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Dokumentenidentifikation DE102004032697A1 31.03.2005
Titel Energieversorgungs-Steuergerät mit einer hochzuverlässigen Überstrom-Erfassungsschaltung
Anmelder NEC Electronics Corp., Kawasaki, Kanagawa, JP
Erfinder Mitsuda, Tsuyoshi, Kawasaki, Kanagawa, JP
Vertreter Glawe, Delfs, Moll, Patentanwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 06.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004032697
Offenlegungstag 31.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.03.2005
IPC-Hauptklasse H02H 3/087
IPC-Nebenklasse G01R 19/00   H02H 7/20   H03K 17/082   
Zusammenfassung In einem Energieversorgungs-Steuergerät zum Steuern der Energieversorgung einer Last (3) durch eine Batterie (2) mit einem Batterieanschluss (T0), der an die Batterie anzuschließen ist, einem Ausgangsanschluss (T1), der an die Last anzuschließen ist, und einem Masseanschluss (T2), ist ein Transistor (11) zwischen den Batterieanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet, um eine Verbindung zwischen der Batterie und der Last ein- und auszuschalten. Eine Überstrom-Erfassungsschaltung (12C, 12C', 12D, 12D') ist zwischen den Batterieanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet, um zu erfassen, ob durch den Transistor ein Überstrom geflossen ist oder nicht. Zwischen den Batterieanschluss und den Masseanschluss ist eine Steuerschaltung (13, 14) geschaltet, um den Transistor und die Überstrom-Erfassungsschaltung zu aktivieren.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungs-Steuergerät zum Steuern der Energieversorgung einer Last eines Fahrzeuges von einer Batterie und insbesondere die Verbesserung der Überstrom-Erfassungsschaltung des Gerätes.

Beschreibung des Standes der Technik

Ein Energieversorgungs-Steuergerät gemäß dem Stand der Technik zum Steuern der Energieversorgung einer Last durch eine Batterie hat wenigstens drei Anschlüsse, d.h. einen Batterieanschluss, der an die Batterie anzuschließen ist, einen Ausgangsanschluss, der an die Last anzuschließen ist, und einen Masseanschluss. Zwischen dem Batterieanschluss und dem Ausgangsanschluss ist ein Ausgangstransistor geschaltet, um eine Verbindung zwischen der Batterie und der Last ein- und auszuschalten. Andererseits ist eine Überstrom-Erfassungsschaltung zwischen den Batterieanschluss und den Masseanschluss geschaltet, um zu erfassen, ob durch den Ausgangstransistor ein Überstrom geflossen ist oder nicht. Zwischen den Batterieanschluss und den Masseanschluss ist auch eine Steuerschaltung geschaltet, um den Ausgangstransistor und die Überstrom-Erfassungsschaltung zu aktivieren (siehe JP-A-6-180332). Dies wird später im einzelnen erläutert.

Wenn jedoch in diesem Energieversorgungs-Steuergerät die Steuerschaltung betrieben wird, so dass die Spannung am Masseanschluss erhöht wird, würde die Überstrom-Erfassungsschaltung nicht betrieben, da die Überstrom-Erfassungsschaltung an den Masseanschluss angeschlossen ist. Es ist auch schwierig, eine hochzuverlässige Überstrom-Erfassung zu erzielen. Ferner hat das Gerät eine große Baugröße und hohe Herstellungskosten. Zusätzlich würde ein Schaltgeräusch erzeugt, wenn der Ausgangstransistor ein- und ausgeschaltet wird. Dies wird ebenfalls später im einzelnen erläutert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Energieversorgungs-Steuergerät zu schaffen, das eine hochzuverlässige Überstrom-Erfassungsschaltung hat.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einem Energieversorgungs-Steuergerät zum Steuern der Energieversorgung einer Last durch eine Batterie mit einem Batterieanschluss, der an die Batterie anschließbar ist, einem Ausgangsanschluss, der an die Last anschließbar ist, und einem Masseanschluss, ein Transistor zwischen den Batterieanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet, um die Verbindung zwischen der Batterie und der Last ein- und auszuschalten. Zwischen den Batterieanschluss und den Ausgangsanschluss ist eine Überstrom-Erfassungsschaltung geschaltet, um zu erfassen, ob durch den Transistor ein Überstrom geflossen ist oder nicht. Zwischen den Batterieanschluss und den Masseanschluss ist eine Steuerschaltung geschaltet, um den Transistor und die Überstrom-Erfassungsschaltung zu aktivieren.

Da die Überstrom-Erfassungsschaltung nicht an den Masseanschluss angeschlossen ist, kann die Überstrom-Erfassungs-Schaltung selbst dann sicher betrieben werden, wenn die Steuerschaltung so betrieben wird, dass die Spannung an dem Masseanschluss erhöht ist.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die vorliegende Erfindung wird, verglichen mit dem Stand der Technik, durch die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen klarer verständlich, in welchen zeigt:

1 ein Schaltbild zur Veranschaulichung eines ersten Energieversorgungs-Steuergerätes gemäß dem Stand der Technik;

2 ein Schaltbild zur Veranschaulichung eines zweiten Energieversorgungs-Steuergerätes gemäß dem Stand der Technik;

3 ein Schaltbild zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform des Energieversorgungs-Steuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;

4 ein Schaltbild einer Modifikation des Energieversorgungs-Steuergerätes gemäß 3;

5A, 5B und 5C detaillierte Schaltbilder der Konstantstromquellen der 3 und 4;

6 ein Schaltbild zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform des Energieversorgungs-Steuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;

7 ein Schaltbild einer Modifikation des Energieversorgungs-Steuergerätes gemäß 6; und

8, 9, 10 und 11 Schaltbilder der Modifikationen gemäß der 3, 4, 6 bzw. 7, wobei die Überstrom-Erfassungsschaltung durch eine individuelle Vorrichtung gebildet ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die 1 und 2 Energieversorgungs-Steuergeräte gemäß dem Stand der Technik erläutert.

In der 1, die ein erstes Energieversorgungs-Steuergerät gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht, hat das Energieversorgungs-Steuergerät 1 einen Batterieanschluss T0, der an eine Batterie 2 angeschlossen ist, deren Spannung mit VB bezeichnet ist, einen Ausgangsanschluss T1, der an eine Last 3, wie beispielsweise einen Anlasser oder eine Lampe, angeschlossen ist, und einen Masseanschluss T2. Anzumerken ist, dass die Last 3 und der Masseanschluss T2 an der Fahrzeugkarosserie an Masse angelegt sind; die Last 3 und der Masseanschluss T2 sind jedoch bei unterschiedlich geerdeten Orten GND1 bzw. GND2 des Fahrzeuges geerdet.

Das Stromversorgungs-Steuergerät 1 gemäß 1 besteht aus einem Ausgangs-MOS-Transistor 11, der zwischen den Batterieanschluss T0 und den Ausgangsanschluss T1 geschaltet ist, um eine Verbindung zwischen der Batterie 2 und der Last 3 ein- und auszuschalten, einer Überstrom-Erfassungsschaltung 12A, die zwischen den Batterieanschluss T0 und den Masseanschluss T2 geschaltet ist, um einen Überstrom, der durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11 fließt, zu erfassen, und einer Steuerschaltung, die durch eine Logikschaltung 13 und eine Ladungspumpschaltung 14 gebildet ist, welche zwischen den Batterieanschluss T0 und den Masseanschluss T2 geschaltet ist. In diesem Fall erzeugt die Überstrom-Erfassungsschaltung 12A ein Überstrom-Erfassungssignal DET vom Strom-Typ.

Die Logikschaltung 13 empfängt ein Eingangssignal IN, um ein Taktsignal CLK zu erzeugen. Wenn die Ladungspumpschaltung 14 durch das Taktsignal CLK aktiviert ist, schaltet die Ladungspumpschaltung 14 den Ausgangs-MOS-Transistor 11 und die Überstrom-Erfassungsschaltung 12A ein. Wenn andererseits die Überstrom-Erfassungsschaltung 12 detektiert, dass durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11 infolge eines Kurzschlusszustandes zwischen dem Ausgangsanschluss T1 und dem Masseanschluss T2 der Last 3 ein Überstrom fließt und von der Überstrom-Erfassungsschaltung 12 auch ein Überstrom-Erfassungssignal DET1 auf die Logikschaltung 13 übertragen wird, wird das Zuführen des Taktsignals CLK gestoppt. Als Ergebnis wird die Ladungspumpschaltung 14 deaktiviert, um den Ausgangs-MOS-Transistor 11 und die Überstrom-Erfassungsschaltung 12A abzuschalten.

Die Überstrom-Erfassungsschaltung 12A ist durch einen Stromerfassung-MOS-Transistor 121 analog zum Ausgangs-MOS-Transistor 11 gebildet. Der Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 wird durch die Ladungspumpschaltung 14 eingeschaltet.

Wenn in diesem Fall das Verhältnis der Gate-Breite des Ausgangs-MOS-Transistors 11 zu der des Strom-Erfassungs-MOS-Transistors 121 gleich 1000 : 1 ist, ist das Verhältnis des Stromes, der durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11 fließt, zu dem Strom, welcher durch den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 fließt, 1000 : 1. Beispielsweise beträgt der erstgenannte Strom 1A und der zuletzt genannte Strom 1 mA.

Die Überstrom-Erfassungsschaltung 12A hat auch einen Steuer-MOS-Transistor 122 zum Steuern der Source-Spannung VS des Stromerfassungs-MOS-Transistors 121 und einen Operationsverstärker 23. Der Operationsverstärker 123 hat einen nicht invertierenden Eingang zum Empfangen der Spannung VS, einen invertierenden Eingang zum Empfangen einer Ausgangsspannung Vout am Ausgangsanschluss T1 und einen Ausgang zum Steuern der Gate-Spannung des Steuer-MOS-Transistors 122, so dass die Source-Spannung VS des Stromerfassungs-MOS-Transistors 121 nahe an die Ausgangsspannung Vout gebracht wird.

Die Überstrom-Erfassungsschaltung 12A hat weiterhin eine Stromspiegelschaltung, die durch analoge MOS-Transistoren 124 und 125 gebildet ist, welche einen Eingang 124a an den Steuer-MOS-Transistor 122 und einen Ausgang 125a an eine Konstantstromquelle 126 angeschlossen haben. In diesem Fall ist das Verhältnis der Gate-Breite des MOS-Transistors 124 zur Gatebreite des MOS-Transistors 125 1:1. Auch ein Strom, welcher durch die Konstantstromquelle 126 fließt, ist 1,1mA.

Als nächstes wird die Funktionsweise des Energieversorgungs-Steuergerätes 1 gemäß 1 erläutert.

In einem deaktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14 fließt kein Strom durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11 und den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121. Daher fließt kein Strom durch den Steuer-MOS-Transistor 122 und den MOS-Transistor 124, so dass durch den MOS-Transistor 125 kein Strom fließt. Als Ergebnis wird der Strom (= 1,1 mA) der Konstantstromquelle 126 vollständig als Überstrom-Erfassungssignal DET1 der Logikschaltung 13 zugeführt, so dass das Überstrom-Erfassungssignal DET1 zu "1" (hoher Pegel) wird.

In einem aktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14 fließt ein normaler Strom, wie beispielsweise 1A, durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11, wenn zwischen dem Ausgangsanschluss T1 und dem Masseanschluss T2 kein Kurzschlusszustand auftritt, so dass ein normaler Erfassungsstrom, wie beispielsweise 1 mA, durch den Stromerfassungs-MOS-Transistor 122, den Steuer-MOS-Transistor 122 und den MOS-Transistor 124 fließt. Daher fließt ein Strom von 1 mA durch den MOS-Transistor 125. Hieraus resultiert, dass ein Differenzstrom zwischen der Konstantstromquelle 126 und dem MOS-Transistor 125, d.h. ein Strom von +0,1 mA (= 1,1 mA – 1,0 mA) der Logikschaltung 13 als Überstrom-Erfassungssignal DET1 zugeführt wird, so dass das Überstrom-Erfassungssignal DET1 ebenfalls zu "1" (hoher Pegel) wird.

In dem aktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14 fließt, wenn zwischen dem Ausgangsanschluss T1 und dem Masseanschluss T2 oder innerhalb der Last 3 ein Kurzschlusszustand auftritt, ein anormaler Strom, wie beispielsweise 1,2 A, durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11, so dass ein anormaler Erfassungsstrom, wie beispielsweise 1,2 mA, durch den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121, den Steuer-MOS-Transistor 122 und den MOS-Transistor 124 fließt. Daher fließt ein Strom von 1,2 mA durch den MOS-Transistor 125. Hieraus resultiert, dass eine Stromdifferenz zwischen der Konstantstromquelle 126 und dem MOS-Transistor 125, d.h. ein Strom von –0,1 mA (= 1,1 mA – 1,2 mA), als Überstrom-Erfassungssignal DET1 der Logikschaltung 13 zugeführt wird, so dass das Überstrom-Erfassungssignal DET1 zu "0" wird (niedriger Pegel). In diesem Fall stoppt die Logikschaltung 13 die Versorgung mit dem Taktsignal CLK, um die Ladungspumpschaltung 14 zu deaktivieren, so dass der Ausgangs-MOS-Transistor 11 und der Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 ausgeschaltet werden.

In dem Stromversorgungs-Steuergerät 1 der 1 kann jedoch, wenn die Logikschaltung 13, die Ladungspumpschaltung 14 und dergleichen betrieben werden, von diesen ein Strom über den Masseanschluss von T2 an den Massepunkt GND2 fließen. Wenn in dem Energieversorgungs-Steuergerät 1 der 1 ein parasitärer Widerstand enthalten ist und die Masse GND2 so groß ist, dass die Source-Spannung der MOS-Transistoren 124 und 125 höher als die Spannung am Massepunkt GND1 ist, und in diesem Fall wäre auch die Soucce-Spannung der MOS-Transistoren 124 und 125 höher als die Ausgangsspannung Vout am Ausgangsanschluss T1. Hieraus resultiert, dass durch den MOS-Transistor 124 kein Strom fließen würde und dass der Operationsverstärker 123 ebenfalls nicht betrieben werden könnte. Somit könnte die Überstrom-Erfassungsschaltung 12A nicht betrieben werden.

Der Strom IDET des Überstrom-Erfassungssignals DET1 ist ebenfalls proportional zu dem Referenzstrom Iref, der durch die Konstantstromquelle 126 fließt, d.h. es gilt: IDET = &agr;·Iref(1) wobei &agr; das Verhältnis der Gate-Breite des Ausgangs-MOS-Transistors 11 zu der Gate-Breite des Stromerfassungs-MOS-Transistors 121 ist. Wenn daher der Strom Iref der Konstantstromquelle 126 fluktuiert, ist es schwierig, eine hochzuverlässige Überstrom-Erfassung zu erzielen.

Da ferner der Operationsverstärker 123 vorgesehen ist, hat das Energieversorgungs-Steuergerät 1 gemäß 1 eine große Baugröße und hohe Herstellkosten.

Da zusätzlich das Überstromerfassungssignal DET1 durch den Rückkopplungsvorgang unter Verwendung des Operationsverstärkers 123 gesteuert wird, ist das Überstrom-Erfassungssignal DET1 von der Batteriespannung VB abhängig. Wenn daher der Abstand zwischen dem Energieversorgungs-Steuergerät 1 der 1 und der Batterie 2 sehr groß ist, ist zwischen diesen ein langer Kabelbaum, der eine große Induktanz hat, erforderlich, was zur Erzeugung eines Schaltgeräusches führen würde, wenn der Ausgangs-MOS-Transistor 11 ein- und ausgeschaltet wird.

In der 2, die ein zweites Energieversorgungs-Steuergerät gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht, ist die Überstrom-Erfassungsschaltung 12A der 1 durch eine Überstrom-Erfassungsschaltung 12B ersetzt, bei der die Konstantstromquelle 126 der 1 durch einen Referenzwiderstand 127 und einen Komparator 128 zum Vergleichen der Spannung an dem Ausgang der Stromspiegelschaltung (124, 125) mit einer Referenzspannung Vref hinzugefügt ist. In diesem Fall ist die Referenzspannung Vref definiert durch VB – 1,2 mA·Rref < Vref < VB – 1.0 mA·Rref wobei Rref ein Widerstand des Referenzwiderstandes 127 ist. Daher erzeugt die Überstrom-Erfassungsschaltung 12B ein Überstrom-Erfassungssignal DET2 vom Spannungstyp.

Als nächstes wird die Funktionsweise des Energieversorgungs-Steuergerätes 1 der 2 erläutert.

In einem deaktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14 fließt kein Strom durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11 und den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121. Daher fließt kein Strom durch den Steuer-MOS-Transistor 122 und den MOS-Transistor 124, so dass durch den MOS-Transistor 125 kein Strom fließt. Als Ergebnis wird die Spannung V125a am Ausgang 125a der Stromspiegelschaltung (124, 125) zu: V125a = VB > Vref

Aufgrund dessen wird das Überstrom-Erfassungssignal DET2 zu "1" (hoher Pegel).

In einem aktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14 fließt, wenn zwischen dem Ausgangsanschluss T1 und dem Masseanschluss T2 oder innerhalb der Last 3 kein Kurzschlusszustand auftritt, ein normaler Strom, wie beispielsweise 1A, durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11, so dass ein normaler Erfassungsstrom wie beispielsweise 1 mA durch den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121, den Steuer-MOS-Transistor 122 und den MOS-Transistor 124 fließt. Daher fließt ein Strom von 1 mA durch den MOS-Transistor 125. Als Ergebnis wird die Spannung V125a am Ausgang 125a der Stromspiegelschaltung 124, 125 zu: V125a = VB – 1.0 mA·Rref > Vref

Daher wird das Überstrom-Erfassungssignal DET2 ebenfalls zu "1" (hoher Pegel).

In einem aktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14 fließt, wenn zwischen dem Ausgangsanschluss T1 und dem Masseanschluss T2 oder innerhalb der Last 3 ein Kurzschlusszustand auftritt, ein anormaler Strom, wie beispielsweise 1,2 A, durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11, so dass ein anormaler Erfassungsstrom, wie beispielsweise 1,2 mA, durch den Stromerfassung-MOS-Transistor 121, den Steuer-MOS-Transistor 122 und den MOS-Transistor 124 fließt. Daher fließt ein Strom von 1,2 mA durch den MOS-Transistor 125. Als Ergebnis wird die Spannung V125a im Ausgang 125a der Stromspiegelschaltung (124, 125) zu: V125a = VB – 1,2 mA·Rref < Vref

Daher wird das Überstrom-Erfassungssignal DT2 zu "0" (niedriger Pegel). In diesem Fall stoppt die Logikschaltung 13 die Versorgung mit dem Taktsignal CLK, um die Ladungspumpschaltung 14 zu deaktivieren, wodurch der Ausgangs-MOS-Transistor 11 und der Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 abschalten.

Selbst in dem Energieversorgungs-Steuergerät 1 der 2 kann, wenn die Logikschaltung 13, die Ladungspumpschaltung 14 u.dgl. betrieben werden, von diesen ein Strom über den Masseanschluss T2 an den Massepunkt GND2 fließen. Wenn in diesem Fall ein parasitärer Widerstand in dem Energieversorgungs-Steuergerät 1 der 2 enthalten ist und die Masse GND2 so groß ist, dass die Source-Spannung der MOS-Transistoren 124 und 125 höher als die Spannung an dem Massepunkt GND1 ist und in diesem Fall wäre auch die Source-Spannung der MOS-Transistoren 124 und 125 höher als die Ausgangsspannung Vout am Ausgangsanschluss T1. Hieraus resultiert, dass kein Strom durch den MOS-Transistor 124 fließen würde und der Operationsverstärker 123 ebenfalls nicht betrieben werden könnte. Somit könnte die Überstrom-Erfassungsschaltung 12B nicht betrieben werden.

Da der Strom IDET des Überstrom-Erfassungssignals DET2 proportional zu dem Verhältnis von Referenzspannung Vref zu Widerstand Rref des Referenzwiderstandes 127 ist, gilt auch: IDET = &agr;·Vref/Rref(2)

Wenn daher der Widerstand Rref des Referenzwiderstandes 127 fluktuiert, ist es schwierig, eine hochzuverlässige Überstrom-Erfassung zu erzielen.

Da ferner der Operationsverstärker 123 vorgesehen ist, hat das Energieversorgungs-Steuergerät 1 der 2 eine große Baugröße und hohe Herstellkosten.

Da zusätzlich das Überstrom-Erfassungssignal DET2 durch den Rückkopplungsvorgang unter Verwendung des Operationsverstärkers 123 gesteuert wird, ist das Überstrom-Erfassungssignal DET2 von der Batteriespannung VB abhängig. Wenn daher der Abstand zwischen dem Energieversorgungs-Steuergerät 1 der 2 und der Batterie 2 sehr groß ist, ist zwischen diesen ein langer Kabelbaum mit einer großen Induktanz erforderlich, was zu einem Schaltgeräusch führen würde, wenn der Ausgangs-MOS-Transistor 11 ein- und ausgeschaltet wird.

In der 3, die eine erste Ausführungsform des Energieversorgungs-Steuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, ist die Überstrom-Erfassungsschaltung 12A der 1 durch eine Überstrom-Erfassungsschaltung 12C ersetzt, die zwischen den Batterieanschluss T0 und den Ausgangsanschluss T1 geschaltet ist.

In der Überstrom-Erfassungsschaltung 12C sind der Steuer-MOS-Transistor 122 und der Operationsverstärker 123 gemäß 1 weggelassen, und zwischen den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 und den Ausgangsanschluss T1 ist ein Referenzwiderstand 129 geschaltet. Auch ist eine Konstantstromquelle 130 an dem Batterieanschluss T0 angeschlossen, und der MOS-Transistor 124 gemäß 1 ist zwischen die Konstantstromquelle 130 und den Referenzwiderstand 129 geschaltet. Auch die Source des MOS-Transistors 125 ist an den Ausgangsanschluss T1 angeschlossen.

In der Überstrom-Erfassungsschaltung 12C ist der Strom, welcher durch den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 fließt, durch einen Fehler beeinflußt, der durch einen Spannungsabfall am Referenzwiderstand 129 verursacht wird. Anzumerken ist, dass je kleiner dieser Spannungsabfall ist, umso kleiner der Fehler des Stromes ist, welcher durch den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 fließt. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass dieser Spannungsabfall kleiner als 0,5V ist.

In der Stromspiegelschaltung, die durch die MOS-Transistoren 124 und 125 gebildet ist, unterscheidet sich die Source-Spannung des MOS-Transistors 124 von der Source-Spannung MOS-Transistors 125, da der Referenzwiderstand 129 an die Source des MOS-Transistors 129 angeschlossen ist. Damit der Strom, welcher durch den MOS-Transistor 124 fließt, gleich dem Strom ist, welcher durch den MOS-Transistor 125 fließt, muß gelten W/L : W0/L0 = 1 : 1, und Iref > Iref0 wobei W0 und W die Gate-Breiten der MOS-Transistoren 124 bzw. 125 sind, L0 und L die Gate-Längen der MOS-Transistoren 124 bzw. 125 sind und Iref0 und Iref die Ströme der Konstantstromquellen 130 bzw. 129 sind.

Ansonsten gilt: Iref = Iref0 und W/L < W0/L0

Hieraus resultiert, dass, wenn der Strom, welcher durch den MOS-Transistor 124 fließt, gleich 1 mA ist, der Strom, welcher durch den MOS-Transistor 125 fließt, ebenfalls 1 mA ist.

Als nächstes wird die Funktionsweise des Energieversorgungs-Steuergerätes 1 gemäß 3 erläutert.

In einem deaktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14 fließt kein Strom durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11 und den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121. Daher fließt kein Strom durch den Referenzwiderstand 129, so dass die Source-Spannung VS des Stromerfassungs-MOS-Transistors 121 nicht ansteigt und somit die Spannung V124a am Eingang 124a der Stromspiegelschaltung nicht ansteigt. Hieraus resultiert, dass durch den MOS-Transistor 125 kein Strom fließt, so dass der Strom (= 1,1 mA) der Konstantstromquelle 126 vollständig als Überstrom-Erfassungssignal DET1 der Logikschaltung 13 zugeführt wird, so dass das Überstrom-Erfassungssignal DET1 zu "1" wird (hoher Pegel).

In einem aktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14 fließt, wenn zwischen dem Ausgangsanschluss T1 und dem Masseanschluss T2 oder innerhalb der Last 3 kein Kurzschlusszustand auftritt, ein normaler Strom, wie beispielsweise 1A, durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11, so dass ein normaler Erfassungsstrom, wie beispielsweise 1 mA, durch den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 und den Referenzwiderstand 129 fließt. Somit steigen die Source-Spannung VS des Stromerfassungs-MOS-Transistors 121 und die Spannung V124a am Eingang der Stromspiegelschaltung. In diesem Fall überschreitet jedoch der Strom, welcher durch den MOS-Transistor 125 fließt, nicht 1,1 mA. Hieraus resultiert eine positive Stromdifferenz zwischen der Konstantstromquelle 126 und dem MOS-Transistor 125, die als Überstrom-Erfassungssignal DET1 der Logikschaltung 13 zugeführt wird, so dass das Überstrom-Erfassungssignal DET1 ebenfalls zu "1" (hoher Pegel) wird.

In einem aktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14 fließt, wenn zwischen dem Ausgangsanschluss T1 und dem Masseanschluss T2 oder innerhalb der Last 3 ein Kurzschlusszustand auftritt, ein anomaler Strom, wie beispielsweise 1,2 A, durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11, so dass ein anomaler Erfassungsstrom, wie beispielsweise 1,2 mA, durch den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 und den Referenzwiderstand 129 fließt. Somit steigen die Source-Spannungen VS des Stromerfassungs-MOS-Transistors 121 und die Spannung V124a am Eingang der Stromspiegelschaltung. In diesem Fall überschreitet der Strom, welcher durch den MOS-Transistor 125 fließt, 1,1 mA. Hieraus resultiert eine negative Stromdifferenz zwischen der Konstantsstromquelle 126 und dem MOS-Transistor 125, die als Überstrom-Erfassungssignal DET1 der Logikschaltung 13 zugeführt wird, so dass das Überstrom-Erfassungssignal DET1 zu "0" (niedriger Pegel) wird. In diesem Fall stoppt die Logikschaltung 13 die Zufuhr des Taktsignals CLK, um die Ladungspumpschaltung 14 zu deaktivieren und dadurch den Ausgangs-MOS-Transistor 11 und den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 auszuschalten.

In dem Energieversorgungs-Steuergerät 1 gemäß 3 kann, wenn die Logikschaltung 13, die Ladungspumpschaltung 14 und dergleichen in Betrieb sind, von diesen ein Strom über den Masseanschluss T2 auf den Masseanschluss GND2 fließen. Selbst in diesem Fall sind die Source-Spannungen der MOS-Transistoren 124 und 125 gleich oder nahe der Ausgangsspannung Vout am Ausgangsanschluss T1. Somit könnte die Überstrom-Erfassungsschaltung 12C sicher betrieben werden.

Ein Strom IDET des Überstrom-Erfassungssignals DET1 hängt auch von der Quadratwurzel der Referenzströmen Iref und Iref0, die durch die Konstantstromquellen 126 und 130 fließen, ab, das heißt, dass IDET = (&agr;/Rref)·{((Iref/Iref0)·(W0/L0)/(W/L))1/2 – 1} {Vgs(124) – Vth(124)}(3) wobei Vgs (124) die Gate-Source-Spannung des MOS-Transistors 124 ist und Vth (124) die Schwellwertspannung des MOS-Transistors 124 ist.

In diesem Fall gilt: Vgs(124) ∝ (Iref0)1/2

Daher wird die Gleichung (3) angenähert durch IDET ∝ (Iref0)1/2.

Selbst wenn die Ströme Iref und Iref0 der Konstantstromquellen 126 und 130 fluktuieren, kann somit eine hochzuverlässige Überstrom-Erfassung erzielt werden.

Da ferner der Operationsverstärker 123 gemäß 1 nicht vorgesehen ist, kann das Energieversorgungs-Steuergerät 1 gemäß 3 eine kleine Baugröße und geringe Herstelungskosten haben.

Da zusätzlich das Überstrom-Erfassungssignal DET1 keinen Rückkopplungsvorgang unter Verwendung des Operationsverstärkers 123 erfordert, wird das Überstrom-Erfassungssignal DET1 nicht durch die Batteriespannung VB beeinflußt. Daher kann, selbst wenn der Abstand zwischen dem Energieversorgungssteuergerät 1 gemäß 3 und der Batterie 2 sehr groß ist und ein langer Kabelbaum mit einer großen Induktanz zwischen beiden erforderlich ist, das Schaltgeräusch unterdrückt werden, wenn der Ausgangs-MOS-Transistor 11 ein- und ausgeschaltet wird.

In der 4, die eine Modifikation des Energieversorgungs-Steuergerätes gemäß 3 veranschaulicht, ist die Überstrom-Erfassungsschaltung 12C gemäß 3 zu einer Überstrom-Erfassungschaltung 12C' modifiziert, wobei der MOS-Transistor 124 und die Konstantstromquelle 130 der 3 weggelassen sind und das Gate des MOS-Transistors 125 direkt durch die Source-Spannung VS des Stromerfassungs MOS-Transistors 121 gesteuert wird. In diesem Fall ist der Widerstandswert des Referenzwiderstandes 129 in der 4 größer als in der 3. Hieraus resultiert, dass in einem aktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14, wenn zwischen dem Ausgangsanschluss T1 und dem Masseanschluss T2 oder innerhalb der Last 3 ein Kurzschlusszustand auftritt, der Spannungsabfall am Referenzwiderstand 129 beispielsweise ungefähr 0,4 bis 1,0 V wird, das heißt höher als die Schwellwertspannung des MOS-Transistors 125, somit ausreichend zum Einschalten des MOS-Transistors 125. Obwohl daher verglichen mit der Überstrom-Erfassungsschaltung 12C gemäß 3 die Präzision der Überstrom-Erfassung verschlechtert ist, können die anderen Effekte der Überstrom-Erfassungsschaltung 12C gemäß 3 erwartet werden.

Zu den 3 und 4 ist anzumerken, dass die Transistoren 11, 121, 124 und 125 N-Kanal-MOS-Transistoren vom Anreicherungstyp sind.

In der 5A, die ein detailliertes Schaltbild der Konstantstromquelle 126(130) der 3 und 4 ist, ist die Konstantstromquelle 126(130) durch einen N-Kanal-MOS-Transistor vom Anreicherungstyp gebildet, an dessen Gate die Konstantspannung VC anliegt.

In der 5B, die ein weiteres detailliertes Schaltbild der Konstantstromquelle 126(130) der 3 und 4 ist, ist die Konstantstromquelle 126(130) durch einen MOS-Transistor vom Verarmungstyp gebildet, dessen Gate an die Source desselben angeschlossen ist.

In der 5C, die ein weiteres, detailliertes Schaltbild der Konstantstromquelle 126(130) der 3 und 4 ist, ist die Konstantstromquelle 126(130) durch einen Widerstand gebildet.

In der 6, die eine zweite Ausführungsform des Energieversorgungs-Steuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, ist die Überstrom-Erfassungsschaltung 12B gemäß 2 durch eine Überstrom-Erfassungsschaltung 12D ersetzt, die zwischen den Batterieanschluss T0 und den Ausgangsanschluss T1 geschaltet ist.

In der Überstrom-Erfassungsschaltung 12D sind der Steuer-MOS-Transistor 122 und der Operationsverstärker 123 gemäß 2 weggelassen, und ein Referenzwiderstand 129 ist zwischen den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 und den Ausgangsanschluss T1 geschaltet. Auch ist ein Widerstand 131 an den Batterieanschluss T0 angeschlossen, und der MOS-Transistor 124 der 1 ist zwischen den Widerstand 131 und den Referenzwiderstand 129 geschaltet. Auch ist die Source des MOS-Transistors 125 an den Ausgangsanschluss T1 angeschlossen.

In der Überstrom-Erfassungsschaltung 12C ist der Strom, welcher durch den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 fließt, einem Fehler unterworfen, der durch einen Spannungsabfall am Referenzwiderstand 129 verursacht wird. Anzumerken ist, dass, je kleiner dieser Spannungsabfall ist, umso kleiner der Fehler des Stromes ist, welcher durch den Stromerfassung-MOS-Transistor 121 fließt. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass dieser Spannungsabfall kleiner als 0,5 V ist.

Selbst in der Stromspiegelschaltung die durch die MOS-Transitoren 124 und 125 gebildet ist, gilt dafür, dass der Strom, welcher durch den MOS-Transistor 124 fließt, gleich dem Strom ist, welcher durch den MOS-Transistor 125 fließt W/L : W0/L0 = 1 : 1, und Iref > Iref0 wobei W0 und W die Gate-Breiten der MOS-Transistoren 124 bzw. 125 sind, L0 und L die Gate-Längen der MOS-Transistoren 124 bzw. 125 sind und Iref0 und Iref die Ströme der Konstantstromquellen 130 bzw. 129 sind.

Ansonsten gilt Iref = Iref0, und W/L < W0/L0.

Hieraus resultiert, dass, wenn der Strom, welcher durch den MOS-Transistor 124 fließt, 1mA ist, der Strom, welcher durch den MOS-Transistor 125 fließt ebenfalls 1mA ist.

Als nächstes wird die Funktionsweise des Energieversorgungs-Steuergerätes 1 gemäß 6 erläutert.

In einem deaktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14 fließt kein Strom durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11 und den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121. Daher fließt kein Strom durch den Referenzwiderstand 129, so dass die Source-Spannung VS des Stromerfassungs-MOS-Transistors 121 nicht ansteigt und somit die Spannung V124a am Eingang 124a der Stromspiegelschaltung nicht ansteigt. Als Ergebnis wird die Spannung V125a am Ausgang 125a der Stromspiegelschaltung (124, 125) zu V125a = VB > Vref

Daher wird das Überstrom-Erfassungssignal DET2 gleich "1" (hoher Pegel).

In einem aktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14 fließt, wenn zwischen dem Ausgangsanschluss T1 und dem Masseanschluss T2 oder innerhalb der Last 3 kein Kurzschlusszustand auftritt, ein normaler Strom, wie beispielsweise 1A, durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11, so dass ein normaler Erfassungsstrom, wie beispielsweise 1 mA, durch den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 und den Referenzwiderstand 129 fließt. Somit steigen die Source-Spannung VS des Stromerfassungs-MOS-Transistors 121 und die Spannung V124a der Stromspiegelschaltung. In diesem Fall überschreitet jedoch der Strom, welcher durch den MOS-Transistor 125 fließt, nicht 1,1 mA. Beispielsweise ist dieser Strom 1,0 mA. Als Ergebnis wird die Spannung V125a am Ausgang 125a der Stromspiegelschaltung (124, 125) zu V125a = VB – 1,0 mA·Rref > Vref

Daher wird das Überstrom-Erfassungssignal DET2 ebenfalls "1" (hoher Pegel).

Wenn in einem aktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14 zwischen dem Ausgangsanschluss T1 und dem Masseanschluss T2 oder innerhalb der Last 3 ein Kurzschlusszustand auftritt, fließt ein anormaler Strom, wie beispielsweise 1,2 A, durch den Ausgangs-MOS-Transistor 11, so dass ein anormaler Erfassungsstrom, wie beispielsweise 1,2 mA durch den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 und den Referenzwiderstand 129 fließt. Somit steigen die Sourcespannung VS des Stromerfassungs-MOS-Transistors 121 und die Spannung V124a am Eingang der Stromspiegelschaltung. In diesem Fall überschreitet der Strom, welcher durch den MOS-Transistor 125 fließt, 1,1 mA. Als Ergebnis wird die Spannung V125a am Ausgang 125a der Stromspiegelschaltung (124, 125) zu V125a = VB – 1,2 mA·Rref < Vref

Daher wird das Überstrom-Erfassungssignal DET2 gleich "0" (niedriger Pegel). In diesem Fall stoppt die Logikschaltung 13 die Versorgung mit dem Taktsignal CLK, um die Ladungspumpschaltung 14 zu deaktivieren und somit den Ausgangs-MOS-Transistor 11 und den Stromerfassungs-MOS-Transistor 121 abzuschalten.

In den Energieversorgungs-Steuergerät 1 gemäß 6 kann, wenn die Ladungspumpschaltung 14 und dergleichen in Betrieb sind, von diesen ein Strom über den Masseanschluss T2 an den Massepunkt GND2 fließen. Selbst in diesem Fall sind die Sourcespannungen der MOS-Transistoren 124 und 125 gleich oder nahe der Ausgangsspannung Vout an dem Ausgangsanschluss T1. Somit kann die Überstrom-Erfassungsschaltung 12D sicher betrieben werden.

Ein Strom IDET des Überstrom-Erfassungssignals DET2 hängt auch von der Quadratwurzel des Verhältnisses der Referenzspannung Vref zu dem Widerstand Rref des Referenzwiderstandes 127 ab, d.h. es gilt: IDET

= (&agr;/Rref)·{((Vref/(VB – Vout – Vgs(124))·R(131)/Rref) (W0/L0)/(W/L))1/2 – 1}·{Vgs(124) – Vth(124)}(4)
wobei R (131) der Widerstandswert des Widerstandes 131 ist, Vgs (124) die Gate-Source-Spannung des MOS-Transistors 124 ist und Vth (124) die Schwellwertspannung des MOS-Transistors 124 ist.

In diesem Fall gilt Vgs(124) ∝ (Iref0)1/2

Daher ist die Gleichung (4) angenähert durch IDET ∝ (Iref0)1/2.

Selbst wenn der Widerstand Rref des Referenzwiderstandes 127 fluktuiert, kann eine hochzuverlässige Überstrom-Erfassung erzielt werden.

Da ferner der Operationsverstärker 123 gemäß 2 nicht vorgesehen ist, kann das Energieversorgungs-Steuergerät 1 gemäß 6 eine kleine Baugröße und geringe Herstellkosten haben.

Da zusätzlich das Überstrom-Erfassungsignal DET2 keinen Rückkopplungsvorgang unter Verwendung des Operationsverstärkers 123 erfordert, ist das Überstrom-Erfassungssignal DET2 nicht von der Batteriespannung VB abhängig. Daher kann, selbst wenn der Abstand zwischen dem Energieversorgungs-Steuergerät 1 gemäß 6 und der Batterie 2 sehr groß ist und ein langer Kabelbaum mit einer großen Induktanz zwischen beiden erforderlich ist, das Schaltgeräusch unterdrückt werden, wenn der Ausgangs-MOS-Transistor 11 ein- und ausgeschaltet wird.

In der 7, die ein Modifikation des Energieversorgungs-Steuergerätes gemäß 6 veranschaulicht ist die Überstrom-Erfassungsschaltung 12D gemäß 6 zu einer Überstrom-Erfassungsschaltung 12D' modifiziert, wobei der MOS-Transistor 124 und der Widerstand 131 gemäß 6 weggelassen sind und das Gate des MOS-Transistors 125 direkt durch die Source-Spannung VS des Stromerfassungs-MOS-Transistors 121 gesteuert wird. In diesem Fall ist der Widerstandswert des Referenzwiderstandes 129 in der 7 größer als in der 6. Hieraus resultiert, dass in einem aktivierten Zustand der Ladungspumpschaltung 14, wenn zwischen dem Ausgangsanschluss T1 und dem Masseanschluss T2 oder innerhalb der Last 3 ein Kurzschlusszustand auftritt, der Spannungsabfall am Referenzwiderstand 129 beispielsweise ungefähr 0,4 bis 1,0 V wird, was höher als die Schwellwertspannung des MOS-Transistors 125 ist, somit ausreicht, um den MOS-Transistor 125 ein- und auszuschalten. Daher sind, obwohl die Präzision der Überstrom-Erfassung verglichen mit der Überstrom-Erfassungsschaltung 12D gemäß 6 verschlechtert sind, die anderen Effekte der Überstrom-Erfassungsschaltung 12D gemäß 6 zu erwarten.

Zu den 6 und 7 ist anzumerken, dass die Transistoren 11, 121, 124 und 125 N-Kanal-MOS-Transistoren vom Anreicherungstyp sind.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können die N-Kanal-MOS-Transistoren auch durch andere Transistoren, wie beispielsweise PNP-Bipolar-Transistoren gebildet sein.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann ebenfalls jede der Überstrom-Erfassungsschaltungen 12C, 12C', 12D und 12D' in das Energieversorgungs-Steuergerät 1 integriert sein; jede der Überstrom-Erfassungsschaltungen 12C, 12C', 12D und 12D' kann jedoch auch durch eine einzelne Vorrichtung, wie in den 8, 9, 10 bzw. 11 dargestellt, ausgebildet sein.

Wie vorstehend gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, kann die Überstrom-Erfassungsschaltung sicher betrieben werden, da die Überstrom-Erfassungsschaltung zwischen den Batterieanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet ist. Es kann auch eine hochzuverlässige Überstrom-Erfassung erzielt werden. Ferner kann das Energieversorgungs-Steuergerät eine kleine Baugröße und geringe Herstellungskosten haben. Zusätzlich kann das Schaltgeräusch unterdrückt werden.


Anspruch[de]
  1. Energieversorgungs-Steuergerät zum Steuern der Zufuhr von Energie von einer Batterie (2) zu einer Last (3), mit:

    einem Batterieanschluss (T0), der an die Batterie anschließbar ist,

    einem Ausgangsanschluss (T1), der an die Last anschließbar ist;

    einem Masseanschluss (T2);

    einem ersten Transistor (11), der zwischen den Batterieanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet ist, um eine Verbindung zwischen Batterie und Last ein- und auszuschalten;

    einer Überstrom-Erfassungsschaltung (12C, 12C', 12D, 12D'), die zwischen den Batterieanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet ist, um zu erfassen, ob durch den ersten Transistor ein Überstrom geflossen ist oder nicht; und

    einer Steuerschaltung (13, 14), die zwischen den Batterieanschluss und den Masseanschluss geschaltet ist, um den ersten Transistor und die Überstrom-Erfassungsschaltung zu aktivieren.
  2. Energieversorgungs-Steuergerät nach Anspruch 1, wobei die Überstrom-Erfassungsschaltung (12C) aufweist:

    einen zweiten Transistor (121) mit einem ersten Ende, das an den Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende und der durch die Steuerschaltung aktiviert wird, wobei der zweite Transistor analog zum ersten Transistor ist;

    einen Referenzwiderstand (129), der mit einem ersten Ende an das zweite Ende des zweiten Transistors und mit seinem zweiten Ende an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist;

    einer ersten Konstantstromquelle (130), deren erstes Ende an den Batterieanschluss angeschlossen ist, und mit einem zweiten Ende;

    einer zweiten Konstantstromquelle (126), die mit ihrem ersten Ende an den Batterieanschluss angseschlossen ist, und mit einem zweiten Ende;

    einen dritten Transistor (124), dessen erstes Ende an das zweite Ende der ersten Konstantstromquelle und dessen zweites Ende an das erste Ende des Referenzwiderstandes angeschlossen ist; und

    einen vierten Transistor (125), der mit seinem ersten Ende an das zweite Ende der zweiten Konstantstromquelle und der mit seinem zweiten Ende an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist;

    wobei der dritte und der vierte Transistor analog zueinander sind und durch eine Spannung (V124a) am erste Ende des dritten Transistors gesteuert werden,

    das erste Ende des vierten Transistors ein Überstrom-Erfassungssignal (DET1) erzeugt und dieses auf die Steuerschaltung überträgt.
  3. Energieversorgungs-Steuergerät nach Anspruch 1, wobei die Überstrom-Erfassungsschaltung (12C') aufweist:

    einen zweiten Transistor (121), der mit einem ersten Ende an den Batterieanschluss angeschlossen ist, und mit einem zweiten Ende und der durch die Steuerschaltung aktiviert wird, wobei der zweite Transistor analog zum ersten Transistor ist;

    einen Referenzwiderstand (129), der mit einem ersten Ende an das zweite Ende des zweiten Transistors angeschlossen ist und mit seinem zweiten Ende an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist;

    eine Konstantstromquelle (126) mit einem ersten Ende, das an den Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende; und

    einen dritten Transistor (125) mit einem ersten Ende, das an das zweite Ende der Konstantstromquelle angeschlossen ist und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist und durch eine Spannung (VS) am ersten Ende des Referenzwiderstandes gesteuert wird,

    wobei das erste Ende des dritten Transistors ein Überstrom-Erfassungssignal (DET1) erzeugt und dieses auf die Steuerschaltung überträgt.
  4. Energieversorgungs-Steuergerät nach Anspruch 1, wobei die Überstrom-Erfassungsschaltung (12D) aufweist:

    einen ersten Transistor (121) mit einem ersten Ende, das an den Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende und der durch die Steuerschaltung aktiviert wird, wobei der zweite Transistor analog zum ersten Transistor ist;

    einen Referenzwiderstand (129), mit einem ersten Ende, das an das zweite Ende des zweiten Transistors angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist;

    einen ersten Widerstand (131) mit einem ersten Ende, das an den Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende;

    einen zweiten Widerstand (127) mit einem ersten Ende, das an dem Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende;

    einen dritten Transistor (124), mit einem ersten Ende, das an das zweite Ende des ersten Widerstandes angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an das erste Ende des Referenzwiderstandes angeschlossen ist;

    einen vierten Transistor (125) mit einem ersten Ende, das an das zweite Ende des zweiten Widerstandes angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist, wobei der dritte und der vierte Transistor analog zueinander sind und durch eine Spannung (V124a) am ersten Ende des dritten Transistors gesteuert werden; und

    einen Komparator (128), der an das erste Ende des vierten Transistors angeschlossen ist, um eine Spannung (V125a) am ersten Ende des vierten Transistors mit einer Referenzspannung (Vref) zu vergleichen, um ein Überstrom-Erfassungssignal (DET2) zu erzeugen und dieses auf die Steuerschaltung zu übertragen.
  5. Energieversorgungs-Steuergerät nach Anspruch 1, wobei die Überstrom-Erfassungsschaltung (12D') aufweist:

    einen zweiten Transistor (121) mit einem ersten Ende, das an dem Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende und der durch die Steuerschaltung aktiviert wird, wobei der zweite Transistor analog zum ersten Transistor ist;

    einen Referenzwiderstand (129) mit einem ersten Ende, das an das zweite Ende des zweiten Transistors angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist;

    einen Widerstand (127), mit einem ersten Ende, das an dem Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende;

    einen dritten Transistor (125) mit einem ersten Ende, das an den Widerstand angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist, und der durch eine Spannung (VS) am ersten Ende des Referenzwiderstandes gesteuert wird; und

    einen Komparator (128), der an das erste Ende des dritten Transistors angeschlossen ist, um eine Spannung (V125a) am ersten Ende des dritten Transistors mit einer Referenzspannung (Vref) zu vergleichen, um ein Überstrom-Erfassungssignal (DETs) zu erzeugen und dieses auf die Steuerschaltung zu übertragen.
  6. Energieversorgungs-Steuergerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung aufweist:

    eine Logikschaltung (13) zum Erzeugen eines Taktsignals (CLK);

    eine Ladungpumpschaltung (14), die an die Logikschaltung angeschlossen ist, um das Taktsignal zu empfangen, um den ersten Transistor und die Überstrom-Erfassungsschaltung zu aktivieren.
  7. Überstrom-Erfassungsschaltungsvorrichtung mit:

    einem Batterieanschluss (T0), der an eine Batterie (2) anschließbar ist;

    einem Ausgangsanschluss (T1), der an eine Last (3) anschließbar ist;

    einem ersten Transistor (121) mit einem ersten Ende, das an den Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, um zu detektieren, ob durch den Ausgangsanschluss ein Überstrom geflossen ist oder nicht;

    einem Referenzwiderstand (129) mit einem ersten Ende, das an das zweite Ende des ersten Transistors angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist;

    einer ersten Konstantstromquelle (130), mit einem ersten Ende, das an den Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende;

    einer zweiten Konstantstromquelle (126) mit einem ersten Ende, das an den Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende;

    einem zweiten Transistor (124) mit einem ersten Ende, das an die erste Konstantstromquelle angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an das erste Ende des Referenzwiderstandes angeschlossen ist; und

    einem dritten Transistor (125) mit einem ersten Ende, das an die zweite Konstantstromquelle angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist,

    wobei der zweite und der dritte Transistor analog zueinander sind und durch eine Spannung (V124a) am ersten Ende des zweiten Transistors gesteuert werden,

    wobei das erste Ende des dritten Transistors ein Überstrom-Erfassungssignal (DET1) erzeugt.
  8. Überstrom-Erfassungsschaltungsvorrichtung mit:

    einem Batterieanschluss (T0), der an eine Batterie (2) anschließbar ist;

    einem Ausgangsanschluss (T1), der an eine Last (3) anschließbar ist;

    einem ersten Transistor (121) mit einem ersten Ende, das an den Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, zum Erfassen, ob zum Ausgangsanschluss ein Überstrom geflossen ist oder nicht;

    einem Referenzwiderstand (129) mit einem ersten Ende, das an das zweite Ende des ersten Transistors angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist;

    einer Konstantstromquelle (126) mit einem ersten Ende, das an dem Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende; und

    einem zweiten Transistor (125) mit einem ersten Ende, das an die Konstantstromquelle angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist, und der durch eine Spannung (VS) am ersten Ende des Referenzwiderstandes gesteuert wird,

    wobei das erste Ende des zweiten Transistors ein Überstrom-Erfassungssignal (DET1) erzeugt.
  9. Überstrom-Erfassungsschaltungsvorrichtung mit:

    einem Batterieanschluss (T0), der an eine Batterie (2) anschließbar ist;

    einem Ausgangsanschluss (T1), der an eine Last (3) anschließbar ist;

    einem ersten Transistor (121) mit einem ersten Ende, das an dem Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, zum Erfassen, ob zu dem Ausgangsanschluss ein Überstrom geflossen ist oder nicht;

    einem Referenzwiderstand (129) mit einem ersten Ende, das an das zweite Ende des ersten Transistors angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist;

    einem ersten Widerstand (131) mit einem ersten Ende, das an den Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende;

    einem zweiten Widerstand (127) mit einem ersten Ende, das an dem Batterieanschluss angeschossen ist, und einem zweiten Ende;

    einem zweiten Transistor (124) mit einem ersten Ende, das an das zweite Ende des ersten Widerstandes angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an das erste Ende des Referenzwiderstandes angeschlossen ist;

    einem dritten Transistor (125) mit einem ersten Ende, das an das zweite Ende des zweiten Widerstandes angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist, wobei der zweite und der dritte Transistor analog zueinander sind und durch eine Spannung (V124a) am ersten Ende des zweiten Transistors gesteuert werden;

    einem Komparator (128), der an das erste Ende des dritten Transistors angeschlossen ist, um eine Spannung (V125a) am ersten Ende des dritten Transistors mit einer Referenzspannung (Vref) zu vergleichen, um ein Überstrom-Erfassungssignal (DET2) zu erzeugen.
  10. Überstrom-Erfassungsschaltungsvorrichtung mit:

    einem Batterieanschluss (T0), der an eine Batterie (2) anschließbar ist;

    einem Ausgangsanschluss (T1), der an eine Last (3) anschließbar ist;

    einem ersten Transistor (121) mit einem ersten Ende, das an dem Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, um zu erfassen, ob zu dem Ausgangsanschluss ein Überstrom geflossen ist oder nicht;

    einem Referenzwiderstand (129) mit einem ersten Ende, das an das zweite Ende des ersten Transistors angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist;

    einem Widerstand (127) mit einem ersten Ende, das an dem Batterieanschluss angeschlossen ist, und einem zweiten Ende;

    einem zweiten Transistor (125) mit einem ersten Ende, das an das zweite Ende des Widerstandes angeschlossen ist, und einem zweiten Ende, das an den Ausgangsanschluss angeschlossen ist, und der durch eine Spannung durch (VS) am ersten Ende des Referenzwiderstandes gesteuert wird; und

    ein Komparator (128), der an das erste Ende des zweiten Transistors angeschlossen ist, um eine Spannung (V125a) am ersten Ende des zweiten Transistors mit einer Referenzspannung (Vref) zu vergleichen, um ein Überstrom-Erfassungssignal (DET2) zu erzeugen.
Es folgen 9 Blatt Zeichnungen






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