-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung
einer Kraftfahrzeug-Innenraumbeleuchtung mit minimiertem Ruhestrom.
-
In
Kraftfahrzeugen (KFZ) ist es üblich,
die Innenraumbeleuchtung beim Öffnen
einer Tür
oder einer Türverriegelung
automatisch mit konstanter oder langsam ansteigender Helligkeit
einzuschalten. Dabei erfolgt die Helligkeitssteuerung des Leuchtmittels beispielsweise über eine
pulsweitenmodulierte (PWM) Versorgungsspannung in Abhängigkeit
von einem pulsweitenmodulierten Steuersignal, das vom Bordsteuergerät des Kraftfahrzeugs
bereitgestellt wird. Der Benutzer des Kraftfahrzeugs kann über einen
Schalter oder Taster festlegen, ob die automatische Innenraumbeleuchtung
aktiviert sein soll oder nicht.
-
Die
Druckschrift
DE 3204837
A1 offenbart eine Beleuchtungsanlage für die Innenräume von Kraftfahrzeugen
mit einem Betriebsschalter, beispielsweise in Form eines Türkontaktes,
einer Zeitgeberschaltung und einem von der Zeitgeberschaltung gesteuerten,
im Stromkreis einer Lampe angeordneten Schalter. Bei einer Änderung
des Betriebszustands des Betriebsschalters liefert ein Impulsgeber
einen Impuls an einen Aktivierungsschalter mit einer Selbsthalteeinrichtung,
der beim Empfang des Impulses die Zeitgeberschaltung bis zum Ablauf
der Verzögerungszeit
an die Speisespannung anlegt.
-
Die
Patentanmeldung US 2004/0178737 A1 offenbart eine Lampe für ein Kraftfahrzeug
bestehend aus einer Halbleiterlichtquelle und einer Stromkontrolleinheit.
Die Stromkontrolleinheit ändert
dabei den Stromfluss durch die Halbleiterlichtquelle in Abhängigkeit
von der Umgebungshelligkeit um das Fahrzeug.
-
Die
Gebrauchsmusterschrift
DE
20315958 U1 offenbart ein Gurtschloss für ein Kraftfahrzeug, das seinen
Verriegelungszustand durch ein Leuchtmittel anzeigt. Dabei wird
eine Transistorschaltung zur Ansteuerung des Leuchtmittels vorgeschlagen, die
mit einer Infrarotlichtschranke zur Überwachung des Verriegelungszustandes
verbunden ist.
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung
zur Ansteuerung einer Kraftfahrzeug-Innenraumbeleuchtung mit minimalem
Ruhestrom anzugeben, mit der ein eingangsseitiges Steuersignal in
Abhängigkeit
eines vom Benutzer beeinflussbaren Schaltsignals auf einen Ausgang
durchgeschaltet wird.
-
Gelöst wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen
sind den abhängigen
Patentansprüchen
zu entnehmen.
-
Es
wird davon ausgegangen, dass von der Elektronik des Kraftfahrzeugs
ein Steuersignal, beispielsweise ein PWM-Signal, bereitgestellt
wird, mit dem die Helligkeit eines Leuchtmittels der Innenraumbeleuchtung
geregelt wird. Ferner wird davon ausgegangen, dass ein Schaltsignal
bereitsteht, dessen Zustand davon abhängt, ob der Benutzer die automatische
Innenraumbeleuchtung ein- oder ausgeschaltet hat, beispielsweise
mittels eines Schalters oder Tasters.
-
An
einem Eingang der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
liegt das bereitgestellte Steuersignal an, welches über einen
Vorwiderstand und eine optionale Diode auf die Basis eines Transistors geführt wird.
Am Emitter des Transistors liegt über eine weitere Diode das Schaltsignal
und über
einen Widerstand eine Versorgungsspannung an. Der Kollektor des
Transistors bildet den Ausgang der Schaltungsanordnung.
-
Bevorzugt
nimmt das Schaltsignal die beiden Zustände high und low an, wobei
die Spannung im Zustand low 0 Volt gegenüber der Fahrzeugmasse entspricht
und die Spannung im Zustand high der im Kraftfahrzeug bereitgestellten
Versorgungsspannung.
-
Die
Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.
Dabei zeigt
-
1 eine
Schaltungsanordnung für
ein eingangsseitiges Low-Side-Signal.
-
Der
Eingang 1 der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist
mit einer nicht dargestellten elektronischen Vorstufe des Kraftfahrzeugs
wie zum Beispiel einem Bordsteuergerät verbunden, die ein Steuersignal
in Form eines pulsweitenmodulierten Low-Side-Signals liefert. Dies
bedeutet, dass der Eingang 1 während des Duty Cycle des PWM-Signals
mit der Fahrzeugmasse verbunden ist und während der restlichen Zeit kein
definiertes Spannungspotential gegenüber der Fahrzeugmasse aufweist. Über das
am Eingang 1 anliegende PWM-Signal soll ein in 1 nicht
dargestellter Treiberbaustein angesteuert werden, der ein ebenfalls
nicht dargestelltes Leuchtmittel der Innenraumbeleuchtung in Abhängigkeit
des Duty Cycle mit Energie versorgt. Je länger der Duty Cycle des PWM-Signals ist, desto
länger
ist der Zeitanteil in einem Taktzyklus, in dem das Leuchtmittel
mit Energie versorgt wird und desto heller ist damit das Leuchtmittel.
So wird eine ansteigende Helligkeit erreicht, indem eine PWM-Signalfolge
erzeugt wird, deren Duty Cycle mit der Zeit verlängert wird. Die PWM-Signalfolge
wird beispielsweise gestartet, wenn eine Tür oder eine Türverriegelung
geöffnet
wurde. Zum langsamen Abschalten des Leuchtmittels wird analog eine
PWM-Signalfolge mit abnehmendem Duty Cycle verwendet.
-
Der
Eingang 1 ist über
den Vorwiderstand R1 und die optionale Diode D1 mit der Basis des
Transistors T1 verbunden. Die Diode D1 schützt den Transistor T1, indem
sie das Fließen
eines Basisstroms unterbindet, wenn der Eingang 1 nicht
mit Masse verbunden ist. Der Eingang 1 ist über einen
Pull-Up-Widerstand R2 außerdem
mit einem Anschluss 2 verbunden, an dem eine definierte
Spannung, bevorzugt die Versorgungsspannung des Kraftfahrzeugs,
anliegt. Dadurch wird gewährleistet,
dass der Punkt P1 außerhalb
des Duty Cycle des am Eingang 1 anliegenden PWM-Signals
auf einem definierten Potential liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform
liegt am Anschluss 2 eine geschaltete Versorgungsspannung an,
wie sie beispielsweise über
die Klemme 30g eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird.
Die geschaltete Versorgungsspannung ist beispielsweise dann eingeschaltet,
nachdem eine Tür
oder eine Türverriegelung
geöffnet
wurde. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist – in der 1 nicht
dargestellt – die
Basis des Transistors T1 über
einen zusätzlichen Pull-Up-Widerstand
mit der Versorgungsspannung, beispielsweise an Anschluss 2,
verbunden. Dadurch wird, in analoger Weise zum vorstehend erläuterten Pull-Up-Widerstand
R2, gewährleistet,
dass die Basis des Transistors T1 außerhalb des Duty Cycle des am
Eingang 1 anliegenden PWM-Signals auf einem definierten
Potential liegt.
-
Der
Emitter des Transistors T1 ist über
eine Diode D2 mit dem Anschluss 4 verbunden, an dem ein
externes Schaltsignal anliegt. Ist dieses Schaltsignal low, was
bevorzugt einem Potential von 0 Volt entspricht, so hat der Benutzer
die automatische Innenraumbeleuchtung ausgeschaltet. Ist der Zustand des
Schaltsignals high, was bevorzugt einem Potential in Höhe der Versorgungsspannung
entspricht, so ist die Funktionalität des automatischen Einschaltens der
Innenraumbeleuchtung aktiviert.
-
Der
Emitter des Transistors T1 ist über
einen Widerstand R3 zusätzlich
mit einem Anschluss 3 verbunden, an dem eine Versorgungsspannung,
bevorzugt eine geschaltete Versorgungsspannung, anliegt. Der Anschluss 5 ist
mit dem Kollektor des Transistors T1 verbunden und stellt den Ausgang
der Schaltungsanordnung dar.
-
In
einem ersten Zustand der Schaltungsanordnung hat der Benutzer die
automatische Innenraumbeleuchtung ausgeschaltet, weshalb durch eine nicht
dargestellte Elektronik ein low-Pegel von beispielsweise 0 Volt
am Anschluss 4 anliegt. Die am Anschluss 3 anliegende
Versorgungsspannung ist somit über
den Widerstand R3 und die Diode D2 mit der Fahrzeugmasse verbunden.
Daraus folgt, dass am Emitter des Transistors T1, der als PNP-Transistor ausgeführt ist,
ein Potential von annähernd
0 Volt anliegt. Exakt liegt am Emitter ein Potential in Höhe der Durchlassspannung
der Diode D2 an, was einem low-Pegel entspricht, wodurch zwischen
Basis und Emitter kein Strom fließt. Damit liegt der Kollektor
des Transistors T1 und somit der Ausgang 5 der Schaltungsanordnung
unabhängig
vom Eingangssignal am Anschluss 1 immer auf 0 Volt. Ein
beispielsweise über
einen Leistungstreiber an den Ausgang 5 angeschlossenes
Leuchtmittel wird somit, wie vom Benutzer eingestellt, nicht mit
Energie versorgt.
-
In
einem zweiten Zustand der Schaltungsanordnung liegt am Anschluss 3 eine
Versorgungsspannung und am Anschluss 4 ein high-Signal
an, das bevorzugt einem Potential in Höhe der Versorgungsspannung
entspricht. Dies bedeutet, dass der Benutzer die automatische Innenraumbeleuchtung eingeschaltet
hat. Durch die Potentiale an den Anschlüssen 3 und 4 liegt
auch am Emitter des Transistors T1 die Versorgungsspannung an. Ist über die
am Eingang 1 angeschlossene Vorstufe der Eingang 1 mit
Masse verbunden, so liegt der Punkt P1 und über den Widerstand R1 sowie
die Diode D1 auch die Basis des Transistors T1 auf Masse. Der Transistor
T1 schaltet durch, weshalb am Ausgang 5 der Schaltungsanordnung
ein high-Pegel anliegt, der im Wesentlichen der Versorgungsspannung
entspricht.
-
Hat
der am Eingang 1 anliegende Low-Side-Schalter der Vorstufe
nicht auf Masse durchgeschaltet, so liegt der Punkt P1 über den
Pull-Up-Widerstand R2 auf dem Potential des Anschlusses 2, also
im Wesentlichen der Versorgungsspannung. Dadurch fließt über die
Diode D1 kein Strom und der Transistor T1 sperrt. Somit liegt am
Ausgang 5 ein low-Pegel, hier zum Beispiel 0 Volt, an.
-
In
dem Fall, in dem am Anschluss 4 ein high-Pegel anliegt,
liegt also am Ausgang 5 ein high-Pegel an, wenn der Eingang 1 auf
Masse gezogen ist, und ein low-Pegel, wenn der Eingang 1 nicht auf
Masse gezogen ist und am Punkt P1 über den Pull-Up-Widerstand
R2 ein definiertes Potential anliegt. Somit wird das am Eingang 1 anliegende Low-Side-Steuersignal
nur dann an den Ausgang 5 durchgeschaltet, wenn am Eingang 4 ein
high-Pegel anliegt, der Benutzer also die automatische Innenraumbeleuchtung
aktiviert hat.
-
Erfindungsgemäß erfolgt
Verminderung des Ruhestroms durch die Diode D2. Wäre der Emitter des
Transistors T1 ausschließlich
mit dem Anschluss 4 verbunden, also der Zweig mit dem Widerstand
R3 und dem Anschluss 3 nicht existent, und die Diode D2
nicht vorhanden, so würde
bei am Anschluss 4 anliegendem high-Pegel ein Ruhestrom über die Emitter-Basis-Strecke
des Transistors T1 und die am Eingang 1 angeschlossene
Vorstufe fließen.
Dies wird durch die Diode D2 unterbunden. Liegen die Anschlüsse 3 und 4 auf
gleichem Potential, so fließt
kein Strom über
die Diode D2 und der Emitterstrom fließt über den Anschluss 3 und
den Widerstand R3. Liegt der Anschluss 3 auf Versorgungsspannung
und der Anschluss 4 auf einem low-Pegel, so fließt ein Strom über den
Anschluss 3, den Widerstand R3, die Diode D2 und den Anschluss 4,
anstatt über
den Emitter des Transistors T1.
-
Durch
eine Inversion der Schaltungslogik kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit
nur geringen Modifikationen für
eingangsseitige High-Side-Signale verwendet werden.
-
Das
vorangegangene Ausführungsbeispiel zeigt
lediglich eine mögliche
Ausführungsform
des Erfindungsgedankens. Je nach konkreter Verwendung ist eine entsprechende
zusätzliche
Beschaltung möglich.
Ebenso stellen die Komponenten wie beispielsweise der Pull-Up-Widerstand
R2, der Anschluss 2 oder die Diode D1, die zum Schutz der
Basis des Transistors T1 dient, optionale Elemente dar.