DE102009005715A1

DE102009005715A1 - Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers

Info

Publication number: DE102009005715A1
Application number: DE102009005715A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Thiemann
Original assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Current assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2010-07-29

Abstract

Die Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere Linearansteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug-Gebläse, ist mit mindestens zwei Transistoren (18, 20) versehen, die jeweils einen steuerbaren Strompfad zum Leiten eines Laststroms zum elektrischen Verbraucher aufweisen. Die Strompfade der mindestens zwei Transistoren (18, 20) sind in Reihe geschaltet. Ferner weist die Vorrichtung eine Ansteuereinheit (26) zur Ansteuerung der mindestens zwei Transistoren (18, 20) auf, wobei die Ansteuereinheit (26) die Spannungsabfälle über jeden der mindestens zwei Transistoren (18, 20) repräsentierende Signale empfängt und die mindestens zwei Transistoren (18, 20) derart ansteuert, dass die Spannungsabfälle unter Bereitstellung eines gewünschten Laststroms im Wesentlichen gleich groß sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers und insbesondere um eine Linearansteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug-Gebläse.
Bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen wird der für den Betrieb eines elektrischen Verbrauchers benötigte Strom geregelt. Dabei wird der Strom zumeist über einen Leistungs- bzw. Treibertransistor eingestellt. Die Verlustwärmeerzeugung im Transistor ist nicht unproblematisch, weshalb der Transistor gekühlt werden muss. Dies ist recht kostenintensiv.
Es ist bekannt, anstelle eines einzelnen Transistors zwei oder mehrere parallel geschaltete Transistoren zu verwenden. Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass die Verdopplung bzw. Vervielfachung der Chipflächen, die die mehreren Transistoren darstellen, den thermischen Widerstand reduzieren. Problematisch bei der Verwendung mehrerer parallel geschalteter Treibertransistoren ist aber, dass für die Symmetrierung des Laststroms durch sämtliche Transistoren gesorgt werden muss. Dies erfordert einen gewissen Elektronik-Aufwand und insbesondere die messtechnische Erfassung des tatsächlich durch jeden Laststromzweig fließenden Stroms, was durch sogenannte Shunt-Widerstände realisiert wird. Shunt-Widerstände sind allerdings recht kostenintensiv und erfordern einen nicht unbeträchtlichen Bauraum. Außerdem tragen Shunt-Widerstände zur Erhöhung der Gesamtverlustleistung bei und müssen ebenfalls gekühlt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers unter Verwendung mehrerer Transistoren zu schaffen, wobei der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere Linearansteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug-Gebläse, vorgeschlagen, die versehen ist mit

– mindestens zwei Transistoren, die jeweils einen steuerbaren Strompfad zum Leiten eines Laststroms zum elektrischen Verbraucher aufweisen,
– wobei die Strompfade der mindestens zwei Transistoren in Reihe geschaltet sind, und
– einer Ansteuereinheit zur Ansteuerung der mindestens zwei Transistoren,
– wobei die Ansteuereinheit die Spannungsabfälle über jeden der mindestens zwei Transistoren repräsentierende Signale empfängt und die mindestens zwei Transistoren derart ansteuert, dass die Spannungsabfälle unter Bereitstellung eines gewünschten Laststroms im wesentlichen gleich groß sind.

Sinngemäß wird mit der Erfindung vorgeschlagen, die (Leistungs- bzw. Treiber-)Transistoren derart zu verschalten, dass ihre Strompfade in Reihe liegen. Mit Hilfe einer Steuereinheit werden die Transistoren nun über ihre Steuerelektroden derart angesteuert, dass die Spannungsabfälle über jedem der Transistoren im wesentlichen gleich groß sind.
Durch die Reihenschaltung zweier oder mehrerer Leistungs- bzw. Treibertransistoren kann die Verlustleistung bei einer Linearansteuerung von elektrischen Verbrauchern und insbesondere Hochstromlasten wie bei der Parallelschaltung der Transistoren aufgeteilt werden. Bei der Serienschaltung der Strompfade der Transistoren sind jedoch keine Strommesseinrichtungen zwecks gleichmäßiger Aufteilung des Laststroms auf die Transistoren notwendig, wie dies bei der Parallelschaltung der Transistoren der Fall ist. Zusätzlich bietet die Serienschaltung der Transistoren einen Schutz bei Ausfall (Daueransteuerung) der Ansteuereinheit für die Transistoren und in dem Fall, dass einer der Transistoren durchlegiert ist. In beiden Fällen kann immer noch eine Stromabschaltung durch Deaktivierung eines anderen Transistors als dem defekten Transistor bzw. dem fehlerhaft angesteuerten Transistor erfolgen.
Zweckmäßigerweise werden als (Leistungs- bzw. Treiber-)Transistoren Halbleitertransistoren mit vergleichsweise geringem Ein-Widerstand ausgewählt. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung können insbesondere auch weniger temperaturfeste Transistoren genutzt werden, was sich in vorteilhafter Weise auf eine Verringerung der Kosten für die Bauteile auswirkt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch eine Schaltung zum Treiben einer elektrischen Last unter Verwendung zweier bezüglich ihrer Strompfade parallel geschalteter Leistungs- bzw. Treibertransistoren gezeigt ist.
Die Vorrichtung 10 wird aus einer Spannungsquelle 12 mit elektrischer Energie zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers 14 versorgt, bei dem es sich beispielsweise um den Gebläsemotor eines Kraftfahrzeuges handelt. In den Laststrompfad 16 sind die steuerbaren Strompfade zweier in diesem Ausführungsbeispiel MOSFET-Transistoren 18, 20 geschaltet, deren Gate-Elektroden 22, 24 von einer Ansteuereinheit 26 angesteuert werden. Über die Ansteuereinheit 26 werden auch die Spannungsabfälle U_DS über den Strompfaden der beiden Transistoren 18, 20 abgefragt. Die Ansteuerung der beiden Transistoren 18, 20 erfolgt nun dergestalt, dass die Spannungsabfälle U_DS über beiden Transistoren 18, 20 bei Lieferung des gewünschten Laststroms im wesentlichen gleich sind. Die Größe des Laststroms wird von einer übergeordneten Einheit, die nicht dargestellt ist, vorgegeben. Ebenso nicht dargestellt ist eine Strommesseinrichtung (beispielsweise Shunt-Widerstand) zur Messung des Ist-Laststroms zwecks Regelung auf die Vorgabe.

10: Vorrichtung
12: Spannungsquelle
14: Verbraucher
16: Laststrompfad
18: Transistor
20: Transistor
22: Gate-Elektrode
24: Gate-Elektrode
26: Ansteuereinheit

Claims

Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere Linearansteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug-Gebläse, mit – mindestens zwei Transistoren (18, 20), die jeweils einen steuerbaren Strompfad zum Leiten eines Laststroms zum elektrischen Verbraucher aufweisen, – wobei die Strompfade der mindestens zwei Transistoren (18, 20) in Reihe geschaltet sind, und – einer Ansteuereinheit (26) zur Ansteuerung der mindestens zwei Transistoren (18, 20), – wobei die Ansteuereinheit (26) die Spannungsabfälle über jeden der mindestens zwei Transistoren (18, 20) repräsentierende Signale empfängt und die mindestens zwei Transistoren (18, 20) derart ansteuert, dass die Spannungsabfälle unter Bereitstellung eines gewünschten Laststroms im wesentlichen gleich groß sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sicherheitseinheit zur Überwachung der ordnungsgemäßen Funktionsweise der mindestens zwei Transistoren (18, 20), wobei die Sicherheitseinheit im Falle eines zur Verringerung des Stroms nicht mehr ansteuerbaren Transistors (18, 20) den anderen Transistor (18, 20) oder einen der anderen Transistoren (18, 20) ausschaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinheit Teil der Ansteuereinheit (26) ist.