DE10048593B4 - Schaltungsanordnung mit einem Pulsweitenmodulator zur Ansteuerung einer Last - Google Patents

Schaltungsanordnung mit einem Pulsweitenmodulator zur Ansteuerung einer Last Download PDF

Info

Publication number
DE10048593B4
DE10048593B4 DE10048593A DE10048593A DE10048593B4 DE 10048593 B4 DE10048593 B4 DE 10048593B4 DE 10048593 A DE10048593 A DE 10048593A DE 10048593 A DE10048593 A DE 10048593A DE 10048593 B4 DE10048593 B4 DE 10048593B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pulse width
signal
switch
circuit
duty cycle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE10048593A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10048593A1 (de
Inventor
Michael Müller-Heiß
Wolfgang Tröger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10048593A priority Critical patent/DE10048593B4/de
Publication of DE10048593A1 publication Critical patent/DE10048593A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10048593B4 publication Critical patent/DE10048593B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/08Duration or width modulation ; Duty cycle modulation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B39/00Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
    • H05B39/04Controlling
    • H05B39/041Controlling the light-intensity of the source
    • H05B39/044Controlling the light-intensity of the source continuously
    • H05B39/047Controlling the light-intensity of the source continuously with pulse width modulation from a DC power source
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Abstract

Schaltungsanordnung zum Schalten von Lasten, die folgende Merkmale aufweist:
– wenigstens zwei Schalteranordnungen (S1, S2; SIC1, SIC2, SIC3; SIC4, SIC5, SIC6), die jeweils wenigstens eine Anschlussklemme (LA11, LA12, LA21, LA22; LA31, LA32; LA41, LA4n; LA1, LA2) zum Anschließen je einer Last (L1, L2; L3; L4) und jeweils wenigstens eine Ansteuerklemme (IN1, IN2; SI1, SI2, SI3; SI4, SI5, SI6) (AS1, AS2; AS3) aufweisen, wobei die Schalteranordnungen (S1, S2; SIC1, SIC2, SIC3; SIC4, SIC5, SIC6) jeweils wenigstens einen Halbleiterschalter (T1, T2; T31, T32; T41, T4n) aufweisen, der an die wenigstens eine Anschlussklemme angeschlossen ist und der nach Maßgabe eines Ansteuersignals (AS1, AS2; AS3) angesteuert ist;
– wenigstens zwei Pulsweitenmodulator-Anordnungen (PWM1, PWM2; PWM3; PWM41, PWM4n; PWM), von denen jede jeweils einer der Schalteranordnungen zugeordnet ist und die jeweils eine Ausgangsklemme (AP1, AP2; AP3; AP) aufweisen zur Bereitstellung eines pulsweitenmodulierten Ansteuersignals (AS1, AS2; AS3; AS) für einen der Schalter (T1, T2; T31,...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Schaltungsanordnung zum Schalten einer Vielzahl voneinander unabhängiger Lasten.
  • Zum Schalten von Lasten, beispielsweise von Elektromotoren oder Leuchtmitteln, werden zunehmend Leistungstransistoren, beispielsweise Leistungs-MOSFET (MOSFET = metal oxide semiconductor field-effect transistor), eingesetzt. Derartige Leistungstransistoren sind als einzelne Bauelemente erhältlich, wobei bei sogenannten intelligenten Leistungs-MOSFET (SMART-FET) neben dem eigentlichen Leistungstransistor weitere Schaltungsfunktionen, beispielsweise eine Temperaturschutzschaltung beim sogenannten TEMP-FET (temperature protected FET) oder eine Strommesseinrichtung beim sogenannten SENSE-FET, in dem Halbleiterkörper, bzw. dem Chip, integriert sein können. Zum Schalten einer Last wird die Drain-Source-Strecke des Leistungstransistors in Reihe zu der Last an eine Spannungsquelle angeschlossen. Zum Anschließen der Last weist der Leistungstransistor-Chip daher wenigstens zwei Anschlussklemmen auf. Des weiteren ist wenigstens eine Ansteuerklemme zur Zuführung eines Ansteuersignals vorgesehen, nach dessen Maßgabe der Leistungstransistor leitet oder sperrt.
  • Es sind auch Leistungstransistor-Chips erhältlich, bei denen mehrere Leistungstransistoren in einem Halbleiterkörper, bzw. einem Chip, integriert sind und die wenigstens eine der An zahl der Leistungstransistoren entsprechende Anzahl Ausgangsklemmen zum Anschließen entsprechend vieler Lasten aufweisen.
  • Zur Ansteuerung des Leistungs-Transistor-Chips ist üblicherweise eine Ansteuerschaltung, beispielsweise ein Mikrocontroller, vorgesehen, der entweder für jede Ansteuerklemme des Leistungstransistor-Chips eine Ausgangsklemme zur Bereitstellung eines Ansteuersignals aufweist oder der über ein Bus-System mit dem Leistungstransistor-Chip verbunden ist. Jedes Mal, wenn sich der Schaltzustand eines Leistungstransistors in den angeschlossenen Leistungstransistor-Chips ändern soll, muss sich bei einer direkten Verbindung zwischen Ansteuerschaltung und Leistungstransistor-Chip das Ansteuersignal ändern oder es muss bei einer Bus-Verbindung zwischen der Ansteuerschaltung und dem Leistungstransistor-Chip ein Signalaustausch zwischen der Ansteuerschaltung und dem entsprechenden Leistungstransistor-Chip stattfinden.
  • Bei einigen Anwendungen, beispielsweise beim Ansteuern von Leuchten oder Elektromotoren, ist es erwünscht, den zum Schalten verwendeten Leistungstransistor nicht permanent geschlossen zu halten sondern den Leistungstransistor getaktet zu öffnen und zu schließen, um so die Leistungsaufnahme der Last steuern zu können. Bei Elektromotoren kann auf diese Weise die Drehzahl der Motoren, bei Leuchten kann auf diese Weise deren Helligkeit eingestellt werden.
  • Probleme können bei derartigen Anwendungen dann auftreten, wenn mittels eines Mikrocontrollers über Leistungstransistoren eine Vielzahl von Lasten geschaltet werden soll. Ein Beispiel hierfür ist die Beleuchtung eines Kraftfahrzeuges neuerer Bauart, wobei sowohl alle Innenleuchten als auch alle Außenleuchten nach Maßgabe von Steuersignalen eines einzigen Mikrocontrollers geschaltet werden. Der Verarbeitungsaufwand in dem Mikrocontroller steigt dabei erheblich, wenn einige der Lasten über die Leistungstransistoren pulsweitenmoduliert, d. h. getaktet mit einer Frequenz, die üblicherweise zwischen 1 Hz und 100 Hz liegt, geschaltet werden sollen. Für jeden einzelnen dieser Schaltvorgänge muss dabei von dem Mikrocontroller ein Ansteuersignal für den jeweiligen Leistungstransistor-Chip erzeugt werden.
  • Die DE 197 09 768 C1 beschreibt eine Schaltungsanordnung mit einer zwischen vier als Brückenschaltung verschalteten Schaltern, die jeweils durch pulsweitenmodulierte Signale angesteuert sind. Zur Erzeugung der pulsweitenmodulierten Signale ist ein Pulsweitenmodulator vorgesehen, der einen Oszillator umfasst und dem ein den Duty-Cycle der pulsweitenmodulierten Signale vorgebendes Stellsignal zugeführt ist, das abhängig ist von einem Sollwertsignal und einer über der Last anliegenden Spannung.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Verfügung zu stellen, bei der mittels einer Ansteuerschaltung eine Vielzahl von Lasten über Schalteranordnungen ansteuerbar sind und bei denen der Rechenaufwand in der Verarbeitungseinheit gegenüber herkömmlichen derartigen Schaltungsanordnungen reduziert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Die Schaltungsanordnung weist dabei wenigstens zwei Schalteranordnungen mit jeweils wenigstens einer Anschlussklemme zum Anschließen je einer Last und mit jeweils wenigstens einer Ansteuerklemme auf, wobei die Schalteranordnungen jeweils we nigstens einen Halbleiterschalter aufweisen, der nach Maßgabe eines Ansteuersignals angesteuert ist. Des weiteren ist wenigstens eine Pulsweitenmodulator-Anordnung vorgesehen, die eine Ausgangsklemme zur Bereitstellung des Ansteuersignals für einen der Schalter nach Maßgabe eines Frequenzsignals und eines Duty-Cycle-Signals aufweist. Als zentrale Verarbeitungseinheit, die Zeitpunkt und Zeitdauer der Ansteuerung der wenigstens einen Last bestimmt, ist eine Ansteuerschaltung vorgesehen, die das Frequenzsignal und das Duty-Cycle-Signal für die Pulsweitenmodulator-Anordnung bereitstellt.
  • Das Frequenzsignal bestimmt die Frequenz eines oszillierenden Signals, nach dessen Maßgabe der Leistungstransistor über den Pulsweitenmodulator eingeschaltet werden soll. Das Duty-Cycle-Signal bestimmt das Verhältnis der Zeitdauer, für welche der Leistungstransistor eingeschaltet bleibt, zu der Periodendauer des oszillierenden Signals.
  • Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist eine Pulsweitenmodulator-Anordnung neben der üblicherweise als Mikrocontroller ausgebildeten Ansteuerschaltung vorgesehen, wobei der Mikrocontroller zur Ansteuerung der Last dem Pulsweitenmodulator lediglich das Frequenzsignal und das Duty-Cycle-Signal mitteilt, woraus der Pulsweitenmodulator ein getaktetes Ansteuersignal für den üblicherweise als Leistungstransistor ausgebildeten Schalter der Schalteranordnung erzeugt. Das Frequenzsignal und das Duty-Cycle-Signal sind dem Pulsweitenmodulator von dem Mikrocontroller nur zu Beginn einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung des Leistungstransistors zu übermitteln. Es ist nicht für jeden Schaltvorgang von dem Mikrocontroller ein Steuersignal zum An- bzw. Abschalten des Leistungstransistors erforderlich. Der Rechenaufwand zur Ansteuerung einer Vielzahl unterschiedlicher Lasten über die Leistungstransistoren, bzw. Leistungstransistor-Chips, ist bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung reduziert.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ansteuerschaltung für jeden der Pulsweitenmodulatoren eine erste Ausgangsklemme zum Bereitstellen eines Frequenzsignals und für jeden der Pulsweitenmodulatoren eine zweite Ausgangsklemme zum Bereitstellen eines Duty-Cycle-Signals aufweist.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Pulsweitenmodulatoren über ein Bus-System an die Ansteuerschaltung angeschlossen sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pulsweitenmodulatoren über ein Bus-System, beispielweise den SPI-Bus, an die Ansteuerschaltung angeschlossen sind. Bei dieser Ausführungsform lässt sich der Verdrahtungsaufwand zwischen der Ansteuerschaltung und den Pulsweitenmodulatoren reduzieren.
  • Bei Verwendung eines Leistungs-Transistor-Chips, beispielweise eines TLE 6230 der Siemens AG, der eine Vielzahl von Leistungstransistoren zur Ansteuerung einer entsprechenden Anzahl von Lasten aufweist, ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens ein Pulsweitenmodulator an eine Eingangklemme für ein getaktetes Signal des Leistungstransistor-Chips angeschlossen ist. Die genannten Leistungstransistor-Chips des Typs TLE 6230 sind über ein Bus-System an einen Mikrocontroller angeschlossen. Um den Datenverkehr über den Bus bei einer getakteten Ansteuerung eines der Leistungstransistoren zu minimieren, ist für eine Anzahl der in diesem Leistungstransistor-Chip integrierten Leistungstransistoren jeweils ein separater Eingang vorgesehen, an welchen ein getaktetes Signal angelegt werden kann. An diese Eingangsklemme für das getaktete Signal ist gemäß der Erfindung der außerhalb des Mikrocontrollers angeordnete Pulsweitenmodulator anschließbar.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ansteuerschaltung eine Spannungsmesseinheit ist, welche an die Klemme für die Versorgungsspannung, an welche die Last angelegt werden soll, angeschlossen ist. Abhängig von dem durch die Spannungsmessanordnung ermittelten Wert der Versorgungsspannung wird die Frequenz und/oder der Duty-Cycle des Pulsweitenmodulators eingestellt, um auf diese Weise abhängig von der Versorgungsspannung die Leistungsaufnahme der Last zu regeln und die Last dadurch gegebenenfalls vor einer Beschädigung zu schützen.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: Erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2: Ausführungsbeispiel eines Pulsweitenmodulators zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
  • 3: Signalverläufe des Pulsweitenmodulators gemäß 2;
  • 4: Erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei welcher Pulsweitenmodulatoren mittels eines Bus-Systems an eine Ansteuerschaltung angeschlossen sind;
  • 5: Erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
  • 6: Erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • 7: Erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einer Ansteuerschaltung, die als Spannungsmessanordnung ausgebildet ist.
  • In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile mit gleicher Bedeutung.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last. Die Schaltungsanordnung weist eine Anzahl Schalteranordnungen S1, S2 auf, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich zwei dargestellt sind. Jede Schalteranordnung S1, S2 weist einen als Leistungstransistor T1, T2 ausgebildeten Schalter auf, wobei die Drain-Source-Strecke jedes Leistungstransistors T1, T2 zwischen einer ersten Anschlussklemme LA11, LA21 der Schalteranordnung S1, S2 und einer zweiten Anschlussklemme LA12, LA22 der Schalteranordnung S1, S2 verschaltet ist. An den Gate-Anschluss jedes Leistungstransistors T1, T2 ist eine Treiberschaltung DR1, DR2 angeschlossen, welche zudem jeweils an einen Ansteueranschluss IN1, IN2 der Schalteranordnung S1, S2 angeschlossen ist, um abhängig von einem an diesem Ansteueranschluss IN1, IN2 anliegenden Ansteuersignal AS1, AS2 Ansteuerpegel an dem Gate-Anschluss des jeweiligen Leistungstransistors T1, T2 zur Verfügung zu stellen. Die Ansteuerpegel sind so dimensioniert, dass der Leistungstransistor T1, T2 abhängig von dem Ansteuersignal AS1, AS2 leitet oder sperrt.
  • In den Treiberschaltungen DR1, DR2 können weitere Schaltungsfunktionen realisiert sein, mittels welcher beispielsweise die Temperatur an dem jeweiligen Leistungstransistor T1, T2 gemessen wird, um den jeweiligen Transistor T1, T2 bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur abzuschalten. Des weiteren kann in der Treiberschaltung DR1, DR2 eine Strommessanordnung vorgesehen sein, die ein von dem Drain-Source-Strom abhängiges Messsignal zur Verfügung stellt.
  • Die Schalteranordnungen S1, S2, bzw. die Leistungstransistoren T1, T2 dienen dazu, eine Last L1, L2 nach Maßgabe des Ansteuersignals AS1, AS2 an eine Versorgungsspannung anzulegen. Dazu ist jede der ersten Ausgangsklemmen LA11, LA21 der Schalteranordnungen S1, S2 an eine Klemme für ein Versorgungspotential V1 angeschlossen. Die zweite Ausgangsklemme LA12 der ersten Schalteranordnung S1 ist dabei über eine Last L1 an Bezugpotential GND angeschlossen und die zweite Ausgangsklemme LA22 der zweiten Schalteranordnung S2 ist über eine zweite Last L2 an das Bezugspotential GND angeschlossen. Leitet der jeweilige an die Last L1, L2 angeschlossenen Leistungstransistor T1, T2, so fällt annähernd die gesamte Versorgungsspannung V1 über der Last L1; L2 ab, während bei einem Sperren der Leistungstransistoren T1, T2 diese Versorgungsspannung V1 über der Drain-Source-Strecke des jeweiligen Leistungstransistors T1, T2 abfällt.
  • Zur Bereitstellung des Ansteuersignals AS1, AS2 für jeden der Leistungstransistoren T1, T2 ist bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nach 1 jeweils ein Pulsweitenmodulator PWM1, PWM2 vorgesehen, wobei eine Ausgangsklemme AP1 eines ersten Pulsweitenmodulators PWM1 an die Eingangsklemme IN1 der ersten Schalteranordnung S1 angeschlossen ist und wobei eine Ausgangsklemme AP2 eines zweiten Pulsweitenmodulators PWM2 an die Eingangsklemme IN2 der zweiten Schalteranordnung S2 angeschlossen ist.
  • Die Pulsweitenmodulatoren PWM1, PWM2 erzeugen die Ansteuersignale AS1, AS2 jeweils abhängig von einem Frequenzsignal FS1, FS2, welches an einer ersten Eingangsklemme EF1, EF2 jedes Pulsweitenmodulators PWM1, PWM2 anliegt und abhängig von einem Duty-Cycle-Signal DS1, DS2, welches jeweils an einer zweiten Eingangsklemme ED1, ED2 jedes Pulsweitenmodulators PWM1, PWM2 anliegt.
  • Zur Bereitstellung der Frequenzsignale FS1, FS2 und der Duty-Cycle-Signale DS1, DS2 ist eine Ansteuerschaltung MC1 vorgesehen, wobei an der Ansteuerschaltung MC1 für jeden der Pulsweitenmodulatoren PWM1, PWM2 eine Ausgangsklemme AF1, AF2 zur Bereitstellung des Frequenzsignals FS1, FS2 und eine Ausgangsklemme AD1, AD2 zur Bereitstellung des Duty-Cycle-Signals DS1, DS2 vorgesehen ist. Die Ansteuerschaltung MC1 nach 1 weist eine weitere Ausgangsklemme A3 auf, an welcher ein weiteres Ansteuersignal AS3 für eine dritte Schalteranordnung S3 zur Verfügung steht, wobei das Ansteuersignal AS3 direkt von der Ansteuerschaltung MC1 bereitgestellt wird, um über eine Treiberschaltung DR3 einen Leistungstransistor T3 zu Schalten, der in Reihe zu einer Last L3 zwischen einem Versorgungspotential V1 und einem Bezugspotential GND verschaltet ist.
  • Mittels der dargestellten Schaltungsanordnung können eine Vielzahl voneinander unabhängiger Lasten L1, L2, L3 über die Schalteranordnungen S1, S2, S3 geschaltet werden. Derartige Schaltungsanordnungen können beispielsweise zum Schalten der Beleuchtung und/oder Ansteuern der elektrischen Motoren für Fensterheber in einem Kraftfahrzeug verwendet werden. Dabei kann die Forderung bestehen, einige der Lasten pulsweitenmoduliert anzusteuern, d. h. die Last nicht permanent sondern getaktet an das Versorgungspotential V1 anzulegen. So wird beispielsweise der Blinker eines Kraftfahrzeuges mit einer Frequenz von etwa 1 Hz angesteuert, wobei die Ein- und Ausschaltvorgänge dabei für das menschliche Auge sichtbar sind. Die pulsweitenmodulierte Ansteuerung einer Leuchte kann auch zur Reduzierung der Leistungsaufnahme dienen. Dabei wird die Leuchte mit einer für das menschliche Auge nicht mehr auflösbaren Frequenz, beispielsweise 100 Hz, getaktet ein- und ausgeschaltet, wobei die Zeitdauer, für welche die Leuchte dabei jeweils eingeschaltet bleibt, die Leistungsaufnahme und damit die Helligkeit bestimmt, mit welcher das menschliche Auge die Leuchte wahrnimmt. So kann beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug eine der Rückleuchten bei pulweitenmodulierter Ansteuerung, und damit verminderter Leistungsaufnahme, als Rücklicht und bei erhöhter Leistungsaufnahme, d. h. permanentem Anschalten der Leuchte an das Versorgungspotential V1, als Bremslicht dienen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung muss die Ansteuerschaltung MC1 nicht für jeden der Schaltvorgänge bei einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung der Lasten L1, L2 ein Ansteuersignal bereitstellen. Vielmehr liefert die Ansteuerschaltung MC1 an die Pulsweitenmodulatoren PWM1, PWM2 lediglich ein Frequenzsignal FS1, FS2, welches die Frequenz bestimmt, mit welcher die Last eingeschaltet wird, und ein Duty-Cycle-Signal DS1, DS2, welches jeweils die Zeitdauer bestimmt, für welche die Last eingeschaltet bleiben soll. Der sogenannte Duty-Cycle bestimmt das Verhältnis zwischen der Einschaltdauer der Last und der Periodendauer des Taktsignals. Ein Duty-Cycle von 100% entspricht dabei einem perma nenten Einschalten der Last. Ein Duty-Cycle von 0% entspricht einer abgeschalteten Last.
  • Da bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung der Rechenaufwand in der Ansteuerschaltung MC1 durch die extern vorgesehenen Pulsweitenmodulatoren PWM1, PWM2 reduziert ist, lassen sich mit einer Ansteuerschaltung MC1 über Schalteranordnungen S1, S2, S3 mehr Lasten L1, L2, L3 als bei vergleichbaren Schaltungsanordnungen nach dem Stand der Technik ansteuern.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Pulsweitenmodultors PWM, der in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verwendet werden kann. Der Pulsweitenmodulator PWM weist eine Reihenschaltung eines ersten p-leitenden Transistors TP1, einer ersten Stromquelle IP1, einer zweiten Stromquelle IP2 und eines zweiten n-leitenden Transistors TP2 auf, die zwischen einem Versorgungspotenial V1 und einem Bezugpotential GND verschaltet ist. Die Gate-Anschlüsse der komplementären Transistoren TP1, TP2 sind durch das Ausgangssignal eines Schmitt-Triggers ST1 angesteuert. An einen der ersten Stromquelle IP1 und der zweiten Stromquelle IP2 gemeinsamen Knoten ist eine erste Anschlussklemme eines Kondensator CP angeschlossen, dessen andere Anschlussklemme an Bezugpotential GND angeschlossen ist. Die erste Anschlussklemme des Kondensators CP ist ferner an eine Eingangsklemme des Schmitt-Triggers ST1 und an einen Eingang eines zweiten Schmitt-Triggers ST2 angeschlossen. Einem anderen Eingang des zweiten Schmitt-Triggers ST2 ist ein Duty-Cycle-Signal DS von der zweiten Eingangsklemme ED des Pulsweitenmodulators PWM zugeführt. Die erste Stromquelle IP ist mittels eines Frequenzsignals FS, welches der ersten Eingangsklemme EF des Pulsweitenmodulators PWM zugeführt ist, steuerbar, d. h. der Strom dieser Stromquelle IP1 ist mittels des Frequenzsignals FS einstellbar.
  • Die Funktionsweise des dargestellten Pulsweitenmodulator PWM wird nachfolgend anhand der Signalverläufe einer über dem Kondensator CP anfallenden Spannung Ucp und eines am Ausgang des zweiten Schmitt-Triggers ST2 anliegenden Ansteuersignals AS veranschaulicht.
  • Befindet sich das Ausgangsignal AST des ersten Schmitt-Triggers ST1 zunächst auf einem niedrigen Pegel (Low-Pegel), so sperrt der zweite Transistor TP2 und der erste Transistor TP1 leitet. Dadurch wird der Kondensator CP durch den Strom der ersten Stromquelle IP1 aufgeladen, wodurch die Kondensatorspannung Ucp kontinuierlich über der Zeit ansteigt. Erreicht die Kondensatorspannung Ucp den Wert der Einschaltschwelle Son des Schmitt-Triggers ST1, nimmt das Ausgangssignal AST eine hohen Pegel (High-Pegel) an, wodurch der erste Transistor TP1 sperrt und der zweite Transistor TP2 leitet. Der Kondensator CP wird dadurch mit dem Strom der zweiten Stromquelle IP2 nach Bezugspotential GND entladen. Erreicht die Kondensatorspannung Ucp dabei den Wert des Ausschaltpegels Soff des Schmitt-Triggers, so sinkt das Ausgangssignal AST wieder auf einen Low-Pegel ab und der Kondensator CP wird wieder geladen. Die erste Stromquelle IP1 und die zweite Stromquelle IP2 sind so dimensioniert, dass die zweite Stromquelle IP2 einen größeren Strom als die erste Stromquelle IP1 liefert, um den Kondensator CP schneller zu entladen als zu laden. Die Kondensatorspannung Ucp verläuft dann dreieckförmig mit asymmetrischen Flanken, wie in 3a ersichtlich ist. Die Kondensatorspannung Ucp wird in dem zweiten Schmitt-Trigger ST2 mit dem Duty-Cycle-Signal verglichen, wobei in 3a zwei unterschiedliche Pegel DSa und DSb des Duty- Cycle-Signals DS dargestellt sind. Das Ausgangssignal AS nimmt einen High-Pegel an, solange die Kondensatorspannung Ucp unterhalb des Ausschaltpegels des zweiten invertierenden Schmitt-Triggers ST2 bleibt, wobei der Ausschaltpegel durch das Duty-Cycle-Signal DS, welches dem zweiten Schmitt-Trigger zugeführt ist, eingestellt werden kann. Übersteigt die Kondensatorspannung Ucp den Ausschaltpegel, so nimmt das Ausgangssignal AS einen Low-Pegel an, bis die Kondensatorspannung Ucp wieder auf den Wert des Ausschaltpegels des zweiten Schmitt-Triggers ST2 abgefallen ist, wobei der Einschaltpegel des zweiten Schmitt-Triggers ST2 mit dem Ausschaltpegel des ersten Schmitt-Triggers ST1 übereinstimmt, wie aus den 3a und 3b anhand der Signalverläufe ersichtlich ist.
  • Wird bei dem Pulsweitenmodulator gemäß 2 die Stromstärke der ersten Stromquelle IP1 reduziert, so steigt die Kondensatorspannung Ucp langsamer an, wie der strichpunktierte Signalverlauf in 3a zeigt. Die Periodendauer T2 eines derartigen Signals ist größer als die Periodendauer T1 des mit der durchgezogenen Linie dargestellten Spannungssignals. Über die Stromstärke der ersten Stromquelle IP1 kann damit die Frequenz eingestellt werden, mit welcher das Ausgangssignal AS einen High-Pegel annimmt, um einen der Leistungstransistoren T1, T2 anzusteuern. Die Zeitdauer, für welche das Ansteuersignal AS auf einem High-Pegel bleibt, und der Leistungstransistor T1, T2 damit leitend bleibt, wird durch das Duty-Cycle-Signal DS bestimmt, wie anhand des Signalverlaufes des Ansteuersignals AS im rechten Teil der 3b ersichtlich ist, bei welchem das Duty-Cycle-Signal DSb größer als das Duty-Cycle-Signal DSa im linken Teil ist. Wird das Duty-Cycle-Signal auf einen Wert angehoben, welcher oberhalb der Ausschaltschwelle des zweiten Schmitt-Triggers ST2 ist, so erreicht die Kondensatorspannung Ucp niemals den Wert des Aus schaltpegels des zweiten Schmitt-Triggers ST2, das Ansteuersignal AS bleibt damit dauerhaft auf einem High-Pegel. Wird das Duty-Cycle-Signal auf den Wert der Einschaltschwelle des zweiten Schmitt-Triggers ST2 gelegt, so bleibt der zweite Schmitt-Trigger dauerhaft ausgeschaltet und das Ansteuersignal AS dauerhaft auf einem Low-Pegel.
  • Mittels des Pulsweitenmodulators PWM gemäß 2 kann damit ein Ansteuersignal AS erzeugt werden, welches den Leistungstransistor T1, T2 dauerhaft anschaltet, dauerhaft abschaltet oder pulsweitenmoduliert ansteuert, wobei die Schaltfrequenz und der Duty-Cycle des pulsweitenmodulierten Signals von dem Frequenzsignal FS und dem Duty-Cycle-Signal DS abhängt.
  • Neben dem in 2 dargestellten Pulsweitenmodulator sind beliebige weitere Pulsweitenmodulatoren einsetzbar, bei welchen der Duty-Cycle und die Frequenz von außen einstellbar sind. Das Frequenzsignal FS und das Duty-Cycle-Signal DS kann dabei als analoges Strom- oder Spannungssignal oder als digitales Signal vorliegen.
  • 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei welcher Pulsweitenmodulatoren PWM1', PWM2' über einen Bus-System an eine Ansteuerschaltung MC1' angeschlossen sind. Jeder der Pulsweitenmodulatoren PWM1', PWM2' weist eine erste Eingangsklemme FSI1, FSI2 zur Zuführung eines Frequenzsignals und eine zweite Eingangsklemme DSI1, DSI2 zur Zuführung eines Duty-Cycle-Signals auf. Die ersten Eingangsklemmen FSI1, FSI2 sind dabei an eine gemeinsame Ausgangsklemmen FS0 der Ansteuerschaltung MC1' und die zweiten Eingangsklemmen DSI1, DSI2 sind an eine gemeinsame Ausgangsklemme DS0 der Ansteuerschaltung MC1' angeschlossen. Die Ansteuerschaltung MC1' weist weiterhin für jeden der Pulsweitenmodulatoren PWM1, PWM2 einen Auswahlausgang (Chip-Select) auf, der an einen entsprechenden Eingang des jeweiligen Pulsweitenmodulators PWM1', PWM2' angeschlossen ist. Über den Auswahlanschluss CS1, CS2 der Ansteuerschaltung MC1' wird bestimmt, welcher der Pulsweitenmodulatoren PWM1, PWM2 das an dem Bus zur Verfügung stehende Frequenzsignal FS und Duty-Cycle-Signal DS übernehmen soll. Der andere Pulsweitenmodulator PWM1, PWM2 wird dann über den Auswahlanschluss so angesteuert, dass er die Signale nicht aufnimmt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung, kann der Verdrahtungsaufwand zwischen der Ansteuerschaltung MC1' und dem Pulsweitenmodulator PWM1, PWM2 reduziert werden, da die Anschlussleitungen für das Frequenzsignal und das Duty-Cycle-Signal gemeinsam genutzt werden. Der Aufbau der Pulsweitenmodulatoren PWM1', PWM2' in 4 kann im wesentlichen dem Aufbau des Pulsweitenmodulators gemäß 2 entsprechen, wobei an den Eingängen beispielsweise Abtast-Halteglieder vorhanden sind, welche die über den Bus kurzzeitig an die ersten Eingangsklemmen FSI1, FSI2 angelegten Frequenzsignale und die über den Bus an den zweiten Eingangsklemmen DSI1, DSI2 angelegten Duty-Cycle-Signale erfassen und in ein Frequenzsignal FS zur Ansteuerung der ersten Stromquelle IP1, bzw. ein Duty-Cycle-Signal DS zur Einstellung der Schaltschwelle des zweiten Schmitt-Triggers ST2 umsetzen. Bei dieser Ausführungsform werden über den Bus kurzzeitig analoge Signale an die ersten und zweiten Eingangsklemmen FSI1, FSI2, DSI1 DSI2 angelegt, die über die Abtast-Halteglieder umgesetzt werden.
  • Als Pulsweitenmodulatoren PWM1', PWM2' können auch solche Pulsweitenmodulatoren verwendet werden, bei welchen an den Eingängen ein digitales Frequenzsignal und ein digitales Duty-Cycle-Signal angelegt werden kann, welche dann in ein ent sprechendes Ansteuersignal AS1, AS2 für die Schalteranordnungen S1, S2 umgesetzt werden.
  • 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei welcher drei Schalteranordnungen SIC1, SIC2, SIC3 über ein Bus-System an eine Ansteuerschaltung MC2 angeschlossen sind. Jede der Schalteranordnungen SIC1, SIC2, SIC3 weist eine erste Eingangsklemme SI1, SI2, SI3 zur Zuführung eines Eingangssignals auf, wobei diese ersten Eingangsklemmen SI1, SI2, SI3 über den Bus gemeinsam an eine Ausgangsklemme SO der Ansteuerschaltung MC2 angeschlossen sind. Zur Rücksendung von Daten der Schalteranordnungen SIC1, SIC2, SIC3 an die Ansteuerschaltung MC2 weist jede der Schalteranordnungen SIC1, SIC2, SIC3 eine Ausgangsklemme SO1, SO2, SO3 auf, die gemeinsam über den Bus an eine Eingangsklemme SI der Ansteuerschaltung MC2 angeschlossen sind. Des weiteren ist jeder der Schalteranordnungen SIC1, SIC2, SIC3 über Takt-Eingangsklemmen CLK1, CLK2, CLK3, die an eine Taktklemme CLK der Ansteuerschaltung MC2 angeschlossen sind, ein Taktsignal von der Ansteuerschaltung MC2 zugeführt.
  • Wie anhand der Schalteranordnung SIC3 dargestellt ist, weisen die Schalteranordnungen SIC1, SIC2, SIC3 jeweils eine Anzahl von Leistungstransistoren T31, T32, T3n auf, deren Drain-Source-Strecken über eine Ausgangsklemme LA3 jeweils an ein Versorgungspotential VA1 angeschlossen sind, und von denen jeder an eine Ausgangsklemme LA31, LA32, LAn zum Anschließen einer Last L3 angeschlossen ist.
  • Steueranschlüsse der Leistungstransistoren T31, T32, T3n sind an eine Dekodier- und Ansteuerschaltung DEC3 angeschlossen, die an den Takteingang CLK3, die Eingangsklemme SI3 und die Ausgangsklemme SO3 der Schalteranordnung SIC3 angeschlossen ist. Die Dekodier- und Ansteuerschaltung DIC3 ist des weiteren an einen Auswahleingang CSI3 angeschlossen, an den über einen Ausgang CS3 der Ansteuerschaltung MC2 ein Auswahlsignal (Chip-Select-Signal) angelegt wird, das sich auf einem High-Pegel befindet, wenn die an dem Bus anliegenden Daten von der Dekodier- und Ansteuerschaltung DEC3 übernommen und zur Ansteuerung der Leistungstransistoren T31, T32 T3n verwendet werden sollen.
  • Die Schalteranordnungen SIC1, SIC2, SIC3 weisen des weiteren wenigstens eine Eingangsklemme zur Zuführung eines getakteten Signals auf, wobei dieses getaktete Signal zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer der Leistungstransistoren T31, T32, T3n dient. Ein Ausführungsbeispiel für eine der Schalteranordnungen SIC1, SIC2, SIC3 nach 5 ist der Leistungsbaustein TLE 6230 der Siemens AG, der 16 Leistungstransistoren zur Ansteuerung von 16 Lasten aufweist, und der 8 Eingänge zur Zuführung getakteter Signale zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung von 8 der 16 Leistungstransistoren aufweist.
  • Um den Rechenaufwand in der Ansteuerschaltung MC2 zu reduzieren, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass an wenigstens eine der Eingangsklemmen für getaktete Signale ein Pulsweitenmodulator PWM3 angeschlossen ist, der über Ausgangsklemmen AF3, AD3 der Ansteuerschaltung MC2 ein Frequenzsignal FS3 und ein Duty-Cycle-Signal DS3 an Eingangsklemmen EF3, ED3 erhält, um daraus das Ausgangssignal AS3 zu erzeugen. Die Ansteuerschaltung MC2 muss dabei lediglich das Frequenzsignal FS3 und das Duty-Cycle-Signal DS3 zur Verfügung stellen, es muss nicht für jeden Schaltvorgang der Leistungstransistoren T31, T32, T3n während der pulsweitenmodulierten Ansteuerung ein gesondertes Steuersignal in der Ansteuerschaltung MC2 gene riert und an die Schalteranordnungen SIC1, SIVC2, SIC3 übermittelt werden. Der Pulsweitenmodulator PWM3 kann wie der in 2 dargestellte Pulsweitenmodulator PWM realisiert werden. Es sind jedoch beliebige andere Pulsweitenmodulatoren einsetzbar, die abhängig von einem Frequenzsignal und einem Duty-Cycle-Signal ein getaktetes Ausgangssignal erzeugen. Der Pulsweitenmodulator PWM3 kann auch an den Taktausgang CLK der Ansteuerschaltung MC2 angeschlossen werden, wobei das Frequenzsignal FS3 dem Pulsweitenmodulator PWM3 dann eine Information übermitteln kann, in welchem Verhältnis der Takt des Ausgangssignals AS3 zu dem am Ausgang der Ansteuerschaltung MC2 anliegenden Systemtakt steht.
  • 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Lasten, bei welcher Schalteranordnungen SIC4, SIC5, SIC6, die jeweils eine Anzahl von Leistungstransistoren T41, T4n aufweisen, über ein Bus-System an eine Ansteuerschaltung MC3 angeschlossen sind. Ausgangsklemmen SO4, SO5, SO6 der Schalteranordnungen SIC4, SIC5, SIC6 sind über den Bus gemeinsam an eine Eingangsklemme SI der Ansteuerschaltung MC3 angeschlossen, Eingangsklemmen SI4, SI5, SI6 sind gemeinsam an eine Ausgangsklemme SO der Ansteuerschaltung MC3 angeschlossen und Takt-Eingangsklemmen CLK4, CLK5, CLK6 sind gemeinsam an einen Takt-Ausgang CLK der Ansteuerschaltung MC3 angeschlossen. Des weiteren ist an der Ansteuerschaltung MC3 für jede der Schalteranordnungen SIC4, SIC5, SIC6 ein Auswählausgang (Chip-Select-Ausgang) CS1, CS2, CS3 vorgesehen, wobei jeder dieser Ausgänge CS1, CS2, CS3 an jeweils eine der Schalteranordnungen SIC4, SIC5, SIC6 angeschlossen ist und wobei die jeweilige Schalteranordnung SIC4, SIC5, SIC6 die Daten von dem Bus dann übernimmt, wenn sich das jeweilige Auswahlsignal auf einem High-Pegel befindet.
  • In jeder der Ansteuerschaltungen SIC4, SIC5, SIC6, wobei lediglich die Ansteuerschaltung SIC4 im Detail dargestellt ist, ist eine Dekodierschaltung 4 zur Umsetzung der Bus-Signale vorgesehen, wobei an Ausgangsklemmen der Dekodierschaltung DEC4 Pulsweitenmodulatoren PWM41, PWM4n zur Ansteuerung der Leistungstransistoren T41, T4n vorgesehen sind. Diese Leistungstransistoren T41, T4n sind zwischen einer Ausgangsklemme LA4 für ein Versorgungspotential V1 und jeweils einer Ausgangsklemme LA41, LA4n zum Anschließen einer Last L4 verschaltet. Die Dekodierschaltung DEC4 erhält über den Bus als digitales Signal die Information, welcher der Leistungstransistoren T41, T4n anzusteuern ist. Des weiteren enthält das digitale Signal ein Information, mit welcher Frequenz die Leistungstransistoren T41, T4n die Schalter im Pulsweitenmodulations-Betrieb anzusteuern sind und welchen Duty-Cycle ein Ausgangssignal AS41, AS4n der Pulsweitenmodulatoren PWM41, PWM4n zur Ansteuerung der Leistungstransistoren T41, T4n aufweist.
  • Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann die Anzahl der Leitungsverbindungen zwischen der Ansteuerschaltung MC3 und den Schalteranordnungen SIC4, SIC5, SIC6 reduziert werden, da sämtliche Daten zwischen der Ansteuerschaltung MC3 und den Schalteranordnungen SIC4, SIC5, SIC6 über das Bus-System ausgetauscht werden. Zwischen den Pulsweitenmodulatoren PWM41, PWM4n in den Schalteranordnungen SIC4 und den Gate-Anschlüssen der Leistungstransistoren T41, T4n können, wie beispielsweise bei den Leistungstransistoren gemäß 1 dargestellt ist, Treiberschaltungen zwischengeschaltet werden, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in 6 nicht dargestellt sind. Vorzugsweise sind alle Leistungstransistoren T41, T4n einer Schalteranordnung SIC4 über Pulsweitenmodulatoren PWM41, PWM4n ansteuerbar, wobei, wie bereits erläutert wurde, die Leistungstransistoren über die Pulsweitenmodulatoren PWM41, PWM4n bei einem Duty-Cycle von 100% permanent eingeschaltet und bei einem Duty-Cycle von 0% permanent ausgeschaltet werden können. Die Dekodierschaltung DEC4 nimmt dabei eine einfache Umsetzung der über den Bus zur Verfügung stehenden Daten bezüglich der Ansteuerung der Leistungstransistoren vor. Über die Ausgangsklemme SO4 kann der Ansteuerschaltung MC3 der jeweilige Status der Leistungstransistoren T41, T4n mitgeteilt werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß 6 ist der Rechenaufwand in der Ansteuerschaltung MC3 gegenüber bekannten derartigen Schaltungsanordnungen reduziert, wenn eine pulweitenmodulierte Ansteuerung der Leistungstransistoren erfolgen soll. In diesem Fall wird den Schalteranordnungen SIC4, SIC5, SIC6 über den Bus lediglich mitgeteilt, mit welcher Frequenz und bei welchem Duty-Cycle der jeweilige Leistungstransistor T41, T4n angesteuert werden soll. Hierzu ist lediglich ein Signalisierungsvorgang zwischen der Ansteuerschaltung MC3 und den Schalteranordnungen SIC4, SIC5, SIC6 erforderlich, wobei der jeweilige Leistungstransistor T41, T4n solange angesteuert wird, bis von der Ansteuerschaltung MC3 ein anderes Signal für den jeweiligen Leistungstransistor T41, T4n übersendet wird. Die Pulsweitenmodulatoren PWM41, PWM4n können dem in 3 dargestellten Pulsweitenmodulator PWM entsprechen, wobei beliebige weitere Pulsweitenmodulatoren einsetzbar sind, deren Frequenz und/oder deren Duty-Cycle einstellbar ist.
  • 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei welchem neben einer Ansteuerschaltung MC4 eine Spannungsmessanordnung SMA, der ein Pulsweitenmodulator PWM nachgeschaltet ist, zur Ansteuerung eines Leistungstransistors T einer Schalteranordnung S vorgesehen ist. Ein Ausgangssignal AS1 des Pulsweitenmodulators PWM und ein Ausgangssignal AS2 der Ansteuerschaltung MC4 sind einem Und-Glied UND zugeführt, wobei ein Ausgangssignal des Und-Glieds einem Eingang IN der Schalteranordnung S zur Ansteuerung des Leistungstransistors T zugeführt ist. In der Schalteranordnung S ist eine Treiberschaltung DR vorgesehen, welche Pegel des Ansteuersignals AS in geeignete Ansteuerpegel des Leistungstransistors T umsetzt. Die Drain-Source-Strecke des Leistungstransistors T ist zwischen eine Anschlussklemme LAl für ein Versorgungspotential V1 und eine Anschlussklemme LA2 zum Anschließen der Last L in der Schalteranordnung S verschaltet.
  • Dem Pulsweitenmodulator PWM ist an einer Eingangsklemme EF von der Spannungsmessanordnung SMA ein Frequenzsignal und an einer weiteren Eingangsklemme ED von der Spannungsmessanordnung SMA ein Duty-Cycle-Signal DS zugeführt. Am Ausgang des Pulsweitenmodulators PWM liegt ein von dem Frequenzsignal FS und dem Duty-Cycle-Signal DS abhängiges pulsweitenmoduliertes Ausgangssignal AS1 an. Die Frequenz und/oder der Duty-Cycle des Ausgangssignals AS1 sind von der Versorgungsspannung V1 abhängig, um die Leistungsaufnahme der Last L bei steigender Versorgungsspannung V1 steuern zu können. Befindet sich das Ansteuersignal AS2 der Ansteuerschaltung MC4 auf einem High-Pegel, so gelangt das pulsweitenmodulierte Signal AS1 als Ansteuersignal AS an den Eingang IN der Schalteranordnung S und der Leistungstransistor wird nach Maßgabe des pulsweitenmodulierten Signals AS1 angesteuert. Das pulsweitenmodulierte Signal AS1 kann sich abhängig von dem Versorgungspotential V1 permanent auf einem High-Pegel befinden, der Duty-Cycle ist dann 100%. In diesem Fall wird der Leistungstransistor T aus schließlich nach Maßgabe des Ansteuersignals AS4 der Ansteuerschaltung MC4 angesteuert.
  • Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, welche außerhalb der vorzugsweise als Mikrocontroller ausgebildeten Ansteuerschaltung MC4 eine Spannungsmessanordnung und einen Pulsweitenmodulator aufweist, ist keine Erfassung der Versorgungsspannung V1 in der Ansteuerschaltung MC4 erforderlich. Der Rechenaufwand in der Ansteuerschaltung MC4 kann dadurch reduziert werden und eine Ansteuerschaltung MC4 kann dadurch eine Vielzahl von Schalteranordnungen S ansteuern, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit in 7 lediglich eine Schalteranordnung S dargestellt ist. Bei Ansteuerung einer Vielzahl von Schalteranordnungen können für die unterschiedlichen Schalteranordnungen jeweils gesonderte pulsweitenmodulierte Signale abhängig von der Versorgungsspannung V1 erzeugt werden, oder es kann ein erzeugtes pulsweitenmoduliertes Signal für mehrere Schalteranordnungen zur Steuerung der Leistungsaufnahme der jeweils an die Schalteranordnungen angeschlossenen Lasten verwendet werden.
  • AD1, AD2
    Ausgangsklemmen für ein Duty-Cycle-Signal
    AF1, AF2
    Ausgangsklemmen für ein Frequenzsignal
    AF3, AD3
    Ausgangsklemmen der Ansteuerschaltung
    AP1, AP2
    Ausgangsklemmen der Pulsweitenmodulatoren
    AS1, AS2
    Ansteuersignale
    AS41, AS4n
    Ansteuersignale
    AST
    Ausgangssignal
    CLK
    Taktausgang
    CLK1, CLK2, CLK3
    Takteingangsklemmen
    CLK4, CLK5, CLK6
    Takteingänge
    CS1, CS2
    Chip-Select-Ausgänge
    CSI1, CS2, CSI3
    Chip-Select-Eingänge
    CSI4, CSI5, CSI6
    Chip-Select-Eingänge
    DEC3
    Dekodier- und Ansteuerschaltung
    DEC4
    Dekodierschaltung
    DR1, DR2, DR3
    Treiberschaltungen
    DS
    Duty-Cycle-Signal
    DSI1, DSI2
    Eingangsklemmen für ein Duty-Cycle-Signal
    DS0
    Ausgangsklemme für ein Duty-Cycle-Signal
    DS1, DS2
    Duty-Cycle-Signal
    DS3
    Duty-Cycle-Signal
    ED
    Eingangsklemme für ein Duty-Cycle-Signal
    ED1, ED2
    Eingangsklemmen für ein Duty-Cycle-Signal
    EF
    Eingangsklemmen für ein Frequenzsignal
    EF1, EF2
    Eingangsklemmen für ein Frequenzsignal
    FS
    Frequenzsignal
    FS3
    Frequenzsignal
    FSI1, FSI2
    Eingangsklemmen für ein Frequenzsignal
    FS0
    Ausgangsklemme für ein Frequenzsignal
    FS1, FS2
    Frequenzsignal
    GND
    Bezugspotential
    IN1, IN2
    Ansteuerklemmen der Schalteranordnungen
    IP1, IP2
    Stromquellen
    LA11, LA21, LA12, LA22
    Anschlussklemmen der Schalteranordnungen
    LA3, LA31, LA32, LA3n
    Anschlussklemmen
    LA41, LA4n
    Anschlussklemmen
    L1, L2, L3
    Lasten
    L3
    Last
    L4
    Last
    MC1
    Ansteuerschaltung
    MC1'
    Ansteuerschaltung
    MC4
    Ansteuerschaltung
    PWM
    Pulsweitenmodulator
    PWM1, PWM2
    Pulsweitenmodulatoren
    PWM1', PWM2'
    Pulsweitenmodulatoren
    PWM41, PWM4n
    Pulsweitenmodulatoren
    SI1, SI2, SI3
    Eingangsklemmen
    SIC1, SIC2, SI4, SI5, SI6
    Eingangsklemmen
    SIC3
    Schalteranordnungen
    SIC4, SIC5, SIC6
    Schalteranordnungen
    SMA
    Spannungsmessanordnung
    SO1, SO2, SO3
    Ausgangsklemmen
    SO4, SO5, SO6
    Ausgangsklemmen
    Son, Soff
    Schaltschwellen
    ST1, ST2
    Schmitt-Trigger
    S1, S2; S3
    3Schalteranordnungen
    TP
    Kondensator
    TP1, TP2
    Transistoren
    T1, T2, T3
    Leistungstransistoren
    T31, T32, T3n
    Leistungstransistoren
    T41, T4n
    Leistungstransistoren
    t1, t2
    Periodendauern
    Ucp
    Kondensatorspannung
    UND
    Und-Glied
    V1
    erstes Versorgungspotential
    V2
    zweites Versorgungspotential

Claims (8)

  1. Schaltungsanordnung zum Schalten von Lasten, die folgende Merkmale aufweist: – wenigstens zwei Schalteranordnungen (S1, S2; SIC1, SIC2, SIC3; SIC4, SIC5, SIC6), die jeweils wenigstens eine Anschlussklemme (LA11, LA12, LA21, LA22; LA31, LA32; LA41, LA4n; LA1, LA2) zum Anschließen je einer Last (L1, L2; L3; L4) und jeweils wenigstens eine Ansteuerklemme (IN1, IN2; SI1, SI2, SI3; SI4, SI5, SI6) (AS1, AS2; AS3) aufweisen, wobei die Schalteranordnungen (S1, S2; SIC1, SIC2, SIC3; SIC4, SIC5, SIC6) jeweils wenigstens einen Halbleiterschalter (T1, T2; T31, T32; T41, T4n) aufweisen, der an die wenigstens eine Anschlussklemme angeschlossen ist und der nach Maßgabe eines Ansteuersignals (AS1, AS2; AS3) angesteuert ist; – wenigstens zwei Pulsweitenmodulator-Anordnungen (PWM1, PWM2; PWM3; PWM41, PWM4n; PWM), von denen jede jeweils einer der Schalteranordnungen zugeordnet ist und die jeweils eine Ausgangsklemme (AP1, AP2; AP3; AP) aufweisen zur Bereitstellung eines pulsweitenmodulierten Ansteuersignals (AS1, AS2; AS3; AS) für einen der Schalter (T1, T2; T31, T32; T41, T4n, T) der jeweiligen Schalteranordnung nach Maßgabe eines Frequenzsignals (FS1, FS2; FS3; FS41, FS4n; FS), das die Frequenz des pulsweitenmodulierten Signals bestimmt, und eines Duty-Cycle-Signals (DS1, DS2; DS3; DS41, DS4n; DS), das den Duty-Cycle des pulsweitenmodulierten Signals bestimmt; – eine als Mikrocontroller ausgebildete Ansteuerschaltung (MC1; MC2; MC3; SMA), die das Frequenzsignal (FS1, FS2; FS3; FS41, FS4n; FS) und die Duty-Cycle-Signale (DS1, DS2; DS3; DS41, DS4n; DS) für die wenigstens zwei Pulsweitenmodulator- Anordnungen (PWM1, PWM2; PWM3; PWM41, PWM4n; PWM) bereitstellt, und der dazu ausgebildet ist, das Frequenzsignal und das Duty-Cycle-Signal nur zu Beginn einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung des Halbleiterschalters der jeweiligen Schalteranordnung an die Pulsweitenmodulator-Anordnungen zu übermitteln.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die wenigstens eine Pulsweitenmodulator-Anordnung (PWM1, PWM2; PWM3) eine erste Eingangsklemme (EF1, EF2; EF3) aufweist, die zur Zuführung des Frequenzsignals (FS1, FS2; FS3) an eine erste Ausgangsklemme (AF1, AF2; AF3) der Ansteuerschaltung (MC1; MC2) angeschlossen ist, und bei der die wenigstens eine Pulsweitenmodulator-Anordnung (PWM1, PWM2; PWM3) eine zweite Eingangsklemme (ED1, ED2; ED3) aufweist, die zur Zuführung des Duty-Cycle-Signals (DS1, DS2; DS3) an eine zweite Ausgangsklemme (AD1, AD2; AD3) der Ansteuerschaltung (MC1; MC2) angeschlossen ist.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Ansteuerschaltung (MC2; MC3) über ein Bus-System an Anschlussklemmen (SO1, SI1, CLK1, CSI1, ..., SO6, SI6, CLK6, CSI6) der Schalteranordnungen angeschlossen sind.
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Ansteuerschaltung (MC1') über ein Bus-System an Anschlussklemmen (FS0, DS0) der Pulsweitenmodulator-Anordnung (PWM1', PWM2') angeschlossen ist.
  5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, bei der eine Ausgangsklemme (AP3) der Pulsweitenmodulator-Anordnung (PWM3) an eine Eingangsklemme für ein getaktetes Signal der wenigstens einen Schalteranordnung (SIC3) angeschlossen ist.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, bei der eine Dekodiereinrichtung (DEC4) an das Bus-System angeschlossen ist, wobei Ausgangsklemmen der Dekodiereinrichtung (DEC4) an die wenigstens eine Pulsweitenmodulator-Einheit (PWM41, PWM42) zur Zuführung des Frequenzsignals (FS41, FS4n) und des Duty-Cycle-Signals (DS41, DS4n) angeschlossen ist.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Schalteranordnung (SIC3; SIC4) wenigstens zwei Schalter (T31, T32, T3n; T41, T4n) aufweist, wobei die Schalteranordnung für jeden der Schalter eine Ansteuerklemme aufweist.
  8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Ansteuerschaltung (SMA) eine Spannungsmesseinrichtung ist, die an eine Versorgungsspannung (V1) der Last (L) angeschlossen ist, wobei das Frequenzsignal (FS) und/oder das Duty-Cycle-Signal (DS) von der Versorgungsspannung (V1) abhängig ist.
DE10048593A 2000-09-30 2000-09-30 Schaltungsanordnung mit einem Pulsweitenmodulator zur Ansteuerung einer Last Expired - Lifetime DE10048593B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10048593A DE10048593B4 (de) 2000-09-30 2000-09-30 Schaltungsanordnung mit einem Pulsweitenmodulator zur Ansteuerung einer Last

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10048593A DE10048593B4 (de) 2000-09-30 2000-09-30 Schaltungsanordnung mit einem Pulsweitenmodulator zur Ansteuerung einer Last

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10048593A1 DE10048593A1 (de) 2002-04-18
DE10048593B4 true DE10048593B4 (de) 2009-07-16

Family

ID=7658293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10048593A Expired - Lifetime DE10048593B4 (de) 2000-09-30 2000-09-30 Schaltungsanordnung mit einem Pulsweitenmodulator zur Ansteuerung einer Last

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10048593B4 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0214728D0 (en) 2002-06-26 2002-08-07 Koninkl Philips Electronics Nv Pulse width modulation signal generator
DE102015120658A1 (de) * 2015-11-27 2017-06-01 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines elektrischen oder elektronischen Schaltelements

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0349732A1 (de) * 1988-07-07 1990-01-10 TELEFUNKEN Sendertechnik GmbH Leistungsverstärker
DE4300981A1 (de) * 1993-01-15 1994-07-21 Siemens Ag Ansteuereinrichtung
DE19709768C1 (de) * 1997-03-10 1998-09-03 Siemens Ag Ansteuereinrichtung für eine Schaltendstufe

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0349732A1 (de) * 1988-07-07 1990-01-10 TELEFUNKEN Sendertechnik GmbH Leistungsverstärker
DE4300981A1 (de) * 1993-01-15 1994-07-21 Siemens Ag Ansteuereinrichtung
DE19709768C1 (de) * 1997-03-10 1998-09-03 Siemens Ag Ansteuereinrichtung für eine Schaltendstufe

Also Published As

Publication number Publication date
DE10048593A1 (de) 2002-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012025769B3 (de) Leistungshalbleitervorrichtung mit einer Mehrzahl parallel geschalteter Schaltelemente
DE19841490B4 (de) Schaltungsanordnung zum Schutz einer Serienschaltung aus mindestens zwei Leuchdioden vor dem Ausfall
EP2323463B1 (de) Steuergerät zur Ansteuerung einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, sowie Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Steuergerät
DE19519180A1 (de) Wechselrichter für Elektrolumineszenzlampen
DE102018208177B4 (de) Lichtemissions-Ansteuervorrichtung und Fahrzeugleuchte
DE10213254B4 (de) Lastbetriebssystem und Verfahren dazu
DE10357293B4 (de) Lampensteuervorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Lampensteuervorrichtung
DE2837855C2 (de) Impulswandler zur Taktversorgung von digitalen Halbleiterschaltungen
DE102014117578A1 (de) Vorsteuerungsschaltung für schnelles Analogdimmen in LED-Treibern
DE4403025B4 (de) Helligkeitssteuerung für eine Kraftfahrzeuglampe
EP0950564B1 (de) Elektronischer Blinkgeber
DE10048593B4 (de) Schaltungsanordnung mit einem Pulsweitenmodulator zur Ansteuerung einer Last
DE102008010467A1 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zum verlustarmen Schalten einer Schaltungsanordnung
DE10044194A1 (de) Entladungslampenvorrichtung für Fahrzeuge
DE102006060828A1 (de) Umrichter mit einer Verzögerungsschaltung für PWM-Signale
WO2019201805A1 (de) Lichtquelle zur erzeugung von lichtpulsen mit einer kurzen pulsdauer und verfahren zum erzeugen eines kurzen lichtpulses mittels einer lichtquelle
DE102019217526A1 (de) Lampensteuerungsvorrichtung und Lampenanordnung
DE10226793A1 (de) Spannungsversorgungsschaltung für KFZ-Lampen
EP3163979B1 (de) Ein lichtmodul und ein verfahren zum betreiben eines lichtmoduls
EP1770456B1 (de) Peripheriebaugruppe für ein Automatisierungsgerät
EP3125651A1 (de) Dimmen von beleuchtungsvorrichtungen
DE10041880B4 (de) Verfahren zum Betreiben von mindestens zwei elektrischen Verbrauchern
DE19756611A1 (de) Warnanzeigesystem
DE10302136B4 (de) Lastansteuerung
DE19719064A1 (de) Lampenleistungs-Versorgungsschaltung mit elektronischer Rückführungsschaltung für eine Schaltersteuerung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition