DE102018210097A1

DE102018210097A1 - Schaltungsanordnung zur Bereitstellung einer Mehrzahl von Versorgungsspannungen

Info

Publication number: DE102018210097A1
Application number: DE102018210097.7A
Authority: DE
Inventors: Alfons Fisch; Andreas Wunderlich; Mikhail Zarkhin; Aurore Desgeorge
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2019-12-24
Also published as: KR20210021559A; WO2019243014A1; US11390228B2; US20210129776A1; CN112313118A; KR102457838B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (SA) zur Bereitstellung einer Mehrzahl von Versorgungsspannungen (Uaus1 bis Uausn) an diesen jeweils zugeordneten Ausgangsanschlüssen aus einer an einem Eingangsanschluss anliegenden Eingangsspannung (Uein), mit einer digitalen Schnittstelle (SPI) zum Empfang eines seriellen digitalen Steuersignals, das die Information enthält, welche der Versorgungsspannungen (Uaus1 bis Uausn) an die ihnen jeweils zugeordneten Ausgangsanschlüsse angelegt werden soll, mit einer festverdrahteten Verzögerungsschaltung (VS), die eingerichtet ist, gesteuert durch das serielle digitale Steuersignal, die an die jeweils zugeordneten Ausgangsanschlüsse anzulegenden Versorgungsspannungen (Uaus1 bis Uausn) nacheinander mit einer jeweils vorgegebenen zeitlichen Verzögerung an die Ausgangsanschlüsse weiterzuschalten.

Description

Bei vielen Geräten, insbesondere bei Steuergeräten im automotiven Bereich, werden Schaltungsanordnungen verwendet, die aus einer zumeist geregelten Eingangsspannung eine Mehrzahl von Ausgangsspannungen erzeugt, regelt und an Ausgangsanschlüssen bereitstellt. Solche Schaltungsanordnungen werden zumeist als integrierte Schaltungen, sogenannte ASICs (applicant specific integrated circuit), realisiert.
Bei Steuergeräten im automotiven Bereich wird dabei z.B. eine aus der Batteriespannung von zumeist 12 bis 14 Volt gewonnene, vorgeregelte Eingangsspannung für die Schaltungsanordnung verwendet, die dabei Spannungen von beispielsweise 1,3 Volt, 3, 3 Volt und 5 Volt an ihren Ausgangsanschlüssen bereitstellt. Dabei können die einzelnen Spannungswerte auch mehrfach vorkommen, um einzelne Ausgänge nicht zu sehr zu belasten.
Die Ausgangsspannungen sind dabei häufig schaltbar, wobei die Schaltungsanordnung eine digitale Schnittstelle, beispielsweise eine SPI-Schnittstelle, aufweist, über die ein Steuersignal zum Ein- oder Ausschalten einer oder mehrerer der Ausgangsspannungen an die Schaltungsanordnung übertragen und von der Schaltungsanordnung empfangen werden kann.
Im Falle, dass alle oder eine größere Anzahl der Versorgungsspannungen zum gleichen Zeitpunkt eingeschaltet werden, kann es vorkommen, dass der die Eingangsspannung der Schaltungsanordnung zur Verfügung stellende Spannungsregler durch den dann auftretenden Einschaltstrom überlastet wird und abgeschaltet oder zurückgesetzt wird.
Dem kann zwar abgeholfen werden, indem dieser Spannungsregler entsprechend robust ausgelegt wird, was jedoch aufwändig und dementsprechend teuer ist.
Eine Alternative ist, über das Steuersignal die Versorgungsspannungen nur versetzt einzuschalten, was jedoch problematisch ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Bereitstellung einer Mehrzahl von Versorgungsspannungen anzugeben, die diese Probleme vermeidet.
Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausbildung ist im Unteranspruch angegeben.
Demnach ist eine Schaltungsanordnung zur Bereitstellung einer Mehrzahl von Versorgungsspannungen an diesen jeweils zugeordneten Ausgangsanschlüssen aus einer an einem Eingangsanschluss anliegenden Eingangsspannung, mit einer digitalen Schnittstelle zum Empfang eines seriellen digitalen Steuersignals, das die Information enthält, welche der Versorgungsspannungen an die ihnen jeweils zugeordneten Ausgangsanschlüsse angelegt werden soll, und mit einer festverdrahteten Verzögerungsschaltung gebildet, die eingerichtet ist, gesteuert durch das serielle digitale Steuersignal, die an die jeweils zugeordneten Ausgangsanschlüsse anzulegenden Versorgungsspannungen nacheinander mit einer jeweils vorgegebenen zeitlichen Verzögerung an die Ausgangsanschlüsse weiterzuschalten.
Es werden dabei unmittelbar folgend auf das Steuersignal die erste einzuschaltende Versorgungsspannung und nachfolgend in einer fest vorgegebenen Reihenfolge jeweils um eine vorgegebene Zeitspanne verzögert, die anderen einzuschaltenden Versorgungsspannungen an die Ausgangsanschlüsse weitergeschaltet.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Verzögerungsschaltung eine digitale Schaltung. Diese kann beispielsweise mittels einer Hardwarebeschreibungssprache wie VHDL entwickelt und realisiert werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher beschrieben werden. Dabei zeigen

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
2 ein Programm in VHDL zur Erzeugung einer digitalen Verzögerungsschaltung,
3 ein Statusdiagramm dieses Programmes und
4 bis 7 Zeitdiagramme, die das aufeinanderfolgende Weiterschalten der einzuschaltenden Versorgungsspannungen verdeutlichen.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung SA ist in schematischer Weise in der 1 dargestellt. Der Schaltungsanordnung SA wird eine Eingangsspannung Uein zugeführt, aus der Versorgungsspannungsgeneratoren VSG eine Mehrzahl von Versorgungsspannungen Uausi mit i = 1 bis n erzeugen. Diese werden einer Verzögerungsschaltung VS zugeführt, die ihrerseits mit entsprechenden Ausgangsanschlüssen der Schaltungsanordnung SA verbunden ist, an die die Versorgungsspannungen Uaus1 bis Uausn durch die Verzögerungsschaltung VS weitergeschaltet werden.
Die Versorgungsspannungen an den Ausgangsanschlüssen können dabei unterschiedliche Spannungen annehmen, wobei die jeweils unterschiedlichen Spannungen auch mehrfach vorkommen können. So können zum Beispiel mehrere 5 Volt Versorgungsspannungen, mehrere 3, 3 Volt Versorgungsspannungen und auch mehrere 1,3 Volt Versorgungsspannungen an den Ausgangsanschlüssen der Schaltungsanordnung SA ausgegeben werden.
Die Schaltungsanordnung SA weist darüber hinaus eine digitale Schnittstelle - im dargestellten Beispiel in Form einer SPI-Schnittstelle - auf, die nach außen die üblichen vier Anschlüsse aufweist und innerhalb der Schaltungsanordnung zumindest mit der Verzögerungsschaltung VS aber auch mit anderen Schaltungsbestandteilen der Schaltungsanordnung SA, beispielsweise den Versorgungsspannungsgeneratoren VSG, verbunden sein kann.
Über die digitale Schnittstelle SPI wird der Schaltungsanordnung SA ein Befehl zugeführt, in dem enthalten ist, welche der Versorgungsspanngen ein- bzw. ausgeschaltet werden soll bzw. sollen. Dies erfolgt mit einem Befehl, der direkt oder schon decodiert der Verzögerungsschaltung VS zugeführt wird, die nun einerseits auszuschaltende Versorgungsspannungen ausschaltet und andererseits in erfindungsgemäßer Weise die einzuschaltenden Versorgungsspannungen jeweils um eine vorgegebene Zeit - beispielsweise 1,2 ms - verzögert nacheinander einschaltet.
Wesentlich für die Erfindung ist, dass nicht einer bestimmten Versorgungsspannung eine bestimmte Verzögerungszeit zugeordnet ist, sondern immer nur die einzuschaltenden Versorgungsspannungen verzögert nacheinander eingeschaltet werden.
Die Verzögerungsschaltung VS ist bevorzugt als digitale Schaltung fest verdrahtet realisiert und kann in vorteilhafter Weise gemäß 2 mittels der Hardware-Beschreibungssprache VHDS definiert werden, woraus sie in bekannter Weise als digitale Schaltung mittels eines entsprechenden Programmes entworfen wird. Die 2 zeigt ein Beispiel eines solchen Programms in der Beschreibungssprache VHDS für vier einzuschaltende Versorgungsspannungen Track1 bis Track4. Die Verzögerung soll dabei jeweils 1,2 ms sein.
Die 3 zeigt ein entsprechendes Statusdiagramm, wie es für digitale Schaltungen gebräuchlich ist.
In den 4 bis 7 sind nun vier Beispiele dargestellt, bei denen ausgelöst durch den genannten SPI Befehl, der jeweils in der obersten Zeile dargestellt ist, die jeweils einzuschaltenden Versorgungsspannungen Track1 bis Track4 oder eine Auswahl davon nacheinander eingeschaltet werden.
In der 4 sollen alle vier Versorgungsspanngen Track1 bis Track4 eingeschaltet werden, wobei zu sehen ist, dass unmittelbar folgend auf den SPI Befehl die Versorgungsspannung Track1 eingeschaltet wird, daraufhin um 1,2 ms verzögert die Versorgungsspannung Track2 usw. bis zur letzten Versorgungsspannung Track4.
In der Darstellung der 5 sollen lediglich die Versorgungsspanngen Track1, Track2 und Track4 eingeschaltet werden, woraufhin wiederum kurz nachfolgend nach dem SPI Befehl die erste Versorgungsspannung Track1 und dann um 1,2 ms verzögert bereits die Versorgungsspannung Track3 und wiederum um 1,2 ms verzögert die Versorgungsspannung Track4 eingeschalten wird.
In der Darstellung der 6 sollen lediglich die Versorgungsspannungen Track3 und Track4 eingeschaltet werden, wobei hier nun kurz nachfolgend nach dem SPI-Befehl bereits die Versorgungsspannung Track3 eingeschaltet wird und nach 1,2 ms Verzögerungszeit die Versorgungsspannung Track4.
Als letztes Beispiel zeigt die 7 den Fall, dass die Versorgungsspannungen Track 2 bis Track4 eingeschaltet werden sollen, wobei hier ebenfalls nach dem Empfangen und Decodierung des SPI Befehls sofort die Versorgungsspannung Track2 eingeschaltet wird und nachfolgend jeweils mit 1,2 ms Verzögerung aufeinanderfolgend die Versorgungsspannungen Track3 und Track4.
Entsprechend der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einer hardwaremäßigen Realisierung einer Verzögerungsschaltung kann also in effektiver und einfacher Weise verhindert werden, dass durch gleichzeitiges Weiterschalten von Versorgungsspannungen an die Ausgänge einer Schaltungsanordnung zur Bereitstellung einer Mehrzahl von Versorgungsspannungen, die aus einer zumeist geregelte Eingangsspannung diese Mehrzahl von Ausgangsspannungen erzeugt, nicht durch zu starke Belastung aufgrund des Einschaltstroms die geregelte Eingangsspannung einbricht und der diese zur Verfügung stellende Spannungsregler gegebenenfalls abgeschaltet oder zurückgesetzt wird. Durch das versetzte Einschalten der jeweils einzuschaltenden Versorgungsspannungen kann diese Belastung verteilt werden, sodass auch ein weniger robuster Spannungsregler für die Eingangsspannung Verwendung finden kann.

Claims

Schaltungsanordnung (SA) zur Bereitstellung einer Mehrzahl von Versorgungsspannungen (Uaus1 bis Uausn) an diesen jeweils zugeordneten Ausgangsanschlüssen aus einer an einem Eingangsanschluss anliegenden Eingangsspannung (Uein), mit einer digitalen Schnittstelle (SPI) zum Empfang eines seriellen digitalen Steuersignals, das die Information enthält, welche der Versorgungsspannungen (Uaus1 bis Uausn) an die ihnen jeweils zugeordneten Ausgangsanschlüsse angelegt werden soll, mit einer festverdrahteten Verzögerungsschaltung (VS), die eingerichtet ist, gesteuert durch das serielle digitale Steuersignal, die an die jeweils zugeordneten Ausgangsanschlüsse anzulegenden Versorgungsspannungen (Uaus1 bis Uausn) nacheinander mit einer jeweils vorgegebenen zeitlichen Verzögerung an die Ausgangsanschlüsse weiterzuschalten.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Verzögerungsschaltung (VS) eine digitale Schaltung ist.