein Verbraucher V einerseits angeschlossen, der andererseits mit dem einen Leistungsanschluß (Kollektor) eines als Leistungstransistor ausgebildeten Halbleiter-Schaltelementes verbunden ist. Der andere Leistungsanschluß (Emitter) des Halbleiter-Schaltelementes ist über eine mit einem Meßwiderstand R_S versehene Leitung L₅ an Masse gelegt.As can be seen from the drawing, a microcomputer µC is connected via a line L ₁ to a voltage stabilization stage U _St , which is connected via two lines L _{3 *} , L _{3 **} to a direct voltage source U _{B +} , U _B- . The stabilized DC voltage V _CC is present at one supply input E 1 of the microcomputer lying at ground with its other supply input E 2. In addition, a consumer V is connected to the positive pole U _{B + of} the DC voltage source on the one hand, which is connected on the other hand to the one power connection (collector) of a semiconductor switching element designed as a power transistor. The other power connection (emitter) of the semiconductor switching element is connected to ground via a line L₅ provided with a measuring resistor R _S.

Der Steueranschluß (Basis) des Halbleiter-Schaltelementes ist einerseits über die Leitungen L₂, L_2′′ mit einem sowohl als Steuerausgang als auch als Meßeingang wirkenden Anschluß P des Mikrocomputers verbunden und andererseits über die elektrischen Leitungen L₂ und die mit einem Vorwiderstand R₁ versehene elektrische Leitung L_2′ an der stabilisierten Gleichspannung V_CC angeschlossen. The control connection (base) of the semiconductor switching element is connected on the one hand via the lines L₂, L _{2 ''} to a terminal P of the microcomputer acting both as a control output and as a measurement input, and on the other hand via the electrical lines L₂ and the electrical resistor R₁ Line L _{2 'connected} to the stabilized DC voltage V _CC .

Beim Einschalten der Gleichspannung wird das Halbleiter-Schaltelement in den leitenden Zustand versetzt und zwar weil dabei der Anschluß P des Mikrocomputers µC sich auf einem oberhalb des Massepotentials liegenden Potential befindet.When the DC voltage is switched on, it will Semiconductor switching element in the conductive state and it is because port P of the microcomputer µC is open a potential above the ground potential located.

Der Verbraucher kann nunmehr einerseits dadurch ausgeschaltet werden, daß die Gleichspannung unterbrochen wird oder andererseits dadurch, daß der Anschluß P durch das Programm des Mikrocomputers oder einen dem Mikrocomputer entsprechend vermittelten Befehl auf Massepotential gezogen wird. Letzteres erfolgt automatisch in dem Fall eines auftretenden Fehlerstromes - wie z. B. beim Kurzschluß im Verbraucherstromkreis - und zwar dann, wenn die Spannung U_BE (Basis-Emitter-Spannung) und die am Meßwiderstand R_S abfallende Spannung U_RS eine bestimmte interne Potentialschwelle des Mikrocomputers überschreitet.The consumer can now be switched off on the one hand by interrupting the DC voltage or on the other hand by pulling the terminal P to ground potential through the program of the microcomputer or a command conveyed to the microcomputer. The latter is done automatically in the event of a fault current occurring - such as. B. in the event of a short circuit in the consumer circuit - when the voltage U _BE (base-emitter voltage) and the voltage drop across the measuring resistor R _S U _RS exceeds a certain internal potential threshold of the microcomputer.

Claims (4)

1. Elektrische Schaltungsanordnung mit einer von einem an einer stabilisierten Gleichspannung liegenden Mikrocomputer beeinflußten Endstufe, über die mittels eines zugehörigen Halbleiter-Schaltelementes ein Verbraucher mit Gleichstrom versorgbar ist, wobei zum Verbraucher ein Meßwiderstand in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Halbleiter-Schaltelementes (T₁) einerseits über eine einen Vorwiderstand (R₁) aufweisende elektrische Leitung (L₂) an der gegenüber Masse die stabilisierte Gleichspannung (V_CC) führenden elektrischen Leitung (L₁) angeschlossen und andererseits mit einem sowohl als Meßeingang als auch als Steuerausgang wirkenden Anschluß (P₁) des Mikrocomputers (µC) über eine elektrische Leitung (L_2′′) verbunden ist.1. Electrical circuit arrangement having an output stage influenced by a stabilized direct voltage microcomputer, via which a consumer can be supplied with direct current by means of an associated semiconductor switching element, a measuring resistor being connected in series to the consumer, characterized in that the control electrode of the semiconductor -Switching element (T₁) on the one hand via a series resistor (R₁) having an electrical line (L₂) connected to the stabilized direct voltage (V _CC ) leading electrical line (L₁) and on the other hand with a connection acting both as a measurement input and as a control output (P₁) of the microcomputer (µC) via an electrical line (L _{2 ''} ) is connected. 2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (µC) über die elektrische Leitung (L₁) mit einer Spannungs-Stabilisierungsstufe (U_St) verbunden ist, die über elektrische Leitungen (L_3*, L_3**) an einer Gleichspannungsquelle (U_B+, U_B-) angeschlossen ist und daß die stabilisierte Gleichspannung (V_CC) für das Halbleiter-Schaltelement (T₁) an der zwischen der Spannungs-Stabilisierungsstufe und dem zugeordneten Versorgungseingang (E₁) des Mikrocomputers befindlichen elektrischen Leitung (L₁) abgegriffen ist.2. Electrical circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the microcomputer (µC) is connected via the electrical line (L₁) to a voltage stabilization stage (U _St ) which via electrical lines (L _{3 *} , L _{3 **} ) is connected to a DC voltage source (U _{B +} , U _B- ) and that the stabilized DC voltage (V _CC ) for the semiconductor switching element (T₁) on the electrical line between the voltage stabilization stage and the associated supply input (E₁) of the microcomputer ( L₁) is tapped. 3. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Schaltelement (T₁) als Transistor ausgeführt ist.3. Electrical circuit arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the Semiconductor switching element (T₁) is designed as a transistor. 4. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher (V) einerseits über eine elektrische Leitung (L_4*) dem positiven Pol (U_B+) der Spannungsquelle und andererseits über eine elektrische Leitung (L_4**) dem Kollektor des Transistors zugeordnet ist und daß der Emitter des Transistors über eine den Meßwiderstand (R_S) umfassende elektrische Leitung (L₅) an Masse angeschlossen ist.4. Electrical circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the consumer (V) on the one hand via an electrical line (L _{4 *} ) the positive pole (U _{B +} ) of the voltage source and on the other hand via an electrical line (L _{4 * *} ) is assigned to the collector of the transistor and that the emitter of the transistor is connected to ground via an electrical line (L₅) comprising the measuring resistor (R _S ).