DE102018133350A1 - ELECTRICAL CIRCUIT WITH LOW VOLTAGE DRIVER CIRCUIT AND SENSOR CIRCUIT FOR DETECTING OPERATING STATES OF A LOAD - Google Patents
ELECTRICAL CIRCUIT WITH LOW VOLTAGE DRIVER CIRCUIT AND SENSOR CIRCUIT FOR DETECTING OPERATING STATES OF A LOAD Download PDFInfo
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Abstract
Eine elektrische Schaltung umfasst eine elektrische Energiequelle und eine Last, die mit der elektrischen Energiequelle verbunden ist. Zwischen der elektrischen Last und dem Massepotential ist eine Niederspannungstreiberschaltung geschaltet. Eine Sensorschaltung ist zwischen der elektrischen Last und dem Massepotential geschaltet und so ausgelegt, dass sie eine Anzeige darüber erzeugt, ob die elektrische Last (1) in einem Normalbereich arbeitet, (2) aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses mit der elektrischen Energiequelle ausfällt, (3) aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses mit dem Massepotential ausfällt und (4) aufgrund eines offenen Stromkreises ausfällt.An electrical circuit includes an electrical energy source and a load connected to the electrical energy source. A low voltage driver circuit is connected between the electrical load and the ground potential. A sensor circuit is connected between the electrical load and the ground potential and is designed such that it generates an indication of whether the electrical load (1) is operating in a normal range, (2) fails due to an electrical short circuit with the electrical energy source, (3) fails due to an electrical short to ground potential and (4) fails due to an open circuit.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine elektrische Schaltung zum selektiven Betreiben einer Last. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Struktur für eine elektrische Schaltung, die eine Niederspannungstreiberschaltung und eine Sensorschaltung umfasst, die mehrere Betriebszustände der Last unter Verwendung einer verringerten Anzahl von Komponenten erfassen kann.The present invention relates generally to an electrical circuit for selectively operating a load. In particular, the present invention relates to an improved electrical circuit structure that includes a low voltage driver circuit and a sensor circuit that can sense multiple operating conditions of the load using a reduced number of components.
Eine herkömmliche elektrische Schaltung umfasst eine elektrische Energiequelle, die über eine elektrisch betriebene Last mit dem Massepotenzial verbunden ist. In vielen solcher elektrischen Schaltungen umfasst die elektrische Schaltung auch eine Treiberschaltung, die den Betrieb der Last durch die elektrische Energiequelle selektiv erlaubt und verhindert. In einigen Fällen (im Allgemeinen als eine Hochspannungstreiberschaltung bezeichnet) ist die Treiberschaltung mit der elektrischen Energiequelle und der Last verbunden. In anderen Fällen (im Allgemeinen als eine Niederspannungstreiberschaltung bezeichnet) ist die Treiberschaltung zwischen der Last und dem Massepotential verbunden. In beiden Fällen dient die Treiberschaltung jedoch im Wesentlichen als elektrische Schalter. Beim Einschalten der Treiberschaltung wird der elektrische Funktionsschalter geschlossen, so dass elektrischer Strom von der elektrischen Energiequelle durch die Last und die Treiberschaltung bis zum Massepotential fließen kann und dadurch den Betrieb der Last ermöglicht. Wird die Treiberschaltung abgeschaltet, öffnet sich der elektrische Funktionsschalter, wodurch verhindert wird, dass elektrischer Strom von der elektrischen Energiequelle durch die Last und die Treiberschaltung zum Massepotential fließt, wodurch der Betrieb der Last unterbrochen wird.A conventional electrical circuit comprises an electrical energy source that is connected to the ground potential via an electrically operated load. In many such electrical circuits, the electrical circuit also includes a driver circuit that selectively allows and prevents operation of the load by the electrical energy source. In some cases (commonly referred to as a high voltage driver circuit) the driver circuit is connected to the electrical power source and the load. In other cases (commonly referred to as a low voltage driver circuit), the driver circuit is connected between the load and ground potential. In both cases, however, the driver circuit essentially serves as an electrical switch. When the driver circuit is switched on, the electrical function switch is closed, so that electrical current can flow from the electrical energy source through the load and the driver circuit to ground potential, thereby enabling the load to be operated. If the driver circuit is switched off, the electrical function switch opens, which prevents electrical current from flowing from the electrical energy source through the load and the driver circuit to ground potential, thereby interrupting the operation of the load.
Es ist bekannt, dass die Last in der elektrischen Schaltung von Zeit zu Zeit unter einer von mehreren Bedingungen ausfallen kann. So kann beispielsweise in einigen Fällen die Last in der elektrischen Schaltung ausfallen, wenn ein elektrischer Kurzschluss zwischen ihr und der elektrischen Energiequelle erzeugt wird. In anderen Fällen kann die Last ausfallen, wenn ein elektrischer Kurzschluss zwischen ihr und dem Massepotential erzeugt wird. Schließlich kann die Last ausfallen, wenn ein offener Stromkreis zwischen der elektrischen Energiequelle und der Niederspannungstreiberschaltung erzeugt wird (das ist derselbe Zustand, der eintreten würde, wenn keine Last im Stromkreis vorhanden wäre). Es ist bekannt, dass der elektrischen Schaltung zusätzliche Komponenten hinzugefügt werden, um das Auftreten eines oder mehrerer dieser Fehlerarten zu erkennen. Jedoch sind bekannte Fehlerart-Erfassungsschaltungen darauf beschränkt, nur eine einzige Fehlerart zu erfassen, oder sie sind relativ komplex und teuer. Somit ist es wünschenswert, eine verbesserte Struktur für eine elektrische Schaltung bereitzustellen, die eine Niederspannungstreiberschaltung und eine Sensorschaltung umfasst, die mehrere Betriebszustände der Last mit einer verringerten Anzahl von Komponenten erfassen kann.It is known that the load in the electrical circuit can fail under one of several conditions from time to time. For example, in some cases the load in the electrical circuit may fail when an electrical short circuit is created between it and the electrical energy source. In other cases, the load may fail if an electrical short is created between it and the ground potential. Finally, the load may fail if an open circuit is created between the electrical power source and the low voltage driver circuit (this is the same condition that would occur if there was no load in the circuit). It is known that additional components are added to the electrical circuit to detect the occurrence of one or more of these types of faults. However, known fault type detection circuits are limited to detecting only a single type of fault, or are relatively complex and expensive. Thus, it is desirable to provide an improved electrical circuit structure that includes a low voltage driver circuit and a sensor circuit that can sense multiple operating states of the load with a reduced number of components.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Struktur für eine elektrische Schaltung, die eine Niederspannungstreiberschaltung und eine Erfassungsschaltung umfasst, die mehrere Betriebszustände der Last unter Verwendung einer verringerten Anzahl von Komponenten erfassen kann. Eine Sensorschaltung ist zwischen dem Ausgang der Niederspannungstreiberschaltung und dem Massepotential verbunden. Die Sensorschaltung kann eine Vielzahl von Fehlerarten durch Messen einer Abtastspannung sowohl dann, wenn die Niederspannungstreiberschaltung eingeschaltet ist, als auch dann, wenn die Niederspannungstreiberschaltung ausgeschaltet ist, erfassen. Diese Messungen werden sowohl mit einem vorbestimmten Hochspannungsbezugspegel als auch mit einem vorbestimmten Niederspannungsbezugspegel verglichen, um zu bestimmen, ob die elektrische Last entweder (1) im Normalbereich arbeitet, (2) aufgrund elektrischen Kurzschlusses mit der elektrischen Energiequelle ausfällt, (3) aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses mit mehr Potential ausfällt, oder (4) aufgrund einer offenen Schaltung ausfällt.The present invention relates to an improved structure for an electrical circuit that includes a low voltage driver circuit and a sensing circuit that can sense multiple operating conditions of the load using a reduced number of components. A sensor circuit is connected between the output of the low voltage driver circuit and the ground potential. The sensor circuit can detect a variety of types of faults by measuring a sense voltage both when the low voltage driver circuit is on and when the low voltage driver circuit is off. These measurements are compared to both a predetermined high voltage reference level and a predetermined low voltage reference level to determine whether the electrical load is either (1) operating in the normal range, (2) due to an electrical short to the electrical energy source, (3) due to an electrical Short circuit with more potential fails, or (4) fails due to an open circuit.
Verschiedene Aspekte dieser Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen deutlich.Various aspects of this invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description of the preferred embodiments when taken in conjunction with the accompanying drawings.
FigurenlisteFigure list
-
1 zeigt ein vereinfachtes schematisches Diagramm einer herkömmlichen elektrischen Schaltung zum selektiven Betreiben einer elektrischen Last.1 shows a simplified schematic diagram of a conventional electrical circuit for selectively operating an electrical load. -
2 zeigt ein ausführliches schematisches Diagramm der herkömmlichen elektrischen Schaltung der1 , die eine relativ hohe Anzahl an Komponenten zur Erfassung des Auftretens eines Fehlers aufweist.2nd shows a detailed schematic diagram of the conventional electrical circuit of FIG1 , which has a relatively high number of components for detecting the occurrence of an error. -
3 zeigt ein ausführliches schematisches Diagramm einer verbesserten elektrischen Schaltung zum selektiven Betreiben einer elektrischen Last gemäß dieser Erfindung.3rd Figure 10 shows a detailed schematic diagram of an improved electrical circuit for selectively operating an electrical load in accordance with this invention. -
4 ein Diagramm, das eine Vielzahl von Fehlerarten veranschaulicht, die durch die verbesserte elektrische Treiberschaltung in3 erfasst werden können.4th a diagram illustrating a variety of types of faults caused by the improved electrical driver circuit in3rd can be recorded.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in
Die herkömmliche elektrische Treiberschaltung
Die in
Dazu umfasst die Sensorschaltung
Zunächst wird angenommen, dass die elektrische Last
Zweitens wird angenommen, dass die elektrische Last
Drittens wird angenommen, dass die elektrische Last
Viertens wird angenommen, dass die elektrische Last
Im Nachfolgenden wird die Funktionsweise der verbesserte elektrischen Treiberschaltung
Nach der Aktivierung der verbesserten elektrischen Treiberschaltung
- (1) wenn die elektrische Last
22 im Normalbereich arbeitet (d. h., die erste Bedingung in4 ), dann ist sowohl (a) die AbtastspannungSV kleiner als der NiederspannungsbezugspegelVNIEDRIG , wenn die Niederspannungstreiberschaltung23 eingeschaltet ist, als auch (b) die AbtastspannungSV größer als der HochspannungsbezugspegelVHOCH , wenn die Niederspannungstreiberschaltung23 ausgeschaltet ist; - (2) wenn die elektrische Last
22 aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses mit der elektrischen Energiequelle21 ausfällt (d. h., die zweite Bedingung in4 ), dann ist sowohl (a) die AbtastspannungSV größer als der HochspannungsbezugspegelVHOCH , wenn die Niederspannungstreiberschaltung23 eingeschaltet ist, als auch (b) die AbtastspannungSV größer als der HochspannungsbezugspegelVHOCH , wenn die Niederspannungstreiberschaltung23 ausgeschaltet ist; - (3) wenn die elektrische Last
22 aufgrund eines elektrischen Kurzschlussesmit dem Massepotential 24 ausfällt (d. h., die dritte Bedingung in4 ), dann ist sowohl (a) die AbtastspannungSV kleiner als der NiederspannungsbezugspegelVNIEDRIG , wenn die Niederspannungstreiberschaltung23 eingeschaltet ist, als auch (b) die AbtastspannungSV kleiner als der NiederspannungspegelVNIEDRIG , wenn die Niederspannungstreiberschaltung23 eingeschaltet ist; und - (4) wenn die elektrische Last
22 aufgrund eines offenen Stromkreises ausfällt (d. h., die vierte Bedingung in4 ), dann ist sowohl (a) die AbtastspannungSV kleiner als der NiederspannungsbezugspegelVNIEDRIG , wenn die Niederspannungstreiberschaltung23 eingeschaltet ist, und (b) die AbtastspannungSV größer als der NiederspannungsbezugspegelVNIEDRIG und kleiner als der HochspannungsbezugspegelVHOCH , wenn die Niederspannungstreiberschaltung23 ausgeschaltet ist.
- (1) when the
electrical load 22 works in the normal range (ie, the first condition in4th ), then both (a) is the sampling voltageSV less than the low voltage reference levelV LOW when the lowvoltage driver circuit 23 is turned on, as well as (b) the scanning voltageSV greater than the high voltage reference levelV HIGH when the lowvoltage driver circuit 23 is switched off; - (2) when the
electrical load 22 due to an electrical short circuit with the electrical energy source21st fails (ie, the second condition in4th ), then both (a) is the sampling voltageSV greater than the high voltage reference levelV HIGH when the lowvoltage driver circuit 23 is turned on, as well as (b) the scanning voltageSV greater than the high voltage reference levelV HIGH when the lowvoltage driver circuit 23 is switched off; - (3) when the
electrical load 22 due to an electrical short circuit to ground potential24th fails (ie, the third condition in4th ), then both (a) is the sampling voltageSV less than the low voltage reference levelV LOW when the lowvoltage driver circuit 23 is turned on, as well as (b) the scanning voltageSV less than the low voltage levelV LOW when the lowvoltage driver circuit 23 is switched on; and - (4) when the
electrical load 22 fails due to an open circuit (ie, the fourth condition in4th ), then both (a) is the sampling voltageSV less than the low voltage reference levelV LOW when the lowvoltage driver circuit 23 is on, and (b) the sense voltageSV greater than the low voltage reference levelV LOW and less than the high voltage reference levelV HIGH when the lowvoltage driver circuit 23 is switched off.
Die bestimmten Werte der verschiedenen Komponenten, die die Sensorschaltung
Somit zeigt sich, dass es der Wert der gemessenen Abtastspannung
Das Prinzip und die Betriebsweise dieser Erfindung wurden anhand der bevorzugten Ausführungsform erläutert. Es ist versteht sich jedoch, dass diese Erfindung anders als speziell erläutert und dargestellt praktiziert werden können, ohne von ihrem Geist oder ihrem Umfang abzuweisen.The principle and mode of operation of this invention have been explained with reference to the preferred embodiment. However, it is to be understood that this invention may be practiced otherwise than as specifically illustrated and illustrated, without departing from its spirit or scope.
Claims (8)
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DE102018133350.1A DE102018133350A1 (en) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | ELECTRICAL CIRCUIT WITH LOW VOLTAGE DRIVER CIRCUIT AND SENSOR CIRCUIT FOR DETECTING OPERATING STATES OF A LOAD |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5304935A (en) * | 1991-12-17 | 1994-04-19 | Motorola, Inc. | Load driver and system with fault detection apparatus for providing a sequence of fault detection logic states |
-
2018
- 2018-12-21 DE DE102018133350.1A patent/DE102018133350A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5304935A (en) * | 1991-12-17 | 1994-04-19 | Motorola, Inc. | Load driver and system with fault detection apparatus for providing a sequence of fault detection logic states |
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