DE102011085437A1 - Circuit arrangement, particularly for controlling of voltage supply source, has limiting element that is aligned to limit current flow between inlet and outlet, and is aligned to break current flow between inlet and outlet - Google Patents

Circuit arrangement, particularly for controlling of voltage supply source, has limiting element that is aligned to limit current flow between inlet and outlet, and is aligned to break current flow between inlet and outlet Download PDF

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Abstract

The circuit arrangement (1) has an inlet (10) that is connectable with a voltage supply source (11) and an activation element, where voltage is fed between the inlet and an outlet (20) by using the activation element. The outlet is connectable with a switching element (18) to switch a current flow between the inlet and the outlet. A limiting element (16) is aligned to limit the current flow between the inlet and the outlet. The limiting element is aligned to break the current flow between the inlet and the outlet depending on the voltage existing between the inlet and the outlet. An independent claim is included for a method for controlling an electrical or electronic component, particularly a voltage source as a battery pack.

Description

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, Spannungsquellen wie sie üblicherweise für Fahrzeuge mit Elektromotor verwendet werden, sogenannte Batterie-Packs, mit einem Mikrocontroller auszustatten. Der Mikrocontroller übernimmt Funktionen wie beispielsweise die Überwachung und Anzeige des Ladezustands, Schutz- oder Wartungsfunktionen oder Kommunikation mit anderen Komponenten. Er wird üblicherweise durch einen Taster gestartet und schaltet sich selbsttätig wieder ab.It is known to equip voltage sources as they are usually used for vehicles with electric motor, so-called battery packs, with a microcontroller. The microcontroller performs functions such as monitoring and displaying the state of charge, protection or maintenance functions, or communication with other components. It is usually started by a button and switches itself off automatically.

Der Taster aktiviert während des Tastendrucks über eine sogenannte Wake-Up Schaltung die Spannungsversorgung des Mikrocontrollers. Da im Ruhezustand die gesamte Elektronik zur Steuerung des Batterie-Packs inaktiv ist, muss der Taster zum Aktivieren des Mikrocontrollers das gesamte Potential des Batterie-Packs schalten. Der Tastendruck muss mindestens während der Zeitdauer, die der Mikrocontroller zum Starten benötigt, aktiv sein. Danach fließt kein Strom mehr in der Wake-up Schaltung und der Mikrocontroller übernimmt selbst die Kontrolle über seine Spannungsversorgung. Beim Herunterfahren schaltet der Mikrocontroller selbsttätig die Spannungsversorgung ab und wartet darauf, dass die Spannung unter die Betriebsgrenze absinkt. Im abgeschalteten Zustand liegt die Gesamtstromaufnahme einer derartigen Schaltung im Bereich von wenigen μA.The button activates the voltage supply of the microcontroller during a key press via a so-called wake-up circuit. Since all the electronics for controlling the battery pack are inactive in idle mode, the button for activating the microcontroller must switch the entire potential of the battery pack. The keystroke must be active at least during the time the microcontroller takes to start. After that, no more current flows in the wake-up circuit and the microcontroller takes over control of its power supply. When shutting down, the microcontroller automatically switches off the power supply and waits for the voltage to drop below the operating limit. When switched off, the total current consumption of such a circuit is in the range of a few μA.

Wenn jedoch aufgrund von Störungen das Abschalten nicht möglich ist, etwa weil aufgrund einer mechanischen oder elektrischen Fehlfunktion des Tasters die Wake-up Schaltung dauerhaft aktiv ist, liegt die Gesamtstromaufnahme im Bereich von mehreren mA. Je nach Kapazität der Spannungsquelle führt dies innerhalb einer kurzen Zeit, die typischerweise einige Tage beträgt, zu einer Tiefentladung. Besonders Li-Ionen Batterien werden damit unbrauchbar, da sie durch die Tiefenentladung dauerhaft schwer geschädigt werden.However, if the shutdown is not possible due to disturbances, such as due to a mechanical or electrical malfunction of the button, the wake-up circuit is permanently active, the total power consumption is in the range of several mA. Depending on the capacity of the voltage source, this leads to a deep discharge within a short time, which is typically a few days. Especially Li-Ion batteries become unusable, because they are permanently damaged by the deep discharge permanently.

Eine derartige Störung kann beispielsweise auch auftreten, wenn ein abnehmbar ausgestalteter Batterie-Pack auf den Taster gelegt wird, so dass der Taster durch das Gewicht des Batteriepacks dauerhaft gedrückt wird.Such a disturbance can also occur, for example, when a detachably configured battery pack is placed on the button, so that the button is permanently pressed by the weight of the battery pack.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung sieht eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente, insbesondere einer Spannungsquelle vor, die die beschriebenen Probleme vermeidet, indem der Stromfluss abhängig von einer vorliegenden Spannung, insbesondere bei einer drohenden Tiefentladung, unterbrochen wird. Die Erfindung ist für jede elektrische Vorrichtung geeignet, die eine Spannungsquelle mit begrenzter Kapazität aufweist und die durch ein Aktivierungselement aktiviert wird. Als Beispiel sei die eingangs beschriebene Ansteuerung eines Batteriepacks für einen elektrischen Antrieb genannt, ebenso möglich ist der Einsatz in einer batteriebetriebenen Fernbedienung.The invention provides a circuit arrangement and a method for controlling an electrical and / or electronic component, in particular a voltage source, which avoids the problems described by the current flow is interrupted depending on an existing voltage, in particular at a threatening deep discharge. The invention is suitable for any electrical device which has a voltage source of limited capacity and which is activated by an activating element. As an example may be mentioned the control of a battery pack for an electric drive described above, as well as possible use in a battery-operated remote control.

Gemäß der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, die insbesondere zur Ansteuerung der Spannungsquelle bei der eine Tiefentladung verhindert werden soll, dient. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Eingang, der mit der Spannungsquelle verbindbar ist, und einen Ausgang, der mit einem Schaltelement verbindbar ist. Mittels eines Aktivierungselements wird eine Spannung zwischen dem Eingang und dem Ausgang angelegt, und ein Strom fließt vom Eingang zum Ausgang. Das Schaltelement ist eingerichtet zu schalten, sobald ein derartiger Stromfluss zwischen Eingang und Ausgang vorliegt. Die Schaltungsanordnung umfasst außerdem ein Begrenzungselement, wobei das Begrenzungselement eingerichtet ist, den Stromfluss zwischen dem Eingang und dem Ausgang zu begrenzen.According to the invention, a circuit arrangement is provided which is used in particular for controlling the voltage source in which a deep discharge is to be prevented. The circuit arrangement comprises an input, which is connectable to the voltage source, and an output, which is connectable to a switching element. By means of an activation element, a voltage is applied between the input and the output, and a current flows from the input to the output. The switching element is set up to switch as soon as such a current flow between input and output is present. The circuit arrangement also comprises a limiting element, wherein the limiting element is set up to limit the current flow between the input and the output.

Erfindungsgemäß ist das Begrenzungselement eingerichtet, den Stromfluss zwischen dem Eingang und dem Ausgang abhängig von einer zwischen dem Eingang und dem Ausgang anliegenden Spannung zu unterbrechen. Wenn aufgrund einer Störung des Aktivierungselements dauerhaft Strom vom Eingang zum Ausgang der Schaltungsanordnung fließt und dadurch die Spannungsquelle entladen wird, ändert sich die an dem Begrenzungselement anliegende Spannung. Abhängig von der aktuellen an dem Begrenzungselement anliegenden Spannung wird der Stromfluss durch das Begrenzungselement unterbrochen und eine weitere Entladung damit verhindert. Damit kann beispielsweise ein Absinken der Spannung unter einen vorgegebenen Schwellwert, ein Spannungseinbruch oder ein charakteristischer zeitlicher Verlauf der Spannung erkannt werden. Unter einem Unterbrechen des Stromflusses soll hierbei verstanden werden, dass kein oder nur ein sehr kleiner Strom von typischerweise weniger als 35 μA in der Schaltungsanordnung fließt.According to the invention, the limiting element is set up to interrupt the current flow between the input and the output as a function of a voltage present between the input and the output. If due to a malfunction of the activation element continuously current flows from the input to the output of the circuit and thereby the voltage source is discharged, the voltage applied to the limiting element changes. Depending on the current voltage applied to the limiting element, the current flow through the limiting element is interrupted and further discharge is thus prevented. Thus, for example, a drop in the voltage below a predetermined threshold value, a voltage dip or a characteristic time profile of the voltage can be detected. By interrupting the current flow, it should be understood that no or only a very small current of typically less than 35 μA flows in the circuit arrangement.

Bevorzugt ist das Begrenzungselement eingerichtet, den Stromfluss abhängig von an dem Begrenzungselement Spannung zu unterbrechen. Mit anderen Worten ist das Begrenzungselement also bevorzugt so in die Schaltungsanordnung integriert, dass die an dem Begrenzungselement anliegende Spannung direkt von der zwischen den Eingang und dem Ausgang anliegenden Spannung abhängt. Dies wird beispielsweise durch eine Reihenschaltung des Begrenzungselements mit einem oder mehreren Widerständen zwischen Eingang und Ausgang erreicht. Der Ausgang ist dabei bevorzugt mit Massepotential verbunden.The limiting element is preferably set up to interrupt the current flow as a function of voltage at the limiting element. In other words, the limiting element is thus preferably integrated into the circuit arrangement in such a way that the voltage applied to the limiting element depends directly on the voltage present between the input and the output. This is achieved for example by a series connection of the limiting element with one or more resistors between input and output. The output is preferably connected to ground potential.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Begrenzungselement eingerichtet, die an dem Begrenzungselement anliegende Spannung mit einem vorgegebenen Spannungsschwellwert zu vergleichen und bei Unterschreiten des Spannungsschwellwerts den Stromfluss zu unterbrechen. Dazu umfasst das Begrenzungselement bevorzugt eine Z-Diode, wobei die Sperrspannung der Z-Diode, den Spannungsschwellwert bestimmt. Unterschreitet die an der Z-Diode anliegende Spannung die Sperrspannung der Z-Diode, wird der Stromfluss zwischen Eingang und Ausgang der Schaltungsanordnung unterbrochen.In a particularly preferred embodiment of the invention, the limiting element is set up to compare the voltage applied to the limiting element with a predetermined voltage threshold value and to interrupt the current flow when it falls below the voltage threshold value. For this purpose, the limiting element preferably comprises a Zener diode, wherein the blocking voltage of the Zener diode determines the voltage threshold value. If the voltage applied to the Zener diode voltage falls below the blocking voltage of the Zener diode, the current flow between the input and output of the circuit arrangement is interrupted.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das Begrenzungselement einen Kondensator zur Unterbrechung des Stromflusses.In a further preferred embodiment of the invention, the limiting element comprises a capacitor for interrupting the current flow.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das Begrenzungselement eine Komparator-Schaltung. Mit einer Komparatorschaltung wird die an dem Begrenzungselement anliegende Spannung mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Vorteil bei dieser Ausführung ist, dass der Schwellwert entweder vom Benutzer manuell eingestellt oder für verschiedene Applikationen programmiert werden kann oder automatisch von dem Begrenzungselement in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen so gewählt werden kann, dass eine Unterbrechung des Stromflusses zuverlässig und unter optimierten Bedingungen stattfinden kann. Für die automatische Wahl des Schwellwerts kann beispielsweise ein Kennfeld oder eine Look-up Tabelle in einer Speichereinheit vorliegen und von dem Begrenzungselement abgerufen werden. Um die Umgebungsbedingungen festzustellen können zusätzliche Sensorelemente vorhanden sein, oder gegebenenfalls Informationen von der Ansteuervorrichtung der Spannungsquelle abgerufen werden.In a further preferred embodiment of the invention, the limiting element comprises a comparator circuit. With a comparator circuit, the voltage applied to the limiting element voltage is compared with a predetermined threshold. The advantage of this design is that the threshold value can either be set manually by the user or programmed for different applications or automatically selected by the limiting element as a function of the ambient conditions so that an interruption of the current flow can take place reliably and under optimized conditions. For the automatic selection of the threshold value, for example, a map or a look-up table can be present in a memory unit and retrieved from the delimiter element. In order to determine the environmental conditions, additional sensor elements may be present or, if necessary, information may be retrieved from the drive device of the voltage source.

Das Aktivierungselement der Schaltungsanordnung ist bevorzugt ein Schalter, der manuell ausgelöst werden kann, also als Taster ausgebildet ist. Alternativ kann der Schalter beispielsweise durch ein zusätzliches Sensorelement, ausgelöst werden, oder durch ein Funksignal. Solange der Schalter geschlossen ist, fließt Strom vom Eingang zum Ausgang der Schaltungsanordnung, es sei denn der Stromfluss wird durch das Begrenzungselement anhängig von der anliegenden Spannung erfindungsgemäß unterbrochen.The activation element of the circuit arrangement is preferably a switch that can be triggered manually, that is designed as a button. Alternatively, the switch can be triggered, for example, by an additional sensor element, or by a radio signal. As long as the switch is closed, current flows from the input to the output of the circuit, unless the current flow is interrupted by the limiting element, depending on the applied voltage according to the invention.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung mit einer Schaltungsanordnung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist. Der Eingang der Schaltungsanordnung ist mit einer, insbesondere als Batteriepack ausgebildeten, Spannungsquelle verbunden. Der Ausgang der Schaltungsanordnung ist mit einem Schaltelement verbunden ist, welches eingerichtet ist, bei einer zwischen dem Eingang und dem Ausgang anliegenden Spannung eine Ansteuerungsvorrichtung, insbesondere einen Mikrocontroller, zu aktivieren. Der Mikrocontroller ist bevorzugt eingerichtet, die Spannungsquelle zu überwachen.The invention further relates to a device with a circuit arrangement which is constructed as described above. The input of the circuit arrangement is connected to a, in particular designed as a battery pack, voltage source. The output of the circuit arrangement is connected to a switching element which is set up to activate a drive device, in particular a microcontroller, at a voltage present between the input and the output. The microcontroller is preferably set up to monitor the voltage source.

Bevorzugt ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass die Schaltungsanordnung Teil einer Wake-up Schaltung zur Aktivierung des Mikrocontrollers ist.Preferably, the device is designed such that the circuit arrangement is part of a wake-up circuit for activating the microcontroller.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente, insbesondere einer Spannungsquelle. Dabei wird durch Betätigung eines Aktivierungselements eine Spannung zwischen einem Eingang und einem Ausgang einer Schaltungsanordnung, angelegt, wodurch eine Ansteuerungsvorrichtung für die Komponente aktiviert wird. Die Schaltungsanordnung ist dabei bevorzugt ausgebildet wie oben beschrieben. Erfindungsgemäß wird mittels eines Begrenzungselements der Stromfluss zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Schaltungsanordnung abhängig von einer in der Schaltungsanordnung vorliegenden Größe, welche die eine zwischen dem Eingang und dem Ausgang anliegende Spannung repräsentiert, unterbrochen.The invention further relates to a method for controlling an electrical and / or electronic component, in particular a voltage source. In this case, a voltage between an input and an output of a circuit arrangement, applied by actuation of an activation element, whereby a drive device for the component is activated. The circuit arrangement is preferably formed as described above. According to the invention, the current flow between the input and the output of the circuit arrangement is interrupted by means of a limiting element as a function of a quantity present in the circuit arrangement which represents the voltage present between the input and the output.

Bei dem erfindungsgemäße Verfahren ist die Schaltungsanordnung bevorzugt als Teil einer Wake-up Schaltung für die Ansteuerungsvorrichtung ausgebildet. Unter Wake-up Schaltung wird eine Schaltung verstanden, die auf verschiedene Wake-up Signale reagieren kann und die Elektronik aus einem Schlafzustand mit sehr geringer Stromaufnahme in einen Betriebszustand versetzt. Zusätzlich oder alternativ wird durch die Wake-up Schaltung bevorzugt die Ansteuerungsvorrichtung aktiviert. Zusätzlich oder alternativ wird bevorzugt durch die Ansteuerungsvorrichtung eine als Life-Hold-Schaltung ausgebildete Steuerschaltung aktiviert. Unter einer Life-Hold Schaltung wird eine Schaltung verstanden, die die Spannungsversorgung der Ansteuerungsvorrichtung aufrecht erhält, unabhängig von der Wake-up Schaltung. Zusätzlich oder alternativ steuert und/oder überwacht die Ansteuerungsvorrichtung die Spannungsquelle für die Wake-up Schaltung. Das erfindungsgemäße Verfahren kann demnach in vorteilhafter Weise bei der Ansteuerung eines Batterie-Packs mit einem Mikrocontroller als Ansteuerungsvorrichtung verwendet werden.In the method according to the invention, the circuit arrangement is preferably designed as part of a wake-up circuit for the drive device. Wake-up circuit is understood as a circuit that can respond to various wake-up signals and puts the electronics from a sleep state with very low power consumption in an operating state. Additionally or alternatively, the activation device is preferably activated by the wake-up circuit. Additionally or alternatively, a control circuit designed as a life-hold circuit is preferably activated by the control device. A life-hold circuit is understood to be a circuit which maintains the voltage supply of the drive device, independently of the wake-up circuit. Additionally or alternatively, the drive device controls and / or monitors the voltage source for the wake-up circuit. Accordingly, the method according to the invention can advantageously be used in the control of a battery pack with a microcontroller as the drive device.

Die Begrenzung des Stromflusses wird in einer besonders bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt, indem, wenn eine in der Schaltungsanordnung vorliegende, eine Spannung repräsentierende Größe, einen vorbestimmten Spannungsschwellwert unterschreitet, eine Unterbrechung des Stromflusses in der Schaltungsanordnung durchgeführt wird. Somit wird ein Einbrechen der von der Spannungsquelle bereitgestellten Spannung erkannt. Ein derartiges Einbrechen kann auf eine Tiefentladung der Spannungsquelle hindeuten. Durch die Unterbrechung des Stromflusses wird eine weitere Entladung verhindert.The limitation of the current flow is achieved in a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, in that when a present in the circuit arrangement, a voltage-representing variable, a predetermined voltage threshold falls below, a Interruption of the current flow in the circuit arrangement is performed. Thus, a collapse of the voltage provided by the voltage source is detected. Such a breakdown may indicate a deep discharge of the voltage source. By interrupting the flow of current further discharge is prevented.

Bevorzugt bleibt nach Unterbrechung des Stromflusses in der Wake-up Schaltung, die Life-Hold-Schaltung aktiv, so dass die Ansteuerungsvorrichtung kontrolliert abgeschaltet werden kann. Nach dem Abschalten ist ein erneutes Aktivieren der Ansteuerungsvorrichtung durch die Wake-up Schaltung erst wieder möglich, wenn die Bedingungen, die zum Unterbrechen des Stromflusses durch das Begrenzungselement geführt haben, nicht mehr vorliegen und die Spannung die an dem Begrenzungselement anliegt also zum Beispiel wieder oberhalb des Schwellwerts liegt.Preferably, after interrupting the flow of current in the wake-up circuit, the life-hold circuit remains active, so that the drive device can be switched off in a controlled manner. After switching off a re-activation of the drive device by the wake-up circuit is only possible again when the conditions that have led to the interruption of the current flow through the limiting element, no longer exist and the voltage applied to the limiting element so for example again above of the threshold.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen und den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the drawings and the dependent claims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt schematisch eine Schaltung zur Ansteuerung einer Spannungsquelle, die eine Schaltungsanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst. 1 schematically shows a circuit for driving a voltage source comprising a circuit arrangement according to a preferred embodiment of the invention.

2 zeigt ein Flussdiagramm gemäß einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 shows a flowchart according to a preferred embodiment of the method according to the invention.

Ausführungen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist einen schematischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 dargestellt, die als Teil einer Schaltung zur Ansteuerung einer Spannungsquelle 11 ausgebildet. Die Spannungsquelle 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Batteriepack ausgebildet, wie er zum Beispiel in elektrisch betriebenen Fahrzeugen eingesetzt wird. Es kann sich jedoch auch um eine andere Ausbildung einer Spannungsquelle mit begrenzter Kapazität, wie beispielsweise jeder handelsübliche Akkumulator handeln.In 1 is a schematic circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention 1 shown as part of a circuit for driving a voltage source 11 educated. The voltage source 11 is formed in this embodiment as a battery pack, as used for example in electrically powered vehicles. However, it may also be another embodiment of a voltage source with limited capacity, such as any commercially available accumulator.

Es ist eine Ansteuerungsvorrichtung 22 vorgesehen, die einen Mikrocontroller 24 umfasst. Der Mikrocontroller 24 ist dazu ausgebildet, die Spannungsquelle 11 zu Überwachen und/oder anzusteuern, indem er beispielsweise den Ladezustand der Spannungsquelle ausliest und/oder Wartungsfunktionen und/oder Schutzfunktionen und/oder Kommunikation mit anderen Komponenten der Schaltung übernimmt, wie beispielsweise einem Schalter 26 und/oder einem Eingang 40 eines Spannungsreglers (nur schematisch dargestellt). Der Mikrocontroller 24 wird über die erfindungsgemäße Schaltungsvorrichtung 1 aktiviert. Dazu weist die Schaltungsvorrichtung einen Eingang 10 auf, der mit der Spannungsquelle 11 verbunden ist. Die Schaltungsvorrichtung 1 weist einen Ausgang 20 auf. In Reihe zwischen Eingang 10 und Ausgang 20 sind ein Taster 12, ein Widerstand 14 und ein Begrenzungselement 16 geschalten. Über einen weiteren Widerstand ist die Schaltungsanordnung 1 mit Massepotential verbunden.It is a driving device 22 provided a microcontroller 24 includes. The microcontroller 24 is designed to be the voltage source 11 to monitor and / or control, for example, by reading out the state of charge of the voltage source and / or performs maintenance functions and / or protective functions and / or communication with other components of the circuit, such as a switch 26 and / or an entrance 40 a voltage regulator (shown only schematically). The microcontroller 24 is about the inventive circuit device 1 activated. For this purpose, the circuit device has an input 10 on that with the voltage source 11 connected is. The circuit device 1 has an exit 20 on. In a row between entrance 10 and exit 20 are a button 12 , a resistance 14 and a delimiter 16 switched. About another resistor is the circuit arrangement 1 connected to ground potential.

Beim Einschaltvorgang wird durch Drücken des Tasters 12 der Stromkreis geschlossen und zwischen Eingang 10 und Ausgang 20 liegt eine Spannung an. Der Ausgang 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Schaltelement 18 verbunden, das als NPN-Transistor 19 ausgebildet ist. Liegt eine Spannung zwischen dem Eingang 10 und dem Ausgang 20 an, so schaltet der Transistor 19 und aktiviert damit die Spannungsversorgung für den Mikrocontroller 24. Zusammen bilden die Schaltungsanordnung 1 und das Schaltelement 18 somit eine Wake-up Schaltung 1' für den Mikrocontroller 24.When switching on, press the button 12 the circuit is closed and between input 10 and exit 20 there is a voltage. The exit 20 is in this embodiment with a switching element 18 connected, as an NPN transistor 19 is trained. Is there a voltage between the input 10 and the exit 20 on, the transistor switches 19 and thus activates the power supply for the microcontroller 24 , Together form the circuit arrangement 1 and the switching element 18 thus a wake-up circuit 1' for the microcontroller 24 ,

Sobald der Mikrocontroller 24 nach einem üblicherweise etwa 100 ms dauernden Startvorgang (Power-up) betriebsbereit ist, aktiviert er eine Life-Hold Schaltung 2, welche parallel zur Wake-Up Schaltung geschaltet ist. Die Zeitdauer, die der Taster 12 gedrückt bleibt muss also mindestens der Zeitdauer entsprechen, die der Mikrocontroller 24 für den Startvorgang benötigt. Anschließend übernimmt der Mikrocontroller 24 die Kontrolle über seine Spannungsversorgung durch die Life-Hold Schaltung 2. Dies bedeutet, dass auch nach dem Loslassen des Tasters 12, die Spannungsversorgung des Mikrocontrollers 24 aufrecht erhalten wird.Once the microcontroller 24 After a startup process (power-up) which usually lasts about 100 ms, it activates a life-hold circuit 2 , which is connected in parallel with the wake-up circuit. The length of time the button 12 remains pressed must therefore correspond at least to the duration of the microcontroller 24 needed for the boot process. Subsequently, the microcontroller takes over 24 the control of its power supply through the life-hold circuit 2 , This means that even after releasing the button 12 , the power supply of the microcontroller 24 is maintained.

Beim Herunterfahren schaltet der Mikrocontroller 24 in einer sogenannten Power-Down-Loop die Spannungsversorgung über die Life-Hold Schaltung 2 ab und wartet darauf, dass die Spannung unter die Betriebsgrenze absinkt. Im abgeschalteten Zustand beträgt die Gesamtstromaufnahme der Schaltung in diesem Ausführungsbeispiel nur wenige μA, beispielsweise weniger als 35 μA.When shutting down, the microcontroller switches 24 in a so-called power-down loop, the power supply via the life-hold circuit 2 Waiting for the voltage to drop below the operating limit. When switched off, the total current consumption of the circuit in this embodiment is only a few μA, for example less than 35 μA.

Um zu gewährleisten, dass auch bei Fehlfunktionen in der Wake-up Schaltung 1, die beispielsweise durch ein mechanisches Klemmen oder dauerhaftes Gedrückthalten des Tasters 12 verursacht sein können, weist die Schaltungsanordnung 1 ein Begrenzungselement 16 auf, das in diesem Beispiel als Z-Diode 17 ausgebildet ist. Das Begrenzungselement 16 ist ausgebildet, um den Stromfluss zwischen Eingang 10 und Ausgang 20 abhängig von einer an dem Begrenzungselement anliegenden Spannung zu unterbrechen. Sinkt die an der Z-Diode 17 anliegende Spannung unter die Sperrspannung der Z-Diode 17, so sperrt die Z-Diode 17 den weiteren Stromfluss durch die Schaltungsanordnung 1 bis auf wenige μA (< 35 μA). Damit wird verhindert, dass die Spannungsquelle 11 unkontrolliert entladen wird und dadurch Schaden nimmt.To ensure that even in case of malfunction in the wake-up circuit 1 , for example, by a mechanical clamp or permanent hold the button 12 The circuit arrangement can be caused 1 a boundary element 16 on, in this example as Zener diode 17 is trained. The boundary element 16 is designed to control the flow of current between input 10 and exit 20 to interrupt depending on a voltage applied to the limiting element voltage. Decreases the at the Z-diode 17 applied voltage below the blocking voltage of the Zener diode 17 , so locks the Z-diode 17 the further current flow through the circuit arrangement 1 down to a few μA (<35 μA). This will prevent the voltage source 11 Uncontrolled unloaded and thereby takes damage.

Die Sperrspannung der Z-Diode 17 sowie die Widerstände 14 und 15 müssen passend zu der von der Spannungsquelle gelieferten Spannung gewählt werden, um den Schwellwert der Spannung geeignet einzustellen. Alternativ ist es möglich als Begrenzungselement 16 andere Schaltungselemente zu wählen, die beispielsweise einen Kondensator und/oder eine Komparator-Schaltung umfassen. Das Begrenzungselement 16 kann so ausgebildet sein, dass sich der Spannungsschwellwert, ab dem der Stromfluss in der Schaltungsanordnung 1 unterbrochen wird, vom Benutzer individuell eingestellt werden kann, oder von einem Kontrollelement, beispielsweise dem Mikrokontroller 24, abhängig von Umgebungsvariablen und/oder der Beschaffenheit der verwendeten Spannungsquelle gewählt wird. Dabei können Schwellwerte beispielsweise in Form eines Kennfeldes oder einer Look-up Tabelle gespeichert vorliegen.The blocking voltage of the Zener diode 17 as well as the resistors 14 and 15 must be selected to match the voltage supplied by the voltage source to properly set the threshold voltage. Alternatively, it is possible as a limiting element 16 to select other circuit elements, which include, for example, a capacitor and / or a comparator circuit. The boundary element 16 can be designed so that the voltage threshold, from which the current flow in the circuit 1 is interrupted, can be set individually by the user, or by a control element, such as the microcontroller 24 , is selected depending on environment variables and / or the nature of the voltage source used. In this case, threshold values can be stored, for example, in the form of a characteristic field or a look-up table.

Die hier gezeigte schematische Schaltung zeigt exemplarisch NPN-Transistoren 19 und 26. Die Realisierung einer erfindungsgemäßen Schaltung mit PNP-Transistoren ist ebenso möglich, je nachdem ob eine positive oder eine negative Logik zur Ansteuerung des Enable-Eingangs 40 des verwendeten Spannungsreglers nötig ist.The schematic circuit shown here shows exemplary NPN transistors 19 and 26 , The realization of a circuit according to the invention with PNP transistors is also possible, depending on whether a positive or a negative logic for controlling the enable input 40 of the voltage regulator used is necessary.

In einer alternativen Ausführung der Erfindung umfasst die Ansteuerungsvorrichtung 22 keinen Mikrocontroller zur Steuerung der Spannungsquelle 11, sondern steuert direkt einen Sender, beispielsweise einen Infrarotsender, und/oder eine Lichtquelle, beispielsweise eine LED oder OLED an. Die in 1 dargestellte Schaltung kann in dieser oder in einer für den Fachmann leicht ersichtlichen, abgewandelten Ausführung in anderen Anwendungen, beispielsweise einer Fernbedienung, zum Einsatz kommen.In an alternative embodiment of the invention, the drive device comprises 22 no microcontroller to control the voltage source 11 but directly controls a transmitter, for example an infrared transmitter, and / or a light source, for example an LED or OLED. In the 1 shown circuit can be used in this or in a readily apparent to those skilled in the modified version in other applications, such as a remote control.

2 zeigt schematisch einen Ablauf eines Verfahrens zur Ansteuerung einer Spannungsquelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im ersten Schritt 100 wird durch Drücken des Tasters 12 eine Spannung zwischen einem Eingang 10 und einem Ausgang 20 einer Schaltungsanordnung 1, wie in 1 dargestellt, angelegt. 2 schematically shows a sequence of a method for controlling a voltage source according to an embodiment of the invention. In the first step 100 is activated by pressing the button 12 a voltage between an input 10 and an exit 20 a circuit arrangement 1 , as in 1 displayed, created.

Im zweiten Schritt 200 erfolgt mittels eines Schaltelements 18, das mit dem Ausgang 20 der Schaltungsanordnung 1 aus 1 verbunden ist, die Aktivierung einer Ansteuerungsvorrichtung 22 für die Spannungsquelle 11. Die Ansteuerungsvorrichtung 22 umfasst dabei einen Mikrokontroller 24. Der Mikrocontroller 24 wird mit Spannung versorgt und startet. Anschließend übernimmt der Mikrocontroller 24 die Kontrolle über seine Spannungsversorgung durch die Life-Hold Schaltung 2.At the second step 200 takes place by means of a switching element 18 that with the exit 20 the circuit arrangement 1 out 1 connected, the activation of a driving device 22 for the voltage source 11 , The driving device 22 includes a microcontroller 24 , The microcontroller 24 is supplied with power and starts. Subsequently, the microcontroller takes over 24 the control of its power supply through the life-hold circuit 2 ,

Im dritten Schritt 300 wird mittels eines Begrenzungselements 16, 17 der Stromfluss zwischen dem Eingang 10 und dem Ausgang 20 der Schaltungsanordnung 1 unterbrochen, da die Spannung die an dem Begrenzungselement 16, 17 anliegt, einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Der Mikrocontroller 24 bleibt weiterhin aktiv, da seine Spannungsversorgung durch die Life-Hold Schaltung 2 aufrechterhalten wird.In the third step 300 is by means of a limiting element 16 . 17 the current flow between the input 10 and the exit 20 the circuit arrangement 1 interrupted, because the voltage at the limiting element 16 . 17 is present, falls below a predetermined threshold. The microcontroller 24 remains active because of its power supply through the life-hold circuit 2 is maintained.

Im vierten Schritt 400 schaltet der Mikrocontroller 24 seine Spannungsversorgung über die Life-Hold Schaltung 2 kontrolliert ab. Ein erneutes Aktivieren des Mikrocontrollers 24 ist nicht möglich, solange die Spannung, die bei gedrücktem Taster 12 eine Spannung an dem Begrenzungselement 16 anliegt, die unterhalb des Spannungsschwellwerts liegt. Durch Wiederaufladen der Spannungsversorgung 11 kann der Anfangszustand wiederhergestellt werden.In the fourth step 400 turns off the microcontroller 24 its power supply via the life-hold circuit 2 controlled. Reactivate the microcontroller 24 is not possible, as long as the voltage, while the button is pressed 12 a voltage on the limiting element 16 is present, which is below the voltage threshold. By recharging the power supply 11 the initial state can be restored.

Claims (14)

Schaltungsanordnung (1), insbesondere zur Ansteuerung einer Spannungsquelle (11), umfassend – einen Eingang (10), der mit einer Spannungsquelle (11) verbindbar ist, – ein Aktivierungselement (12), insbesondere ein Taster, – einen Ausgang (20), wobei mittels des Aktivierungselements (12) eine Spannung zwischen dem Eingang (10) und dem Ausgang (20) anlegbar ist, und wobei der Ausgang (20) mit einem Schaltelement (18) verbindbar ist, das geeignet ist, bei einem Stromfluss zwischen Eingang (10) und Ausgang (20) zu schalten, – und ein Begrenzungselement (16), wobei das Begrenzungselement (16) eingerichtet ist, den Stromfluss zwischen dem Eingang (10) und dem Ausgang (20) zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (16) eingerichtet ist, den Stromfluss zwischen dem Eingang (10) und dem Ausgang (20) abhängig von einer zwischen den Eingang (10) und dem Ausgang (20) vorliegenden Spannung zu unterbrechen.Circuit arrangement ( 1 ), in particular for controlling a voltage source ( 11 ), comprising - an entrance ( 10 ) connected to a voltage source ( 11 ), - an activation element ( 12 ), in particular a button, - an output ( 20 ), whereby by means of the activation element ( 12 ) a voltage between the input ( 10 ) and the output ( 20 ) and the output ( 20 ) with a switching element ( 18 ), which is suitable for a current flow between input ( 10 ) and output ( 20 ), and a limiting element ( 16 ), wherein the limiting element ( 16 ), the current flow between the input ( 10 ) and the output ( 20 ), characterized in that the limiting element ( 16 ), the current flow between the input ( 10 ) and the output ( 20 ) depending on one between the input ( 10 ) and the output ( 20 ) interrupt the voltage present. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (16) eingerichtet ist, den Stromfluss abhängig von einer an dem Begrenzungselement (16) anliegenden Spannung zu unterbrechen.Circuit arrangement ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the limiting element ( 16 ) is arranged, the current flow depending on a on the limiting element ( 16 ) interrupt voltage. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (16) eingerichtet ist, die an dem Begrenzungselement (16) anliegende Spannung mit einem vorgegebenen Spannungsschwellwert zu vergleichen und bei Unterschreiten des Spannungsschwellwerts den Stromfluss zu unterbrechen.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the limiting element ( 16 ) which is connected to the boundary element ( 16 ) adjacent Compare the voltage with a specified voltage threshold and interrupt the current flow when the voltage falls below the voltage threshold. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (16) eine Z-Diode (17) umfasst, wobei die Sperrspannung der Z-Diode (17), den Spannungsschwellwert bestimmt.Circuit arrangement ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the limiting element ( 16 ) a Zener diode ( 17 ), wherein the reverse voltage of the Zener diode ( 17 ), the voltage threshold determined. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (16) einen Kondensator umfasst.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the limiting element ( 16 ) comprises a capacitor. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (16) eine Komparator-Schaltung umfasst.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the limiting element ( 16 ) comprises a comparator circuit. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsschwellwert veränderbar ist.Circuit arrangement according to one of claims 3 to 6, characterized in that the voltage threshold is variable. Vorrichtung mit einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (10) mit einer, insbesondere einem Batteriepack, verbunden ist und der Ausgang (20) mit einem Schaltelement (18) verbunden ist, wobei das Schaltelement (18) eingerichtet ist, bei einer zwischen dem Eingang (10) und dem Ausgang (20) anliegenden Spannung eine Ansteuerungsvorrichtung (22), insbesondere einen Mikrocontroller (24), zu aktivieren.Device having a circuit arrangement according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the input ( 10 ) is connected to one, in particular a battery pack, and the output ( 20 ) with a switching element ( 18 ), wherein the switching element ( 18 ) at one between the entrance ( 10 ) and the output ( 20 ) voltage applied to a drive device ( 22 ), in particular a microcontroller ( 24 ), to activate. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (1) als Teil einer Wake-up Schaltung (1') zur Aktivierung eines Mikrocontrollers (24) ausgebildet ist.Apparatus according to claim 8, characterized in that the circuit arrangement ( 1 ) as part of a wake-up circuit ( 1' ) for activating a microcontroller ( 24 ) is trained. Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente, insbesondere einer Spannungsquelle (11), wobei durch Betätigung eines Aktivierungselements (12) eine Spannung zwischen einem Eingang (10) und einem Ausgang (20) einer Schaltungsanordnung (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bereitgestellt wird, wodurch eine Ansteuerungsvorrichtung (22, 24), insbesondere ein Mikrocontroller (24), für die Komponente (11) aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Begrenzungselements (16, 17) der Stromfluss zwischen dem Eingang (10) und dem Ausgang (20) der Schaltungsanordnung (1) abhängig von einer in der Schaltungsanordnung (1) vorliegenden, eine Spannung repräsentierenden Größe unterbrochen wird.Method for controlling an electrical and / or electronic component, in particular a voltage source ( 11 ), wherein by actuation of an activation element ( 12 ) a voltage between an input ( 10 ) and an output ( 20 ) a circuit arrangement ( 1 ), in particular according to one of claims 1 to 9, whereby a drive device ( 22 . 24 ), in particular a microcontroller ( 24 ), for the component ( 11 ) is activated, characterized in that by means of a limiting element ( 16 . 17 ) the current flow between the input ( 10 ) and the output ( 20 ) of the circuit arrangement ( 1 ) depending on one in the circuit arrangement ( 1 ), a voltage-representing quantity is interrupted. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass – die Schaltungsanordnung (1) als Teil einer Wake-up Schaltung (1') für die Ansteuerungsvorrichtung (22) ausgebildet ist und/oder – durch die Wake-up Schaltung (1') die Ansteuerungsvorrichtung (22) aktiviert wird und/oder – die Ansteuerungsvorrichtung (22) eine als Life-Hold-Schaltung ausgebildete Steuerschaltung (2) aktiviert, die die Spannungsversorgung der Ansteuerungsvorrichtung (22) aufrecht erhält und/oder – die Ansteuerungsvorrichtung (22) die Spannungsquelle (11) für die Wake-up Schaltung (1') steuert und/oder überwacht.Method according to claim 10, characterized in that - the circuit arrangement ( 1 ) as part of a wake-up circuit ( 1' ) for the driving device ( 22 ) is formed and / or - by the wake-up circuit ( 1' ) the driving device ( 22 ) is activated and / or - the driving device ( 22 ) designed as a life-hold circuit control circuit ( 2 ) which activates the power supply of the control device ( 22 ) and / or - the driving device ( 22 ) the voltage source ( 11 ) for the wake-up circuit ( 1' ) controls and / or monitors. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung des Stromflusses durchgeführt wird, indem wenn eine in der Schaltungsanordnung (1) vorliegende, eine Spannung repräsentierende Größe einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet, eine Unterbrechung des Stromflusses in der Schaltungsanordnung (1) durchgeführt wird.Method according to one of claims 10 or 11, characterized in that the limitation of the flow of current is carried out by using one in the circuit arrangement ( 1 ), a quantity representing a voltage falls below a predetermined threshold value, an interruption of the current flow in the circuit arrangement ( 1 ) is carried out. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Unterbrechung des Stromflusses in der Wake-up Schaltung (1'), die Life-Hold-Schaltung (2) aktiv bleibt.Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that after interruption of the current flow in the wake-up circuit ( 1' ), the life-hold circuit ( 2 ) remains active. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (11) als Batteriepack ausgebildet ist.Method according to one of claims 10 to 13, characterized in that the voltage source ( 11 ) is designed as a battery pack.
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