DE102007053041A1

DE102007053041A1 - Schaltungsanordnung für ein Steuergerät

Info

Publication number: DE102007053041A1
Application number: DE200710053041
Authority: DE
Inventors: Andreas Chatzidimitriou
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-05-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Steuergerät (6), die zwei antiparallel in Reihe geschaltete Feldeffekttransistoren (8, 10) sowie eine Zener-Diode (24), die an einer Verbindung zwischen den beiden Feldeffekttransistoren (8, 10) direkt angeschlossen ist, aufweist und dazu ausgebildet ist, eine dem Steuergerät (6) bereitgestellte Spannung derart zu begrenzen, dass das Steuergerät (6) vor Überspannungspulsen geschützt ist. Weiterhin umfasst die Erfindung ein Steuergerät (6) sowie ein Verfahren zur Bereitstellung einer Spannung für ein Steuergerät (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Steuergerät, ein Steuergerät und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Spannung für ein Steuergerät.
Stand der Technik
Um ein Steuergerät für eine automotive Anwendung vor zu hohen Spannungen, bspw. einem sog. loaddump oder Überspannungspuls, aus einer Batterie zu schützen, wird eine Sicherung bereitgestellt, die unterschiedliche Schaltelemente umfasst und zwischen der Batterie und dem Steuergerät vorgesehen ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Steuergerät, die zwei antiparallele in Reihe geschaltete Feldeffekttransistoren (FET) sowie eine Zener-Diode, die an einer Verbindung, bspw. einer Verbindungsleitung, zwischen den beiden Feldeffekttransistoren direkt angeschlossen ist, aufweist. Diese Schaltungsanordnung ist dazu ausgebildet, eine dem Steuergerät bereitgestellte Spannung derart zu begrenzen, dass das Steuergerät vor Überspannungspulsen geschützt ist.
Die Schaltungsanordnung ist bspw. auch für Steuergeräte, die für Fahrzeuge vorgesehen sind, geeignet. Dabei kann die Schaltungsanordnung als eine kompakte Baueinheit, die die zwei Feldeffekttransistoren sowie die Zener-Diode und weitere elektrische Bauelemente umfasst, ausgebildet, in dem Steuergerät integriert und/oder unter Verbindung mit Außenkontakten des Steuergeräts dem Steuergerät vorgeschaltet sein.
Somit weist die Schaltungsanordnung einen ersten und einen zweiten Feldeffekttransistor auf, wobei mindestens einer der beiden Feldeffekttransistoren und insbesondere der zweite Feldeffekttransistor (T2) während eines Lastabfalls in einem Linearbetrieb betrieben wird.
Als weiteres elektronisches Bauelement kann die Schaltungsanordnung mindestens eine zweite Diode aufweisen, die zum Einstellen einer Gatespannung mindestens eines der beiden Feldeffekttransistoren, insbesondere des ersten Feldeffekttransistors ausgebildet ist. Hierzu ist diese mindestens eine zweite Diode an einem Gateanschluss mindestens einer der beiden Feldeffekttransistoren, insbesondere des zweiten Feldeffekttransistors angeschlossen. Durch Vorsehen dieser zweiten mindestens einen zweiten Diode ist es möglich, den mindestens einen Feldeffekttransistor während des Lastabfalls in dem Linearbetrieb zu betreiben.
Die beiden Feldeffekttransistoren weisen neben dem Gateanschluss bzw. Gatteranschluss, jeweils einen Source- und somit Quellanschuss sowie einen Drainanschluss (Senke) auf.
Durch Einstellung einer Gatespannung an einem Gateanschluss mindestens eines der beiden Feldeffekttransistoren kann ein zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss fließender Strom in geeigneter Weise reguliert und somit eingestellt werden.
Zur Bereitstellung der antiparallelen Schaltung werden die beiden Feldeffekttransistoren über gleichartige Anschlüsse in Reihe geschaltet. Dies bedeutet, dass entweder die beiden Sourceanschlüsse der beiden Feldeffekttransistoren oder die beiden Drainanschlüsse der Feldeffekttransistoren miteinander verbunden sind. Somit wird in Ausgestaltung eine sog. Back-to-Back-Schaltung für die beiden Feldeffekttransistoren bereitgestellt.
Außerdem ist innerhalb der Schaltungsanordnung vorgesehen, dem zweiten Feldeffekttransistor eine Gatespannung bereitzustellen und/oder diese Gatespannung zu regulieren.
Ein erfindungsgemäßes Steuergerät weist mindestens eine voranstehend beschriebene Schaltungsanordnung auf.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Bereitstellen einer Spannung für ein Steuergerät, bei dem die Spannung durch eine vorgestellte, erfindungsgemäße Schaltungsanordnung derart begrenzt wird, dass das Steuergerät vor Überspannungspulsen geschützt wird.
Hierzu ist u. a. vorgesehen, dass die Schaltungsanordnung zwischen einer Spannungsquelle und mindestens einem elektronischen Bauteil des Steuergeräts geschaltet wird.
In Ausgestaltung ist vorgesehen, dass Funktionen der Schaltungsanordnung oder zumindest von einzelnen elektronischen Bauteile oder Elementen der Schaltungsanordnung als Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert werden können. Außerdem ist vorgesehen, dass die Schaltungsanordnung für das Steuergerät zur Durchführung sämtlicher Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
Mit der Erfindung ergibt sich u. a., dass die Schaltungsanordnung das Steuergerät vor zu hohen Spannungspulsen während eines sog. Loaddumps, d. h. eines Überspannungspulses, schützt. Dabei wird die dem Steuergerät von einer Spannungsquelle, bspw. von einer Batterie, zur Verfügung gestellte Spannung begrenzt, so dass es möglich ist, in dem Steuergerät kostengünstigere elektronische Komponenten bzw. Bauelemente einzusetzen. Die vorgesehene Schaltungsanordnung ist insgesamt vergleichsweise robust ausgebildet.
In einer Ausgestaltung wird insbesondere der zweite Feldeffekttransistor (T2) während des Lastabfalls im Linearbetrieb betrieben. Um den zweiten Feldeffekttransistor und somit die Schaltungsanordnung robuster zu gestalten, kommt direkt zwischen den beiden Feldeffekttransistoren eine erste Zener-Diode zum Einsatz. Diese Zener-Diode ist dazu geeignet, während des Lastabfalls als eine erste Vorstufe der Schaltungsanordnung einen entstehenden Spannungspuls auf ca. 60 Volt zu reduzieren. Durch diese Maßnahme wird u. a. eine Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung, die dem Steuergerät bereitzustellen ist, geregelt. Eine Höhe der Ausgangsspannung kann dabei über die zweite Diode eingestellt werden. Eine weitere Reduktion der Spannung wird durch den zweiten Feldeffekttransistor realisiert, der im Falle eines Lastabfalls in den Linearbetrieb geht.
Bei einer Variante können Feldeffekttransistoren mit einem geringen Widerstand (R_DSON) zwischen dem Drain- und Sourceanschluss benutzt werden. Die Schaltungsanordnung ist somit als Loaddump- und Verpolschutz eines Steuergeräts geeignet. Üblicherweise kann die Schaltungsanordnung auch für Motorsteuergeräte von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Ausführungsform der Erfindung
1 zeigt in schematischer Darstellung einzelne elektronische Elemente einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 2. Dabei ist vorgesehen, dass diese Schaltungsanordnung 2 zwischen einer Spannungsquelle 4 und einem Steuergerät 6 geschaltet ist. Dabei weist die Schaltungsanordnung 2 einen ersten Feldeffekttransistor (T1) 10 und einen zweiten Feldeffekttransistor (T2) 8 auf. Der erste Feldeffekttransistor 10 umfasst einen Sourceanschluss 12, einen Drainanschluss 14 sowie einen Gateanschluss 16. Der zweite Feldeffekttransistor 8 weist ebenfalls einen Sourceanschluss 18, einen Drainanschluss 20 und einen Gateanschluss 22 auf.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die beiden Feldeffekttransistoren 8, 10 zwischen der Spannungsquelle 4 und dem Steuergerät 6 antiparallel und somit back-to-back hintereinander in Reihe geschaltet, wobei die Drainanschlüsse 14, 20 der beiden Feldeffekttransistoren 8, 10 zueinander benachbart und die Sourceanschlüsse 12, 18 voneinander abgewandt sind.
Weiterhin weist die hier gezeigte Schaltungsanordnung 2 eine Zener-Diode 24 auf, die an einer Stelle zwischen einer Verbindung der beiden Feldeffekttransistoren 8, 10 mit den beiden Feldeffekttransistoren 8, 10 direkt verbunden ist. Die Zener-Diode 24 sowie eine zweite, weitere Diode 26, ein zu der zweiten Diode 26 parallel verlaufender Kondensator 28, ein Eingang 30 des Steuergeräts sowie ein Ausgang 32 des Steuergeräts liegen in der vorliegenden Ausführungsform jeweils auf Masse 34.
Die zweite Diode 26 ist mit dem Gateanschluss 16 des zweiten Feldeffekttransistors 8 verbunden und dazu ausgebildet, eine Gatespannung für diesen Feldeffekttransistor 8 einzustellen. Außerdem wird innerhalb Schaltungsanordnung 2 über den Gateanschluss 22 des ersten Feldeffekttransistors 10 eine Gatespannung des zweiten Feldeffekttransistors 10 eingestellt.
Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung 2 einen ersten elektrischen Widerstand R₁ 38, der parallel zu dem zweiten Feldeffekttransistor 8 geschaltet ist, einen zweiten elektrischen Widerstand R₂ 40, der zwischen der elektronischen Komponente und dem Gateanschluss 22 des zweiten Feldeffekttransistors angeordnet ist sowie einen dritten elektrischen Widerstand 42, der zwischen der zweiten Diode 26 und der elektronischen Komponente 36, die beide zueinander parallel geschaltet sind, geschaltet ist.
Mit der hier vorgestellten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 2 ist es möglich, eine von der Spannungsquelle 4 bereitgestellte Spannung derart einzustellen, dass das Steuergerät vor Überspannungspulsen geschützt wird.

Claims

Schaltungsanordnung für ein Steuergerät (6), die zwei antiparallel in Reihe geschaltete Feldeffekttransistoren (8, 10) sowie eine Zener-Diode (24), die zwischen den beiden Feldeffekttransistoren (8, 10) direkt angeschlossen ist, aufweist und dazu ausgebildet ist, eine dem Steuergerät (6) bereitgestellte Spannung derart zu begrenzen, dass das Steuergerät (6) vor Überspannungspulsen geschützt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei dem mindestens ein Feldeffekttransistor (8, 10) während eines Lastabfalls in einem Linearbetrieb betrieben wird.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, die mindestens eine zweite Diode aufweist, die zum Einstellen einer Gatespannung ausgebildet ist, wobei die mindestens eine zweite Diode (26) an einem Gateanschluss (16) des mindestens einen Feldeffekttransistors (8, 10) angeschlossen ist.
Schaltungsanordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die beiden Feldeffekttransistoren (8, 10) an gleichen Anschlüsse miteinander verbunden in Reihe geschaltet sind.
Steuergerät, das mindestens eine Schaltungsanordnung (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche aufweist.
Verfahren zum Bereitstellen einer Spannung für ein Steuergerät (6), bei dem die Spannung durch eine Schaltungsanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 derart begrenzt wird, dass das Steuergerät (6) vor Überspannungspulsen geschützt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Schaltungsanordnung (2) zwischen eine Spannungsquelle (4) und mindestens einem elektronischen Bauteil des Steuergeräts (6) geschaltet wird.