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Schaltungsanordnung zur Entstörung eines elektrischen Steuergerätes - Dokument DE19727940A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19727940A1 21.01.1999
Titel Schaltungsanordnung zur Entstörung eines elektrischen Steuergerätes
Anmelder Leopold Kostal GmbH & Co KG, 58507 Lüdenscheid, DE
Erfinder Lutter, Thomas, Dr., 59469 Ense, DE;
Borgmann, Uwe, Dr., 45665 Recklinghausen, DE
DE-Anmeldedatum 01.07.1997
DE-Aktenzeichen 19727940
Offenlegungstag 21.01.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.01.1999
IPC-Hauptklasse H02H 7/16
IPC-Nebenklasse B60L 1/00   H02K 11/00   H03K 5/1254   H04B 15/02   B60R 16/02   
Zusammenfassung Es wird eine Schaltungsanordnung zur Entstörung eines an einer Gleichspannungsversorgung angeschlossenen elektrischen Steuergerätes vorgeschlagen, bei der der dabei vorhandene Entstör-Kondensator dadurch vor einer durch Verpolung sich ergebenden Zerstörung geschützt ist, daß der einerseits am positiven Pol der Gleichspannungsversorgung angeschlossene Entstör-Kondensator andererseits mit dem Source-Anschluß eines mit einer Freilaufdiode versehenen Feldeffekt-Transistors verbunden ist, der mit seinem Drain-Anschluß am negativen Pol der Gleichspannungsversorgung liegt und wobei der Source-Anschluß über einen Entladewiderstand mit dem Gate-Anschluß des Feldeffekt-Transistors verbunden ist, der außerdem an dem positiven Pol der Gleichspannungsversorgung angeschlossen ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Entstörung eines für den gepulsten Betrieb von an einer insbesondere für ein Kraftfahrzeug-Bordnetz vorgesehenen Gleichspannungsversorgung angeschlossenen Leistungsverbrauchern bestimmten elektrischen Steuergerätes.

Es ist allgemein bekannt, daß von an einer Gleichspannungsversorgung angeschlossenen Leistungsverbrauchern elektrische Störungen ausgehen können, durch die andere elektrische Einrichtungen nachhaltig negativ beeinflußt werden.

Aus diesem Grunde ist es üblich, solchen Leistungsverbrauchern einen als Elektrolyt-Kondensator ausgebildeten Entstör-Kondensator zuzuordnen, der parallel zu den Leistungsverbrauchern gelegt, d. h. ebenfalls an den positiven und den negativen Pol der Gleichspannungsversorgung angeschlossen wird.

In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bekannt, daß ein Elektrolyt-Kondensator immer korrekt angeschlossen werden muß und zwar, weil eine Verpolung zu einer Zerstörung desselben führen würde.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Entstörung von elektrischen Steuergeräten zu schaffen, bei der der dafür vorgesehene Entstör-Kondensator gegen eine durch Verpolung sich ergebende Zerstörung wirkungsvoll geschützt ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe im wesentlichen dadurch gelöst, daß dem Entstör-Kondensator ein Feldeffekt-Transistor zugeordnet ist, durch den eine Aktivierung desselben erst bei einwandfrei ausgeführtem und korrekt an die Gleichspannungsversorgung angeschlossenen Schaltungsaufbau gewährleistet ist. Vorteilhaft bei der im Hauptanspruch konkretisierten Schaltungsanordnung ist, daß der Entstör-Kondensator gegen Spannungswelligkeiten ausreichend dadurch geschützt ist, daß er ausschließlich bei Bedarf aktiv ist.

Weitere besonders günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind an einer insbesondere für Kraftfahrzeug-Bordnetze bestimmten - Gleichspannungsversorgung (+,-) mehrere Leistungsverbraucher L1-L3 angeschlossen, wobei der als induktives Gerät ausgebildete Leistungsverbraucher L1 über eine sogenannte Halbleiter-Brückenschaltung BR ein- und ausschaltbar ist. Der z. B. eine Lichtquelle darstellende ohmsche Leistungsverbraucher L2 ist dagegen über eine sogenannten High-Side-Schalter HS an der Gleichspannungsversorgung angeschlossen, während der z. B. eine Heizung repräsentierende Leistungsverbraucher L3 über einen sogenannten Low-Side-Schalter LS mit der Gleichspannungsversorgung verbunden ist.

Zur Ansteuerung bzw. zur Beeinflussung der Leistungsschaltgeräte BR, HS, LS ist eine Steuerschaltung St vorgesehen, die im wesentlichen aus einem elektrischen Befehlsgeber BG, einem Taktgeber TG, sowie ggf. einer Zeitstufe ZS besteht.

Zur Unterdrückung der von den Leistungsverbrauchern abgegebenen, praktisch nicht zu vermeidenden Störimpulse ist denselben bzw. der Gleichspannungsversorgung zwecks Entstörung eine Schaltungsanordnung Sch zugeordnet.

Diese Schaltungsanordnung weist im wesentlichen einen einerseits am positiven Pol (+) der Gleichspannungsversorgung angeschlossenen Elektrolyt-Kondensator C auf, der andererseits mit dem Source-Anschluß S eines vorzugsweise als MOS-FET ausgebildeten Feldeffekt-Transistors Tr1 verbunden ist. Der Drain-Anschluß D des mit einer Freilaufdiode FD versehene Feldeffekt-Transistors ist mit dem in Kraftfahrzeugen vorzugsweise auf Masse gelegten negativen Pol (-) der Gleichspannungsversorgung verbunden, während der Gate-Anschluß G über einen Entladewiderstand mit dem Source-Anschluß S verbunden ist. Der Entladewiderstand kann dabei entweder aus einem ohmschen Widerstand R1 oder einer in Sperrichtung geschalteten Diode D1 bestehen.

Um eine hohe Wechselstrombelastung des Elektrolyt-Kondensators C bei einem in der Gleichspannungsversorgung möglicherweise auftretenden Wechselanteil zu vermeiden, wird zwischen dem Gate-Anschluß und dem positiven Pol (+) der Gleichspannungsversorgung noch ein Begrenzungswiderstand R2 eingefügt. Um dadurch die gewünschte Wirkung des Elektrolyt-Kondensators nicht negativ zu beeinflussen, wird die Entstörfunktion gezielt in Betrieb genommen.

Dies erfolgt über einen mit seinem Emitter am positiven Pol der Gleichspannungsversorgung angeschlossenen Steuertransistor Tr2, dessen Kollektor über einen Vorwiderstand R3 mit dem Gate-Anschluß des Feldeffekt-Transistors verbunden ist und dessen Basis vom Steuergerät St beeinflußt wird. Wird nämlich vom Befehlsgeber BG ein Steuersignal abgegeben, so wird dadurch der Taktgeber TG freigegeben, der ein oder mehrere der Halbleiterschaltgeräte BR, HS, LS jeweils mit pulsweitenmoduliertem Signal ansteuert. Über die Zeitstufe ZS wird gleichzeitig oder zeitversetzt ein Steuersignal an die Schaltungsanordnung Sch gegeben, das dafür sorgt, daß der Elektrolyt-Kondensator C freigeschaltet wird, womit eine Unterdrückung der von dem bzw. den Leistungsverbraucher(n) ausgehenden Störungen gewährleistet ist.

Wenn der oder die angesteuerte(n) Leistungsverbraucher außer Betrieb gesetzt wird bzw. werden, so wird auch das Ansteuersignal für die Schaltungsanordnung zurückgenommen. Damit wird ein mögliche hohe Wechselstrombelastung des Entstör-Kondensators unterdrückt, wodurch ein wirksamer Schutz gegen Welligkeit in der Gleichspannungsversorgung gegeben ist, die ansonsten zu einer relativ hohen Eigenerwärmung und damit zur schnellen Alterung bis zur Zerstörung des Elektrolyt-Kondensators führen würde.


Anspruch[de]
  1. 1. Schaltungsanordnung zur Entstörung eines für den gepulsten Betrieb von an einer Gleichspannungsversorgung - insbesondere eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes - angeschlossenen Leistungsverbrauchern (L1-L3) vorgesehenen elektrischen Steuergerätes (St), wobei der dafür vorhandene, einerseits am positiven Pol (+) der Gleichspannungsversorgung angeschlossene Entstör-Kondensator (C) andererseits mit dem Source-Anschluß (S) eines mit einer Freilaufdiode (FD) versehenen Feldeffekt-Transistors (Tr1) verbunden ist, der mit seinem Drain-Anschluß (D) am negativen Pol (-) der Gleichspannungsversorgung liegt und wobei der Source-Anschluß (S) über einen Entladewiderstand (R1 oder D1) mit dem Gate-Anschluß (G) des Feldeffekt-Transistors verbunden ist, der außerdem an dem positiven Pol der Gleichspannungsversorgung angeschlossen ist.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladewiderstand aus einem ohmschen Widerstand (R1) besteht.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladewiderstand aus einer in Sperrichtung geschaltete Diode (D1) besteht.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zwischen dem Gate-Anschluß (G) und dem positiven Pol (+) der Gleichspannungsversorgung bestehenden elektrischen Verbindung ein Begrenzungswiderstand (R2) eingefügt ist.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gate-Anschluß (G) des Feldeffekt-Transistors (Tr1) über einen Vorwiderstand (R3) der Kollektor eines mit seinem Emitter am positiven Pol der Gleichspannungsversorgung angeschlossenen Steuertransistors (Tr2) verbunden ist, über dessen Basis der Entstör-Kondensator (C) freischaltbar ist.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekt-Transistor (Tr1) aus einem MOS-FET besteht.
  7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Source-Anschluß (S) und dem Drain-Anschluß (D) vorhandene Freilaufdiode in den Feldeffekt-Transistor integriert ist.
  8. 8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Entstör-Kondensator (C) als Elektrolyt-Kondensator ausgebildet ist.
  9. 9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Pol der Gleichspannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz - wie an sich bekannt - auf Masse gelegt ist.






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