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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion des Vorhandenseins
einer Last, insbesondere einer induktiven Last, zwischen Anschlussklemmen einer
Ansteuerschaltung, bzw. zur Detektion einer Unterbrechung einer
Last zwischen den Anschlussklemmen (Open Load Detection), und eine
Ansteuerschaltung für
eine Last.
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Induktive
Lasten, wie Elektromotoren oder Magnetventile, werden zu verschiedensten
Zwecken, beispielsweise in Automobilen, eingesetzt. Insbesondere
bei Anwendungen, die sicherheitsrelevant sind, wie z. B. Insassenschutzsysteme,
oder die den Schadstoffausstoß des
Fahrzeugs beeinflussen, sind hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit
der induktiven Lasten und die die Lasten ansteuernden Ansteuerschaltungen
zu stellen. Zu einem Ausfall der induktiven Last kann es beispielsweise
durch eine Unterbrechung einer elektrischen Leitungsverbindung zwischen
der Last und der Ansteuerschaltung oder innerhalb der induktiven
Last selbst kommen. Das Vorhandensein der Last bzw. deren ordnungsgemäßes Funktionieren
soll dabei regelmäßig, idealerweise
während
des Betriebs, detektiert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Bei
einem Verfahren gemäß einem
Beispiel der Erfindung zur Detektion eines Vorhandenseins einer
induktiven Last zwischen Anschlussklemmen einer Ansteuerschaltung
ist vorgesehen, eine Versorgungsspannung zyklisch an die Anschlussklemmen anzulegen
und ein elektrisches Potential an einer der Anschlussklemmen zu
einem Auswertezeitpunkt nach einem Anlegen der Versorgungsspannung
auszuwerten, wobei das Vorhandensein einer induktiven Last angenommen
wird, wenn das elektrische Po tential zum Auswertezeitpunkt um mehr
als einen vorgegebenen Schwellenwert von einem Potentialwert bei anliegender
Versorgungsspannung abweicht.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für eine Last,
wobei die Ansteuerschaltung aufweist: erste und zweite Anschlussklemmen
zum Anschließen
der Last; eine Schaltanordnung zum zyklischen Anlegen einer Versorgungsspannung
an die Anschlussklemmen während
Einschaltdauern; wenigstens eine Schaltung zur Erkennung von Lastunterbrechung
die an eine der Anschlussklemmen angeschlossen ist und die dazu ausgebildet
ist, ein elektrisches Potential an dieser Anschlussklemme während wenigstens
eines Auswertezeitpunkts, der zeitlich nach einer der Einschaltdauern
liegt, auszuwerten und ein Lastunterbrechungssignal bereitzustellen,
das abhängig
davon ist, ob das elektrische Potential an der Anschlussklemme zum
Auswertezeitpunkt um mehr als einen vorgegebenen Vergleichswert
von einem Potential an der Anschlussklemme bei anliegender Versorgungsspannung
abweicht.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren
näher erläutert. In
den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen
gleiche Schaltungskomponenten und Signale mit gleicher Bedeutung.
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1 zeigt
ein erstes Beispiel einer Ansteuerschaltung zur Ansteuerung einer
Last mit einer Schaltung zur Erkennung von Lastunterbrechung.
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2 zeigt
beispielhaft zeitliche Verläufe
der in der Ansteuerschaltung gemäß 1 vorkommenden
Signale zur Veranschaulichung der Funktionsweise.
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3 zeigt
ein Beispiel der Schaltung zur Erkennung einer Lastunterbrechung.
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4 zeigt
eine gegenüber
der Schaltungsanordnung gemäß 1 abgewandelte
Schaltungsanordnung.
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5 zeigt
ein zweites Beispiel einer Ansteuerschaltung zur Ansteuerung einer
Last.
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6 zeigt
zeitliche Verläufe
ausgewählter in
der Ansteuerschaltung gemäß 5 vorkommender
Signale zur Veranschaulichung der Funktionsweise.
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7 zeigt
ein drittes Beispiel einer Ansteuerschaltung zur Ansteuerung einer
Last.
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8 zeigt
ein viertes Beispiel einer Ansteuerschaltung zur Ansteuerung einer
Last.
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9 zeigt
zeitliche Verläufe
ausgewählter, in
der Ansteuerschaltung gemäß 8 vorkommender
Signale zur Veranschaulichung der Funktionsweise.
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10 zeigt
ein fünftes
Beispiel einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last.
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11 zeigt
eine eine Brückenschaltung aufweisende
Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last.
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12 zeigt
eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last, die eine Klemmschaltung zur
Begrenzung eines Spannungsabfalls über der Last aufweist.
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13 veranschaulicht
ein Verfahren zur Ermittlung eines Auswertezeitpunkts.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Ansteuerschaltung zur Ansteuerung einer Last 11, insbesondere
einer induktiven Last. Diese induktive Last 11 ist beispielsweise
ein Gleichstromelektromotor oder ein Magnetventil und kann durch
zyklisches Anlegen einer Versorgungsspannung angesteuert werden.
Während
einer solchen zyklischen Ansteuerung wird während aufeinanderfolgender
Ansteuerperioden jeweils für
eine Einschaltdauer, auf die eine Ausschaltdauer folgt, eine Ansteuerspannung
an die induktive Last angelegt. Ein Tastverhältnis (Duty Cycle) der zyklischen
Ansteuerung, also das Verhältnis
zwischen Einschaltdauer und Gesamtdauer der Ansteuerperiode, bestimmt
beispielsweise bei einem Elektromotor den Motorstrom und damit das
Drehmoment. Indirekt wird dadurch auch die Drehzahl beeinflusst.
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Zum
zyklischen Anlegen einer Versorgungsspannung zwischen den Anschlussklemmen 12, 13, und
damit über
der Last 11 – sofern
eine vorhanden ist – weist
die in 1 dargestellte Ansteuerschaltung eine Spannungsversorgungsklemme
für ein
erstes Versorgungspotential bzw. positives Versorgungspotential
V+ und eine zweite Spannungsversorgungsklemme für ein zweites Versorgungspotential
bzw. Bezugspotential GND, z. B. Masse, auf. V bezeichnet nachfolgend
eine zwischen den Spannungsversorgungsklemmen anliegende Versorgungsspannung.
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Die
Ansteuerschaltung weist außerdem
eine Schaltanordnung zum zyklischen Anlegen der Versorgungsspannung
V an die Anschlussklemmen 12, 13 auf. Diese Schaltanordnung
ist in dem Beispiel gemäß 1 als
Schalter 15 ausgebildet, der als Low-Side-Schalter zwischen
die zweite Anschlussklemme 13 für die Last und die zweite Spannungsversorgungsklemme
geschaltet ist. Die erste Anschlussklemme 12 für die Last 11 ist
bei der in Figur dargestellten Ansteuerschaltung an die erste Spannungsversorgungsklemme
angeschlossen. Das Schaltelement 15 ist beispielsweise
ein Halbleiterschalter, wie zum Beispiel ein MOSFET, ein IGBT oder
ein Bipolartransistor, und ist wäh rend
des Betriebs der Ansteuerschaltung durch ein pulsweitenmoduliertes
Ansteuersignal S1 angesteuert. Eine vorhandene Last 11 liegt
bei dieser Ansteuerschaltung in Reihe zu dem Schaltelement 15 zwischen
den Versorgungsspannungsklemmen, so dass bei leitend angesteuertem
Schalter 15 die zwischen den Versorgungsspannungsklemmen
anliegende Versorgungsspannung V annähernd vollständig über der
Last 11 anliegt. Ein Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Signals
S1 bestimmt hierbei das Tastverhältnis,
mit dem zyklisch die Versorgungsspannung V an die induktive Last 11 angelegt
wird.
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Die
induktive Last 11 nimmt bei geschlossenem Schaltelement 15 elektrische
Energie auf. Um nach Öffnen
des Schaltelements 15 ein Abkommutieren der induktiven
Last 11 zu ermöglichen,
ist ein Freilaufelement 14 vorgesehen, das in dem dargestellten
Beispiel zwischen die Anschlussklemmen 12, 13,
und damit parallel zu einer vorhandenen Last 11, geschaltet
ist. Dieses Freilaufelement ist in dem dargestellten Beispiel als
Diode realisiert, die in Flussrichtung zwischen die zweite und erste
Anschlussklemme 13, 12 geschaltet ist.
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2 veranschaulicht
anhand zeitlicher Verläufe
des Ansteuersignals S1 des Schaltelements 15 und eines
elektrischen Potentials V20 an der zweiten Anschlussklemme 13,
das nachfolgend als Auswertepotentials bezeichnet ist, die Funktionsweise
der in 1 dargestellten Ansteuerschaltung. Zu Zwecken der
Erläuterung
sei dabei angenommen, dass der Schalter 15 bis zu einem
ersten Zeitpunkt t1 zunächst geschlossen
sei. Annähernd
die gesamte Versorgungsspannung liegt bis dahin zwischen den Anschlussklemmen 12, 13 und
dadurch über
der induktive Last 11 an, sofern kein Kurzschluss der Last 11 vorliegt,
wovon für
die nachfolgende Erläuterung ausgegangen
wird. Die Detektion eines solchen Kurzschlusses der Last ist nicht
Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Wenn annähernd die gesamte Versorgungsspannung
zwischen den Anschlussklemmen 12, 13 anliegt,
entspricht das elektrische Potential V20 der zweiten Anschlussklemme 13 bei geschlossenem
bzw. leitend an gesteuertem Schalter 15 – bei Vernachlässigung
eines Einschaltwiderstandes des Schalters 15 und von Leitungswiderständen – dem Bezugspotential
GND. Die Spannung über dem
Schalter 15 ist dabei Null.
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Wird
der Schalter 15 zum Zeitpunkt t1 geöffnet, so beginnt das elektrische
Potential an der zweiten Anschlussklemme 13 bedingt durch
die in der induktiven Last 11 zuvor gespeicherte Energie
anzusteigen und ein Freilaufstrom über das Freilaufelement 14 zwischen
den Anschlussklemmen 12, 13 beginnt zu fließen. Das
elektrische Potential an der zweiten Anschlussklemme 13 übersteigt
dabei das erste Versorgungspotential V+, und zwar um einen Wert,
der der Durchlassspannung der Freilaufdiode 14 entspricht.
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Die
Geschwindigkeit, mit welcher das elektrische Potential V20 der zweiten
Anschlussklemme 13 nach dem öffnen des Schalters 15 ausgehend
von dem Bezugspotential GND ansteigt, ist dabei abhängig von
einer zuvor bei geschlossenem Schalter 15 in der induktiven
Last 11 gespeicherten elektrischen Energie, und ist bei
einer gegebenen Einschaltdauer abhängig vom Induktivitätswert der
induktiven Last und von einer zeitlichen Änderung des die Last durchfließenden Stromes.
Diese zeitliche Änderung des
Stromes ist dabei abhängig
vom Schaltverhalten des Schalters 15, insbesondere von
dessen Schaltgeschwindigkeit. Die gespeicherte Energie ist bei einer
gegebenen Einschaltdauer dabei umso größer, je größer der Induktivitätswert der
induktiven Last 11 ist. Entsprechend ist die Stromstärke eines
durch die Last 11 nach öffnen
des Schalters 15 fließender
Freilaufstrom I11 abhängig
von der zuvor in der induktiven Last 11 gespeicherten elektrischen
Energie, und damit abhängig
vom Induktivitätswert
der Last. Mit zunehmender Dauer des Freilaufstromes, und damit mit
zunehmender Entmagnetisierung der induktiven Last 11, sinkt
das elektrische Potential an der zweiten Anschlussklemme 13 wieder
ab, was in 2 jedoch nicht explizit dargestellt
ist. Der Zeitmaßstab
in 2 ist so gewählt,
dass die Zeitdauer, während der
die induktive Last 11 abkommutiert sehr lang ist im Vergleich
zur Anstiegsdauer des elektrischen Potentials V20 nach Öffnen des
Schalters 15.
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Zur
weiteren Erläuterung
sei ein Fehlerfall betrachtet, bei dem eine elektrische Verbindung
zwischen den beiden Anschlussklemmen 12, 13 vollständig unterbrochen
ist, und bei dem eine elektrische Impedanz zwischen den Anschlussklemmen 12, 13 ausschließlich einen
ohmschen Anteil besitzt, dessen Wert abhängig ist von einer elektrischen
Isolation zwischen den Anschlussklemmen 12, 13,
und der im Idealfall gegen Unendlich geht. Bei einem unendlich hohen
Widerstand zwischen den Anschlussklemmen 12, 13 bleibt
das elektrische Potential an der zweiten Anschlussklemme 13 nach Öffnen des Schalters 15 auf
Bezugspotential. Mit "Normalbetriebszustand" wird nachfolgend
ein Betriebszustand bezeichnet, bei dem eine ansteuerbare induktive Last 11 zwischen
die Anschlussklemmen 12, 13 geschaltet ist. Mit "Unterbrechungszustand" wird ein Betriebszustand
bezeichnet, bei dem eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlussklemmen 12, 13 unterbrochen
ist. Eine solche Unterbrechung kann aus einem Defekt der induktiven
Last oder aus einer Unterbrechung von Zuleitungen zu der Last resultieren.
Um einen solchen Unterbrechungszustand von einem Normalbetriebszustand
unterscheiden zu können,
ist bei einem Ausführungsbeispiel
vorgesehen, das elektrische Potential V20 an der zweiten Anschlussklemme 13 nach
dem Öffnen
des Schalters 15 auszuwerten und zu Ermitteln, ob der Betrag
einer Differenz zwischen dem elektrischen Potential V20 nach Öffnen des
Schalters und dem elektrischen Potential V20 vor Öffnen des
Schalters, die nachfolgend als Spannungshub bzw. Potentialhub bezeichnet wird,
größer ist
als ein vorgegebener Vergleichswert. Man macht sich hierbei die
Erkenntnis zunutze, dass eine Änderung
des elektrischen Potentials V20 an der zweiten Anschlussklemme 13 nach
einem Öffnen des
Schalters eine induktive Last zwischen den Anschlussklemmen 12, 13 voraussetzt,
die bei zuvor geschlossenem Schalter 15 elektrische Energie
aufnimmt und die nach Öffnen
des Schalters 15 über die Freilaufdiode 14 abkommutiert
und dadurch ein Ansteigen des elektrischen Potentials an der zweiten Anschlussklemme 13 bewirkt.
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Zur
Detektion des Vorhandenseins einer induktiven Last 11 bzw.
zur Detektion einer Unterbrechung der induktiven Last weist die
in 1 dargestellte Ansteuerschaltung eine Schaltung
zur Erkennung/Detektion einer Lastunterbrechung 20 auf,
die an die zweite Anschlussklemme 13 der Ansteuerschaltung
angeschlossen ist. Die dargestellte Schaltung 20 weist
eine Vergleicheranordnung 21, beispielsweise einen Komparator
auf, die den Spannungshub des Auswertepotentials V20 mit dem Vergleichswert
vergleicht. In dem dargestellten Beispiel vergleicht die Vergleicheranordnung 21 das
Auswertepotential hierzu mit einer von einer Referenzspannungsquelle 22 bereitgestellten
Referenzspannung Vref vergleicht. Diese Referenzspannung Vref entspricht
in dem Beispiel dem Vergleichswert, mit dem der Potentialhub des
Auswertepotentials verglichen wird. Während der Einschaltdauer liegt
das elektrische Potential V20 der zweiten Anschlussklemme 13 – in bereits
zuvor erläuterter
Weise – auf
Bezugspotential. Um zu ermitteln, ob dieses Potential V20 nach Öffnen des
Schalters um mehr als den Wert des Referenzpotentials Vref ansteigt,
ist die Referenzspannungsquelle 22 in dem dargestellten
Beispiel zwischen einen der Eingänge,
in dem Beispiel dem Minus-Eingang, des Vergleichers 21 und
Bezugspotential GND geschaltet. Ein anderer Eingang, in dem Beispiel
der Plus-Eingang, des Vergleichers 21 ist an die zweite
Anschlussklemme 13 der Ansteuerschaltung angeschlossen.
Am Ausgang des Vergleichers 21 steht ein Vergleichssignal
S21 zur Verfügung,
das abhängig
ist von einem Vergleich des elektrischen Potentials V21 an der zweiten
Anschlussklemme 13 und dem Referenzpotential Vref. Dieses
Vergleichssignal S21 nimmt in dem dargestellten Beispiel einen High-Pegel
an, wenn das Auswertepotential V20 an der zweiten Anschlussklemme 13 größer ist
als die Referenzspannung Vref. Dies ist gleichbedeutend damit, dass
das Auswertepotential V20 nach Öffnen des
Schalters um mehr als die Refe renzspannung Vref über den Wert des Auswertepotentials
vor öffnen des
Schalters ansteigt bzw. dass der Potentialhub des Auswertepotentials
größer ist
als die dem Vergleichswert entsprechende Referenzspannung Vref.
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Dem
Ausgang des Vergleichers 21 ist bei der in 1 dargestellten
Schaltung zur Erkennung einer Lastunterbrechung 20 eine
Auswerteschaltung 24 nachgeschaltet, die dazu ausgebildet
ist, das Vergleichssignal S21 zu einem vorgegebenen Auswertezeitpunkt
auszuwerten. Die zeitliche Lage des Auswertezeitpunktes ist beispielsweise
von dem pulsweitenmodulierten Ansteuersignal S1 des Schalters 15 abhängig. So
ist bei einem Ausführungsbeispiel
vorgesehen, dass der Auswertezeitpunkt eine vorgegebene Zeitdauer
nach dem Zeitpunkt liegt, zu dem das Ansteuersignal S1 einen den
Schalter 15 sperrenden bzw. öffnenden Pegel annimmt.
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Die
Referenzspannung Vref ist so gewählt, dass
das Auswertepotential V20 bei einer ordnungsgemäß angeschlossenen und intakten
induktiven Last 11 sich während der Ansteuerpause des
Schalters 15 um einen Potentialwert ändert, der größer ist als
die Referenzspannung Vref. Für
die in 1 dargestellte Ansteuerschaltung entspricht der
Potentialhub des Auswertepotentials V20 nach öffnen des Schalters 15 einer
Summe aus der Versorgungsspannung V und der Durchflussspannung der
Freilaufdiode 14. Die Referenzspannung Vref kann in einem
weiten Bereich gewählt
werden, und kann beispielsweise von der Versorgungsspannung V abhängig sein.
So kann die Referenzspannung beispielsweise zwischen 50% und 75%
der Versorgungsspannung betragen. Eine solche von der Versorgungsspannung
abhängige
Referenzspannung kann beispielsweise über einen einfachen Spannungsteiler (nicht
dargestellt) aus der zwischen den Versorgungsspannungsklemmen anliegenden
Versorgungsspannung V abgeleitet werden.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
besitzt die Referenzspannung Vref einen von der Versorgungsspannung
V unabhängi gen
konstanten Wert, der für
das Ausführungsbeispiel
gemäß 1 beispielsweise
zwischen 3V und 5V liegt. Eine solche konstante Referenzspannung
kann durch eine Referenzspannungsquelle (nicht dargestellt), wie
beispielsweise eine Bandgap-Referenzschaltung,
bereitgestellt werden.
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Die
Wahl des Vergleichswertes bestimmt maßgeblich die Störempfindlichkeit
der Schaltung zur Detektion der Lastunterbrechung, wie nachfolgend
anhand zweier Extrembeispiele erläutert wird: Wird der Wert der
Referenzspannung Vref sehr klein gewählt, so genügen bereits kleine Induktivitäten, wie z.
B. parasitäre
Induktivitäten
zwischen den Anschlussklemmen, um das Auswertepotential über die Referenzspannung
Vref ansteigen zu lassen. Werden der Vergleichswert bzw. die Referenzspannung Vref
hingegen sehr groß gewählt, so
besteht die Gefahr einer fälschlicherweise
detektierten Lastunterbrechung, da erst nach einem starken Anstieg
des Auswertepotential eine vorhandene Last detektiert wird.
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Optional
weist die Schaltung zur Erkennung einer Lastunterbrechung 20 eine
Stromquelle 23 auf, die in dem dargestellten Beispiel zwischen
die zweite Anschlussklemme 13 und Bezugspotential GND geschaltet
ist. Diese Stromquelle ist dabei so gewählt, dass deren Strom kleiner
ist als ein bei einer ordnungsgemäß angeschlossenen induktiven
Last fließender
Freilaufstrom. Die Stromquelle 23 hat bei einer ordnungsgemäß angeschlossenen
und intakten induktiven Last 11 damit keinen oder nur geringen Einfluss
auf das Auswertepotential V20. Bei einer nicht angeschlossenen oder
nicht intakten induktiven Last bewirkt die Stromquelle 23,
dass eine gegebenenfalls zwischen den Anschlussklemmen 12, 13 vorhandene
parasitäre
Induktivität
und/oder ein parasitärer
Widerstand nach Öffnen
des Schalters 15 das Auswertepotential an der zweiten Anschlussklemme 13 nicht über den
Wert der Referenzspannung Vref ansteigen lässt. Ein durch solche parasitären Effekte nach Öffnen des
Schalters 15 fließender
Strom ist dabei kleiner oder gleich dem von der Stromquelle 23 aufgenommenen Strom,
so dass das Auswertepotential V20 nach Öffnen des Schalters 15 in
diesem Fall unterhalb der Referenzspannung Vref bleibt. Bei nicht
vorhandener oder nicht intakter induktiver Last und einem rein ohmschen
Widerstand zwischen den Anschlussklemmen 12, 13 bewirkt
die Stromquelle 23, dass ein Großteil der Versorgungsspannung
V sicher zwischen den Anschlussklemmen 12, 13 abfällt, so
dass das Versorgungspotential V20 ebenfalls unterhalb der Referenzspannung
Vref bleibt. In 2 ist strichpunktiert der Verlauf
des Auswertepotentials V20 für
den Fall dargestellt, dass eine ohmsche Last zwischen den Anschlussklemmen 12, 13 und
eine Stromquelle 23 in der Schaltung zur Erkennung von Lastunterbrechung
vorhanden ist. Der ohmsche Widerstand dieser ohmschen Last ist dabei
kleiner als Unendlich, so dass das Auswertepotential V20 zwar einen
Wert ungleich Null jedoch kleiner als die Referenzspannung bzw.
das Referenzpotential Vref annimmt. Die Wahl der Referenzspannung
Vref bestimmt hierbei, ab welchem Widerstandswert der ohmschen Last
eine Lastunterbrechung detektiert wird. Je größer die Referenzspannung Vref
bei dem Beispiel gemäß 1 ist,
um so kleiner ist der Widerstandswert, ab dem Lastunterbrechung
detektiert wird.
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Ein
mögliches
schaltungstechnisches Realisierungsbeispiel der Auswerteschaltung 24 ist
in 3 dargestellt. Die Auswerteschaltung 24 umfasst bei
diesem Ausführungsbeispiel
ein Flip-Flop 241 mit einem invertierenden Setz-Eingang
S, dem das Vergleichersignal S21 zugeführt ist, und mit einem Takteingang,
dem ein Timersignal S242 zugeführt
ist. Der Timer 242 ist durch das Ansteuersignal S1 des Schalters 15 angesteuert
und wird jeweils zu einem Zeitpunkt gesetzt, zu dem der Schalter 15 geöffnet wird,
also beispielsweise bei einer fallenden Flanke des Ansteuersignals
S1. Das Ausgangssignal S242 dieses Timers 242 wechselt
seinen Pegel von einem ersten Pegelwert, beispielsweise ein Low-Pegel,
auf einen zweiten Pegelwert, beispielsweise ein High-Pegel, nach
Ablauf einer durch den Timer 242 vorgegebenen Wartezeit.
Das Flip-Flop 241 ist dazu ausgebildet, das am Setz-Eingang
anliegende Verglei chersignal S41 zum Zeitpunkt dieses Pegelwechsels
auszuwerten und das Flip-Flop 241 zu setzen, wenn das Vergleichssignal
S21 zu diesem Zeitpunkt einen Low-Pegel annimmt. Bezogen auf das
Ausführungsbeispiel
gemäß der 1 und 2 ist
ein Setzen des Flip-Flops 241 gleichbedeutend damit, dass das
Auswertepotential V20 zum Auswertezeitpunkt die Referenzspannung
Vref nicht überschritten
hat, was wiederum gleichbedeutend damit ist, dass keine intakte
induktive Last zwischen die Anschlussklemmen 12, 13 geschaltet
ist. Ein Ausgangssignal des Flip-Flops 241 repräsentiert
den Zustand einer zwischen die Anschlussklemmen 12, 13 angeschlossenen
Last, wobei beispielsweise bei einem High-Pegel dieses Ausgangssignals
S20 von einer nicht vorhandenen oder nicht intakten induktiven Last
ausgegangen wird. Das Ausgangssignal S20 der Schaltung zur Erkennung
einer Lastunterbrechung dient somit als Lastunterbrechungssignal.
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Die
Referenzspannung Vref ist bei der in 1 dargestellten
Schaltung auf Bezugspotential GND bezogen. Die Referenzspannung
Vref entspricht in diesem Beispiel dem Vergleichswert, mit dem der
Potentialhub des Auswertepotentials verglichen wird. Bezugnehmend
auf 4 besteht alternativ die Möglichkeit, die Referenzspannungsquelle zwischen
einen der Eingänge
des Komparators 21 und das Versorgungspotential V+ zu schalten.
Vom Vorhandensein einer Last zwischen den Anschlussklemmen 12, 13 wird
in diesem Fall dann ausgegangen, wenn das Auswertepotential nach Öffnen des Schalters
auf einen Wert ansteigt, der größer ist
als das Versorgungspotential V+ abzüglich der Referenzspannung
Vref. Der Vergleichswert, mit dem der Potentialhub des Auswertepotentials
verglichen wird, entspricht in diesem Fall der Differenz zwischen
dem Versorgungspotential V+ und der Referenzspannung Vref und ist
damit von dem Versorgungspotential bzw. der Versorgungsspannung
V+ abhängig.
Der gestrichelte, mit Vref bezeichnete Pfeil in 2 veranschaulicht
die Ermittlung des Vergleichswertes für diesen Fall.
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5 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Ansteuerschaltung zur Ansteuerung einer Last. Diese Ansteuerschaltung
unterscheidet sich von der in 1 dargestellten
Ansteuerschaltung dadurch, dass der Schalter 15 als High-Side-Schalter realisiert ist,
also zwischen die erste Versorgungspotentialklemme und die erste
Anschlussklemme 12 geschaltet ist, während die zweite Anschlussklemme
an die Versorgungspotentialklemme für das Bezugspotential GND angeschlossen
ist. Die Schaltung zur Erkennung einer Lastunterbrechung 20 ist
bei dieser Ansteuerschaltung an die erste Anschlussklemme 12 angeschlossen.
Das Auswertepotential V20 entspricht damit einem elektrischen Potential
an dieser ersten Anschlussklemme 12.
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Zeitliche
Verläufe
des Ansteuersignals S1 des Schalters 15, des Auswertepotentials
V20 und des Vergleichersignals S21 am Ausgang des Vergleichers 21 der
Schaltung zur Erkennung einer Lastunterbrechung 20 sind
in 6 dargestellt. Bei der in 5 dargestellten
Ansteuerschaltung entspricht das Auswertepotential V20 – bei Vernachlässigung von
Leitungswiderständen
und eines Einschaltwiderstands des Schalters 15 – während einer
Einschaltdauer des Schalters 15 dem positiven Versorgungspotential
V+. Bei Vorhandensein einer induktiven Last 11 zwischen
den Anschlussklemmen 12, 13 sinkt das Auswertepotential
V20 nach Öffnen
des Schalters 15 bis auf einen negativen Wert ab, der um den
Wert der Flussspannung der Freilaufdiode 14 unterhalb des
Bezugspotentials GND liegt. Ein Spannungshub des Auswertepotentials
V20 nach Öffnen des
Schalters 15 entspricht wie bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 der
Summe aus der Versorgungsspannung V+ und der Flussspannung der Freilaufdiode 14.
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Eine
korrekt angeschlossene und intakte induktive Last 11 wird
bei der in 5 dargestellten Ansteuerschaltung
dann angenommen, wenn das Auswertepotential V20 nach Öffnen des
Schalters 15 um mehr als den Wert der Referenzspannung
Vref absinkt. Der Vergleichswert, mit dem der Potentialhub des Auswertepotentials
verglichen wird, entspricht in diesem Fall der Referenzspannung
Vref. Die Referenzspannungsquelle, die die Referenzspannung Vref
bereitstellt, ist Bezug nehmend auf 5 hierzu
zwischen den Plus-Eingang des Vergleichers 21 und die Klemme
für das
positive Versorgungspotential V+ geschaltet. Das Auswertepotential V20
ist in diesem Fall dem negativen (invertierenden) Eingang des Komparators
zugeführt.
Die Referenzspannung Vref kann hierbei – wie auch in den anderen Beispielen – eine konstante,
durch eine Konstantspannungsquelle erzeugte Spannung sein oder kann von
der Versorgungsspannung V+ abhängig
sein, und kann dabei insbesondere proportional zu der Versorgungsspannung
V+ sein.
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Die
optional vorhandene Stromquelle 23 ist bei dieser Ansteuerschaltung
zwischen die erste Anschlussklemme 12 und ebenfalls die
Klemme für
das positive Versorgungspotential V+ geschaltet. Das Vergleichersignal
S21 am Ausgang des Vergleichers 21 nimmt hierbei einen
High-Pegel an, wenn das Auswertepotential V20 um den Wert der Referenzspannung
Vref unter das positive Versorgungspotential V+ abgesunken ist,
was in 6 zu einem Zeitpunkt t2 dargestellt ist.
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7 zeigt
eine Abwandlung der in 5 dargestellten Schaltungsanordnung.
Bei dieser Schaltungsanordnung ist die Referenzspannung Vref auf
Bezugspotential GND bezogen. Die Referenzspannungsquelle 22 ist
hierzu zwischen einen der Eingänge
des Vergleichers, in dem Beispiel den Plus-Eingang, und Bezugspotential
GND geschaltet. Ein Spannungshub, den das Auswertepotential V20, bei
dieser Schaltung mindestens erreichen muss, damit eine vorhandene
Last detektiert wird, ist hierbei von der Versorgungsspannung V+
und von der Referenzspannung Vref abhängig. Vom Vorhandensein einer
Last wird bei dieser Schaltung dann ausgegangen, wenn das Auswertepotential
V20 nach dem Öffnen
des Schalters unter den Wert des Referenzpotentials Vref absinkt.
Ein Spannungshub des Auswertepotentials V20 ist in diesem Fall größer als
die Differenz zwischen der Versorgungsspannung V+ und der Referenzspannung Vref.
Der Vergleichswert, um dem das Auswertepotential V20 nach öffnen des Schalters
mindestens von dem Wert vor öffnen
des Schalters abweichen muss, um eine vorhandene Last zu detektieren,
entspricht in diesem Fall dieser Differenz zwischen der Versorgungsspannung
V+ und der Referenzspannung Vref. Die Referenzspannung Vref kann
dabei – wie
bereits zuvor erläutert – von der
Versorgungsspannung V abhängig
sein oder unabhängig
von der Versorgungsspannung V sein.
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Ausgewertet
wird bei der in 7 dargestellten Schaltungsanordnung
der Spannungshub einer Spannung über
der Last 11.
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8 zeigt
eine gegenüber
der Ansteuerschaltung in 1 abgewandelte Ansteuerschaltung für eine induktive
Last 11. Zwischen die Anschlussklemmen 12, 13 ist
bei dieser Ansteuerschaltung ein schaltbares Freilaufelement 16 geschaltet,
das in dem dargestellten Beispiel als MOSFET mit integrierter Bodydiode 161 realisiert
ist. Dieses Freilaufelement 16 ist durch ein zweites Ansteuersignal
S2 angesteuert, das während
des Betriebs der Ansteuerschaltung derart auf das Ansteuersignal
S1 des Schalters 15 abgestimmt ist, dass das Freilaufelement 16 und
der Schalter 15 nicht gleichzeitig leitend angesteuert
sind, so dass Querströme
vermieden werden. Während
einer Verzögerungszeit
zwischen einer sperrenden Ansteuerung des Schalters 15 und einer
leitenden Ansteuerung des MOSFET 16 übernimmt bei dieser Schaltung
die Bodydiode des MOSFET einen Freilaufstrom. Die Schaltung 20 zur
Detektion der Lastunterbrechung ist in 8 lediglich als
Schaltungsblock dargestellt und ist beispielsweise entsprechend
der in 1 dargestellten Schaltung realisiert.
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9 zeigt
zeitliche Verläufe
der ersten und zweiten Ansteuersignale S1, S2, des Auswertepotentials
V20 an der zweiten Anschlussklemme 13 sowie des in der
Schaltung 20 zur Erkennung einer Lastunterbrechung erzeugten
Vergleichersignals S21. Bei der in 8 dargestellten
Ansteuerschaltung wird das Freilaufelement 16 zeitverzögert nach öffnen des Schal ters
S1 durch das Ansteuersignal S2 leitend angesteuert. t1 bezeichnet
in 9 einen Zeitpunkt, zu dem der Schalter S1 sperrend
angesteuert wird. t3 bezeichnet einen späteren Zeitpunkt, zu dem das Freilaufelement 16 leitend
angesteuert wird. Unmittelbar nach Öffnen des Schalters 15 funktioniert
die in 8 dargestellte Ansteuerschaltung entsprechend der
in 1 dargestellten Ansteuerschaltung. Die integrierte
Freilaufdiode 161 des Freilaufelements 16 funktioniert
hierbei entsprechend der in 1 dargestellten
Freilaufdiode 14. Nach Öffnen
des Schalters 15 und bei Vorhandensein einer korrekt angeschlossenen
und intakten induktiven Last steigt das Auswertepotential V20 in
diesem Fall auf einen Potentialwert an, der der Summe aus der Versorgungsspannung
V+ und der Durchlassspannung der integrierten Freilaufdiode 161 entspricht.
Nach der leitenden Ansteuerung des Freilaufelements entsteht ein
Freilaufstrompfad zwischen den Anschlussklemmen 12, 13, der – anders
als bei dem Freilaufelement 14 gemäß 1 oder der
integrierten Freilaufdiode 161 – in beiden Richtungen leitet.
Hierdurch sinkt das Auswertepotential V20 bei Vorhandensein einer
induktiven Last auf den Wert des oberen Versorgungspotentials V+
ab.
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Der
zeitliche Verlauf des Auswertepotentials V20 bei nicht vorhandener
induktiver Last, bzw. bei ohmscher Last zwischen den Anschlussklemmen 12, 13 ist
in 9 strichpunktiert dargestellt. Ausgehend von einem
niedrigen Potentialwert steigt das Auswertepotential bei Ansteuern
des Freilaufelements 16 in diesem Fall auf den Wert des
positiven Versorgungspotentials V+ an. Der Auswertezeitpunkt, zu
dem das Auswertepotential zur Detektion des Vorhandenseins einer
induktiven Last ausgewertet wird, liegt beispielsweise zwischen
dem Zeitpunkt t1, zu dem der Schalter 15 abgeschaltet wird,
und dem Zeitpunkt t3, zu dem das Freilaufelement 16 leitend
angesteuert wird. Der Auswertezeitpunkt liegt beispielsweise eine vorgegebene
Zeitdauer vor dem Zeitpunkt t3, zu dem das Freilaufelement 16 leitend
angesteuert wird.
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Da
sich das Auswertepotential V20 bedingt durch Schaltverzögerungen
erst zeitverzögert
nach einem Beginn der Ansteuerung des Freilaufelements ändert, ist
bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen,
das Auswertepotential V20 zu Beginn der Ansteuerung des Freilaufelements
auszuwerten.
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10 zeigt
eine Abwandlung der in 7 dargestellten Ansteuerschaltung.
Bei der in 10 dargestellten Ansteuerschaltung
ist anstelle einer Freilaufdiode ein schaltbares Freilaufelement 16 zwischen
die Anschlussklemmen 12, 13 geschaltet. Dieses
Freilaufelement 16 ist in dem dargestellten Beispiel als
MOSFET mit integrierter Freilaufdiode 161 realisiert und
durch ein zweites Ansteuersignal S2 angesteuert. Entsprechend der
in 8 dargestellten Ansteuerschaltung wird bei der
Ansteuerschaltung gemäß 10 das
Freilaufelement 16 zeitversetzt nach Öffnen des Schalters 15 leitend
angesteuert. Ein zeitlicher Verlauf des zweiten Ansteuersignals
S2 des Freilaufelements 16 ist für die in 8 dargestellte
Ansteuerschaltung in 5 gestrichelt dargestellt. t3
bezeichnet hierbei einen Zeitpunkt, zu dem das Freilaufelement 16 leitend
angesteuert wird. Der zeitliche Verlauf des Auswertepotentials V20
bei der in 10 dargestellten Ansteuerschaltung
entspricht bis zum Zeitpunkt t3 dem zeitlichen Verlauf des Auswertepotentials
V20 bei der Ansteuerschaltung gemäß 7. Nach
der leitenden Ansteuerung des Freilaufelements 16 verändert sich
das Auswertepotential V20 in Richtung des Bezugspotentials GND.
Ein Auswertezeitpunkt, zu dem das Auswertepotential V20 für die Detektion
eines Vorhandenseins einer induktiven Last ausgewertet wird, liegt
zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 und beispielsweise eine vorgegebene
Zeitdauer vor der leitenden Ansteuerung des Freilaufelements 16.
Dieser Auswertezeitpunkt kann allerdings auch dem Einschaltzeitpunkt
t3 des Freilaufelements entsprechen.
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Die
Schaltung zur Erkennung einer Lastunterbrechung 20 ist
bei der Ansteuerschaltung gemäß 9 lediglich
als Schal tungsblock dargestellt. Diese Schaltung 20 ist
beispielsweise entsprechend der Schaltung zur Erkennung einer Lastunterbrechung gemäß 4 realisiert,
weist also eine zwischen die Klemme für das positive Versorgungspotential
V+ und einen Vergleicher geschaltete Referenzspannungsquelle auf.
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11 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Ansteuerschaltung zur Ansteuerung einer induktiven Last. Diese
Ansteuerschaltung ist als Brückenschaltung
realisiert und weist zwei Halbbrücken mit
je zwei in Reihe geschalteten Schaltern 15, 16 bzw. 17, 18 auf.
Die Schalter der Halbbrücken
sind in dem dargestellten Beispiel als Halbleiterschalter, speziell
als MOSFET, realisiert. Eine erste der Halbbrücken umfasst einen als Low-Side-Schalter
verschalteten ersten Halbleiterschalter 15 und einen als High-Side-Schalter
verschalteten zweiten Halbleiterschalter 16. Die als MOSFET
realisierten Halbleiterschalter weisen jeweils eine integrierte
Freilaufdiode auf, die mit den Bezugszeichen 161 und 151 bezeichnet
sind. Die zweite Halbbrücke
weist einen als Low-Side-Schalter verschalteten dritten Halbleiterschalter 17 und
einen als High-Side-Schalter verschalteten vierten Halbleiterschalter 18 auf.
Das Bezugszeichen 181 bezeichnet eine integrierte Freilaufdiode
des vierten Halbleiterschalters 18, und das Bezugszeichen 171 bezeichnet
eine integrierte Freilaufdiode des dritten Halbleiterschalters 17.
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Eine
erste Anschlussklemme der in 11 dargestellten
Brückenschaltung
ist durch einen dem dritten und vierten Halbleiterschalter 17, 18 gemeinsamen
Schaltungsknoten gebildet. Eine zweite Anschlussklemme 13 der
Ansteuerschaltung ist durch einen dem ersten und zweiten Halbleiterschalter 15, 16 gemeinsamen
Schaltungsknoten gebildet.
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Die
Halbleiterschalter der beiden Halbbrücken 15, 16 bzw. 17, 18 sind
jeweils zwischen eine Klemme für
ein erstes Versorgungspotential V+ und eine Klemme für ein Bezugspotential
GND geschaltet, zwischen denen eine Versorgungsspannung V an liegt.
Die in 11 dargestellte Brückenschaltung ermöglicht ein
Anlegen der Versorgungsspannung V zwischen der ersten und zweiten
Anschlussklemme 12, 13 mit einer ersten oder einer
zweiten Polarität. Die
zwischen der ersten und zweiten Anschlussklemme 12, 13 anliegende
Versorgungsspannung besitzt ein positives Vorzeichen, wenn der erste
und vierte Schalter 15, 18 der Brückenschaltung
leitend und der zweite und dritte Schalter 16, 17 sperrend
angesteuert sind. Die Versorgungsspannung zwischen der ersten und
zweiten Anschlussklemme 12, 13 besitzt ein negatives
Vorzeichen, wenn der zweite und dritte Schalter 16, 17 leitend
und der erste und vierte Schalter 15, 18 sperrend
angesteuert sind. Die induktive Last 11 ist beispielsweise
ein Elektromotor, der bei einer Versorgungsspannung mit einer ersten
Polarität
eine erste Drehrichtung und bei einer Versorgungsspannung mit der
zweiten Polarität
eine zweite Drehrichtung besitzt.
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Zum
getakteten Anlegen einer positiven Versorgungsspannung zwischen
den Anschlussklemmen 12, 13 bzw. an die zwischen
den Anschlussklemmen 12, 13 angeschlossene Last 11 wird
der dritte Schalter 17 über
ein drittes Ansteuersignal S3 dauerhaft sperrend, der vierte Schalter 18 über ein viertes
Ansteuersignal S4 dauerhaft leitend und der erste Schalter 15 über ein
erstes Ansteuersignal S1 pulsweitenmoduliert angesteuert. Die erste
Anschlussklemme 12 liegt über dem leitend angesteuerten
vierten Schalter 18 dadurch dauerhaft auf dem positiven
Versorgungspotential V+. Die in 11 dargestellte
Brückenschaltung
funktioniert während dieses
Betriebszustandes entsprechend der in 8 dargestellten
Ansteuerschaltung. Der zweite Schalter 16 der Halbbrücke funktioniert
hierbei als gesteuertes Freilaufelement, der nach Öffnen des
ersten Schalters 15 zunächst über das
integrierte Freilaufelement 161 einen bei Abkommutieren
der induktiven Last 11 induzierten Freilaufstrom übernimmt.
Dieses Freilaufelement ist parallel zu der Reihenschaltung mit der
Last und dem dauerhaft leitend angesteuerten vierten Schalter 18,
und damit entsprechend der Beispiele gemäß der 1 und 8 parallel
zu der Last geschaltet.
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Zur
Detektion einer Lastunterbrechung ist eine erste Schaltung 20 vorgesehen,
die an die zweite Anschlussklemme 13 angeschlossen ist
und die entsprechend der anhand der 1 und 8 erläuterten
Schaltung 20 zur Erkennung von Lastunterbrechung funktioniert.
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Zum
getakteten Anlegen einer negativen Versorgungsspannung zwischen
der ersten und zweiten Anschlussklemme 12, 13 wird
der erste Halbleiterschalter 15 über das erste Ansteuersignal S1
dauerhaft sperrend und der zweite Schalter 16 über das
zweite Ansteuersignal S2 dauerhaft leitend angesteuert. Zum getakteten
Anlegen einer negativen Versorgungsspannung wird hierbei der dritte Halbleiterschalter 17 über das
dritte Ansteuersignal S3 pulsweitenmoduliert angesteuert. Der vierte
Halbleiterschalter 18 mit der integrierten Freilaufdiode 181 funktioniert
hierbei als Freilaufelement, das nach Sperren des dritten Halbleiterschalters 17 einen durch
die induktive Last 11 hervorgerufenen Freilaufstrom übernimmt.
Zur Detektion einer Lastunterbrechung während dieses Betriebszustandes
ist eine weitere Schaltung 20' vorhanden, die an die erste Anschlussklemme 12 angeschlossen
ist und die ein zweites Lastunterbrechungssignal S20' erzeugt. Diese Schaltung
zur Erkennung von Lastunterbrechung 20' ist entsprechend der Schaltung
zur Erkennung von Lastunterbrechung 20 realisiert. Optional
besteht die Möglichkeit,
lediglich eine Schaltung zur Erkennung von Lastunterbrechung vorzusehen,
die wahlweise, d. h. je nach Betriebszustand der Brückenschaltung,
an die erste oder zweite Anschlussklemme 12, 13 angeschlossen
ist.
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Bei
den beiden zuvor erläuterten
Betriebsweisen liegt einer der Anschlüsse 12, 13 der
Last über
einen der zweiten und vierten Schalter 16, 18 der
Brückenschaltung
fest auf dem Versorgungspotential, während der erste oder dritte
Schalter 15, 17, die Low-Side-Schalter der Brückenschaltung
bilden, getaktet angesteuert werden.
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Die
Brückenschaltung
kann darüber
hinaus auch so betrieben werden, dass jeweils einer der ersten und
dritten Schalter 15, 17, also einer der Low-Side-Schalter
dauerhaft geschlossen ist, während
einer der zweiten und vierten Schalter 16, 18,
also einer der High-Side-Schalter, getaktet angesteuert wird. Zum
Anlegen einer positiven Spannung an die Last 11 wird der
dritte Schalter 17 dauerhaft leitend und der zweite Schalter 16 getaktet
angesteuert. Der erste Schalter 15 funktioniert hierbei
als schaltbares Freilaufelement, das bei sperrendem zweitem Schalter 16 leitet.
Zum Anlegen einer negativen Spannung an die Last 11 wird
der erste Schalter 15 dauerhaft leitend und der vierte
Schalter 18 getaktet angesteuert. Der dritte Schalter 17 funktioniert
hierbei als schaltbares Freilaufelement, das bei sperrendem viertem
Schalter 18 leitet. Die Brückenschaltung funktioniert
während
der beiden zuletzt erläuterten Betriebsphasen
entsprechend der Schaltung gemäß 10.
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Die
zuvor erläuterte
Brückenschaltung
kann selbstverständlich
unter Verwendung beliebiger Halbleiterschalter, insbesondere IGBTs,
realisiert werden und ist nicht auf die Verwendung von MOSFETs beschränkt. Bei
Verwendung von IGBTs, die über
keine integrierten Freilaufdioden verfügen, anstelle von MOSFETs können separate
Freilaufelemente zum Abkommutieren der induktiven Last 11 vorgesehen
werden.
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Anstelle
der bisher erläuterten
Freilaufelemente, die parallel zu der Last 11 geschaltet
sind und die in den erläuterten
Beispielen als Freilaufdioden ausgebildet sind, können selbstverständlich beliebige
Bauelemente oder Bauelementanordnungen verwendet werden, die eine
Abkommutierung der Last 11 ermöglichen. Ein Beispiel für eine solche
Bauelementanordnung ist eine Schaltung zur "aktiven Zenerung". Eine solche Schaltung zur aktiven
Zenerung ist in 12 im Zusammenhang mit einer
Ansteuerschaltung gemäß 1 dargestellt.
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Die
Zenerschaltung 30 ist bei dieser Ansteuerschaltung zwischen
die zweite Anschlussklemme 13 der Last 11 und
Bezugspotential GND geschaltet und weist eine erste Zenerdiode 32 auf.
Diese erste Zenerdiode ist in Sperrrichtung zwischen die zweite Anschlussklemme 13 und
einen Ansteueranschluss des Schalters 15 geschaltet, der
beispielsweise als MOS-Transistor
realisiert ist. Übersteigt
bei dieser Zenerschaltung 30 das Potential an der zweiten
Anschlussklemme 13 nach Sperren des Schalters 15 und
bei Vorhandensein einer induktiven Last die Durchbruchsspannung
der ersten Zenerdiode, so wird der Schalter durch diese Zenerdiode 32 leitend angesteuert.
Der Schalter begrenzt dadurch das elektrische Potential an der zweiten
Anschlussklemme 13 nach oben hin und ermöglicht ein
Abkommutieren der Last 11.
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Optional
ist eine zweite Zenerdiode 33 in Sperrrichtung zwischen
den Ansteueranschluss des Schalter 15 und das Bezugspotential
GND geschaltet. Diese Zenerdiode 33 dient zur Begrenzung
einer Ansteuerspannung des Schalters 15, insbesondere während der
Betriebsphase, bei der der Schalter 15 durch die Zenerschaltung
zum Abkommutieren der Last 11 leitend angesteuert ist.
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Die
erläuterte
Zenerschaltung 30 kann bei allen zuvor erläuterten
Ausführungsbeispielen
zur Abkommutierung der Last 11 eingesetzt werden. Die Verwendung
einer solchen Zenerschaltung anstelle von Freilaufdioden hat keine
Auswirkung auf die Funktionsweise der Schaltung 20 zur
Erkennung einer Lastunterbrechung.
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Allgemein
gilt bei dem zuvor erläuterten
Ansteuerschaltungen, dass die Schaltung 20 zur Erkennung
einer Lastunterbrechung 20 an einen Schaltungsknoten angeschlossen
ist, der zwischen der Last, bzw. einer Anschlussklemme für die Last,
und einem Schalter liegt, der zum getakteten Anlegen einer Versorgungsspannung
an die Last dient und der hierzu pulsweitenmoduliert angesteuert
ist.
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Auf
die Stromquelle 23, die optional in der Schaltung zur Detektion
einer Lastunterbrechung vorhanden ist, kann bei den zuvor erläuterten
Ausführungsbeispielen
beispielsweise dann verzichtet werden, wenn eine Auswertung des
Auswertepotentials zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem der Schalter, der
zum Anlegen der Versorgungsspannung dient, nach Beginn einer sperrenden
Ansteuerung noch nicht vollständig
sperrt, also noch einen Reststrom führt. 13 veranschaulicht
schematisch einen Strom I durch einen der zuvor erläuterten
Schalter. Nach einem Ausschaltzeitpunkt t1, zu dem eine sperrende
Ansteuerung des Schalters beginnt, sinkt der Strom hierbei kontinuierlich
ab. Der Auswertezeitpunkt t3 kann in diesem Fall anhand des den
Schalter durchfließenden
Stromes I festgelegt werden, indem der Strom durch den Schalter
gemessen und mit einem Stromreferenzwert Iref verglichen wird. Der
Auswertezeitpunkt entspricht hierbei dem Zeitpunkt, zu dem dieser
Strom den Stromreferenzwert erreicht bzw. unter diesen Stromreferenzwert
absinkt.