WO2009033861A1 - Ansteuerschaltung - Google Patents

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WO2009033861A1
WO2009033861A1 PCT/EP2008/059443 EP2008059443W WO2009033861A1 WO 2009033861 A1 WO2009033861 A1 WO 2009033861A1 EP 2008059443 W EP2008059443 W EP 2008059443W WO 2009033861 A1 WO2009033861 A1 WO 2009033861A1
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temperature
integrated switch
integrated
arrangement according
circuit arrangement
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PCT/EP2008/059443
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Inventor
Christoph Wenger
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/56—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits involving measures to prevent abnormal temperature of the LEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K2017/0806—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage against excessive temperature

Definitions

  • the invention relates to a drive circuit, for example for driving lamps in motor vehicles with the features of claim 1.
  • the power loss of the drive circuit is limited depending on the PCB or controller temperature so that the allowable peak temperature is not exceeded.
  • This advantage is achieved by the switching frequency of the drive circuit is kept variable and is controlled or regulated in dependence on the temperature.
  • the control or regulation of the switching frequency is performed only above a predeterminable limit temperature.
  • the calculation and the generation of the switching frequency and the on and off ratio is advantageously carried out by means of a controller or by means of an integrated into an ASIC calculator.
  • a further advantageous embodiment of the invention uses an analog controller.
  • the printed circuit board temperature is a suitable
  • Temperature sensor used advantageously a voltage divider with an NTC resistor serves as a temperature sensor.
  • a lamp 10 or an LED with the aid of an integrated switch 11 is to be controlled.
  • the integrated switch 11 receives the voltage via KL 30 or a corresponding connection to a battery 12.
  • the control of the integrated switch 11 takes place by means of a microprocessor 13.
  • the microprocessor 13 is connected via a voltage divider with the resistor 14 and the NTC resistor 15 a Reference voltage supplied, which is reduced by the voltage drop across the resistor 14 to U_Ref.
  • the associated terminal, via which the reference voltage U_Ref is supplied, is also referred to as the reference voltage terminal.
  • the other side of the voltage divider 14, 15 is grounded.
  • the NTC resistor 15 and the integrated switch 11 are thermally coupled to one another, resulting in a particularly good thermal property of the overall system.
  • Essential to the invention is that initially the switching frequency with which the integrated switch 11 operates, is kept constant. At higher temperatures, the switching frequency is variable and is regulated as a function of the temperature. A control of the switching frequency is possible. In particular, in load scenarios that are outside the specified range, ie, for example, particularly high load requirements as well as extremely unfavorable tolerance of the components and loads can be significantly improved with minor functional impairment reliability.
  • the influencing of the switching frequency of the integrated switch 10 can take place both via a controller and via a control and is with the aid of
  • Microprocessor 13 realized.
  • the desired frequency range is in the range of 30 Hz to 200 Hz.
  • the switch is switched on constantly.
  • the resulting reduction in the life of the light bulb is accepted in favor of the lower temperature control unit.
  • the calculation and the generation of the switching frequency and the switch-on and switch-off ratio takes place in the controller 13.
  • the controller 13 Alternatively, also in an ASIC integrated calculator or an analog controller are possible.
  • the voltage divider with the NTC resistor whose output voltage is measured by means of the controller 13 or an analog-to-digital converter which is integrated into the latter and is not shown in the figure is used to measure the printed circuit board temperature.
  • other temperature sensors or the use of a temperature model based on him vehicle already existing input variables are possible. These input variables are, for example, the outside temperature, the water temperature, the battery temperature, the driving speed and / or the expected load profile.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

Es wird eine Ansteuerschaltung für einen integrierten Schalter beschrieben, bei der der integrierte Schalter mit Hilfe eines Mikroprozessors ansteuerbar ist. Der integrierte Schalter dient zur Ansteuerung von Verbrauchern, beispielsweise Lampen oder LEDs, insbesondere in Kraftfahrzeugen. Die Ansteuerung erfolgt so, dass unterhalb einer vorgebbaren Temperatur eine konstante Frequenz verwendet wird und oberhalb eine temperaturabhängige. Zur Ermittlung der Temperatur wird beispielsweise ein NTC-Widerstand eingesetzt.

Description

Beschreibung
Titel Ansteuerschaltung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung, beispielsweise zur Ansteuerung von Lampen in Kraftfahrzeugen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Zur Ansteuerung von Lampen werden heute im Kraftfahrzeug üblicherweise integrierter Halbleiterschalter eingesetzt. Neben anderen Vorteilen bieten diese auch die Möglichkeiten, bei höheren Betriebsspannungen, wie sie im Kraftfahrzeug auftreten können, durch zyklisches schnelles Ein- und Ausschalten den Effektivstrom und damit die Temperatur der Glühwendel der Lampe zu reduzieren und in einem zulässigen Bereich zu halten. Dadurch ergibt sich neben einer von der Betriebsspannung weitestgehend unabhängigen Leuchtstärke auch eine Vermeidung der verstärkten Alterung bei hohen Spannungen. Da die Schaltgeschwindigkeit der eingesetzten Schalter endlich ist, ergibt sich jedoch während des Schaltvorgangs eine nicht vernachlässigbare zusätzliche Verlustleistung. Diese kann je nach verwendeter Schaltfrequenz im Bereich der
Leitverluste durch den Ohm'schen Anteil des Schalters liegen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Lösung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den
Vorteil, dass die Verlustleistung der Ansteuerschaltung abhängig von der Leiterplatten- bzw. Steuergerätetemperatur so begrenzt wird, dass die zulässige Spitzentemperatur nicht überschritten wird. Erzielt wird dieser Vorteil, indem die Schaltfrequenz der Ansteuerschaltung variabel gehalten wird und in Abhängigkeit von der Temperatur gesteuert oder geregelt wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Steuerung oder Regelung der Schaltfrequenz nur oberhalb einer vorgebbaren Grenztemperatur durchgeführt.
Die Berechnung und die Erzeugung der Schaltfrequenz und das Ein- und Ausschaltverhältnis erfolgt in vorteilhafter Weise mittels eines Controllers oder mittels eines in ein ASIC integrierten Rechenwerks. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung verwendet einen analogen Regler. Zur Messung der Temperatur, insbesondere der Leiterplattentemperatur wird ein geeigneter
Temperatursensor eingesetzt, in vorteilhafter Weise dient ein Spannungsteiler mit einem NTC-Widerstand als Temperatursensor.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt und wird in der zugehörigen Beschreibung näher erläutert.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem eine Lampe 10 bzw. eine LED mit Hilfe eines integrierten Schalters 11 angesteuert werden soll. Der integrierte Schalter 11 erhält die Spannung über KL 30 oder eine entsprechende Verbindung zu einer Batterie 12. Die Ansteuerung des integrierten Schalters 11 erfolgt mit Hilfe eines Mikroprozessors 13. Dem Mikroprozessor 13 wird über einen Spannungsteiler mit dem Widerstand 14 und dem NTC-Widerstand 15 eine Referenzspannung zugeführt, die um den Spannungsabfall im Widerstand 14 gegenüber U_Ref verringert ist. Der zugehörige Anschluss, über den die Referenzspannung U_Ref zugeführt wird, wird auch las Referenzspannungsanschluss bezeichnet. Die andere Seite des Spannungsteilers 14, 15 liegt auf Masse.
Der NTC-Widerstand 15 sowie der integrierter Schalter 11 sind miteinander thermisch gekoppelt, wodurch sich eine besonders gute thermische Eigenschaft des Gesamtsystems ergibt. Erfindungswesentlich ist, dass zunächst die Schaltfrequenz mit der der integrierte Schalter 11 arbeitet, konstant gehalten wird. Bei höherer Temperatur ist die Schaltfrequenz variabel und wird in Abhängigkeit von der Temperatur geregelt. Auch eine Steuerung der Schaltfrequenz ist möglich. Insbesondere bei Lastszenarien, die außerhalb des spezifizierten Bereichs liegen, also beispielsweise bei besonders hohen Lastanforderungen sowie auch bei extrem ungünstiger Toleranzlage der Bauelemente und Lasten kann bei geringfügiger Funktionseinschränkung die Betriebssicherheit deutlich verbessert werden. Die Beeinflussung der Schaltfrequenz des integrierten Schalters 10 kann sowohl über eine Steuerung als auch über eine Regelung erfolgen und wird mit Hilfe des
Mikroprozessors 13 realisiert. Der angestrebte Frequenzbereich liegt im Bereich von 30 Hz bis 200 Hz. Das dadurch bei Lampen, insbesondere bei LEDs resultierende Flackern wird zugelassen.
Falls die erzielte Leistungsreduktion nicht ausreicht, wird der Schalter konstant eingeschaltet. Die dabei entstehende Reduktion der Lebensdauer der Glühlampe wird zugunsten der niedrigeren Steuergerätetemperatur in Kauf genommen. Die Berechnung und die Erzeugung der Schaltfrequenz und das Ein- und Ausschaltverhältnis erfolgt im Controller 13. Alternativ sind auch in ein ASIC integriertes Rechenwerk oder auch ein analoger Regler möglich.
Zur Messung der Leiterplattentemperatur dient der Spannungsteiler mit dem NTC-Widerstand, dessen Ausgangsspannung über den Controller 13 bzw. einen in diesen integrierten und in der Figur nicht dargestellten Analog-Digital- Umsetzer gemessen wird. Alternativ sind auch andere Temperatursensoren oder auch der Einsatz eines Temperaturmodells auf Basis von ihm Fahrzeug bereits vorhandener Eingangsgrößen möglich. Diese Eingangsgrößen sind beispielsweise die Außentemperatur, die Wassertemperatur, die Batterietemperatur, die Fahrgeschwindigkeit und/oder das zu erwartende Lastprofil.

Claims

Ansprüche
1. Ansteuerschaltung zur Versorgung vorgebbarer Verbraucher mit einem integrierten Schalter (11), über den der Verbraucher (10) mit einer Spannungsquelle (13) verbindbar ist und mit einem Prozessor, der den integrierten Schalter (11) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass dem integrierten Schalter (11) vom Mikrocontroller (13) erzeugte Ansteuersignale zugeführt werden, die den integrierten Schalter (11) abhängig von einer vorgebbaren Temperatur öffnen und schließen.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur mit Hilfe eines NTC-Widerstandes (15) gemessen wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der NTC-Widerstand Bestandteil eines Spannungsteilers (14, 15) ist, der zwischen einem Referenzspannungsanschluss und Masse liegt.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der NTC-Widerstand (15) und der integrierte Schalter (11) miteinander thermisch gekoppelt sind.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der schaltbare Verbraucher (10) eine Lampe oder eine LED ist.
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