DE102019103660A1 - Operating circuit for operating several loads - Google Patents

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Peter Braunschmid
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Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung zum Betreiben zwischen einem ersten Knoten (11) und einem zweiten Knoten (12) parallel geschalteter Lastzweige (13) mit jeweils einer Last (16) und einem in Reihe zur Last (16) geschalteten ansteuerbaren Schalter (17). Die ansteuerbaren Schalter (17) können beispielsweise durch ein pulsweitenmoduliertes Schaltsignal (P1, P2, P3) zur Steuerung des Stromes durch einen jeweiligen Lastzweig (13) angesteuert und zwischen dem leitenden und dem sperrenden Zustand umgeschaltet werden. Eine Überwachungsschaltung (28) hat einen Komparator (31), mittels dem der Gesamtstrom am zweiten Knoten (12) erfasst und mit einem Referenzwert verglichen wird. Ist der Gesamtstrom am zweiten Knoten (12) zu groß, erzeugt der Komparator (31) ein entsprechendes Signal an seinem Komparatorausgang (34), das wenigstens eine an dem Komparatorausgang (34) angeschlossene Flipflopschaltung (38) von einem Normalbetriebszustand in einen Unterbrechungsanforderungszustand umschalten kann. Im Unterbrechungsanforderungszustand der wenigstens einen Flipflopschaltung (38) wird der ansteuerbare Schalter (17) des wenigstens einen Lastzweiges (13), der der betreffenden Flipflopschaltung (38) zugeordnet ist, in seinem sperrenden Zustand gehalten, um den Überstromzustand zu beenden und die Bauteile der Betriebsschaltung (10) vor Schäden zu schützen.The invention relates to an operating circuit for operating load branches (13) connected in parallel between a first node (11) and a second node (12), each with a load (16) and a controllable switch (17) connected in series with the load (16). The controllable switches (17) can, for example, be controlled by a pulse-width modulated switching signal (P1, P2, P3) to control the current through a respective load branch (13) and toggle between the conductive and the blocking state. A monitoring circuit (28) has a comparator (31) by means of which the total current at the second node (12) is recorded and compared with a reference value. If the total current at the second node (12) is too high, the comparator (31) generates a corresponding signal at its comparator output (34), which can switch at least one flip-flop circuit (38) connected to the comparator output (34) from a normal operating state to an interrupt request state . In the interrupt request state of the at least one flip-flop circuit (38), the controllable switch (17) of the at least one load branch (13), which is assigned to the relevant flip-flop circuit (38), is kept in its blocking state in order to end the overcurrent state and the components of the operating circuit (10) protect from damage.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung zum Betreiben mehrerer parallel geschalteter Lasten. Beispielsweise kann es sich bei den Lasten um Leuchtmittel einer Leuchtmittelanordnung handeln.The invention relates to an operating circuit for operating a plurality of loads connected in parallel. For example, the loads can be lighting means of a lighting means arrangement.

Aus EP 3 280 228 A1 ist eine Anordnung mit mehreren parallel geschalteten Lastzweigen bekannt, wobei in jedem Lastzweig eine Last in Form einer Leuchtdiode angeordnet ist. Ein in Reihe zu den Lastzweigen geschalteter Messwiderstand wird verwendet, um den Strom durch die Lastzweige zu erfassen und an eine Steuereinheit zu übermitteln. In jedem Lastzweig ist in Reihe zur Last ein ansteuerbarer Schalter angeordnet. Die Steuereinheit kann die ansteuerbaren Schalter derart schalten, dass zu einem Zeitpunkt nur ein Lastzweig leitend ist. Dadurch ist es möglich, einen Strom durch einen einzelnen Lastzweig zu bestimmen und beispielsweise eine Unterbrechung in einem Lastzweig zu erkennen.Out EP 3 280 228 A1 an arrangement with several load branches connected in parallel is known, a load in the form of a light-emitting diode being arranged in each load branch. A measuring resistor connected in series with the load branches is used to detect the current through the load branches and to transmit it to a control unit. A controllable switch is arranged in series with the load in each load branch. The control unit can switch the controllable switches in such a way that only one load branch is conductive at a time. This makes it possible to determine a current through an individual load branch and, for example, to recognize an interruption in a load branch.

DE 10 2006 005 521 B3 beschreibt eine ähnliche mit Betriebsschaltung mit mehreren parallel geschalteten Lastzweigen, in denen jeweils eine Last und ein ansteuerbarer Schalter vorhanden ist. Die Parallelschaltung aus Lastzweigen ist an eine regelbare Spannungsquelle angeschlossen. In einem Initialisierungsmodus werden die Schwellenspannungen in den Lastzweigen erfasst und die regelbare Spannungsquelle derart eingestellt, dass die bereitgestellte Spannung mindestens so groß ist, wie die größte Schwellenspannung eines Lastzweiges. Dadurch wird sichergestellt, dass sämtliche Lastzweige betrieben werden können. Analog zu EP 3 280 228 A1 kann in einem Messintervall auch lediglich ein Lastzweig stromleitend sein, so dass Unterbrechungen in diesem Lastzweig erkannt werden können. DE 10 2006 005 521 B3 describes a similar one with operating circuit with several load branches connected in parallel, each of which has a load and a controllable switch. The parallel connection of load branches is connected to a controllable voltage source. In an initialization mode, the threshold voltages in the load branches are detected and the controllable voltage source is set in such a way that the voltage provided is at least as large as the largest threshold voltage of a load branch. This ensures that all load branches can be operated. Analogous to EP 3 280 228 A1 For example, only one load branch can be conductive in a measurement interval, so that interruptions in this load branch can be detected.

Aus EP 1 118 251 B1 ist eine Betriebsschaltung bekannt, bei der der Strom durch jeden Lastzweig erfasst und einer separaten Regelung unterworfen wird. Über einen Multiplexer kann der im Rahmen der Regelung gemessene Strom (Spannungsabfall an einem Messwiderstand) einem Komparator zugeführt und mit einem Referenzwert verglichen werden. Eine Unterbrechung in dem vom Multiplexer ausgewählten Lastzweig, kann über dem Komparator erkannt und durch Ansteuerung eines Flipflops als Fehler gespeichert werden.Out EP 1 118 251 B1 an operating circuit is known in which the current through each load branch is recorded and subjected to a separate regulation. The current measured as part of the regulation (voltage drop across a measuring resistor) can be fed to a comparator via a multiplexer and compared with a reference value. An interruption in the load branch selected by the multiplexer can be detected via the comparator and saved as an error by activating a flip-flop.

DE 20 2011 052 203 U1 offenbart eine Betriebsschaltung für Leuchtdioden bzw. Leuchtdiodenketten. Der Strom durch jede Leuchtdiodenkette wird erfasst und ausgewertet. In einem Mikrocontroller werden die Fehler ausgewertet und es wird eine auf die Art des Fehlers angepasste Reaktion veranlasst. Diese Anordnung ist sehr aufwendig und aufgrund der Signalverarbeitung über den Mikrocontroller ist die Reaktionszeit auf auftretende Fehler sehr lang, was zu großen Energieumsätzen in Wärme führt, bis eine Stromabschaltung eines zu großen Stromes durch die Leuchtdiodenkette erfolgt. DE 20 2011 052 203 U1 discloses an operating circuit for light-emitting diodes or light-emitting diode chains. The current through each LED chain is recorded and evaluated. The errors are evaluated in a microcontroller and a response adapted to the type of error is initiated. This arrangement is very complex and, due to the signal processing via the microcontroller, the reaction time to errors that occur is very long, which leads to a large amount of energy being converted into heat until an excessively large current through the light-emitting diode chain is switched off.

Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Betriebsschaltung mit einer einfach ausgebildeten Überwachungsschaltung zu schaffen, die bei einem auftretenden Überstrom sehr schnell eine oder mehrere Lastzweige unterbrechen kann.Starting from the prior art, it is an object of the present invention to create an operating circuit with a simply designed monitoring circuit which can very quickly interrupt one or more load branches in the event of an overcurrent.

Ein weiteres Ziel besteht darin, den Platzbedarf für die Überwachungsschaltung zu minimieren. Auch sollen die auftretenden Verluste an der Messschaltung minimiert werden um eine hohe Gesamteffizienz des Gerätes zu erreichen.Another goal is to minimize the space required for the monitoring circuit. The losses that occur in the measuring circuit should also be minimized in order to achieve a high overall efficiency of the device.

Diese Aufgabe wird durch die Betriebsschaltung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by the operating circuit according to claim 1.

Die Betriebsschaltung weist einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten auf, zwischen denen mehrere Lastzweige parallel geschaltet sind. In jedem Lastzweig ist eine Last und in Reihe zur Last ein mittels eines Steuereingangs ansteuerbarer Schalter angeordnet. Die Stromflussrichtung ist vom ersten Knoten zum zweiten Knoten. An den ersten Knoten kann beispielsweise eine Stromquelle oder Spannungsquelle, vorzugsweise eine Konstantspannungsquelle, angeschlossen sein. Sämtliche Ströme durch die parallel geschalteten Lastzweige addieren sich im zweiten Knoten.The operating circuit has a first node and a second node, between which several load branches are connected in parallel. A load is arranged in each load branch and, in series with the load, a switch that can be controlled by means of a control input is arranged. The direction of current flow is from the first node to the second node. For example, a current source or voltage source, preferably a constant voltage source, can be connected to the first node. All currents through the load branches connected in parallel add up in the second node.

Eine Ansteuerschaltung ist vorhanden und dazu eingerichtet, für jeden der ansteuerbaren Schalter ein Schaltsignal zu erzeugen. Hierfür ist jeder Steuereingang der ansteuerbaren Schalter mit einem zugeordneten Schaltsignalausgang der Ansteuerschaltung mittelbar verbunden. Die Schaltsignale können pulsweitenmodulierte Signale sein, um die Ströme durch die einzelnen Lastzweige bzw. die einzelnen Lasten zu steuern.A control circuit is provided and set up to generate a switching signal for each of the controllable switches. For this purpose, each control input of the controllable switches is indirectly connected to an assigned switching signal output of the control circuit. The switching signals can be pulse-width modulated signals in order to control the currents through the individual load branches or the individual loads.

Vorzugsweise handelt es sich bei jeder Last um wenigstens ein Leuchtmittel. Jede Last kann mehrere Leuchtmittel aufweisen, die in Reihe zueinander und/oder parallel zueinander geschaltet sind. Bei dem wenigstens einen Leuchtmittel handelt es sich insbesondere um ein Halbleiterleuchtmittel, beispielsweise eine Leuchtdiode. Die Helligkeit des wenigstens einen in einem gemeinsamen Lastzweig angeordneten Leuchtmittels kann durch das Ansteuern des in Reihe geschalteten ansteuerbaren Schalters mittels des zugeordneten Schaltsignals eingestellt werden, insbesondere durch eine Pulsweitenmodulation.Each load is preferably at least one light source. Each load can have a plurality of lighting means that are connected in series and / or in parallel with one another. The at least one lighting means is in particular a semiconductor lighting means, for example a light-emitting diode. The brightness of the at least one luminous means arranged in a common load branch can be set by controlling the controllable switch connected in series by means of the assigned switching signal, in particular by pulse width modulation.

Die Betriebsschaltung weist außerdem eine Überwachungsschaltung auf. Vorzugsweise hat die Überwachungsschaltung einen zentralen Schaltungsteil und für jeden Lastzweig genau einen dezentralen Schaltungsteil. Zu der Überwachungsschaltung gehört ein Komparator, wenigstens eine Flipflopschaltung und für jeden vorhandenen Lastzweig eine Unterbrechungslogikschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der zentrale Schaltungsteil den Komparator und eine einzige zentrale Flipflopschaltung für alle Lastzweige auf. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der zentrale Schaltungsteil entfallen. In jedem dezentralen Schaltungsteil kann dann ein separater Komparator und eine separate Flipflopschaltung vorhanden sein. In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der dezentralen Schaltungsteile kleiner als die Anzahl der Lastzweige, so dass zwei oder mehr Lastzweige jeweils einem gemeinsamen dezentralen Schaltungsteil mit jeweils einem Komparator und einer Flipflopschaltung zugeordnet sind.The operating circuit also has a monitoring circuit. Preferably has the monitoring circuit has a central circuit part and exactly one decentralized circuit part for each load branch. The monitoring circuit includes a comparator, at least one flip-flop circuit and an interrupt logic circuit for each load branch present. In one embodiment, the central circuit part has the comparator and a single central flip-flop circuit for all load branches. In another exemplary embodiment, the central circuit part can be omitted. A separate comparator and a separate flip-flop circuit can then be present in each decentralized circuit part. In yet another exemplary embodiment, the number of decentralized circuit parts is smaller than the number of load branches, so that two or more load branches are each assigned to a common decentralized circuit part, each with a comparator and a flip-flop circuit.

Es ist bevorzugt, wenn die Überwachungsschaltung bzw. der zentrale Schaltungsteil einen einzigen Komparator für sämtliche Lastzweige aufweist.It is preferred if the monitoring circuit or the central circuit part has a single comparator for all load branches.

Der Komparator hat einen ersten Komparatoreingang, einen zweiten Komparatoreingang und einen Komparatorausgang. Der erste Komparatoreingang ist mit einem Referenzspannungspotenzial verbunden. Das Referenzspannungspotenzial ist vorzugsweise konstant vorgegeben und ändert sich während des Betriebs der Lasten an der Betriebsschaltung nicht. Abhängig von der Art und der Anzahl der Lasten bzw. der Lastzweige wird das Referenzspannungspotenzial vorgegeben und für den Betrieb fest eingestellt werden. Die Referenzspannung kann zu Beginn des Betriebs eingestellt werden, beispielsweise über einen Mikrocontroller. Dadurch können zu verschiedenen Betriebsspannungen verschiedene Maximalstromwerte eingestellt werden, so dass die elektrische Leistung des Gerätes konstant bleibt, z.B. 5A Maximalstom bei 24V Betriebsspannung und 2,5A Maximalstom bei 48V Betriebsspannung.The comparator has a first comparator input, a second comparator input and a comparator output. The first comparator input is connected to a reference voltage potential. The reference voltage potential is preferably given constant and does not change during the operation of the loads on the operating circuit. Depending on the type and number of loads or load branches, the reference voltage potential is specified and permanently set for operation. The reference voltage can be set at the start of operation, for example using a microcontroller. This allows different maximum current values to be set for different operating voltages, so that the electrical power of the device remains constant, e.g. 5A maximum current at 24V operating voltage and 2.5A maximum current at 48V operating voltage.

Der zweite Komparatoreingang ist mit dem zweiten Knoten verbunden. Vorzugsweise ist der zweite Knoten über einen Messwiderstand mit einem Bezugspotenzial verbunden, beispielsweise einem Massepotenzial. Am zweiten Komparatoreingang liegt somit die am Messwiderstand anliegende Spannung oder ein Spannungspotenzial an, das die am Messwiderstand anliegende Spannung charakterisiert. Die am Messwiderstand anliegende Spannung kennzeichnet den Gesamtstrom durch alle Lastzweige. Der Komparatorausgang ist mit der Flipflopschaltung oder allen vorhandenen Flipflopschaltungen verbunden.The second comparator input is connected to the second node. The second node is preferably connected to a reference potential, for example a ground potential, via a measuring resistor. The voltage applied to the measuring resistor or a voltage potential that characterizes the voltage applied to the measuring resistor is thus applied to the second comparator input. The voltage applied to the measuring resistor characterizes the total current through all load branches. The comparator output is connected to the flip-flop circuit or all existing flip-flop circuits.

Die wenigstens eine Flipflopschaltung hat einen Setzeingang, einen Rücksetzeingang und einen Flipflopausgang. Entweder sind sämtliche Setzeingänge der vorhandenen Flipflopschaltungen oder sämtliche Rücksetzeingänge der vorhandenen Flipflopschaltung mit dem Komparatorausgang verbunden. Der jeweils andere Eingang, also der Rücksetzeingang bzw. der Setzeingang, jeder Flipflopschaltung kann bei einem Ausführungsbeispiel mit einer Initialisierungsschaltung verbunden sein, die beispielsweise durch die Ansteuerschaltung gebildet sein kann. Über die Initialisierungs- bzw. Ansteuerschaltung kann ein Initialisierungssignal an die wenigstens eine Flipflopschaltung angelegt werden. Das Initialisierungssignal kann bei einem Start bzw. einem Neustart (zum Beispiel nach dem Beheben eines Fehlers) einmalig erzeugt werden. Es dient zum Umschalten der wenigstens einen Flipflopschaltung in einen definierten Ausgangszustand, der einem Normalbetriebszustand entspricht.The at least one flip-flop circuit has a set input, a reset input and a flip-flop output. Either all set inputs of the existing flip-flop circuits or all reset inputs of the existing flip-flop circuit are connected to the comparator output. The respective other input, that is to say the reset input or the set input, of each flip-flop circuit can, in one embodiment, be connected to an initialization circuit which can be formed, for example, by the control circuit. An initialization signal can be applied to the at least one flip-flop circuit via the initialization or control circuit. The initialization signal can be generated once during a start or a restart (for example after an error has been corrected). It is used to switch the at least one flip-flop circuit into a defined initial state which corresponds to a normal operating state.

Über den Komparator kann die wenigstens eine Flipflopschaltung vom Normalbetriebszustand in einen Unterbrechungsanforderungszustand umgeschaltet werden, wenn das Spannungspotenzial am zweiten Knoten das Referenzspannungspotenzial übersteigt. In diesem Fall wird darauf geschlossen, dass der Gesamtstrom durch die Lastzweige zu groß ist und ein Überstromzustand vorliegt. Der Signalzustand am Komparatorausgang des Komparators, der den Überstromzustand kennzeichnet (Spannungspotenzial am zweiten Knoten übersteigt das Referenzspannungspotenzial), ist entweder eine notwendige oder hinreichende Bedingung zum Umschalten der angeschlossenen Flipflopschaltung in den Unterbrechungsanforderungszustand. Bei einem Ausführungsbeispiel kann es erforderlich sein, dass wenigstens eine oder genau eine weitere Bedingung erfüllt wird, um die angeschlossene Flipflopschaltung in den Unterbrechungsanforderungszustand umzuschalten. Durch das Aktivieren des entsprechenden Eingangs jeder Flipflopschaltung, insbesondere des Rücksetzeingangs, erfolgt das Umschalten der wenigstens einen Flipflopschaltung von dem Normalbetriebszustand in den Unterbrechungsanforderungszustand. Vorzugsweise wird dabei der Flipflopausgang von digital HIGH nach digital LOW umgeschaltet. Abhängig von der äußeren Beschaltung kann die wenigstens eine Flipflopschaltung auch einen Flipflopausgang aufweisen und verwenden, bei dem Normalbetriebszustand digital HIGH und im Unterbrechungsanforderungszustand digital HIGH ist.The at least one flip-flop circuit can be switched from the normal operating state to an interrupt request state via the comparator if the voltage potential at the second node exceeds the reference voltage potential. In this case, it is concluded that the total current through the load branches is too large and that there is an overcurrent condition. The signal state at the comparator output of the comparator, which characterizes the overcurrent state (voltage potential at the second node exceeds the reference voltage potential), is either a necessary or sufficient condition for switching the connected flip-flop circuit to the interrupt request state. In one embodiment, it may be necessary for at least one or precisely one further condition to be met in order to switch the connected flip-flop circuit to the interrupt request state. By activating the corresponding input of each flip-flop circuit, in particular the reset input, the at least one flip-flop circuit is switched from the normal operating state to the interrupt request state. The flip-flop output is preferably switched from digital HIGH to digital LOW. Depending on the external circuitry, the at least one flip-flop circuit can also have and use a flip-flop output in which the normal operating state is digital HIGH and in the interrupt request state digital HIGH.

Für jeden Lastzweig ist eine Unterbrechungslogikschaltung vorhanden. Die Unterbrechungslogikschaltung hat einen ersten Logikeingang, einen zweiten Logikeingang und einen Logikausgang. Der Logikausgang ist mit dem Steuereingang des zugeordneten ansteuerbaren Schalters verbunden. Der erste Logikeingang ist mit dem zugeordneten Schaltsignalausgang der Ansteuerschaltung verbunden, so dass am ersten Logikeingang das jeweilige Schaltsignal für den ansteuerbaren Schalter anliegt. Der zweite Logikeingang ist mit dem Flipflopausgang der jeweils zugeordneten Flipflopschaltung verbunden. Jede Unterbrechungslogikschaltung ist dazu eingerichtet, den zugeordneten ansteuerbaren Schalter in den sperrenden Zustand umzuschalten, wenn sich die zugeordnete Flipflopschaltung im Unterbrechungsanforderungszustand befindet. Vorzugsweise ist die Unterbrechungslogikschaltung außerdem dazu eingerichtet, den ansteuerbaren Schalter entsprechend den Vorgaben des Schaltsignals zwischen dem leitenden und dem sperrenden Zustand umzuschalten, wenn sich die zugeordnete Flipflopschaltung im Normalbetriebszustand befindet. Beispielsweise kann die Unterbrechungslogikschaltung als UND-Gatter oder als ODER-Gatter ausgebildet sein.There is an interrupt logic circuit for each load branch. The interrupt logic circuit has a first logic input, a second logic input and a logic output. The logic output is connected to the control input of the assigned controllable switch. The first logic input is connected to the assigned switching signal output of the control circuit, so that the respective switching signal for the controllable switch is present at the first logic input. Of the The second logic input is connected to the flip-flop output of the respectively assigned flip-flop circuit. Each interrupt logic circuit is set up to switch the assigned controllable switch to the blocking state when the assigned flip-flop circuit is in the interrupt request state. The interruption logic circuit is preferably also set up to switch the controllable switch between the conductive and the blocking state in accordance with the specifications of the switching signal when the associated flip-flop circuit is in the normal operating state. For example, the interrupt logic circuit can be designed as an AND gate or as an OR gate.

Die Ausführung der Unterbrechungslogikschaltung hängt davon ab, ob der Flipflopausgang der Flipflopschaltung im Unterbrechungsanforderungszustand digital HIGH oder digital LOW ist. Im ersten Fall (Flipflopausgang ist im Unterbrechungsanforderungszustand digital HIGH) kann die Unterbrechungslogikschaltung beispielsweise als ODER-Gatter ausgebildet sein, im zweiten Fall (Flipflopausgang ist im Unterbrechungsanforderungszustand digital LOW) als UND-Gatter.The execution of the interrupt logic circuit depends on whether the flip-flop output of the flip-flop circuit is digital HIGH or digital LOW in the interrupt request state. In the first case (flip-flop output is digitally HIGH in the interrupt request state), the interrupt logic circuit can be designed as an OR gate, for example, in the second case (flip-flop output is digitally LOW in the interrupt request state) as an AND gate.

Die Überwachungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist sehr einfach aufgebaut. Über dem Komparator werden Überstromzustände erkannt und im Falle eines erkannten Überstromzustandes wird die wenigstens eine Flipflopschaltung in den Unterbrechungsanforderungszustand umgeschaltet. Dies führt unmittelbar dazu, dass über die Verknüpfung mit der Unterbrechungslogikschaltung das Schaltsignal keinen Einfluss mehr auf den zugeordneten ansteuerbaren Schalter hat, sondern dieser in dem sperrenden Zustand umgeschaltet wird. Wenn eine zentrale Flipflopschaltung vorhanden ist, werden sämtliche Lastzweige im Falle eines Überstromes in dem sperrenden Zustand umgeschaltet. Ist jedem Lastzweig eine separate Flipflopschaltung zugeordnet, können einzelne Lastzweige selektiv in den sperrenden Zustand umgeschaltet werden.The monitoring circuit according to the present invention has a very simple structure. Overcurrent states are recognized via the comparator, and if an overcurrent state is recognized, the at least one flip-flop circuit is switched to the interrupt request state. This leads directly to the fact that, via the link with the interruption logic circuit, the switching signal no longer has any influence on the associated controllable switch, but instead it is switched over in the blocking state. If a central flip-flop circuit is available, all load branches are switched over to the blocking state in the event of an overcurrent. If a separate flip-flop circuit is assigned to each load branch, individual load branches can be selectively switched to the blocking state.

Die Überwachungsschaltung kommt ohne Mikrokontroller aus. Es sind jeweils nur wenige in Reihe geschaltete Bauelemente erforderlich. Insbesondere sind sämtliche Bauelemente zeittaktunabhängig und können unmittelbar ohne auf ein Taktsignal warten zu müssen ihren Schaltzustand ändern, sobald sich ein Zustand an einem oder mehreren der Eingänge ändern. Die Zeitverzögerung zwischen dem Auftreten eines Überstromzustandes (zu großer Gesamtstrom durch sämtliche Lastzweige) und dem Unterbrechen des Stromflusses durch einen oder mehrere Lastzweige kann damit im Nanosekundenbereich unterhalb einer Millisekunde gehalten werden. Die Betriebsschaltung ist daher gegen die Gefahr von Beschädigungen durch Überströme sehr gut geschützt. Energieverluste durch Wärme im Überstromzustand werden aufgrund der schnellen Reaktionszeit verringert. Außerdem weist die Überwachungsschaltung einen einfachen und kostengünstigen Aufbau auf.The monitoring circuit works without a microcontroller. Only a few components connected in series are required in each case. In particular, all components are clock-independent and can change their switching state immediately without having to wait for a clock signal as soon as a state changes at one or more of the inputs. The time delay between the occurrence of an overcurrent condition (excessive total current through all load branches) and the interruption of the current flow through one or more load branches can thus be kept in the nanosecond range below one millisecond. The operating circuit is therefore very well protected against the risk of damage from overcurrents. Energy losses due to heat in the overcurrent state are reduced due to the fast response time. In addition, the monitoring circuit has a simple and inexpensive structure.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Überwachungsschaltung lediglich eine einzige zentrale Flipflopschaltung für alle Lastzweige auf, die im zentralen Schaltungsabschnitt angeordnet ist. Dadurch lassen sich der Schaltungsaufwand sowie die Kosten der Überwachungsschaltung bzw. der Betriebsschaltung reduzieren.In a preferred embodiment, the monitoring circuit has only a single central flip-flop circuit for all load branches, which is arranged in the central circuit section. As a result, the circuit complexity and the costs of the monitoring circuit or the operating circuit can be reduced.

Alternativ dazu ist es auch möglich, jedem Lastzweig jeweils eine separate Flipflopschaltung zuzuordnen, die im jeweiligen dezentralen Schaltungsabschnitt angeordnet ist. Dies ermöglicht das individuelle Trennen eines einzelnen Lastzweigs oder mehrerer der vorhandenen Lastzweige im Falle eines Überstromes. Bei dieser Ausführung kann eine Auswahllogikschaltung vorhanden sein. Die Auswahllogikschaltung hat einen ersten Logikeingang, an dem das zugeordnete Schaltsignal anliegt, einen mit dem Komparatorausgang verbundenen zweiten Logikeingang und einem mit dem Setzeingang oder dem Rücksetzeingang der zugeordneten Flipflopschaltung verbundenen Logikausgang. In jedem dezentralen Schaltungsteil ist eine separate Auswahllogikschaltung vorhanden, so dass für jeden Lastzweig eine separate Auswahllogikschaltung bereitgestellt ist. Über die Auswahllogikschaltung kann erkannt werden, ob zu dem Zeitpunkt, zu dem der Komparator einen zu großen Strom erkannt hat, der zugeordnete Lastzweig aufgrund des anliegenden Schaltsignals in einem leitenden Zustand war. Ist dies der Fall, wird dieser Lastzweig durch Umschalten der Flipflopschaltung in den Unterbrechungsanforderungszustand und das dadurch bewirkte Umschalten des ansteuerbaren Schalters in den sperrenden Zustand unterbrochen. War der betreffende Lastzweig zum Zeitpunkt des Auftretens des Überstromzustandes nicht leitend, ist der Überstromzustand nicht auf diesen Lastzweig zurückzuführen und die Flipflopschaltung bleibt im Normalbetriebszustand, so dass der Lastzweig durch die Überwachungsschaltung nicht unterbrochen bzw. deaktiviert wird.As an alternative to this, it is also possible to assign a separate flip-flop circuit to each load branch, which is arranged in the respective decentralized circuit section. This enables the individual separation of a single load branch or several of the existing load branches in the event of an overcurrent. A selection logic circuit may be included in this implementation. The selection logic circuit has a first logic input to which the assigned switching signal is applied, a second logic input connected to the comparator output and a logic output connected to the set input or the reset input of the assigned flip-flop circuit. A separate selection logic circuit is present in each decentralized circuit part, so that a separate selection logic circuit is provided for each load branch. The selection logic circuit can be used to identify whether the assigned load branch was in a conducting state at the time at which the comparator detected an excessively high current, due to the switching signal applied. If this is the case, this load branch is interrupted by switching the flip-flop circuit to the interrupt request state and the resulting switching of the controllable switch into the blocking state. If the load branch in question was not conducting at the time the overcurrent condition occurred, the overcurrent condition cannot be attributed to this load branch and the flip-flop circuit remains in the normal operating state so that the load branch is not interrupted or deactivated by the monitoring circuit.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Flipflopschaltung jeweils durch ein RS-Flipflop gebildet ist. Vorzugsweise weist jede vorhandene Flipflopschaltung ausschließlich ein RS-Flipflop auf. Weitere Bauelemente können entfallen. Das RS-Flipflop kann durch einen oder mehrere Standard-ICs aufgebaut werden, beispielsweise durch Verknüpfung von zwei NICHT-UND-Gattern (NAND-Gattern).It is also advantageous if the at least one flip-flop circuit is each formed by an RS flip-flop. Each existing flip-flop circuit preferably has only one RS flip-flop. Further components can be omitted. The RS flip-flop can be constructed using one or more standard ICs, for example by combining two NAND gates (NAND gates).

Es ist außerdem vorteilhaft, die Flipflopschaltung derart auszuführen, dass das vom Komparator bereitgestellte und am Setzeingang oder Rücksetzeingang (vorzugsweise Rücksetzeingang) anliegende Komparatorausgangssignal dominant auf den Ausgang wirkt. Das bedeutet, dass mit diesem Komparatorausgangssignal andere Eingangssignale an der Flipflopschaltung sozusagen überschrieben werden können. Die Flipflopschaltung räumt dem Komparatorausgangssignal Vorrang ein. Somit wird erreicht, dass im Falle eines Fehlers unmittelbar beim Start der Betriebsschaltung, insbesondere während der Initialisierung, das Signal am Ausgang der Flipflopschaltung weiterhin durch das Komparatorausgangssignal definiert bleibt.It is also advantageous to design the flip-flop circuit in such a way that the information provided by the comparator and at the set input or Reset input (preferably reset input) applied comparator output signal has a dominant effect on the output. This means that other input signals at the flip-flop circuit can be overwritten, so to speak, with this comparator output signal. The flip-flop circuit gives priority to the comparator output signal. This ensures that in the event of an error immediately when the operating circuit is started, in particular during initialization, the signal at the output of the flip-flop circuit continues to be defined by the comparator output signal.

Bevorzugt ist die Unterbrechungslogikschaltung und/oder die Auswahllogikschaltung durch ein oder mehrere Logikgatter und vorzugsweise jeweils ein UND-Gatter gebildet.The interruption logic circuit and / or the selection logic circuit is preferably formed by one or more logic gates and preferably an AND gate in each case.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Flipflopausgang der wenigstens einen Flipflopschaltung ohne Zwischenschaltung weiterer Logikbauelemente mit dem zweiten Logikeingang der zugeordneten Unterbrechungslogikschaltung verbunden ist. Dadurch können weitere Zeitverzögerungen vermieden werden. Insbesondere ist der wenigstens eine Flipflopausgang unmittelbar mit dem zweiten Logikeingang der Unterbrechungslogikschaltung oder mittelbar über einen Widerstand verbunden.It is also advantageous if the at least one flip-flop output of the at least one flip-flop circuit is connected to the second logic input of the associated interruption logic circuit without the interposition of further logic components. This can avoid further time delays. In particular, the at least one flip-flop output is connected directly to the second logic input of the interruption logic circuit or indirectly via a resistor.

Wenn in der Anmeldung von „Widerstand“ die Rede ist, jeweils ein ohmscher Widerstand gemeint ist.Whenever a "resistor" is mentioned in the registration, an ohmic resistor is meant.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn jeder Logikausgang der Unterbrechungslogikschaltungen ohne Zwischenschaltung weiterer Logikbauelemente mit dem zugeordneten Steueranschluss des ansteuerbaren Schalters verbunden ist. Die Verbindung zwischen einem betreffenden Logikausgang einer Unterbrechungslogikschaltung und dem ansteuerbaren Schalter kann unmittelbar oder mittelbar über einen Widerstand erfolgen.It is also advantageous if each logic output of the interruption logic circuits is connected to the associated control connection of the controllable switch without the interposition of further logic components. The connection between a relevant logic output of an interruption logic circuit and the controllable switch can be made directly or indirectly via a resistor.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder ansteuerbare Schalter durch einen MOSFET gebildet.In a preferred embodiment, each controllable switch is formed by a MOSFET.

Wie erwähnt, kann der zweite Knoten über einen Messwiderstand mit einem Bezugspotenzial verbunden sei. Dieser Messwiderstand kann auch als Shunt bezeichnet werden. Der Messwiderstand ist vorzugsweise durch eine Parallelschaltung mehrerer einzelner Widerstände gebildet.As mentioned, the second node can be connected to a reference potential via a measuring resistor. This measuring resistor can also be referred to as a shunt. The measuring resistor is preferably formed by connecting several individual resistors in parallel.

Es ist bevorzugt, wenn in jedem Leistungszweig lediglich ein einziger ansteuerbarer Schalter vorhanden ist. Vorzugsweise weist die Überwachungsschaltung zusätzlich zu den ansteuerbaren Schaltern in den Leistungszweigen keine weiteren ansteuerbaren Schalter auf. Somit ist dann in jedem möglichen Strompfad von der an den ersten Knoten angeschlossenen Strom- oder Spannungsquelle bis zum Bezugspotenzial lediglich ein einziger ansteuerbarer Schalter vorhanden sein. Die Anzahl der möglichen Strompfade entspricht insbesondere der Anzahl der parallel geschalteten Leistungszweige.It is preferred if there is only a single controllable switch in each power branch. In addition to the controllable switches in the power branches, the monitoring circuit preferably has no further controllable switches. Thus, in each possible current path from the current or voltage source connected to the first node to the reference potential, there is only one single controllable switch. The number of possible current paths corresponds in particular to the number of power branches connected in parallel.

Es ist bevorzugt, wenn die Strom- oder Spannungsquelle in einem separaten Gehäuse unabhängig von der übrigen Betriebsschaltung angeordnet ist. Die Ansteuerschaltung und/oder die Überwachungsschaltung können in jeweils separaten Gehäusen oder einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Dadurch wird ein modularer Aufbau der Betriebsschaltung abhängig von der Art und der Anzahl der Lasten bzw. der Lastzweige ermöglicht. Es kann dadurch ein Baukastensystem geschaffen werden.It is preferred if the current or voltage source is arranged in a separate housing independently of the rest of the operating circuit. The control circuit and / or the monitoring circuit can each be arranged in separate housings or in a common housing. This enables a modular structure of the operating circuit depending on the type and number of loads or load branches. A modular system can thereby be created.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Betriebsschaltung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Betriebsschaltung mit einer Überwachungsschaltung, die einen zentralen Schaltungsteil und mehrere dezentrale Schaltungsteile hat,
  • 2 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels zur Bildung eines Messwiderstandes aus parallel geschalteten Einzelwiderständen für die Betriebsschaltung in 1,
  • 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Betriebsschaltung mit einer Überwachungsschaltung, die einen zentralen Schaltungsteil und mehrere dezentrale Schaltungsteile hat,,
  • 4 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines dezentralen Schaltungsteils der Überwachungsschaltung aus 3,
  • 5 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Betriebsschaltung mit einer Überwachungsschaltung, die einen zentralen Schaltungsteil und mehrere dezentrale Schaltungsteile hat,
  • 6 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines dezentralen Schaltungsteils der Überwachungsschaltung aus 5, und
  • 7 eine alternative Ausgestaltung der vorstehenden Ausführungsbeispiele für den Anschluss des Komparators.
Advantageous embodiments of the operating circuit emerge from the dependent claims, the description and the drawings. Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a block diagram of an embodiment of an operating circuit with a monitoring circuit which has a central circuit part and several decentralized circuit parts,
  • 2 a circuit diagram of an exemplary embodiment for the formation of a measuring resistor from individual resistors connected in parallel for the operating circuit in FIG 1 ,
  • 3 a block diagram of an embodiment of an operating circuit with a monitoring circuit which has a central circuit part and several decentralized circuit parts,
  • 4th a block diagram of an embodiment of a decentralized circuit part of the monitoring circuit 3 ,
  • 5 a block diagram of a further embodiment of an operating circuit with a monitoring circuit that has a central circuit part and several decentralized circuit parts,
  • 6 a block diagram of a further embodiment of a decentralized circuit part of the monitoring circuit 5 , and
  • 7th an alternative embodiment of the above embodiments for connecting the comparator.

In 1 ist ein Schaltplan eines Ausführungsbeispiels einer Betriebsschaltung 10 veranschaulicht. Die Betriebsschaltung 10 weist mehrere zwischen einem ersten Knoten 11 und einem zweiten Knoten 12 parallel geschaltete Lastzweige 13 auf. Der erste Knoten 11 der Betriebsschaltung 10 ist an eine Strom- oder Spannungsquelle angeschlossen, beim Ausführungsbeispiel an eine Konstantspannungsquelle 14. Am ersten Knoten 11 liegt daher das von der Konstantspannungsquelle 14 bereitgestellte Spannungspotenzial für alle Lastzweige 13 an. Der zweite Knoten 12 ist über einen Messwiderstand 15 mit einem Bezugspotenzial, beispielsgemäß einem Massepotenzial M, verbunden.In 1 Figure 3 is a circuit diagram of one embodiment of an operating circuit 10 illustrated. The operating circuit 10 has multiple between a first node 11 and a second knot 12th load branches connected in parallel 13th on. The first knot 11 the operating circuit 10 is connected to a current or voltage source, in the exemplary embodiment to a constant voltage source 14th . At the first knot 11 is therefore that of the constant voltage source 14th voltage potential provided for all load branches 13th on. The second knot 12th is via a measuring resistor 15th with a reference potential, for example a ground potential M. , connected.

Wie es in 2 veranschaulicht ist, kann der Messwiderstand 15 bei einem Ausführungsbeispiel durch mehrere parallel geschaltete Widerstände 15p gebildet werden. Dadurch ist die Verlustleistung an jedem der parallel geschalteten Widerstände 15p im Vergleich zu einem einzigen Messwiderstand verringert.Like it in 2 is illustrated, the measuring resistor 15th in one embodiment by several resistors connected in parallel 15p are formed. As a result, the power loss is at each of the resistors connected in parallel 15p compared to a single measuring resistor.

In jedem Lastzweig sind eine Last 16 und ein ansteuerbarer Schalter 17 in Reihe geschaltet. Jede Last 16 ist beim Ausführungsbeispiel durch wenigstens ein Leuchtmittel gebildet. Sind mehrere Leuchtmittel zur Bildung der Last 16 vorhanden, können diese parallel und/oder in Reihe geschaltet sein. Das wenigstens eine Leuchtmittel ist beispielsweise eine Leuchtdiode.There is a load in each load branch 16 and a controllable switch 17th connected in series. Any burden 16 is formed in the embodiment by at least one lamp. Are several light sources to form the load 16 present, they can be connected in parallel and / or in series. The at least one lighting means is, for example, a light-emitting diode.

Jeder ansteuerbare Schalter 17 hat zur Ansteuerung einen Steuereingang 18. Vorzugsweise ist der ansteuerbare Schalter 17 durch einen MOSFET oder einen anderen Feldeffekttransistor gebildet (4 und 6). Der Steuereingang 18 ist in diesem Fall durch das Gate des MOSFET gebildet. Anstelle eines MOSFETs könnten alternativ auch andere ansteuerbare Halbleiterschalter verwendet werden.Any controllable switch 17th has a control input for control 18th . The controllable switch is preferably 17th formed by a MOSFET or another field effect transistor ( 4th and 6 ). The control input 18th is formed in this case by the gate of the MOSFET. Instead of a MOSFET, other controllable semiconductor switches could alternatively also be used.

Die Anzahl der Lastzweige 13 kann variieren. Beispielsweise können drei oder alternativ vier Lastzweige 13 mit jeweils einem ansteuerbaren Schalter 17 vorhanden sein. Für jeden ansteuerbaren Schalter 17 wird durch eine Ansteuerschaltung 22 ein entsprechendes Schaltsignal P1, P2, P3 erzeugt. Bei den Schaltsignalen P1, P2, P3 handelt es sich vorzugsweise um pulsweitmodulierte Signale, die zum Umschalten des ansteuerbaren Schalters 17 zwischen einem leitenden und einem sperrenden Zustand dienen. Dadurch kann ein mittlerer Strom durch jeden Lastzweig 13 aufgrund des pulsweitenmodulierten Umschaltens des betreffenden ansteuerbaren Schalters 17 gesteuert werden. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise die Helligkeit des wenigstens einen Leuchtmittels einstellen, das die jeweilige Last 16 bildet.The number of load branches 13th may vary. For example, three or alternatively four load branches 13th each with a controllable switch 17th to be available. For every controllable switch 17th is controlled by a control circuit 22nd a corresponding switching signal P1 , P2 , P3 generated. With the switching signals P1 , P2 , P3 these are preferably pulse-width modulated signals that are used to switch the controllable switch 17th serve between a conductive and a blocking state. This allows an average current to flow through each load branch 13th due to the pulse-width modulated switching of the relevant controllable switch 17th being controlled. In this way, for example, the brightness of the at least one light source can be adjusted, which is the respective load 16 forms.

Die Betriebsschaltung 10 hat außerdem eine Überwachungsschaltung 28. Die Überwachungsschaltung 28 hat einen zentralen Schaltungsteil 29, sowie für jeden vorhandenen Lastzweig 13 einen dezentralen Schaltungsteil 30. Der zentrale Schaltungsteil 29 erzeugt ein Ausgangssignal A, das den dezentralen Schaltungsteilen 30 übermittelt wird.The operating circuit 10 also has a monitoring circuit 28 . The monitoring circuit 28 has a central circuit part 29 , as well as for each existing load branch 13th a decentralized circuit part 30th . The central circuit part 29 generates an output signal A, which the decentralized circuit parts 30th is transmitted.

Der zentrale Schaltungsteil 29 der Überwachungsschaltung 28 weist einen Komparator 31 mit einem ersten Komparatoreingang 32, einem zweiten Komparatoreingang 33 und einem Komparatorausgang 34 auf. Der erste Komparatoreingang 32 ist an ein Referenzspannungspotenzial UR angeschlossen. Der zweite Komparatoreingang 33 ist mit dem zweiten Knoten 12 verbunden, so dass die zwischen dem zweiten Knoten 12 und dem Massepotenzial M am Messwiderstand 15 anliegende Spannung am zweiten Komparatoreingang 33 anliegt. Vorzugsweise ist der erste Komparatoreingang 32 ein invertierender Eingang eines Operationsverstärkers und der zweite Komparatoreingang 33 ist der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers, der Bestandteil des Komparators 31 ist (3 und 5). Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Ausgangssignal A des zentralen Schaltungsteils 29 am Komparatorausgang 34 bereitgestellt und an die jeweiligen dezentralen Schaltungsteile 30 der Überwachungsschaltung 28 übermittelt werden (5).The central circuit part 29 the monitoring circuit 28 has a comparator 31 with a first comparator input 32 , a second comparator input 33 and a comparator output 34 on. The first comparator input 32 is at a reference voltage potential UR connected. The second comparator input 33 is with the second knot 12th connected so that the between the second node 12th and the ground potential M. at the measuring resistor 15th applied voltage at the second comparator input 33 is applied. The first comparator input is preferably 32 an inverting input of an operational amplifier and the second comparator input 33 is the non-inverting input of the operational amplifier, part of the comparator 31 is ( 3 and 5 ). In one embodiment, the output signal A of the central circuit part 29 at the comparator output 34 provided and to the respective decentralized circuit parts 30th the monitoring circuit 28 be transmitted ( 5 ).

Bei dem in 3 und 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Überwachungsschaltung 28 weist der zentrale Schaltungsteil 29 zusätzlich zu dem Komparator 31 eine Flipflopschaltung 38 mit einem Setzeingang S, einem Rücksetzeingang R sowie einem Flipflopausgang Q auf. Bevorzugt ist die Flipflopschaltung 38 durch ein RS-Flipflop gebildet. Das RS-Flipflop kann durch wenigstens ein Logikgatter aufgebaut werden, das als Standardbauteil verfügbar ist, insbesondere durch zwei verknüpfte NICHT-UND-Gatter (NAND-Gatter). Der beispielsgemäß verwendete Flipflopausgang Q ist ein nicht invertierender Ausgang der Flipflopschaltung 38 bzw. des RS-Flipflops. Der Komparatorausgang 34 ist beim Ausführungsbeispiel mit dem Rücksetzeingang R der Flipflopschaltung 38 verbunden. Am Flipflopausgang Q wird das Ausgangssignal A des zentralen Schaltungsteils 29 bereitgestellt.The in 3 and 4th illustrated embodiment of the monitoring circuit 28 has the central circuit part 29 in addition to the comparator 31 a flip-flop circuit 38 with a set input S, a reset input R and a flip-flop output Q. The flip-flop circuit is preferred 38 formed by an RS flip-flop. The RS flip-flop can be constructed using at least one logic gate that is available as a standard component, in particular using two linked NAND gates (NAND gates). The flip-flop output Q used according to the example is a non-inverting output of the flip-flop circuit 38 or the RS flip-flop. The comparator output 34 is in the embodiment with the reset input R of the flip-flop circuit 38 connected. At the flip-flop output Q, the output signal A of the central circuit part 29 provided.

Der Setzeingang S ist mit einem Initialisierungsausgang 39 der Ansteuerschaltung 22 verbunden. Über den Initialisierungsausgang 39 kann die Ansteuerschaltung 22 ein Initialisierungssignal SI bereitstellen, das der Flipflopschaltung 38 übermittelt wird. Über das Initialisierungssignal SI wird die Flipflopschaltung 38 in einen Ausgangszustand bzw. Normalbetriebszustand umgeschaltet. Das Ausgangssignal A am Flipflopausgang Q ist dann digital HIGH bzw. A = 1. Das Initialisierungssignal SI wird nur beim Initialisieren für eine bestimmte Zeitdauer angelegt (SI ist dann digital HIGH bzw. SI = 1). Ansonsten bleibt im weiteren Betrieb das Initialisierungssignal SI digital LOW (SI = 0). Die Flipflopschaltung 38 behält ihren Normalbetriebszustand bei, solange am Rücksetzeingang R kein Signal anliegt, das digital HIGH (R = 1) ist.The set input S has an initialization output 39 the control circuit 22nd connected. Via the initialization output 39 can the control circuit 22nd provide an initialization signal SI that the flip-flop circuit 38 is transmitted. The flip-flop circuit is activated via the initialization signal SI 38 switched to an initial state or normal operating state. The output signal A at the flip-flop output Q is then digital HIGH or A = 1. The initialization signal SI is only applied for a certain period of time during initialization (SI is then digital HIGH or SI = 1). Otherwise that remains in further operation Initialization signal SI digital LOW (SI = 0). The flip-flop circuit 38 maintains its normal operating state as long as there is no signal at reset input R that is digitally HIGH (R = 1).

Beim Start des Betriebs der Betriebsschaltung 10 oder bei einem Neustart, beispielsweise nach dem ein Defekt in einem oder mehreren Lastzweigen 13 behoben wurde, erzeugt die Ansteuerschaltung 22 das Initialisierungssignal SI, um die wenigstens eine Flipflopschaltung 38 in ihren Normalbetriebszustand umzuschalten. Diesen Normalbetriebszustand behält die wenigstens eine Flipflopschaltung 38 bei, solange die Komparatorschaltung 31 keinen Überstromzustand (zu großer Strom am zweiten Knoten 12) festgestellt hat.When starting the operation of the operating circuit 10 or with a restart, for example after a defect in one or more load branches 13th has been remedied, generates the control circuit 22nd the initialization signal SI to the at least one flip-flop circuit 38 to switch to their normal operating state. The at least one flip-flop circuit maintains this normal operating state 38 at as long as the comparator circuit 31 no overcurrent condition (excessive current at the second node 12th ) Has been established.

Über den Komparator 31 kann die Flipflopschaltung 38 von dem Normalbetriebszustand in einen Unterbrechungsanforderungszustand umgeschaltet werden, wobei der Flipflopausgang Q beim Ausführungsbeispiel dann das Ausgangssignal A von digital HIGH nach digital LOW umschaltet. Der Komparator 31 schaltet die Flipflopschaltung 38 dann in den Unterbrechungsanforderungszustand um, wenn die am Messwiderstand 15 und am zweiten Komparatoreingang 33 anliegende Spannung das Referenzspannungspotenzial UR überschreitet. Daraufhin wird der Komparatorausgang 34 digital HIGH, so dass über den Rücksetzeingang R der Flipflopschaltung 38, der dann ebenfalls digital HIGH ist (R = 1), das Umschalten der Flipflopschaltung 38 in den Unterbrechungsanforderungszustand erfolgt. Im Unterbrechungsanforderungszustand ist der Flipflopausgang Q und mithin das Ausgangssignal A Digital LOW (Q = 0).About the comparator 31 can the flip-flop circuit 38 be switched from the normal operating state to an interrupt request state, the flip-flop output Q in the exemplary embodiment then switching the output signal A from digital HIGH to digital LOW. The comparator 31 switches the flip-flop circuit 38 then to the interrupt request state when the measuring resistor 15th and at the second comparator input 33 applied voltage is the reference voltage potential UR exceeds. The comparator output will then be 34 digital HIGH, so that via the reset input R of the flip-flop circuit 38 , which is then also digitally HIGH (R = 1), the switching of the flip-flop circuit 38 into the interrupt request state. In the interrupt request state, the flip-flop output Q and therefore the output signal A is digital LOW (Q = 0).

Für die Flipflopschaltung 38 gilt beim Ausführungsbeispiel:

  • - Initialisierung nach dem Start oder Neustart der Betriebsschaltung 10 (Schalten der Flipflopschaltung 38 in den Normalbetriebszustand) durch kurzzeitiges Anlegen SI = 1: S = 1 (kurzzeitig) und R = 0 ist, wodurch Q = 1 (Normalbetriebszustand) geschaltet wird;
  • - Vorliegen eines Überstromzustandes: S = 0 und R = 1, wodurch Q = 0 (Unterbrechungsanforderungszustand) geschaltet wird.
For the flip-flop circuit 38 applies to the embodiment:
  • - Initialization after starting or restarting the operating circuit 10 (Switching the flip-flop circuit 38 in the normal operating state) by briefly applying SI = 1: S = 1 (briefly) and R = 0, whereby Q = 1 (normal operating state) is switched;
  • - Existence of an overcurrent condition: S = 0 and R = 1, whereby Q = 0 (interrupt request condition) is switched.

Sämtliche dezentralen Schaltungsteile 30 sind vorzugsweise identisch aufgebaut. 4 veranschaulicht beispielhaft einen Lastzweig 13 mit einem zugeordneten dezentralen Schaltungsteil 30 der Überwachungsschaltung 28. Jeder dezentrale Schaltungsteil 30 weist eine Unterbrechungslogikschaltung 40 mit einem ersten Logikeingang 41, einem zweiten Logikeingang 42 und einem Logikausgang 43 auf. Der Logikausgang 43 ist über einen optional vorhandenen Strombegrenzungswiderstand 44 mit dem Steuereingang 18 des ansteuerbaren Schalters 17 des betreffenden Lastzweiges 13 verbunden und beispielsgemäß mit dem Gate des MOSFET (4). Am ersten Logikeingang 41 liegt das dem betreffenden Lastzweig 13 zugeordnete Schaltsignal P1 oder P2 oder P3 an. Am zweiten Logikeingang 42 liegt das Ausgangssignal A des Flipflopausgangs Q an.All decentralized circuit parts 30th are preferably constructed identically. 4th illustrates an example of a load branch 13th with an assigned decentralized circuit part 30th the monitoring circuit 28 . Every decentralized circuit part 30th has an interrupt logic circuit 40 with a first logic input 41 , a second logic input 42 and a logic output 43 on. The logic output 43 is via an optionally available current limiting resistor 44 with the control input 18th of the controllable switch 17th of the relevant load branch 13th connected and according to the example with the gate of the MOSFET ( 4th ). At the first logic input 41 this is the relevant load branch 13th assigned switching signal P1 or P2 or P3 on. At the second logic input 42 the output signal A of the flip-flop output Q is present.

Die Unterbrechungslogikschaltung 40 ist dazu eingerichtet, am Logikausgang 43 ein Signal zu erzeugen, um den zugeordneten ansteuerbaren Schalter 17 zwischen dem leitenden und dem sperrenden Zustand umzuschalten. Beispielsgemäß nimmt der ansteuerbare Schalter 17 (MOSFET) den sperrenden Zustand ein, wenn am Gate des MOSFET keine Spannung anliegt, wenn als der Logikausgang 43 der Unterbrechungslogikschaltung 40 digital LOW ist. Die Unterbrechungslogikschaltung 40 ist beispielsgemäß als UND-Gatter ausgebildet. Wenn demnach das Ausgangssignal A im Unterbrechungsanforderungszustand der Flipflopschaltung 38 digital LOW ist (A = 0), dann ist der Logikausgang 43 der Unterbrechungslogikschaltung 40 ebenfalls stets digital LOW und der ansteuerbare Schalter 17 wird in den sperrenden Zustand umgeschaltet und verbleibt in diesem Zustand solange A = 0 ist (zweiter Logikeingang 42 der Unterbrechungslogikschaltung 40 ist digital LOW), unabhängig davon, ob das betreffende Schaltsignal P1, P2, P3 digital HIGH oder LOW ist.The interrupt logic circuit 40 is set up for this at the logic output 43 generate a signal to the associated controllable switch 17th to switch between the conductive and the blocking state. According to the example, the controllable switch 17th (MOSFET) the blocking state, if there is no voltage at the gate of the MOSFET, if as the logic output 43 the interrupt logic circuit 40 digital is LOW. The interrupt logic circuit 40 is designed as an AND gate, for example. Accordingly, when the output signal A is in the interrupt request state of the flip-flop circuit 38 digital is LOW (A = 0), then the logic output is 43 the interrupt logic circuit 40 also always digital LOW and the controllable switch 17th is switched to the blocking state and remains in this state as long as A = 0 (second logic input 42 the interrupt logic circuit 40 is digital LOW), regardless of whether the relevant switching signal P1 , P2 , P3 digital is HIGH or LOW.

Das Ausführungsbeispiel der Betriebsschaltung 10 gemäß den 3 und 4 arbeitet wie folgt:The embodiment of the operating circuit 10 according to the 3 and 4th works as follows:

Die Flipflopschaltung befindet sich nach dem Initialisieren mittels des Initialisierungssignals SI nach dem Starten der Betriebsschaltung im Normalbetriebszustand mit Q = 1, S = 0 und R = 0. Erkennt der Komparator 31 einen zu großen Gesamtstrom am zweiten Knoten 12, weil das Spannungspotenzial am zweiten Knoten 12 das Referenzspannungspotenzial UR überschreitet, wird der Komparatorausgang 34 des Komparators 31 digital HIGH, so dass das am Rücksetzeingang R der Flipflopschaltung 38 anliegende Signal digital HIGH ist (R = 1). Dies verursacht das Umschalten der Flipflopschaltung 38 vom Normalbetriebszustand in den Unterbrechungsanforderungszustand, in dem der Flipflopausgang Q und mithin das Ausgangssignal A digital LOW ist (Q = A = 0). Da dann die zweiten Logikeingänge 42 der Unterbrechungslogikschaltungen 40 digital LOW sind, werden die ansteuerbaren Schalter 17 in den sperrenden Zuständen gehalten und alle Lastzweige 13 bleiben unterbrochen (stromlos), bis eine erneute Initialisierung (Umschalten der Flipflopschaltung 38 in den Normalbetriebszustand) nach der Fehlerbehebung erfolgt, die zum Überstromzustand geführt hat.After the initialization by means of the initialization signal SI, the flip-flop circuit is in the normal operating state with Q = 1, S = 0 and R = 0 after starting the operating circuit. The comparator detects this 31 too large a total current at the second node 12th because the voltage potential at the second node 12th the reference voltage potential UR exceeds the comparator output 34 of the comparator 31 digital HIGH, so that at the reset input R of the flip-flop circuit 38 applied signal is digital HIGH (R = 1). This causes the flip-flop circuit to be switched 38 from the normal operating state to the interrupt request state in which the flip-flop output Q and consequently the output signal A is digitally LOW (Q = A = 0). There then the second logic inputs 42 of the interrupt logic circuits 40 are digital LOW, the controllable switches are 17th held in the blocking states and all load branches 13th remain interrupted (de-energized) until a new initialization (switching of the flip-flop circuit 38 to normal operating state) after the error has been rectified that led to the overcurrent state.

Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß der 3 und 4 weist die Überwachungsschaltung 28 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 in jedem dezentralen Schaltungsteil 30 eine Auswahllogikschaltung 45 mit einem ersten Logikeingang 46, einem zweiten Logikeingang 47 und einem Logikausgang 48 auf. Der erste Logikeingang 46 der Auswahllogikschaltung 45 ist mit dem zugeordneten Schaltsignalausgang 24 der Ansteuerschaltung 22 verbunden, so dass am ersten Logikeingang 46 der Auswahllogikschaltung 45 das betreffende Schaltsignal P1 oder P2 oder P3 anliegt. Am zweiten Logikeingang 47 der Auswahllogikschaltung 45 liegt das Ausgangssignal A an, das bei diesem Ausführungsbeispiel dem Signal am Komparatorausgang 34 des zentralen Schaltungsteils 29 der Überwachungsschaltung 28 entspricht. Der Logikausgang 48 der Auswahllogikschaltung 45 ist mit dem Rücksetzeingang R der Flipflopschaltung 38 verbunden. Der Flipflopausgang Q ist analog zum Ausführungsbeispiel der 3 und 4 mit dem zweiten Logikeingang 42 der Unterbrechungslogikschaltung 40 verbunden. Ebenfalls entsprechend dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist der Setzeingang S der Flipflopschaltung 38 mit dem Initialisierungsausgang 39 der Ansteuerschaltung 22 verbunden.In contrast to the embodiment according to 3 and 4th instructs the monitoring circuit 28 according to the embodiment of 5 and 6 in every decentralized circuit part 30th a selection logic circuit 45 with a first logic input 46 , a second logic input 47 and a logic output 48 on. The first logic input 46 the selection logic circuit 45 is with the assigned switching signal output 24 the control circuit 22nd connected so that at the first logic input 46 the selection logic circuit 45 the relevant switching signal P1 or P2 or P3 is applied. At the second logic input 47 the selection logic circuit 45 the output signal A is present, which in this exemplary embodiment corresponds to the signal at the comparator output 34 of the central circuit part 29 the monitoring circuit 28 corresponds. The logic output 48 the selection logic circuit 45 is connected to the reset input R of the flip-flop circuit 38 connected. The flip-flop output Q is analogous to the exemplary embodiment in FIG 3 and 4th with the second logic input 42 the interrupt logic circuit 40 connected. The set input S of the flip-flop circuit is also corresponding to the previous exemplary embodiment 38 with the initialization output 39 the control circuit 22nd connected.

Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 3 und 4 arbeitet die Überwachungsschaltung 28 gemäß der 5 und 6 wie folgt:

  • Erkennt der Komparator 31 einen zu großen Gesamtstrom am zweiten Knoten 12, weil das Spannungspotenzial am zweiten Knoten 12 das Referenzspannungspotenzial UR überschreitet, wird der Komparatorausgang 34 des Komparators 31 digital HIGH, was beim Ausführungsbeispiel gemäß der 5 und 6 dazu führt, dass das Ausgangssignal A digital HIGH ist (A = 1). Das Ausgangssignal A wird an alle dezentralen Schaltungsteile 30 und dort an den zweiten Logikeingang 47 der Auswahllogikschaltung 45 übermittelt. Die Auswahllogikschaltung 45 ist beispielsgemäß als UND-Gatter ausgebildet. Der Logikausgang 48 der Auswahllogikschaltung 45 wird aber nur dann digital HIGH, wenn zum Zeitpunkt, zu dem der Komparator 31 einen Überstromzustand feststellt, das betreffende Schaltsignal P1 oder P2 oder P3 ebenfalls digital HIGH ist bzw. wird und das Umschalten des zugeordneten ansteuerbaren Schalters 17 in den leitenden Zustand anfordert. Somit kann über die Auswahllogikschaltung 45 erkannt werden, ob der Überstromzustand mit dem zugeordneten Lastzweig 13 in Zusammenhang stehen kann. Ist nämlich das betreffende Schaltsignal P1 oder P2 oder P3 digital LOW, wird der Überstrom durch einen anderen Lastzweig verursacht und die Flipflopschaltung 38 bleibt in ihrem Normalbetriebszustand, in dem der Flipflopausgang Q digital HIGH ist (Q = 1). Somit kann dann, wenn der Komparator 31 keinen Überstromzustand mehr feststellt, der betreffende Lastzweig 13 durch Betreiben des ansteuerbaren Schalters 17 weiter verwendet werden.
In contrast to the embodiment of the 3 and 4th the monitoring circuit works 28 according to the 5 and 6 as follows:
  • Detects the comparator 31 too large a total current at the second node 12th because the voltage potential at the second node 12th the reference voltage potential UR exceeds the comparator output 34 of the comparator 31 digital HIGH, which in the embodiment according to 5 and 6 leads to the output signal A being digital HIGH (A = 1). The output signal A is sent to all decentralized circuit parts 30th and there to the second logic input 47 the selection logic circuit 45 transmitted. The selection logic circuit 45 is designed as an AND gate, for example. The logic output 48 the selection logic circuit 45 but only becomes digital HIGH if at the time at which the comparator 31 detects an overcurrent condition, the relevant switching signal P1 or P2 or P3 also digital is or will be HIGH and the switching of the assigned controllable switch 17th Requests in the conductive state. Thus, via the selection logic circuit 45 it can be recognized whether the overcurrent condition with the assigned load branch 13th may be related. That is the relevant switching signal P1 or P2 or P3 digital LOW, the overcurrent is caused by another load branch and the flip-flop circuit 38 remains in its normal operating state, in which the flip-flop output Q is digital HIGH (Q = 1). Thus, if the comparator 31 no longer detects an overcurrent condition, the relevant load branch 13th by operating the controllable switch 17th continue to be used.

Wird hingegeben festgestellt, dass während des Auftretens des Überstromzustandes das Schaltsignal P1, P2 oder P3 digital HIGH ist oder wird, wird der Rücksetzeingang R der Flipflopschaltung 38 über die Auswahllogikschaltung 45 aktiviert (R = 1) und der Flipflopausgang Q der Flipflopschaltung 38 der Flipflopschaltung 38 nach digital LOW umgeschaltet (Q = 0 im Unterbrechungsanforderungszustand). Dies führt dazu, dass der Logikausgang 43 der Unterbrechungslogikschaltung 40 auf digital LOW bleibt und der ansteuerbare Schalter 17 unabhängig von dem betreffenden Schaltsignal P1, P2 oder P3 nicht mehr in den leitenden Zustand umgeschaltet werden kann.On the other hand, it is determined that the switching signal is during the occurrence of the overcurrent condition P1 , P2 or P3 digital is or becomes HIGH, the reset input R of the flip-flop circuit becomes 38 via the selection logic circuit 45 activated (R = 1) and the flip-flop output Q of the flip-flop circuit 38 the flip-flop circuit 38 switched to digital LOW (Q = 0 in the interrupt request state). This causes the logic output 43 the interrupt logic circuit 40 remains on digital LOW and the controllable switch 17th regardless of the relevant switching signal P1 , P2 or P3 can no longer be switched to the conductive state.

Somit ist es beim Ausführungsbeispiel gemäß der 5 und 6 möglich, gezielt einen oder mehrere der vorhandenen Lastzweige 13 zu sperren bzw. zu unterbrechen, die möglicherweise den Überstromzustand verursacht haben, der vom Komparator 31 ermittelt wurde. Ein oder mehrere Lastzweige 13, die während des Auftretens des Überstromzustandes aufgrund des anliegenden Schaltsignals sperrend waren, können nicht ursächlich für den Überstromzustand sein und bleiben deswegen weiter betreibbar.Thus, in the embodiment according to FIG 5 and 6 possible, specifically one or more of the existing load branches 13th to block or interrupt which may have caused the overcurrent condition indicated by the comparator 31 was determined. One or more load branches 13th that were blocking during the occurrence of the overcurrent condition due to the applied switching signal cannot be the cause of the overcurrent condition and can therefore continue to be operated.

7 veranschaulicht eine Anschlussmöglichkeit des Komparators 31 am zweiten Knoten 12. Diese Ausführungsform kann bei allen Ausführungsbeispielen der Betriebsschaltung 10 verwendet werden. Der zweite Komparatoreingang 33 ist mittelbar über einen Kopplungswiderstand 50 mit dem zweiten Knoten 12 verbunden. Zwischen dem Kopplungswiderstand 50 und dem zweiten Komparatoreingang 33 ist ein Spannungsteiler zwischen ein Spannungspotenzial UB und das Massepotenzial M geschaltet. Der Spannungsteiler weist einen ersten Spannungsteilerwiderstand 51 und einen zweiten Spannungsteilerwiderstand 52 auf, die in Reihe zueinander geschaltet sind, wobei der Verbindungspunkt 53 zwischen den beiden Spannungsteilerwiderständen 51, 52 mit dem zweiten Komparatoreingang 33 und dem Kopplungswiderstand 50 verbunden ist. Der erste Spannungsteilerwiderstand 51 ist zwischen das Spannungspotenzial UB und den Verbindungspunkt 53 geschaltet, während der zweite Spannungsteilerwiderstand 52 zwischen den Verbindungspunkt 53 und das Massepotenzial M geschaltet ist. 7th illustrates a connection option for the comparator 31 at the second knot 12th . This embodiment can be used in all embodiments of the operating circuit 10 be used. The second comparator input 33 is indirect via a coupling resistance 50 with the second knot 12th connected. Between the coupling resistance 50 and the second comparator input 33 is a voltage divider between a voltage potential UB and the ground potential M. switched. The voltage divider has a first voltage divider resistor 51 and a second voltage dividing resistor 52 which are connected in series with one another, the connection point 53 between the two voltage divider resistors 51 , 52 with the second comparator input 33 and the coupling resistance 50 connected is. The first voltage divider resistor 51 is between the voltage potential UB and the connection point 53 switched, while the second voltage divider resistor 52 between the connection point 53 and the ground potential M. is switched.

Mit dieser abgewandelten Schaltung kann sichergestellt werden, dass das am zweiten Komparatoreingang 33 anliegende Spannungspotenzial ausreichend groß ist und sich mithin ausreichend vom Massepotenzial M unterscheidet.With this modified circuit it can be ensured that the second comparator input 33 applied voltage potential is sufficiently large and therefore sufficiently different from the ground potential M. differs.

Vorzugsweise weist die Überwachungsschaltung 28 keine weiteren Logikbausteine bzw. Logikgatter auf als diejenigen, die in den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen gemäß der 3 und 4 bzw. gemäß der 5 und 6 veranschaulicht sind. Insbesondere weist die Überwachungsschaltung 28 auch keinen Mikrocontroller auf. Sämtliche Bauteile der Überwachungsschaltung 28 sind vorzugsweise nicht über ein Taktsignal getaktet, sondern schalten ihre jeweiligen Ausgänge ohne auf ein Taktsignal zu warten abhängig von den an den Eingängen anliegenden Signalen um. Dadurch kann beim Auftreten eines zu großen Stromes am zweiten Knoten 12 sehr schnell ein Abschalten aller Lastzweige 13 (3 und 4) oder eines oder mehrerer Lastzweige 13 (5 und 6) erfolgen. Die Zeitverzögerung zwischen dem Auftreten des Überstromzustandes und dem Unterbrechen eines oder mehrerer Lastzweige 13 ist sehr kurz und liegt insbesondere im Nanosekundenbereich. The monitoring circuit preferably has 28 no further logic modules or logic gates than those in the exemplary embodiments explained above according to FIG 3 and 4th or according to the 5 and 6 are illustrated. In particular, the monitoring circuit 28 also no microcontroller on. All components of the monitoring circuit 28 are preferably not clocked by a clock signal, but switch their respective outputs without waiting for a clock signal depending on the signals present at the inputs. As a result, if too high a current occurs at the second node 12th switching off all load branches very quickly 13th ( 3 and 4th ) or one or more load branches 13th ( 5 and 6 ) respectively. The time delay between the occurrence of the overcurrent condition and the interruption of one or more load branches 13th is very short and is particularly in the nanosecond range.

Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung zum Betreiben zwischen einem ersten Knoten 11 und einem zweiten Knoten 12 parallel geschalteter Lastzweige 13 mit jeweils einer Last 16 und einem in Reihe zur Last 16 geschalteten ansteuerbaren Schalter 17. Die ansteuerbaren Schalter 17 können beispielsweise durch ein pulsweitenmoduliertes Schaltsignal P1, P2, P3 zur Steuerung des Stromes durch einen jeweiligen Lastzweig 13 angesteuert und zwischen dem leitenden und dem sperrenden Zustand umgeschaltet werden. Eine Überwachungsschaltung 28 hat einen Komparator 31, mittels dem der Gesamtstrom am zweiten Knoten 12 erfasst und mit einem Referenzwert verglichen wird. Ist der Gesamtstrom am zweiten Knoten 12 zu groß, erzeugt der Komparator 31 ein entsprechendes Signal an seinem Komparatorausgang 34, das wenigstens eine an dem Komparatorausgang 34 angeschlossene Flipflopschaltung 38 von einem Normalbetriebszustand in einen Unterbrechungsanforderungszustand umschalten kann. Das Signal am Komparatorausgang, das den Überstromzustand kennzeichnet, ist eine notwendige oder hinreichende Bedingung zum Umschalten der angeschlossenen Flipflopschaltung 38 in den Unterbrechungsanforderungszustand - optional muss wenigstens eine weitere Bedingung erfüllt sein, um die angeschlossene Flipflopschaltung 38 in den Unterbrechungsanforderungszustand umzuschalten. Im Unterbrechungsanforderungszustand der wenigstens einen Flipflopschaltung 38 wird der ansteuerbare Schalter 17 des wenigstens einen Lastzweiges 13, der der betreffenden Flipflopschaltung 38 zugeordnet ist, in seinem sperrenden Zustand gehalten, um den Überstromzustand zu beenden und die Bauteile der Betriebsschaltung 10 vor Schäden zu schützen.The invention relates to an operating circuit for operating between a first node 11 and a second knot 12th load branches connected in parallel 13th with one load each 16 and one in series to the load 16 switched controllable switch 17th . The controllable switches 17th can for example by means of a pulse-width modulated switching signal P1 , P2 , P3 to control the current through a respective load branch 13th controlled and switched between the conductive and the blocking state. A monitoring circuit 28 has a comparator 31 , by means of which the total current at the second node 12th is detected and compared with a reference value. Is the total current at the second node 12th too big, the comparator generates 31 a corresponding signal at its comparator output 34 , the at least one at the comparator output 34 connected flip-flop circuit 38 can switch from a normal operating state to an interrupt request state. The signal at the comparator output, which characterizes the overcurrent condition, is a necessary or sufficient condition for switching over the connected flip-flop circuit 38 in the interrupt request state - optionally at least one further condition must be met in order to activate the connected flip-flop circuit 38 switch to the interrupt request state. In the interrupt request state of the at least one flip-flop circuit 38 becomes the controllable switch 17th of the at least one load branch 13th that of the relevant flip-flop circuit 38 is assigned, held in its blocking state in order to end the overcurrent state and the components of the operating circuit 10 to protect against damage.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
BetriebsschaltungOperating circuit
1111
ersten Knotenfirst knot
1212th
zweiten Knotensecond knot
1313th
LastzweigLoad branch
1414th
KonstantspannungsquelleConstant voltage source
1515th
MesswiderstandMeasuring resistor
15p15p
parallelgeschalteter Widerstandparallel resistor
1616
Lastload
1717th
ansteuerbarer Schaltercontrollable switch
1818th
Steuereingang Control input
2222nd
Ansteuerschaltung Control circuit
2424
Schaltsignalausgang der Ansteuerschaltung Switching signal output of the control circuit
2828
ÜberwachungsschaltungMonitoring circuit
2929
zentraler Schaltungsteilcentral circuit part
3030th
dezentraler Schaltungsteildecentralized circuit part
3131
KomparatorComparator
3232
erster Komparatoreingangfirst comparator input
3333
zweiter Komparatoreingangsecond comparator input
3434
Komparatorausgang Comparator output
3838
FlipflopschaltungFlip-flop circuit
3939
InitialisierungsausgangInitialization output
4040
UnterbrechungslogikschaltungInterrupt logic circuit
4141
ersten Logikeingang der Unterbrechungslogikschaltungfirst logic input of the interrupt logic circuit
4242
zweiten Logikeingang der Unterbrechungslogikschaltungsecond logic input of the interrupt logic circuit
4343
Logikausausgang der UnterbrechungslogikschaltungLogic output of the interrupt logic circuit
4444
StrombegrenzungswiderstandCurrent limiting resistor
4545
AuswahllogikschaltungSelection logic circuit
4646
ersten Logikeingang der Auswahllogikschaltungfirst logic input of the selection logic circuit
4747
zweiten Logikeingang der Auswahllogikschaltungsecond logic input of the selection logic circuit
4848
Logikausausgang der Auswahllogikschaltung Logic output of the selection logic circuit
5050
KopplungswiderstandCoupling resistance
5151
erste Spannungsteilerwiderstandfirst voltage divider resistor
5252
zweite Spannungsteilerwiderstand second voltage divider resistor
AA.
AusgangssignalOutput signal
M M.
MassepotenzialGround potential
P1P1
SchaltsignalSwitching signal
P2P2
SchaltsignalSwitching signal
P3P3
SchaltsignalSwitching signal
QQ
FlipflopausgangFlip-flop output
RR.
RücksetzeingangReset input
SS.
SetzeingangSet input
SISI
InitialisierungssignalInitialization signal
UBUB
SpannungspotenzialVoltage potential
URUR
ReferenzspannungspotenzialReference voltage potential

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (14)

Betriebsschaltung (10) mit zwischen einem ersten Knoten (11) und einem zweiten Knoten (12) parallel geschalteten Lastzweigen (13), wobei in jedem Lastzweig (13) eine Last (16) und ein einen Steuereingang (18) aufweisender ansteuerbarer Schalter (17) in Reihe geschaltet sind, mit einer Ansteuerschaltung (22), die dazu eingerichtet ist, jeweils ein Schaltsignal (P1, P2, P3) für jeden ansteuerbaren Schalter (17) zu erzeugen, mittels dem der zugeordnete ansteuerbare Schalter (17) zwischen einem leitenden und einem sperrenden Zustand umschaltbar ist, mit einer Überwachungsschaltung (28) aufweisend: einen Komparator (31), aufweisend einen mit einem Referenzspannungspotenzial (UR) verbundenen ersten Komparatoreingang (32), einen mit dem zweiten Knoten (12) verbundenen zweiten Komparatoreingang (33) und einen Komparatorausgang (34), wenigstens eine Flipflopschaltung (38) aufweisend jeweils einen Setzeingang (S), einen Rücksetzeingang (R) und einen Flipflopausgang (Q), wobei der Komparatorausgang (34) mit dem wenigstens einen Setzeingang (S) oder dem wenigstens einen Rücksetzeingang (R) der wenigstens einen Flipflopschaltung (38) verbunden ist, so dass mittels des Komparators (31) die wenigstens eine Flipflopschaltung (38) in einen Unterbrechungsanforderungszustand umschaltbar ist, wenn das Spannungspotenzial am zweiten Knoten (12) das Referenzspannungspotenzial (UR) übersteigt, jeweils eine Unterbrechungslogikschaltung (40) für jeden ansteuerbaren Schalter (17), die einen ersten Logikeingang (41), an dem das zugeordnete Schaltsignal (P1, P2, P3) anliegt, einen mit dem Flipflopausgang (Q) der zugeordneten Flipflopschaltung (38) verbundenen zweiten Logikeingang (42) und einen Logikausausgang (43) aufweist, der mit dem Steuereingang (18) des zugeordneten ansteuerbaren Schalters (17) verbunden ist, wobei jede Unterbrechungslogikschaltung (40) dazu eingerichtet ist, den zugeordneten ansteuerbaren Schalter (17) in den sperrenden Zustand umzuschalten, wenn das am zweiten Logikeingang (42) anliegende Signal anzeigt, dass die zugeordneten Flipflopschaltung (38) im Unterbrechungsanforderungszustand ist.Operating circuit (10) with load branches (13) connected in parallel between a first node (11) and a second node (12), with a load (16) and a controllable switch (17) having a control input (18) in each load branch (13) ) are connected in series, with a control circuit (22) which is set up to generate a switching signal (P1, P2, P3) for each controllable switch (17), by means of which the assigned controllable switch (17) can be switched between a conducting and a blocking state , with a monitoring circuit (28) comprising: a comparator (31) having a first comparator input (32) connected to a reference voltage potential (UR), a second comparator input (33) connected to the second node (12) and a comparator output (34), at least one flip-flop circuit (38) each having a set input (S), a reset input (R) and a flip-flop output (Q), the comparator output (34) with the at least one set input (S) or the at least one reset input (R) of the at least a flip-flop circuit (38) is connected, so that by means of the comparator (31) the at least one flip-flop circuit (38) can be switched to an interrupt request state when the voltage potential at the second node (12) exceeds the reference voltage potential (UR), one interrupt logic circuit (40) for each controllable switch (17), which has a first logic input (41) to which the assigned switching signal (P1, P2, P3) is applied and one connected to the flip-flop output (Q) of the assigned flip-flop circuit (38) has a second logic input (42) and a logic output (43) which is connected to the control input (18) of the associated controllable switch (17), wherein each interrupt logic circuit (40) is set up to switch the associated controllable switch (17) to the blocking state when the signal applied to the second logic input (42) indicates that the associated flip-flop circuit (38) is in the interrupt request state. Betriebsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung (28) eine einzige zentrale Flipflopschaltung (38) für alle Lastzweige (13) aufweist.Operational switching after Claim 1 , characterized in that the monitoring circuit (28) has a single central flip-flop circuit (38) for all load branches (13). Betriebsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Lastzweig (13) eine separate Flipflopschaltung (38) vorhanden ist.Operational switching after Claim 1 , characterized in that a separate flip-flop circuit (38) is provided for each load branch (13). Betriebsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Lastzweig (13) eine Auswahllogikschaltung (45) vorhanden ist, die einen ersten Logikeingang (46), an dem das zugeordnete Schaltsignal (P1, P2, P3) anliegt, einen mit dem Komparatorausgang (34) verbundenen zweiten Logikeingang (47) und einen mit dem Setzeingang (S) oder dem Rücksetzeingang (R) der zugeordneten Flipflopschaltung (38) verbundenen Logikausgang (48) aufweist.Operational switching after Claim 3 , characterized in that for each load branch (13) there is a selection logic circuit (45) which has a first logic input (46) at which the assigned switching signal (P1, P2, P3) is applied, a second one connected to the comparator output (34) The logic input (47) and a logic output (48) connected to the set input (S) or the reset input (R) of the associated flip-flop circuit (38). Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Flipflopschaltung (38) durch ein RS-Flipflop gebildet ist.Operating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one flip-flop circuit (38) is formed by an RS flip-flop. Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder wenigstens eine Flipflopausgang (Q) ohne Zwischenschaltung weiterer Logikbauelemente mit dem zweiten Logikeingang (42) der zugeordneten Unterbrechungslogikschaltung (40) verbunden ist.Operating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that each at least one flip-flop output (Q) is connected to the second logic input (42) of the associated interrupt logic circuit (40) without the interposition of further logic components. Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Logikausgang (43) der Unterbrechungslogikschaltungen (40) ohne Zwischenschaltung weiterer Logikbauelemente mit dem zugeordneten Steueranschluss (18) des zugeordneten ansteuerbaren Schalters (17) verbunden ist.Operating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that each logic output (43) of the interruption logic circuits (40) is connected to the assigned control connection (18) of the assigned controllable switch (17) without the interposition of further logic components. Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (22) dazu eingerichtet ist, ein Initialisierungssignal (SI) zu erzeugen, das an den nicht mit dem Komparatorausgang (34) verbundenen Rücksetzeingang (R) oder Setzeingang (S) der wenigstens einen Flipflopschaltung (38) anliegt.Operating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (22) is set up to generate an initialization signal (SI) which is sent to the reset input (R) or the set input (S) of the at least one not connected to the comparator output (34) a flip-flop circuit (38) is applied. Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Flipflopschaltung (38) ohne Taktsignaleingang ausgeführt ist.Operating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one flip-flop circuit (38) is designed without a clock signal input. Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder ansteuerbare Schalter (17) von einem MOSFET gebildet ist.Operating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that each controllable switch (17) is formed by a MOSFET. Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Knoten (12) über einen Messwiderstand (15) mit einem Bezugspotenzial verbunden ist.Operating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the second node (12) is connected to a reference potential via a measuring resistor (15). Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Knoten (11) an eine Strom- oder Spannungsquelle (14) angeschlossen ist.Operating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the first node (11) is connected to a current or voltage source (14). Betriebsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Lastzweig (13) lediglich ein einziger ansteuerbarer Schalter (17) vorhanden ist.Operating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that there is only one single controllable switch (17) in each load branch (13). Betriebsschaltung nach Anspruch 11 und nach Anspruch 12 und nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem möglichen Strompfad von der Strom- oder Spannungsquelle (14) über einen der Lastzweige (13) zum Bezugspotenzial lediglich ein einziger ansteuerbarer Schalter (17) vorhanden ist.Operational switching after Claim 11 and after Claim 12 and after Claim 13 , characterized in that there is only a single controllable switch (17) in each possible current path from the current or voltage source (14) via one of the load branches (13) to the reference potential.
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