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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lastunterbrechungs-Erfassungsschaltung
zum Erfassen einer Unterbrechung in einer Last, die von einer Ausgabeschaltung
angesteuert wird.
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Eine
Einspritzdüse
für einen
Fahrzeugmotor wird durch ein Magnetventil angesteuert und spritzt Kraftstoff
für eine
vorbestimmte Zeitdauer ein, um ein Kraftstoff/Luftgemisch zu erzeugen.
Ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer gemeinsamen Kraftstoffleitung,
das in der
JP 11-210533
A offenbart ist, wird für einen
Dieselmotor verwendet und beinhaltet eine Unterbrechungs-Erfassungsschaltung
zum Erfassen einer Unterbrechung in einer Einspritzdüse. In dem Kraftstoffeinspritzsystem
lädt eine
Rücklaufenergie, die
in einer Magnetspule in einem Steuerventil zum Steuern einer Entladungsrate
einer Zufuhrpumpe erzeugt wird, einen Kondensator zum Ansteuern
eines Magnetventils der Einspritzdüse. Die Unterbrechung in der
Einspritzdüse
wird auf der Grundlage des Kondensatorladezustands zu einer vorbestimmten
Zeit erfasst.
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Eine
Ansteuerschaltung, die in der
JP 10-9027 A offenbart ist, beinhaltet eine
Schaltung zum Leiten eines feinen Stroms über einen Magnet und einen
Widerstand, der zu dem Magnet in Reihe geschaltet ist, zu einer
Dauer, zu der eine Einspritzdüse
nicht angesteuert wird. Der feine Strom ist klein genug, um den
Magnet nicht anzusteuern. Eine Unterbrechung in der Einspritzdüse wird
durch Vergleichen des feinen Stroms, der über den Widerstand fließt, mit
einem Referenzstrom erfasst.
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Eine
elektronische Steuereinheit bzw. ECU für eine Kraftstoffeinspritzung
erhöht
eine Rücklaufspannung
(das heisst eine gegenelektromotorische Kraft), welche erzeugt wird,
wenn ein Magnetventil ausgeschaltet wird, auf ungefähr 70 Volt,
um die Ansprechempfindlichkeit des Magnetventils einer Einspritzdüse zu verbessern.
Deshalb ist es erforderlich, dass eine integrierte Ansteuerschaltung
bzw. ein Ansteuer-IC, die in der ECU für eine Kraftstoffeinspritzung
verwendet wird, einer Spannung standhält, die größer als die Rücklaufspannung
von ungefähr
70 Volt ist.
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Zum
Beispiel geht ein Magnetventil einer Einspritzdüse kaputt, wenn eine Magnetspule
bricht (das heißt
leerläuft)
oder zu einer Masseleitung oder einer Energieversorgungsleitung
kurz geschlossen wird. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat
ein Hinzufügen
einer Diagnosefunktion erwogen, um eine Unterbrechung in der Magnetspule
an einem derartigen Ansteuer-IC zu erfassen. Ein Ansteuer-IC 1,
das in 7 gezeigt ist, beinhaltet einen MOSFET 3 zum
Erregen einer Magnetspule 2 als eine Last, einen Gate-Treiber 4 zum
Ansteuern des MOSFET 3 und eine Unterbrechungs-Erfassungsschaltung 7 zum
Realisieren einer Diagnosefunktion, um einen Unterbrechung in der
Magnetspule 2 zu erfassen. Die Unterbrechungs-Erfassungsschaltung 7 beinhaltet einen
Sollspannungsgenerator 5 und einen Fensterkomparator 6.
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Wenn
die Magnetspule 2 unterbrochen wird (das heißt die Magnetspule 2 läuft leer),
bringt der Sollspannungsgenerator 5 eine Spannungsklemmwirkung
hervor. Die Spannungsklemmwirkung klemmt eine Spannung an einem
Ausgangsanschluss 1d auf eine Sollspannung VT während einer Zeitdauer,
zu der der MOSFET 3 ausgeschaltet ist. Der Sollspannungsgenerator 5 weist
eine geringe Fähigkeit
auf, einen elektrischen Strom auszugeben. Deshalb bringt der Sollspannungsgenerator 5,
wenn die Magnetspule 2 nicht unterbrochen ist, die Spannungsklemmwirkung
nicht hervor. Die Unterbrechungs-Erfassungsschaltung 7 vergleicht
die Spannung an dem Ausgangsanschluss 1d mit einer Referenzspannung
unter Verwendung des Fensterkomparators 6 und gibt ein
Unterbrechungs-Erfassungssignal Sdiag auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses
aus.
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In
dem Treiber-IC 1 wird eine Rücklaufspannung von ungefähr 70 Volt
an den Ausgangsanschluss 1d angelegt. Deshalb ist es erforderlich,
dass das Treiber-IC 1 einer Spannung standhält, die
größer als
die Rücklaufspannung
von ungefähr
70 Volt ist.
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Aus
der
DE 197 23 456
C2 und der
US 2005/0083066
A1 sind jeweils eine Überwachung
auf Fehlschlüsse
oder Leitungsunterbrechungen für elektrische
Verbraucher bekannt.
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Im
Hinblick auf das zuvor beschriebene Problem ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Lastunterbrechungs-Erfassungsschaltung
zum Erfassen einer Unterbrechung in einer Last zu schaffen, wobei
die Lastunterbrechungs-Erfassungsschaltung
einer Spannungsfestigkeit aufweist, die größer als eine Rücklaufspannung
ist, die in der Last erzeugt wird.
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Diese
Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche.
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Eine
Lastunterbrechungs-Erfassungsschaltung ist zwischen eine Energieversorgungsleitung und
eine Masseleitung geschaltet und erfasst eine Unterbrechung in einer
Last, die von einer Ausgabeschaltung angesteuert wird. Die Ausgabeschaltung weist
einen Ausgangsanschluss auf, der zwischen der Energieversorgungsleitung
und der Last angeschlossen ist, und weist einen Ausgangstransistor auf,
der zwischen dem Ausgangsanschluss und der Masseleitung angeschlossen
ist. Die Lastunterbrechungs-Erfassungsschaltung beinhaltet einen
Sollspannungsgenerator, einen Referenzspannungsgenerator und einen
Komparator. Der Sollspannungsgenerator gibt eine Sollspannung zu
dem Ausgangsanschluss der Ausgabeschaltung aus. Die Sollspannung
befindet sich in der Mitte zwischen einer Energieversorgungsspannung
auf der Energieversorgungsleitung und einer Massespannung auf der
Masseleitung. Der Sollspannungsgenerator beinhaltet eine Spannungsteilerschaltung,
die zwischen dem Ausgangsanschluss und der Masseleitung angeschlossen
ist, und weist ein bestimmtes Teilerverhältnis auf, um eine Erfassungsspannung
durch Teilen einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss auszugeben.
Der Referenzspannungsgenerator erzeugt eine erste Referenzspannung
und eine zweite Referenzspannung. Die erste Referenzspannung ist
zwischen einer geteilten Energieversorgungsspannung, die durch Teilen
der Energieversorgungsspannung durch die Spannungsteilerschaltung definiert
ist, und einer geteilten Sollspannung, die durch Teilen der Sollspannung
durch die Spannungsteilerschaltung definiert ist. Die zweite Referenzspannung
ist zwischen der geteilten Sollspannung und einer geteilten Massespannung,
die durch Teilen der Massespannung durch die Spannungsteilerschaltung
definiert ist. Der Komparator vergleicht die Erfassungsspannung
mit jeder der ersten und zweiten Referenzspannungen und gibt ein
Unterbrechungs-Erfassungssignal auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses
aus.
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Der
Sollspannungsgenerator beinhaltet weiterhin eine Konstantstromschaltung,
die ein erstes Ende, das mit der Energieversorgungsleitung verbunden
ist, einen ersten Transistor, der mit der Masseleitung verbunden
ist, und einen Steueranschluss aufweist, an welchen eine Spannung
gleich der Sollspannung angelegt ist, eine erste Diode, die zwischen
einem zweiten Ende der Konstantstromschaltung und dem ersten Transistor
angeschlossen ist, einen zweiten Transistor, der mit der Energieversorgungsleitung
verbunden ist und einen Steueranschluss aufweist, der mit dem zweiten
Ende der Konstantstromschaltung verbunden ist, und eine zweite Diode,
die zwischen dem zweiten Transistor und dem Ausgangsanschluss angeschlossen
ist.
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Wenn
die Last unterbrochen ist, gibt der Sollspannungsgenerator die Sollspannung
zu dem Ausgangsanschluss der Ausgabeschaltung während einer Zeitdauer aus,
zu der der Ausgangstransistor ausgeschaltet ist. Die Sollspannung
befindet sich in der Mitte zwischen der Energieversorgungsspannung
auf der Energieversorgungsleitung und der Massespannung auf der
Masseleitung. Die Spannungsteilerschaltung erzeugt die Erfassungsspannung
durch Teilen der Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss und gibt
die Erfassungsspannung zu dem Komparator aus. Weiterhin erzeugt
der Referenzspannungsgenerator die erste Referenzspannung zwischen
der geteilten Energieversorgungsspannung und der geteilten Sollspannung
und erzeugt die zweite Referenzspannung zwischen der geteilten Sollspannung
und der geteilten Massespannung. Der Komparator vergleicht die Erfassungsspannung
mit jeder der ersten und zweiten Referenzspannungen und gibt das
Unterbrechungs-Erfassungssignal auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses
aus. Deshalb ist ein Zustand des Unterbrechungs-Erfassungssignals, das von dem Komparator ausgegeben
wird, wenn die Last unterbrochen ist, unterschiedlich zu dem, wenn
die Last nicht unterbrochen ist.
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In
dem Sollspannungsgenerator fließt,
wenn die Spannung, die gleich der Sollspannung ist, an den Steueranschluss
des ersten Transistors angelegt ist, ein erster Strom von der Energieversorgungsleitung über die
Konstantstromquelle, die erste Diode und den ersten Transistor zu
der Masseleitung. Ebenso fließt
ein zweiter Strom von der Energieversorgungsleitung über den
zweiten Transistor, die zweite Diode und die Spannungsteilerschaltung
zu der Masseleitung. Eine Steuerspannung über dem ersten Transistor ist
gleich einer Steuerspannung über
dem zweiten Transistor. Deshalb tritt, wenn die Last unterbrochen
ist, die Sollspannung an dem Ausgangsanschluss während der Zeitdauer auf, zu
der der Ausgangstransistor ausgeschaltet ist.
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Die
Erfassungsspannung, die an den Komparator angelegt ist, wird durch
Teilen der Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss durch die Spannungsteilerschaltung
mit dem Teilerverhältnis geteilt.
Daher kann die Erfassungsspannung, die an den Komparator angelegt
ist, kleiner als die Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss sein. Deshalb
kann auch dann, wenn eine Rücklaufspannung,
welche in der Last erzeugt wird, wenn der Ausgangstransistor ausgeschaltet
ist, an den Ausgangsanschluss angelegt ist, der Komparator der Erfassungsspannung
durch Festlegen des Teilerverhältnisses
auf einen bestimmten Wert standhalten. Weiterhin weist die zweite
Diode eine Sperrdurchbruchsspannung auf, die hoch genug ist, um
den Sollspannungsgenerator vor der Rücklaufspannung zu schützen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild eines Ansteuer-IC, das eine Lastunterbrechungs-Erfassungsschaltung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
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2 eine
schematische Darstellung eines Sollspannungsgenerators in der Lastunterbrechungs-Erfassungsschaltung
von 1;
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3 eine
schematische Darstellung eines Sollspannungsgenerators gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
schematische Darstellung eines Sollspannungsgenerators gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
schematische Darstellung eines Sollspannungsgenerators gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
schematische Darstellung eines Sollspannungsgenerators gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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7 ein
Blockschaltbild eines Ansteuer-IC im Stand der Technik.
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Eine
integrierte Ansteuerschaltung bzw. ein Ansteuer-IC 11,
die in 1 gezeigt ist, ist in einer elektronischen Steuereinheit
für eine
Kraftstoffeinspritzung bzw. Kraftstoffeinspritz-ECU für einen
Fahrzeugmotor enthalten. Die Kraftstoffeinspritz-ECU beinhaltet
weiterhin ein Steuer-IC (nicht gezeigt), das einen Mikrocomputer
aufweist. Das Ansteuer-IC öffnet
und schließt
ein Magnetventil der Kraftstoffeinspritzdüse in Übereinstimmung mit einem Ansteuersignal
Sdrv, das von dem Steuer-IC zugeführt wird.
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Die
Kraftstoffeinspritz-ECU steuert eine Kraftstoffeinspritzung durch Öffnen und
Schließen des
Magnetventils der Kraftstoffeinspritzdüse. Das Steuer-IC empfängt Fahrzeugdaten,
wie zum Beispiel Motordrehzahldaten, Zylinderunterscheidungsdaten
und Gaspedal-Öffnungsdaten
von einem Kurbelwellenwinkelsensor, einem Zylinderunterscheidungssensor
und einem Gaspedal-Öffnungssensor. Das
Steuer-IC überwacht
einen Motorzustand auf der Grundlage der empfangenen Fahrzeugdaten
und bestimmt den optimalen Zeitpunkt und die optimale Höhe der Kraftstoffeinspritzung
auf der Grundlage des überwachten
Motorzustands. Dann steuert das Steuer-IC eine Magnetspule 2 in
dem Magnetventil über
das Ansteuer-IC 11 und steuert dieses an.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, beinhaltet das Ansteuer-IC 11 eine
Ausgabeschaltung 14 und eine Lastunterbrechungs-Erfassungsschaltung 15.
Ein Energieversorgungsanschluss 11a des Ansteuer-IC 11 ist
mit einer positiven Versorgungsspannung +VB verbunden und ein Masseanschluss 11b des
Ansteuer-IC 11 ist
mit einer Massespannung GND verbunden. Die Massespannung GND kann
zum Beispiel 0 Volt sein. In dem Ansteuer-IC 11 ist der
Energieversorgungsanschluss 11a mit einer Energieversorgungsleitung 12 verbunden,
die mit einem Ausgangsanschluss 11c verbunden ist. Der
Masseanschluss 11b ist mit einer Masseleitung 13 verbunden.
Die Magnetspule 2 ist zwischen dem Ausgangsanschluss 11c und
einem Ausgangsanschluss 11d angeschlossen.
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Die
Ausgabeschaltung 14 regt die Magnetspule 2 in Übereinstimmung
mit dem Ansteuersignal Sdrv, das über einen Signaleingabeanschluss 11e des
Ansteuer-IC 11 zugeführt
wird, an und ab. Die Unterbrechungs-Erfassungsschaltung 15 führt eine Diagnosefunktion
durch, um eine Unterbrechung in der Magnetspule 2 zu erfassen,
und gibt ein Unterbrechungs-Erfassungssignal Sdiag über einen
Signalausgangsanschluss 11f des Ansteuer-IC 11 zu dem
Steuer-IC aus.
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Der
Ausgabeschalter 14 beinhaltet eine Zenerdiode D1, einen
N-Kanal-Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor
bzw. MOSFET 3 und einen Gate-Treiber 4, der mit
dem Gate des MOSFET 3 verbunden ist. Der Drain des MOSFET 3 ist
mit dem Ausgangsanschluss 11d verbunden und die Source des
MOSFET 3 ist mit der Masseleitung 13 verbunden.
Die Zenerdiode D1 ist zwischen dem Drain und dem Gate des MOSFET 3 angeschlossen.
Genauer gesagt ist die Kathode der Zenerdiode D1 mit dem Drain des
MOSFET 3 verbunden und ist die Anode der Zenerdiode D1
mit dem Gate des MOSFET 3 verbunden. Die Zenerdiode D1
leitet, wenn eine Ausgangsspannung Vo an dem Ausgangsanschluss 11d eine
obere Grenze Vfb einer Rücklaufspannung überschreitet.
Wenn die Zenerdiode D1 leitet, wird der MOSFET 3 eingeschaltet,
so dass die Magnetspule 2 angeregt wird. Eine Zenerspannung
(das heisst eine Sperrdurchbruchsspannung) Vz1 der Zenerdiode D1
ist wie folgt festgelegt: Vz1 = Vfb – Vth, wobei Vth eine Schwellwertspannung
des MOSFET 3 ist.
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Die
Unterbrechungs-Erfassungsschaltung 15 beinhaltet einen
Referenzspannungsgenerator 16, einen Sollspannungsgenerator 17 und
einen Fensterkomparator 6. Der Unterbrechungs-Erfassungsschaltung 15 wird über die
Energieversorgungsleitung 12 und die Masseleitung 13 die
positive Energieversorgungsspannung +VB zugeführt.
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Der
Referenzspannungsgenerator 16 beinhaltet Widerstände R1 bis
R4, die zwischen der Energieversorgungsleitung 12 und der
Masseleitung 13 in Reihe geschaltet sind. Eine Spannung
VH tritt an einem Knoten zwischen den Widerständen R1 und R2 auf, eine Spannung
VTref tritt an einem Knoten N1 zwischen den Widerständen R2
und R3 auf, und eine Spannung VL tritt an einem Knoten zwischen den
Widerständen
R3 und R4 auf. Die Spannungen VH und VL sind Referenzspannungen
für den
Fensterkomparator 6 und die Spannung VTref ist ein Anweisungswert
für den
Sollspannungsgenerator 17.
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Der
Sollspannungsgenerator 17 gibt eine Sollspannung VT zu
dem Ausgangsanschluss 11d aus. Die Sollspannung VT befindet
sich in der Mitte zwischen der positiven Energieversorgungsspannung
+VB auf der Energieversorgungsleitung 12 und der Massespannung
GND auf der Masseleitung 13. Wie es im Detail in 2 gezeigt
ist, beinhaltet der Sollspannungsgenerator 17 Transistoren
Q1 bis Q6, Widerstände
R5 bis R10 und Dioden D2 und D3. Die Transistoren Q1 und Q3 bis
Q5 sind PNP-Transistoren, und die Transistoren Q2 und Q6 sind NPN-Transistoren.
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Der
Kollektor des Transistors Q1 ist mit der Masseleitung 13 verbunden,
so dass der Transistor Q1 als ein Emitterfolger wirkt. Die Basis
des Transistors Q1 ist mit dem Knoten N1 zwischen den Widerständen R2
und R3 des Referenzspannungsgenerators 16 verbunden. Der
Emitter des Transistors Q1 ist über
den Widerstand R5 mit der Energieversorgungsleitung 12 verbunden.
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Die
Basis des Transistors Q2 ist zwischen dem Emitter des Transistors
Q1 und dem Widerstand R5 angeschlossen. Der Emitter des Transistors
Q2 ist über
den Widerstand R6 mit der Masseleitung 13 verbunden. Der
Transistor Q2 leitet einen Strom, welcher von einer Ausgangsspannung
des Transistors Q1 abhängt, über den
Transistor Q3.
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Die
Basen der Transistoren Q3 und Q4 sind miteinander verbunden und
zwischen den Kollektoren der Transistoren Q2 und Q3 angeschlossen.
Die Emitter der Transistoren Q3 und Q4 sind mit der Energieversorgungsleitung 12 verbunden,
so dass die Transistoren Q3 und Q4 einen Stromspiegel ausbilden.
Daher wirkt der Transistor Q4 als eine Konstantstromquelle. Der
Kollektor des Transistors Q5 ist mit der Masseleitung 13 verbunden
und die Basis des Transistors Q5 ist mit dem Knoten N1 verbunden.
Der Widerstand R7 und die Diode D2 sind zwischen dem Kollektor des
Transistors Q4 und dem Emitter des Transistors Q5 in Reihe geschaltet.
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Die
Basis des Transistors Q6 ist mit dem Kollektor des Transistors Q4
verbunden. Der Kollektor des Transistors Q6 ist mit der Energieversorgungsleitung 12 verbunden.
Der Widerstand R8 und die Diode D3 sind zwischen dem Emitter des
Transistors Q6 und dem Ausgangsanschluss 11d in Reihe geschaltet.
Die Widerstände
R9 und R10 sind zwischen dem Ausgangsanschluss 11d und
der Masseleitung 13 in Reihe geschaltet. Die Widerstände R9 und
R10 bilden eine Spannungsteilerschaltung 18 mit einem Spannungsteilerverhältnis 1/M
aus, so dass eine geteilte Ausgangsspannung Vo/M an einem Knoten zwischen
den Widerständen
R9 und R10 auftritt. Das Spannungsteilerverhältnis 1/M ist wie folgt definiert: 1/M
= R10/(R9 + R10).
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Es
wird zurück
auf 1 verwiesen. Der Fensterkomparator 6 beinhaltet
Komparatoren 19 und 20 und ein zweieingängiges UND-Gatter 21.
Ein Ausgang des Komparators 19 ist mit einem ersten Eingang
des UND-Gatters 21 verbunden und ein Ausgang des Komparators 20 ist
mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 21 verbunden.
Ein Ausgang des UND-Gatters 21 ist mit dem Signalausgangsanschluss 11f des
Ansteuer-IC 11 verbunden. Die Referenzspannung VH wird
an einen nicht invertierenden Eingang des Komparators 19 angelegt
und die Referenzspannung VH wird an einen invertierenden Eingang
des Komparators 20 angelegt. Die geteilte Ausgangsspannung
Vo/M wird an einen invertierenden Eingang des Komparators 19 angelegt
und ebenso an einen nicht invertierenden Eingang des Komparators 20 angelegt.
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In
dem Ansteuer-IC 11 ist der MOSFET 3 eingeschaltet,
wenn das Ansteuersignal Sdrv, das über den Signaleingangsanschluss 11e zugeführt wird,
ein hoher Pegel ist. Im Gegensatz dazu ist der MOSFET 3 ausgeschaltet,
wenn das Ansteuersignal Sdrv ein niedriger Pegel ist. Wenn sich
das Ansteuersignal Sdrv von dem hohen Pegel zu dem niedrigen Pegel ändert, wird
die Magnetspule 2 abgeregt, so dass die Rücklaufspannung
(das heisst eine gegenelektromotorische Kraft) in der Magnetspule 2 erzeugt wird.
Wenn die Rücklaufspannung
die obere Grenze Vfb erreicht, wird die Schwellwertspannung Vth über die
Zenerdiode D1 an das Gate des MOSFET 3 angelegt. Als Ergebnis
wird der MOSFET 3 eingeschaltet, so dass die Magnetspule 2 angeregt
wird. Die Rücklaufspannung
muss auf ungefähr
70 Volt erhöht werden,
um die Ansprechempfindlichkeit des Magnetventils der Kraftstoffeinspritzdüse zu verbessern.
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Wenn
der Ausgangsanschluss 11d leerläuft, gibt der Sollspannungsgenerator 17 die
Sollspannung VG an dem Ausgangsanschluss 11d aus. Kurz gesagt
fließt
ein erster Strom, welcher von dem Widerstand R6 und der Spannung
VTref abhängt, über die
Transistoren Q2 und Q3. Dann fließt ein Spiegelstrom des ersten
Stroms über
den Transistor Q4, den Widerstand R7, die Diode Q2 und den Transistor
Q5. Ein Teil des Spiegelstroms fließt in die Basis des Transistors
Q6. Daher wird der Transistor Q6 eingeschaltet, so dass ein zweiter
Strom über
den Transistor Q6, den Widerstand R8, die Diode D3 und den Spannungsteilerschalter 18 fließt.
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In
einem Fall, in dem die Basis/Emitterspannungen Vbe der Transistoren
Q5 und Q6 gleich sind, Spannungsabfälle über den Transistoren R7 und
R8 gleich sind und Durchlassspannungen Vf der Dioden D2 und D3 gleich
sind, wird die Sollspannung Vt, welche an dem Ausgangsanschluss 11d auftritt,
wenn der Ausgangsanschluss 11d aufgrund der Unterbrechung
in der Magnetspule 2 leerläuft, gleich der Spannung VTref,
die an dem Knoten N1 auftritt. Die Spannungsabfälle über den Transistoren R7 und
R8 werden gleich, wenn Widerstandswerte der Transistoren R7 und
R8 gleich sind und die Ströme,
die durch die Transistoren R7 und R8 fließen, gleich sind.
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Wenn
die Magnetspule 2 unterbrochen ist (das heißt die Magnetspule 2 läuft leer),
bringt der Sollspannungsgenerator 17 eine Spannungsklemmwirkung
hervor. Die Spannungsklemmwirkung klemmt die Ausgangsspannung Vo
an dem Ausgangsanschluss 11d auf die Sollspannung VT während einer
Zeitdauer, zu der der MOSFET 3 ausgeschaltet ist. Genauer
gesagt ist, wenn das Ansteuersignal Sdrv der hohe Pegel ist, die
Ausgangsspannung Vo an dem Ausgangsanschluss 11d 0 Volt.
Als Ergebnis werden die Ausgänge
der Komparatoren 19 und 20 die hohen und niedrigen
Pegel, so dass das Unterbrechungs-Erfassungssignal Sdiag der niedrige Pgel
wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn das Ansteuersignal Sdrv der niedrige
Pegel wird, die Ausgangsspannung Vo an dem Ausgangsanschluss 11d auf
die Sollspannung VT geklemmt. Als Ergebnis wird jeder der Ausgänge der
Komparatoren 19 und 20 der hohe Pegel, so dass
das Unterbrechungs-Erfassungssignal
Sdiag der hohe Pegel wird.
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Im
Gegensatz dazu bringt der Sollspannungsgenerator 17, wenn
die Magnetspule 2 nicht unterbrochen ist, die Spannungsklemmwirkung
nicht hervor. Genauer gesagt ist, wenn das Ansteuersignal Sdrv der
hohe Pegel ist, die Ausgangsspannung Vo an dem Ausgangsanschluss 11d 0
Volt. Als Ergebnis werden die Ausgänge der Komparatoren 19 und 20 die
hohen bzw. niedrigen Pegel, so dass das Unterbrechungs-Erfassungssignal
Sdiag der niedrige Pegel wird. Im Gegensatz dazu ist die Ausgangsspannung
Vo an dem Ausgangsanschluss 11d, wenn das Ansteuersignal
Sdrv der niedrige Pegel ist, die positive Versorgungsspannung +VB.
Als Ergebnis werden die Ausgänge
der Komparatoren 19 und 20 die niedrigen bzw.
hohen Pegel, so dass das Unterbrechungs-Erfassungssignal Sdiag ebenso
der niedrige Pegel wird.
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Wie
es zuvor beschrieben worden ist, wird das Unterbrechungs-Erfassungssignal
Sdiag lediglich dann der hohe Pegel, wenn die Magnetspule 2 unterbrochen
ist, das heißt
leerläuft.
Deshalb kann die Unterbrechung in der Magnetspule auf der Grundlage
der Tatsache erfasst werden, dass das Unterbrechungs-Erfassungssignal
Sdiag der hohe Pegel wird.
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Die
Ausgangsspannung Vo an dem Ausgangsanschluss 11d wird durch
die Spannungsteilerschaltung 18 mit dem Spannungsteilerverhältnis 1/M geteilt,
so dass die geteilte Ausgangsspannung Vo/M an den Fensterkomparator 6 angelegt
wird. Deshalb kann eine Spannungsfestigkeit von jedem der Komparatoren 19 und 20 auf
ein M-tel der oberen Grenze Vfb der Rücklaufspannung verringert werden.
In der Praxis ist es bevorzugt, eine Sicherheitsgrenze zu belassen.
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Die
Diode D3 weist eine Sperrdurchbruchsspannung auf, die größer als
eine Spannung ist, die durch Subtrahieren der positiven Versorgungsspannung
+VB von der oberen Grenze Vfb der Rücklaufspannung erzielt wird.
Deshalb können
auch dann, wenn die obere Grenze Vfb der Rücklaufspannung an den Ausgangsanschluss 11d angelegt
wird, die Transistoren Q4 und Q6 durch die Diode Q3 geschützt werden.
Kurz gesagt schützt
die Diode D3 den gesamten Sollspannungsgenerator 17 vor
der Rücklaufspannung.
Weiterhin begrenzt der Widerstand R8, welcher in Reihe zu der Diode
D3 geschaltet ist, auch dann, wenn die Diode Q3 kaputtgeht, den Strom,
der in den Sollspannungsgenerator 17 fließt, so dass
der Sollspannungsgenerator 17 geschützt werden kann.
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Da
die geteilte Ausgangsspannung Vo/M an den Fensterkomparator 6 angelegt
wird, werden die Referenzspannungen VH und VL, die von dem Referenzspannungsgenerator 16 erzeugt
werden, derart festgelegt, dass sie die folgende Ungleichung erfüllen: VT/M < –VH < +VB/M (1) 0 < VL < VT/M (2)
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Daher
wird die Referenzspannung VH zwischen einer geteilten Sollspannung
VT/M, die durch Teilen der Sollspannung VT durch die Spannungsteilerschaltung 18 mit
dem Teilerverhältnis
1/M definiert ist, und einer geteilten Versorgungsspannung +VB/M festgelegt,
die durch Teilen der positiven Versorgungsspannung +VB durch die
Spannungsteilerschaltung 18 mit dem Teilerverhältnis 1/M
definiert ist. Die Referenzspannung VL wird zwischen der geteilten
Sollspannung VT/M und einer geteilten Massespannung GND/M festgelegt,
die durch Teilen der Massespannung GND (das heisst 0 Volt) durch
die Spannungsteilerschaltung 18 mit dem Teilerverhältnis 1/M
definiert ist.
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Wie
es zuvor beschrieben worden ist, beinhaltet das Ansteuer-IC 11 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die Unterbrechungs-Erfassungsschaltung 15, welche
den Sollspannungsgenerator 17, den Referenzspannungsgenerator 16 und
den Fensterkomparator 6 aufweist. Der Sollspannungsgenerator 17 gibt
die Sollspannung VT zu dem Ausgangsanschluss 11d des Ansteuer-IC 11 aus,
um die Ausgangsspannung Vo an dem Ausgangsanschluss 11d auf
die Sollspannung VT zu klemmen. Der Referenzspannungsgenerator 16 erzeugt
die Referenzspannungen VH und VL. Der Fensterkomparator 6 vergleicht
die geteilte Ausgangsspannung Vo/M mit jeder der Referenzspannungen
VH und VL und gibt das Unterbrechungs-Erfassungssignal Sdiag auf
der Grundlage eines Vergleichsergebnisses aus. Deshalb kann die Unterbrechung
in der Magnetspule 2 sicher auf der Grundlage des Unterbrechungs-Erfassungssignals Sdiag
erfasst werden.
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Die
Ausgangsspannung Vo an dem Ausgangsanschluss 11d wird durch
die Spannungsteilerschaltung 18 mit dem Spannungsteilerverhältnis 1/M geteilt,
so dass die geteilte Ausgangsspannung Vo/M an den Fensterkomparator 6 angelegt
wird. Bei einem derartigen Ansatz kann der Fensterkomparator 6 auch
dann, wenn die obere Grenze Vfb der Rücklaufspannung an den Ausgangsanschluss 11d angelegt
wird, vor der Rücklaufspannung
geschützt
werden. Weiterhin ist die Sperrunterbrechungsspannung der Diode
D3 sehr hoch, welche zwischen dem Ausgangsanschluss 11d und
dem Sollspannungsgenerator 17 angeschlossen ist. Deshalb
kann der Sollspannungsgenerator 17 auch dann, wenn die
obere Grenze Vb der Rücklaufspannung
an den Ausgangsanschluss 11d angelegt wird, vor der Rücklaufspannung
geschützt
werden. Weiterhin ist der Widerstand R8 in Reihe zu der Diode D3
geschaltet. Deshalb begrenzt der Widerstand R8 auch dann, wenn die
Diode D3 aufgrund der Rücklaufspannung
kaputtgeht, den Strom, der in den Sollspannungsgenerator 17 fließt, um den
Sollspannungsgenerator 17 zu schützen.
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Die
Reihenschaltung der Diode D3 und des Widerstands R8 bewirkt eine
Differenz zwischen dem Anweisungswert VTref und der Sollspannung
VT. Um die Differenz zu kompensieren, ist die Reihenschaltung der
Diode D2 und des Widerstands R7 zwischen den Transistoren Q4 und
Q5 vorgesehen. Daher wird die Sollspannung VT gleich dem Anweisungswert VTref.
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Der
Referenzspannungsgenerator 16 erzeugt den Anweisungswert
VTref durch Teilen der Versorgungsspannung +VB unter Verwendung
einer Spannungsteilerschaltung, die mit den Widerständen R1
bis R4 aufgebaut ist. Ebenso werden die Referenzspannungen VH und
VL unter Verwendung einer Spannungsteilerschaltung erzeugt, die
mit den Widerständen
R1 bis R4 aufgebaut ist. Daher werden der Anweisungswert VTref und
die Referenzspannungen VH und VL unter Verwendung der gleichen Schaltung
erzeugt. Bei einem derartigen Ansatz kann der Fensterkomparator 6 das
Unterbrechungs-Erfassungssignals Sdiag unberücksichtigt einer Ein- und Ausschaltfolge
der Versorgungsspannung +VB genau ausgeben. Weiterhin kann der Fensterkomparator 6 auch
dann, wenn sich die Versorgungsspannung +VB ändert, das Unterbrechungs-Erfassungssignal
genau ausgeben.
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Ein
Sollspannungsgenerator 22 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in 3 gezeigt.
Der Sollspannungsgenerator 22 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird verwendet, wenn das Ansteuer-IC 11 mit
einer negativen Versorgungsspannung –VB arbeitet, wohingegen der
Sollspannungsgenerator 17 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wenn das Ansteuer-IC 11 mit
einer positiven Versorgungsspannung +VB arbeitet. Wie es durch Vergleichen
der 2 und 3 zu sehen ist, ist der Sollspannungsgenerator 22 tatsächlich zu
dem Sollspannungsgenerator 17 äquivalent.
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Der
Sollspannungsgenerator 22 beinhaltet Transistoren Q7 bis
Q12, Widerstände
R11 bis R16 und Dioden D4 und D5. Die Widerstände R15 und R16 bilden eine
Spannungsteilerschaltung 23 aus. Die Transistoren Q7 und
Q9 bis Q11 sind NPN-Transistoren und die Transistoren Q8 und Q12
sind PNP-Transistoren. Die Transistoren Q7 bis Q12, die Widerstände R11
bis R16 und die Dioden D4 und D5 des Sollspannungsgenerators 22 entsprechen
den Transistoren Q1 bis Q6, den Widerständen R5 bis R10 bzw. den Dioden
D2 und D3 des Sollspannungsgenerators 17.
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Ein
Sollspannungsgenerator 24 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in 4 gezeigt.
Wie es durch Vergleichen der 2 und 4 zu
sehen ist, ist ein Unterschied zwischen den Sollspannungsgeneratoren 17 und 24,
dass der Sollspannungsgenerator 24 MOSFETs Q13 bis Q18
anstelle der Bipolartransistoren Q1 bis Q6 des Sollspannungsgenerators 17 beinhaltet.
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Ein
Sollspannungsgenerator 25 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in 5 gezeigt.
Wie es durch Vergleichen der 3 und 5 zu
sehen ist, ist ein Unterschied zwischen den Sollspannungsgeneratoren 22 und 25,
dass der Sollspannungsgenerator 25 MOSFETs Q19 bis Q24
anstelle der Bipolartransistoren Q7 bis Q12 des Sollspannungsgenerators 22 beinhaltet.
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Ein
Sollspannungsgenerator 26 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist in 6 gezeigt. Wie es durch Vergleichen der 2 und 6 zu
sehen ist, ist ein Unterschied zwischen den Sollspannungsgeneratoren 17 und 26,
dass der Sollspannungsgenerator 26 Dioden D6 und D7 anstelle
der Widerstände
R7 und R8 des Sollspannungsgenerators 17 beinhaltet.
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Die
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung, die zuvor beschrieben worden sind, können auf
verschiedene Weisen abgeändert
werden. Zum Beispiel kann die Magnetspule 2 eine andere
induktive Last sein. Wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung können
die Widerstände
R7, R8, R13 und R14 der zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung durch Dioden ersetzt sein. Die Massespannung
GND kann eine andere Spannung als 0 Volt sein.
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Es
versteht sich, dass derartige Änderungen und
Ausgestaltungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung
sind, wie er durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.
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Eine
zuvor beschriebene erfindungsgemäße Lastunterbrechungs-Erfassungsschaltung
zum Erfassen einer Unterbrechung in einer Last, die mit einem Ausgangsanschluss
einer Ausgabeschaltung verbunden ist, beinhaltet einen Sollspannungsgenerator,
einen Referenzspannungsgenerator und einen Komparator. Der Referenzspannungsgenerator
erzeugt eine Referenzspannung und einen Anweisungswert. Wenn der
Ausgangsanschluss leerläuft, wird
eine Rücklaufspannung
an den Ausgangsanschluss angelegt und gibt der Sollspannungsgenerator
eine Sollspannung, die gleich dem Anweisungswert ist, an dem Ausgangsanschluss
aus. Der Sollspannungsgenerator beinhaltet einen Spannungsteiler
zum Teilen einer Ausgangsspannung, die an dem Ausgangsanschluss
auftritt. Der Komparator vergleicht die geteilte Spannung mit der
Referenzspannung und gibt ein Lastunterbrechungs-Erfassungssignal
auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses aus.