DE19727940B4

DE19727940B4 - Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE19727940B4
Application number: DE19727940A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Lutter; Uwe Dr. Borgmann
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: DE19727940A1

Abstract

Schaltungsanordnung mit einem elektrischen Steuergerät (St) für den gepulsten Betrieb von an einer Gleichspannungsversorgung – insbesondere eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes – über jeweils ein zugeordnetes Leistungsschaltgerät (BR, HS, LS) angeschlossenen Leistungsverbrauchern (L1–L3), wobei ein einerseits am positiven Pol (+) der Gleichspannungsversorgung angeschlossener Entstör-Kondensator (C) andererseits mit dem Source-Anschluß (S) eines mit einer Freilaufdiode (FD) versehenen Feldeffekt-Transistors (Tr1) verbunden ist, der mit seinem Drain-Anschluß (D) am negativen Pol(–) der Gleichspannungsversorgung liegt,
wobei der Gate-Anschluß (G) des Feldeffekttransistors (Tr1) mit dem positiven Pol (+) der Gleichspannungsversorgung über einen Begrenzungswiderstand (R2) verbunden ist,
wobei mit dem Gate-Anschluß (G) des Feldeffekt-Transistors (Tr1) ein am positiven Pol (+) der Gleichspannungsversorgung angeschlossener Steuertransistor (Tr2) verbunden ist, über den der Entstör-Kondensator (C) durch das Steuergerät (St) freischaltbar ist,
und wobei der Source-Anschluß (S) über einen ohmschen Entlade-Widerstand (R1) oder eine in Sperrichtung geschaltete Diode (D1) mit dem Gate-Anschluß (G) des Feldeffekt-Transistors (Tr1) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem elektrischen Stauergerät für den gepulsten Betrieb von an einer Gleichspannungsversorgung – insbesondere eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes – über jeweils ein zugeordneten Leistungsschaltgerät angeschlossenen Leistungsverbrauchern, wobei ein, einerseits am positiven Pol der Gleichspannungsversorgung angeschlossener Entstör-Kondensator andererseits mit dem Source-Anschluß eines mit einer Freilaufdiode versehenen Feldeffekt-Transistors verbunden ist, der mit seinem Drain-Anschluß am negativen Pol der Gleichspannungsversorgung liegt.

Es ist allgemein bekannt, daß von an einer Gleichspannungsversorgung angeschlossenen Leistungsverbrauchern elektrische Störungen ausgehen können, durch die andere elektrische Einrichtungen nachhaltig negativ beeinflußt werden.

Aus diesem Grunde ist es üblich, solchen Leistungsverbrauchern einen als Elektrolyt-Kondensator ausgebildeten Entstör-Kondensator zuzuordnen, der parallel zu den Leistungsverbrauchern gelegt, d.h. ebenfalls an den positiven und den negativen Pol der Gleichspannungsversorgung angeschlossen wird.

In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bekannt, daß ein Elektrolyt-Kondensator immer korrekt angeschlossen werden muß und zwar, weil eine Verpolung zu einer Zerstörung desselben führen würde.

In diesem Zusammenhang ist durch die DE 40 00 637 A1 eine dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechende Schaltungsanordnung bekannt geworden, wobei einem Leistungsverbraucher ein als Entstörmittel dienender Kondensator parallel geschaltet ist und wobei der Leistungsverbraucher zusammen mit dem Kondensator über einen auch den Verpolschutz gewährleistenden Feldeffekt-Transistor ein- und ausschaltbar sind.

Bei dieser vorbekannten Schaltungsanordnung besteht das Problem, daß der Kondensator bei einem in der Regel auf einer mit einem Wechselanteil behafteten Gleichspannungsversorgung beruhenden Betrieb nicht ausreichend gegen die negativen Einflüsse der über die von der Substratdiode gebildeten Freilaufdiode an den Kondensator gelangenden Wechselanteile geschützt ist.

Dies insbesondere auch noch aus dem Grunde, weil der Kondensator während der gesamten Einschaltzeit des Leistungsverbrauchers dauernd in Betrieb ist, was darüber hinaus auch für einen als Elektrolyt-Kondensator ausgebildeten Kondensator nicht besonders zuträglich ist.

Weiterhin sind durch die DE 35 35 788 A1 und die DE 39 30 896 A1 Schaltungsanordnungen mit jeweils einem zur Ein-Ausschaltung eines Leistungsverbrauchers vorgesehenen Feldeffekt-Transistor bekanntgeworden, bei denen jeweils der Source-Anschluß über jeweils eine Widerstandsanordnung mit dem Gate-Anschluß des zugehörigen Feldeffekt-Transistors verbunden ist, der außerdem an dem positven Pol der Gleichspannungsversorgung angeschlossen ist. Die Widerstandsanordnungen sind dabei aber lediglich als Begrenzungsmittel für die Gate-Spannung vorgesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der ein darin zur Entstörung vorgesehener Entstör-Kondensator gegen eine durch Bordnetzspannungsschwankungen sich ergebende Zerstörung wirkungsvoll geschützt ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalkombination des Anspruches gelöst.

Vorteilhaft bei der im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches konkretisierten Schaltungsanordnung ist, daß der Entstör-Kondensator gegen Spannungswelligkeiten ausreichend dadurch geschützt ist, daß derselbe ausschließlich bei Bedarf aktiv ist.

Weitere besonders günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind an einer insbesondere für Kraftfahrzeug-Bordnetze bestimmten – Gleichspannungsversorgung (+,–) mehrere Leistungsverbraucher L1–L3 angeschlossen, wobei ein als induktives Gerät ausgebildeter Leistungsverbraucher L1 über eine sogenannte Halbleiter-Brückenschaltung BR ein- und ausschaltbar ist. Ein weiterer z.B. eine Lichtquelle darstellender ohmscher Leistungsverbraucher L2 ist dagegen über einen sogenannten High-Side-Schalter HS an der Gleichspannungsversorgung angeschlossen, während noch ein anderer, z.B. eine Heizung repräsentierender Leistungsverbraucher L3 über einen sogenannten Low-Side-Schalter LS mit der Gleichspannungsversorgung verbunden ist.
Zur Ansteuerung bzw. zur Beeinflussung der Leistungsschaltgeräte BR, HS, LS ist eine Steuerschaltung St vorgesehen, die im wesentlichen aus einem elektrischen Befehlsgeber BG, einem Taktgeber TG, sowie ggf. einer Zeitstufe ZS besteht.
Zur Unterdrückung der von den Leistungsverbrauchern abgegebenen, praktisch nicht zu vermeidenden Störimpulse ist denselben bzw. der Gleichspannungsversorgung zwecks Entstörung ein Schaltungsteil Sch zugeordnet. Dieser Schaltungsteil weist im wesentlichen einen einerseits am positiven Pol (+) der Gleichspannungsversorgung angeschlossenen Elektrolyt-Kondensator C auf, der andererseits mit dem Source-Anschluß S eines vorzugsweise als MOS-FET ausgebildeten Feldeffekt-Transistors Tr1 verbunden ist. Der Drain-Anschluß D des mit einer Freilaufdiode FD versehenen Feldeffekt-Transistors ist mit dem in Kraftfahrzeugen vorzugsweise auf Masse gelegten negativen Pol (–) der Gleichspannungsversorgung verbunden, während der Gate-Anschluß G zum Schutz des Feldeffekt-Transistors über einen Widerstand mit dem Source-Anschluß S verbunden ist. Der Widerstand kann dabei entweder aus einem ohmschen Widerstand R1 oder einer in Sperrichtung geschalteten Diode D1 bestehen.
Um eine hohe Wechselstrombelastung des Elektrolyt-Kondensators C bei einem in der Gleichspannungsversorgung möglicherweise auftretenden Wechselanteil zu vermeiden, wird zwischen dem Gate-Anschluß und dem positiven Pol (+) der Gleichspannungsversorgung noch ein Begrenzungswiderstand R2 eingefügt.
Um dadurch die gewünschte Wirkung des Elektrolyt-Kondensators nicht negativ zu beeinflussen, wird die Enfstörfunktion gezielt in Betrieb genommen.
Dies erfolgt über einen mit seinem Emitter am positiven Pol der Gleichspannungsversorgung angeschlossenen Steuertransistor Tr2, dessen Kollektor über einen Vorwiderstand R3 mit dem Gate-Anschluß des Feldeffekt-Transistors verbunden ist und dessen Basis vom Steuergerät St beeinflußt wird. Wird nämlich vom Befehlsgeber BG ein Steuersignal abgegeben, so wird dadurch der Taktgeber TG freigegeben, der ein oder mehrere der Halbleiterschaltgeräte BR, HS, LS jeweils mit pulsweitenmoduliertem Signal ansteuert. Über die Zeitstufe ZS wird gleichzeitig oder zeitversetzt ein Steuersignal an das Schaltungsteil Sch gegeben, das dafür sorgt, daß der Elektrolyt-Kondensator C freigeschaltet wird, womit eine Unterdrückung der von dem bzw. den Leistungsverbraucher(n) ausgehenden Störungen gewährleistet ist.
Wenn der oder die angesteuerte(n) Leistungsverbraucher außer Betrieb gesetzt wird bzw. werden, so wird auch das Ansteuersignal für das Schaltungsteil zurückgenommen. Damit wird eine mögliche hohe Wechselstrombelastung des Entstör-Kondensators unterdrückt, wodurch ein wirksamer Schutz gegen Welligkeit in der Gleichspannungsversorgung gegeben ist, die ansonsten zu einer relativ hohen Eigenerwärmung und damit zur schnellen Alterung bis zur Zerstörung des Elektrolyt-Kondensators führen würde.

Claims

Schaltungsanordnung mit einem elektrischen Steuergerät (St) für den gepulsten Betrieb von an einer Gleichspannungsversorgung – insbesondere eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes – über jeweils ein zugeordnetes Leistungsschaltgerät (BR, HS, LS) angeschlossenen Leistungsverbrauchern (L1–L3), wobei ein einerseits am positiven Pol (+) der Gleichspannungsversorgung angeschlossener Entstör-Kondensator (C) andererseits mit dem Source-Anschluß (S) eines mit einer Freilaufdiode (FD) versehenen Feldeffekt-Transistors (Tr1) verbunden ist, der mit seinem Drain-Anschluß (D) am negativen Pol(–) der Gleichspannungsversorgung liegt, wobei der Gate-Anschluß (G) des Feldeffekttransistors (Tr1) mit dem positiven Pol (+) der Gleichspannungsversorgung über einen Begrenzungswiderstand (R2) verbunden ist, wobei mit dem Gate-Anschluß (G) des Feldeffekt-Transistors (Tr1) ein am positiven Pol (+) der Gleichspannungsversorgung angeschlossener Steuertransistor (Tr2) verbunden ist, über den der Entstör-Kondensator (C) durch das Steuergerät (St) freischaltbar ist, und wobei der Source-Anschluß (S) über einen ohmschen Entlade-Widerstand (R1) oder eine in Sperrichtung geschaltete Diode (D1) mit dem Gate-Anschluß (G) des Feldeffekt-Transistors (Tr1) verbunden ist.
Schaltungsanordnung Anspruche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gate-Anschluß (G) des Feldeffekt-Transistors (Tr1) über einen Vorwiderstand (R3) der Kollektor das mit seinem Emitter am positiven Pol der Gleichspannungsversorgung angeschlossenen, Steuertransistors (Tr2) verbunden ist, über dessen Basis der Entstör-Kondensator (C) freischaltbar ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekt-Transistor (Tr1) aus einem MOS-FET besteht.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Source-Anschluß (S) und dem Drain-Anschluß (D) vorhandene Freilaufdiode in den Feldeffekt-Transistor integriert ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Entstör-Kondensator (C) als Elektrolyt-Kondensator ausgebildet ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Pol der Gleichspannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz – wie an sich bekannt – auf Masse gelegt ist.