CN102449909A - 用于控制设备的电路装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于控制设备的电路装置（10）和一种用于运行所述电路装置（10）的方法。所述电路装置（10）具有第一场效应晶体管（12）和比较器，通过所述第一场效应晶体管操控所述控制设备，所述比较器将设置用于操控所述控制设备的电压与阈值电压进行比较并且在超过所述阈值电压时通过控制单元（20）调整所述第一场效应晶体管（12）的时钟脉冲方式的运行。

Description

用于控制设备的电路装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制设备的电路装置和一种用于操控控制设备的方法。

背景技术

尤其是在汽车应用中，必须保护控制设备以免发生反极性和过压（例如负载突降）。此外，为了运行该控制设备，需要所谓的主继电器，该主继电器应当确保极小的静电流消耗。

迄今，反极性保护、过压保护和主继电器的功能作为单个的、分离的电路是已知的。在此，过压保护通常仅仅通过抑制二极管来实现并且所有后面的电路部件必须能够经受抑制二极管的端电压。

发明内容

提出一种根据权利要求1的电路装置。此外描述了一种根据权利要求7的方法。由从属权利要求得出所述电路和方法的实施方式。

所述电路装置至少在一些实施方式中联合以下各功能：反极性保护、过压保护、插头接点保护和主继电器。利用所述电路装置实现一种“开关调节器”，该开关调节器在超过开关阈值时通过时钟脉冲限制电压。

附图说明

图1示出所述电路装置的一个实施方式。

图2示出所提出的电路装置的另一个实施方式。

图3示出所述电路装置的简化模型。

图4示出典型的电流和电压变化曲线。

具体实施方式

在图1中示出了所提出的电路装置的一个可能的实施方式，该电路装置总体上以附图标记10表示。可以看到第一场效应晶体管T1 12、第二场效应晶体管T2 14、可选的电感器L1 16、电容器C1 18、控制单元或控制逻辑（control logic）20、可选的二极管D1 22和点火开关24。

当断开点火开关24时，晶体管T1 12截止并且后面的电路的静电流消耗接近于0 A。在T1 12的漏极连接端子处，通过T2 14的体二极管存在供电电压减去T2 14的二极管电压。如果现在闭合点火开关24，则通过控制逻辑20首先操控晶体管T1 12并且随后操控T2 14并且因此变为低欧姆的。如果C1 18上的电压（保护电压）超过阈值，则通过控制逻辑20截止T1 12。如果C1 18上的电压重新降低到低于第二阈值，则T1 12重新导通并且回路从头开始。由此限制C1 18上的电压。C1 18和可选的电感器L1 16在此用于能量存储或者用于C1 18上的电压的平滑。

利用可选的抑制二极管D1 22可以将T1 12的漏极连接端子上的电压限制到一中间电压，以便减小T1 12中的损耗功率。在反极性的情形中，通过控制逻辑20截止T2 14并且因此保护整个后面的电路免受反极性。

图1中所示的电路装置10或者输入布线满足以下功能：

·内部的电子主继电器

·负载突降保护

·反极性保护

·在电压下接插时的插头接点保护。

图2示出电路装置的另一个实施方式，该电路装置在总体上以附图标记200表示。可以看到简化地作为开关示出的第一场效应晶体管202和第二场效应晶体管204。此外示出了存储元件206（在此情形中是电容器）、控制单元208、齐纳二极管210、升压电容器212和比较器214。

升压电容器212提供用于在接通时切换第一场效应晶体管202的能量。所述接通通过控制单元208的连接端子216（所谓的端子15）识别。通过这样的方式可以识别点火钥匙是否插入。如果不是这样的情形，则第一场效应晶体管202截止并且不向控制设备供给电压。

存储元件206平滑提供给控制设备的电压。比较器214检验提供给控制设备的电压并且将该电压与阈值电压进行比较。如果所提供的电压超过该阈值电压，则通过控制单元208以时钟脉冲方式运行第一场效应晶体管202。

第二场效应晶体管204确保反极性保护。第一场效应晶体管202用作主继电器并且确保过压保护和插头接点保护。

为了满足客户对在控制设备关断时低静电流的要求，不允许存在总和超过例如100 μA的静电流的电流路径。

通过所选择的电路装置10，可以将控制设备连接到电缆束上，而不会在插入时由于内部Elko的充电而出现高的接触电流。电路装置30被设置用于使用标准MOSFET。

负载突降保护

为了防止车载电网中的高过压，在控制设备中在反极性保护FET后面设置有功率齐纳二极管。通过该二级管将输入电压例如限制到<60V的值。

在出现负载突降时，二极管必须消耗所积累能量的大部分。由二极管消耗的能量取决于其中定义了脉冲（振幅、持续时间、内阻）的客户规范或标准。

对于不同的电路部件，需要电压降低（例如<50V）。如果这完全利用功率齐纳二极管进行，则可能使该功率齐纳二极管过载。为了实现所述电压降低，通过包含在控制逻辑中的2点调节器周期性地接通和关断开关FET并且调节开关模块的输出电压。

在频率相对低并且用作存储线圈的EMV电感线圈的电感小时，典型的开关调节器运行是不可能的。这意味着：在发出时钟脉冲时不存在电流。在接通开关MOSFET时通过馈电线和存储线圈电感限制电流升高速度。通过发生器电压和Elko电压之间的电压差和回路中存在的欧姆电阻确定最大的脉冲电流值。

令人满意的电路功能仅仅在LD脉冲的内阻被指定为足够高时是可能的。该LD脉冲决定性地确定电流幅度。

图3示出电路装置的简化模型，其中包含有用于观察LD调节的相关电路部件。该示图示出LD发生器100、RI-LD发生器102、L_馈电线104、反极性保护FET 106、开关FET 108、LD二极管110、C滤波器112、另一C滤波器114、L_EMV 116（可选）、R_衰减器118、二极管D8 120、C缓存Elko 122、电阻R22 124和R负载126。

Claims (10)

1.用于控制设备的电路装置，具有第一场效应晶体管（12，202）和比较器（214），通过所述第一场效应晶体管操控所述控制设备，所述比较器将设置用于操控所述控制设备的电压与阈值电压进行比较并且在超过所述阈值电压时通过控制单元（20，208）调整所述第一场效应晶体管（12，202）的时钟脉冲方式的运行。

2.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中在所述第一场效应晶体管（12，202）前面直接连接有二极管（22），例如齐纳二极管（210）。

3.根据权利要求1至3之一所述的电路装置，其中设置存储元件（206），通过所述存储元件平滑提供给所述控制设备的电压。

4.根据权利要求3所述的电路装置，其中电容器（18）用作为存储元件（206）。

5.根据权利要求1至4之一所述的电路装置，其中设置第二场效应晶体管（14，204），所述第二场效应晶体管与第一场效应晶体管（12，202）反向串联（背靠背）。

6.根据权利要求1至4之一所述的电路装置，其中设置升压电容器（212），所述升压电容器在接通的时刻提供能量。

7.用于操控控制设备、尤其是利用根据权利要求1至6之一所述的电路装置（10，200）来操控控制设备的方法，其中通过第一场效应晶体管（12，202）操控所述控制设备，其中利用比较器（214）将设置用于操控所述控制设备的电压与阈值电压进行比较并且在超过所述阈值电压时通过控制单元（20，208）调整所述第一场效应晶体管（12，202）的时钟脉冲方式的运行。

8.根据权利要求7所述的方法，其中设置存储元件（206），通过所述存储元件平滑提供给所述控制设备的电压。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中设置第二场效应晶体管（14，204），所述第二场效应晶体管与所述第一场效应晶体管（12，202）反向串联。

10.根据权利要求7至9之一所述的方法，其中设置升压电容器（212），所述升压电容器在接通的时刻提供能量。

Images