DE19949783B4

DE19949783B4 - Vorrichtung mit Überstrom-Abschalteinrichtung und Übertemperatur-Abschalteinrichtung

Info

Publication number: DE19949783B4
Application number: DE19949783A
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiko Odawara Watanabe; Katsuya Hitachinaka Oyama; Shoji Hitachinaka Sasaki; Toshio Hitachinak Hayashibara; Kaneyuki Hitachinaka Okamoto; Ichiro Kawasaki Ohsaka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2019-10-16
Also published as: JP3684866B2; DE19949783A1; JP2000125463A; US6373671B1

Abstract

Vorrichtung mit einer Überstrom-Abschalteinrichtung und einer Übertemperatur-Abschalteinrichtung, mit
einem Leistungselement (9), das Strom von einer Stromversorgung (2) an eine in einem Fahrzeug angebrachte Last (10) führt und diese Stromführung unterbricht,
einer Stromerfassungseinrichtung (3), die einen Strom erfaßt, der in das Leistungselement (9) fließt,
einer Strom/Spannungs-Umsetzungseinrichtung, die den erfaßten Strom in ein Spannungssignal umsetzt, und
einer Temperaturerfassungseinrichtung (27),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperaturerfassungseinrichtung (27) das Spannungssignal oder ein Stromsignal als Antwort auf den Wärmeerzeugungsbetrag des Leistungselements (9) ändert,
eine Zwischenspeichereinrichtung (5) vorgesehen ist, die einen vorgegebenen Zustand als Antwort auf ein Ausgangssignal von der Stromerfassungseinrichtung (3) und von der Temperaturerfassungseinrichtung (27) hält,
eine Rückkehrimpulseinrichtung (26) vorgesehen ist, die einen Rückkehrimpuls empfängt und weitergibt oder erzeugt, um die Zwischenspeichereinrichtung (5) wieder in einen Anfangszustand zu versetzen, und
eine Stromführungs- und Abschalt-Steuereinrichtung (7) vorgesehen ist, die die Stromführungs- und Abschaltsteuerung des Leistungselements (9) als Antwort auf das Ausgangssignal der Zwischenspeichereinrichtung (5) ausführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Steuern mehrerer Stromlasten in einem Kraftfahrzeug und insbesondere eine Vorrichtung mit einer Überstrom-Abschalteinrichtung und einer Übertemperatur-Abschalteinrichtung, die eine kostengünstige Sicherheits- und Feinschutzfunktion für eine integrierte Schaltung aufweist, in der bei einem Last-Kurzschluß und dergleichen ein anomaler Überstrom fließen kann.

Es ist bereits ein System bekannt, in dem bei Erfassung eines an eine Last gelieferten übermäßigen Stroms der erfaßte Strom automatisch abgeschaltet wird. Dieses System wird auf einen MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) angewendet. Ein solches System ist beispielsweise aus JP Sho 61-261920-A, aus JP Sho 62-11916-A, aus JP Sho 62-143450-A und aus JP Sho 63-87128-A bekannt. Diese Systeme weisen jedoch bezüglich der Stromerfassung Nachteile auf. Wenn es sich beispielsweise bei der Last um einen Scheinwerfer oder dergleichen in einem Kraftfahrzeug handelt, wird beim Übergang von einem ausgeschalteten Zustand zu einem eingeschalteten Zustand des Scheinwerfers ein kurzzeitig hoher Strom abgeschaltet, so daß ein gleichmäßiger Scheinwerfer-Einschaltvorgang verhindert wird. Daher würde es sehr lange dauern, bis der Scheinwerfer eingeschaltet ist. Aus diesem Grund ist es notwendig und unabdingbar, daß bei einem Scheinwerfer-Einschaltvorgang ein hoher Strom möglich ist.

Aus JP Hei 8-303018-A ist bekannt, nicht den Strom, sondern die Temperatur zu überwachen, so daß ein kurzzeitig hoher Strom bei regulärer Last zugelassen wird, jedoch bei einem anomalen Kurzschluß in der Last eine automatische Abschaltung erfolgt.

Die Erfinder sind jedoch auf ein weiteres Problem gestoßen, das in dem obigen Stand der Technik unvermeidlich ist. Dieses Problem entsteht dann, wenn mehrere Lasten von einer einzigen auf einem Chip integrierten Schaltung gesteuert werden.

Bei Verwendung eines Überstrom-Anomalieerfassungssystems führt jede Überstrom-Anomalie zu einem Abschaltzustand ohne automatische Rückkehr in den Normalzustand, weshalb ein damit ausgerüstetes System vor Fehlfunktionen aufgrund eines Rauschens nicht geschützt ist. Mit anderen Worten, bei einem hohen Strom, der plötzlich und kurzzeitig erzeugt wird, geht das System sofort in den Abschaltzustand über und kehrt nicht in den Normalzustand zurück, so daß die Nutzbarkeit des Systems für den Anwender eingeschränkt wird.

Wenn nach dem Übergang vom anomalen Zustand in den Abschaltzustand zu einem Zeitpunkt, zu dem der Anomalie- Erfassungsstrom absinkt, das System wieder in den Normalzustand zurückkehrt, kann der Strom in gewissem Maß begrenzt werden. Wenn jedoch der Lastkurzschluß nacheinander erzeugt wird, kann dies zu einem Temperaturanstieg und zu einer Verschlechterung oder Zerstörung des betreffenden Schaltelements führen.

In dem System, in dem eine Übertemperatur erfaßt wird, kann nicht festgestellt werden, welches Element auf dem Chip der Wärme ausgesetzt ist. Wenn die Fertigungsstreuung der Schaltungen für die Temperaturerfassung nicht vernachlässigt wird und wenn eine erhöhte Genauigkeit erforderlich ist, wird eine solche Vorrichtung zwangsläufig sehr teuer.

Wie oben erwähnt worden ist, ist es in dem Leistungselement mit einer einzigen Schutzfunktion, die entweder die Temperatur oder den Strom berücksichtigt, nicht möglich, die Abschaltung automatisch zu steuern und durch Erfassen der Anomalie in dem Element, das den Stromfluß und das Abschalten des Stroms in den mehreren Lasten steuert, geeignet in den stromführenden Zustand zurückzukehren. Ferner wird der Schaltungsaufbau für das Abschaltverfahren, bei dem die Anomalie des Stromflusses oder die Anomalie der Temperatur in jeder Last einzeln erfaßt wird, kompliziert und daher teuer.

Aus der DE 195 48 612 A1 ist ein elektronischer Schalter bekannt. Ein MOS-Feldeffekttransistor weist eine Überlastabschaltung auf, die beim Erreichen eines vorgebbaren maximalen Stroms oder einer vorgebbaren Temperatur anspricht und den Überlast geschützten MOSFET abschaltet.

Aus der DE 43 29 919 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrauchers in einem Fahrzeug bekannt. Der Strom durch jedes Schaltelement wird erfaßt und auf Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts überprüft. Nach Überschreiten des Maximalstroms wird ein Zeitglied gestartet und erst dann ein Fehler erkannt, wenn diese Überschreitung eine vorgegebene Zeit lang andauert. Es sind weiterhin Strom begrenzende Mittel vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit einer Überstrom-Abschalteinrichtung und eine Übertemperatur-Abschalteinrichtung anzugeben, die vor Überströmen und Übertemperaturen zuverlässig schützt, aber auch gegen Fehlerkennungen möglichst unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung mit einer Überstrom-Abschalteinrichtung und einer Übertemperatur-Abschalteinrichtung angegeben, bei der eine Überstrom-Schutzfunktion für ein Leistungselement im stromführenden Zustand und eine Übertemperatur-Schutzfunktion, die langsamer als die Strom-Schutzfunktion anspricht, jedoch die Erfassung der Anomalie sicherstellt, gemeinsam und verträglich verwirklicht sind und mit der eine kostengünstige und einfache Schaltungskonstruktion erzielt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine Einrichtung zum Erfassen einer Stromanomalie eines Leistungselements, eine Einrichtung zum Überwachen einer Temperaturanomalie in der Umgebung, des Leistungselements und eine Einrichtung zum Betreiben und Abschalten des Leistungselements anhand von Informationen bezüglich der Stromanomalie und/oder der Temperaturanomalie in Übereinstimmung mit einem Zeitverlauf, der durch eine im wesentlichen konstante Periode oder durch ein in einem Speicherelement im voraus gespeichertes Zeitintervall bestimmt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
1 einen Blockschaltplan einer Vorrichtung mit einer Überstrom-Abschalteinrichtung und einer Übertemperatur-Abschalteinrichtung gemäß ei ner Ausführungsform;
2-8 Blockschaltpläne von Konstruktionselementen der Vorrichtung nach 1;
9 einen Zeitablaufplan zur Erläuterung wesentlicher Abschnitte von Signalformen, die der Erläuterung der Funktionsweise der in den 7 und 8 gezeigten Blöcke der Vorrichtung nach 1 dienen;
10 einen Blockschaltplan eines weiteren Konstruktionselements der Vorrichtung nach 1;
11, 12 Zeitablaufpläne zur Erläuterung wesentlicher Abschnitte von Signalformen, die der Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung nach 1 dienen;
13 einen Blockschaltplan zur Erläuterung einer Vorrichtung mit einer Überstrom-Abschalteinrichtung und einer Übertemperatur-Abschalteinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
14, 15 Blockschaltpläne zur Erläuterung von Konstruktionselementen der Vorrichtung nach 13;
16 einen Blockschaltplan zur Erläuterung einer Vorrichtung mit einer Überstrom-Abschalteinrichtung und einer Übertemperatur-Abschalteinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
17-19 Ablaufpläne zur Erläuterung von Prozessen, die in der Vorrichtung nach 16 ausgeführt werden;
20 einen Zeitablaufplan zur Erläuterung von wesentlichen Abschnitten von Signalformen, die der Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung nach 16 dienen; und
21-24 Ansichten eines Chips zur Erläuterung eines Elements in der Vorrichtung gemäß einer der ersten bis dritten Ausführungsformen.
Nun wird mit Bezug auf 1 eine Vorrichtung mit einer Überstrom-Abschalteinrichtung und einer Übertemperatur-Abschalteinrichtung gemäß einer Ausführungsform erläutert.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Mikroprozessor, der Steuersignale 21a–21d zum Steuern von Lasten 10a–10d ausgibt, während das Bezugszeichen 2 eine Stromversorgung für die Lieferung elektrischer Leistung an die Lasten 10a–10d bezeichnet und die Bezugszeichen 3a–3d Überstrom-Erfassungschaltungen bezeichnen, die einen anomalen Zustand des Stroms erfassen, der in Schaltleistungselemente 9a–9d fließt, die das Durchschalten oder Sperren des Stroms in die Lasten 10a–10d steuern.
Die Bezugszeichen 4a–4d bezeichnen Gatterelemente, die das logische Produkt zwischen einem Übertemperatur-Erfassungssignal 12, das von einem Temperaturanomaliedetektor 27 für die Erfassung einer Wärmeerzeugungsanomalie der Schaltleistungselemente 9a–9d ausgegeben wird, und Überstrom-Erfassungssignalen 15a–15d, die von den obenerwähnten Überstrom-Erfassungsschaltungen 3a–3d ausgegeben werden, bilden und Zwischenspeicher-Setzsignale 17a–17d ausgeben.
Die Bezugszeichen 5a–5d bezeichnen Zwischenspeicherschaltungen, die den jeweiligen Zustand halten, während die Bezugszeichen 6a–6d Gatterschaltungen bezeichnen, die das logische Produkt zwischen den Zwischenspeichersignalen 18a–18d, die von den Zwischenspeicherschaltungen 5a–5d ausgegeben werden, und Überstrom-Begrenzungssignalen 16a–16d, die von den Überstrom-Erfassungsschaltungen 3a–3d ausgegeben werden, bilden, und die Bezugszeichen 7a–7d Abschaltschaltungen bezeichnen, die Gatterspannungen 23a–23d der Schaltleistungselemente 9a–9d in Übereinstimmung mit Abschaltsignalen 19a–19d steuern, die von den Gatterelementen 6a–6d ausgegeben werden.
Die Bezugszeichen 8a–8d bezeichnen Halbleiterelemente, durch die Spiegelströme 39a–39d fließen, deren Beträge im wesentlichen in einem bestimmten Größenverhältnis zu dem Strom stehen, der durch die Schaltleistungselemente 9a–9d fließt, während die Bezugszeichen 11a–11d Eingangsschaltungen bezeichnen und die Bezugszeichen 22a–22d Eingangssignale bezeichnen.
Das Bezugszeichen 100 bezeichnet eine Logikschaltung, die Zwischenspeicher-Löschsignale 14a–14d erzeugt, die die Zwischenspeicherschaltungen 5a–5d entsprechend einem Rücksetzsignal 91, das in einem Rücksetzsignal-Generator 90 als Antwort auf die Stromversorgungsspannung und einen in einem Impulsgenerator 26 erzeugten Rückkehrimpuls 14 erzeugt wird, in einen Anfangszustand versetzen (löschen).
In dem Impulsgenerator 26 wird von einem externen Abschnitt (z. B. vom Mikroprozessor 1) ein Herstellungssignal 200 zum Herstellen einer Rückkehrperiode eingegeben. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet einen Kommunikati onsmodulator, in den das Zwischenspeicher-Setzsignal 19 eingegeben wird und der an den Mikroprozessor 1 ein serielles Kommunikationssignal 29 ausgibt. Dieser Kommunikationsmodulator 25 wird mit einem Standard-Taktsignal 81 betrieben, das vom Mikroprozessor 1 geliefert wird.
Das Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Temperaturdetektor, der den Temperaturanstieg erfaßt, der erzeugt wird, wenn in das Schalt-Leistungselement 9 ein Strom fließt, wobei der Temperaturdetektor 20 eine Temperaturerfassungsspannung 69 ausgibt. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine integrierte Schaltung, in der die obengenannten Schaltungen auf einem Chip integriert sind, ferner bezeichnen die Bezugszeichen 71a–71d Ausgangsanschlußspannungen von Anschlüssen, mit denen die Lasten 10a–10d verbunden sind.
In 1 könnten die Schalt-Leistungselemente 9a–9d durch Bipolartransistoren, Thyristoren und dergleichen gebildet sein, in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung werden jedoch in einem repräsentativen Beispiel für die Schalt-Leistungselemente 9a–9d MOSFETs verwendet.
Da in die Halbleiter 8a–8d Ströme 39a–39d (Spiegelströme) mit einem bestimmten Größenverhältnis (z. B. 1/100) zu den in die Schalt-Leistungselemente 9a–9d fließenden Strömen fließen, kann die Überwachung des Laststroms bei sehr kleinem Strom ausgeführt werden.
Die Halbleiter 8a–8d könnten durch eine Reihenschaltung von Widerständen mit den Lasten und durch Überwachen der Potentialdifferenz an den beiden Enden der Widerstände ersetzt sein. Da jedoch in diesem Fall durch den Widerstand unnötig viel Leistung verbraucht wird, ist die von dieser Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagene Lösung, gemäß der der Spannungsabfall in einer Nebenschlußleitung bei sehr geringem Strom überwacht wird, im Hinblick auf den Stromverbrauch vorteilhaft.
In 1 sind jeweils vier ähnliche Schaltungen mit. den Buchstaben a, b, c und d bezeichnet; die Anzahl der ähnlichen Schaltungen ist jedoch nicht auf die Zahl vier eingeschränkt, sondern kann eine beliebige ganze Zahl (N) sein. Die obige Ausführungsform der Erfindung ist durch die jeweiligen Blöcke gebildet, die im folgenden im einzelnen beschrieben werden, wobei jeweils das mit dem Suffix a versehene Element beschrieben wird.
Wenn in die Last 10a Strom fließt, gibt zunächst der Mikroprozessor 1 das Steuersignal 21a aus. Das Steuersignal 21a wird als ein Signal 22a in einem internen Abschnitt des Elements 13 erkannt. Normalerweise geht das Schalt-Leistungselement 9a in den Durchschaltzustand über, so daß durch das Element 9a und in die Last 10a ein Strom in einem geplanten Strombereich fließt.
Wenn jedoch aufgrund irgendeiner Anomalie, beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses in der Last 10a, ein übermäßiger Strom fließt, wird im Element 3a das Anomalie-Erfassungssignal 15a auf hohen Pegel gesetzt, sofern der Strom einen im voraus festgelegten oder festen Wert übersteigt.
Die Zwischenspeicherschaltung 5a wird in Übereinstimmung mit den logischen Produkt (das im Element 4a gebildet, wird) aus dem erfaßten Anomalieerfassungssignal 15a und aus dem Übertemperatur-Erfassungssignal 12, das durch den Temperaturdetektor 20 und durch den Temperaturanomaliedetektor 27 erfaßt wird, gesetzt. Der Q-Ausgang, der im anomalen Zustand gesetzt wird, wird zur Abschaltschaltung 7a in Form des Zwischenspeicher-Setzsignals 19a übertragen, wodurch das Schalt-Leistungselement 9a gleichzeitig zum Halbleiterelement 8a gesperrt wird.
Wenn dieser Zustand anhält, kann keine Rückkehr in den normalen Zustand erfolgen. Der Impulsgenerator 26 erzeugt jedoch ein Signal 14, das in einem geeigneten Intervall zu einem Rückkehr-Triggersignal wird und versucht, die Zwischenspeicherschaltung 5a zu löschen.
Wenn das Setzsignal der Zwischenspeicherschaltung 5a niedrigen Pegel besitzt, wird der anomale Zustand durch das Löschsignal beendet und kehrt der Q-Ausgang zum niedrigen Pegel zurück. Wenn das Eingangssignal 22a hohen Pegel besitzt, kehrt das Schalt-Leistungselement 9a wieder in den Durchschaltzustand zurück. Aufgrund dieser Konstruktion kann eine Fehlfunktion aufgrund von Rauschen und dergleichen verhindert werden, wobei dennoch ein sicherer Schutz vor Überströmen und Übertemperaturen gewährleistet ist.
Nun werden mit Bezug auf die 2 bis 11 Einzelheiten der Schaltung von 1 erläutert.
2 zeigt anhand eines Blockschaltplans eine der Eingangsschaltungen 11a–11d. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 31a eine Standardspannung, während das Bezugszeichen 32a einen Komparator bezeichnet. Bei diesem Aufbau wird das Steuersignal 21a vom Mikroprozessor 1 eingegeben, wobei dann, wenn die Spannung dieses Steuersignals 21a höher als die Standardspannung 31a ist, für das Eingangssignal 22a die hohe Spannung ausgegeben wird. Der Komparator 32a gibt das Logiksignal unabhängig vom Rauschen des Steuersignals 21a aus, es ist jedoch möglich, unter Verwendung von Transistoren eine Pufferschaltung vorzusehen. Das Eingangssignal 22a wird in einen Gate-Anschluß des Schalt-Leistungselements 9a über die Abschaltschaltung 7a–7d eingegeben.
Nun werden mit Bezug auf 3 die Abschaltschaltungen erläutert. Die Abschaltschaltung 7a ist so beschaffen, daß der Schalter in Übereinstimmung mit dem Abschaltsignal 19a seine Stellung ändert. Im Normalzustand (19a: niedriger Pegel) wird entsprechend dem Eingangssignal 22a die Gate-Spannung 23a geändert, da der Schalter mit dem Anschluß 60a verbunden ist. Wie später mit Bezug auf 8 erläutert wird, wird die Eingangsspannung 22a hoch, wird die Gate-Spannung 23a hoch und schaltet das Schalt-Leistungselement 9a durch, so daß von der Stromversorgung 2 zur Last 10a ein Strom fließt.
Nun werden mit Bezug auf 4 die Überstrom-Erfassungsschaltungen 3a–3d erläutert. In 4 bezeichnen die Bezugszeichen 33a und 35a Komparatoren, während die Bezugszeichen 34a und 36a Konstantspannungsquellen, die Konstantspannungssignale 41a, 42a ausgeben, bezeichnen, die Bezugszeichen 37a und 38a Inverter bezeichnen, das Bezugszeichen 43a einen Widerstand bezeichnet und das Bezugszeichen 39a ein Stromsignal bezeichnet. Das Stromsignal 39a stellt einen Strom dar, der in ein Halbleiterelement (z. B. einen MOSFET) fließt.
Hierbei wird angenommen, daß der reguläre Laststrom 100 mA beträgt und daß das Größenverhältnis zwischen dem Element 9a und dem Element 8a 100:1 beträgt, so daß der Strom 39a, der in der Nebenschlußleitung fließt, gewöhnlich 1 mA beträgt; der Widerstandswert des Widerstandes 43a beträgt 0,2 kΩ.
Da bei regulärem Laststrom der Strom 39a 1 mA beträgt, beträgt der Spannungsabfall über dem Widerstand 39a 0,2 V. Wenn hierbei der maximale Grenzstrom, der zur Last fließt, auf den zehnfachen Wert begrenzt ist, d. h. wenn der maximale Grenzstrom auf 1 A begrenzt ist, muß ein Spannungsabfall über dem Widerstand 43a von 2 V erfaßt werden.
Wenn für die Stromversorgungsspannung ein Wert von 12 V angenommen wird, wie dies etwa in Kraftfahrzeugen üblich ist, beträgt die Spannung 41a 10 V, so daß ein Signal erhalten werden kann, das oberhalb des maximalen Grenzstroms hohen Pegel annimmt. Der Grund, weshalb die Spannung 40a bei zehnfachem regulären Strom 10 V beträgt und die Spannung 40a bei mehr als zehnfachem regulären Strom weniger als 10 V beträgt, besteht darin, daß der Spannungsabfall über dem Widerstand 43 gegeben ist durch die Beziehung [(Stromversorgungsspannung) – (Widerstand 43 × Strom 39a)].
In gleicher Weise wird deutlich, daß die Spannung 42a 11 V beträgt. Wenn ein Strom fließt, der dem fünffachen regulären Strom entspricht, liegt das Spannungssignal 40a in der Nähe von 11 V, wenn hingegen ein Strom fließt, der höher als der eben genannte Strom ist, wird die Spannung 40a niedriger als 11 V, weshalb das Signal 15a hohen Pegel annimmt.
Wenn zwischen die Punkte 45 und 46 dieser Ausführungsform der Erfindung ein geeigneter Widerstand geschaltet wird, können die Potentiale der Spannungsversorgungen 34a und 36a aneinander angepaßt werden.
Wenn die beiden Enden der Last 10a kurzgeschlossen werden, wird die folgende Operation ausgeführt. Da die beiden Enden der Last 10a kurzgeschlossen sind und das Schalt-Leistungselement 9a im Durchschaltzustand ist, fließt im Vergleich zum Normalzustand zum Schalt-Leistungselement 9a ein sehr hoher Strom. Da das Schalt-Leistungselement 9a und das Halbleiterelement 8a die in 1 gezeigte Schaltungskonstruktion besitzen, fließt in das Halbleiterelement 8a ein Spiegelstrom 39a mit einem Betrag, der im wesentlichen zu dem in das Schalt-Leistungselement 9a fließenden Strom proportional ist. Da aufgrund dieser Proportionalität der Spiegelstrom 39 stark ansteigt, wenn der in das Schalt-Leistungselement 9a fließende Strom sehr groß ist, wird der Spannungsabfall 40a, der in die Komparatoren 33a und 35a eingegeben wird, hoch (siehe 4). Wenn der Spannungsabfall 40a Schwellenspannungen 41a und 42a, die in den jeweiligen Komparatoren 33a bzw. 35a gesetzt sind, übersteigt, werden ein Überstrom-Grenzsignal 16a und das Überstrom-Erfassungssignal 15a ausgegeben. Hierbei wird das Überstrom-Grenzsignal 16a, das von der Überstrom-Erfassungsschaltung 3a ausgegeben wird, über das ODER-Gatter 6a in die Abschaltschaltung 7a eingegeben.
Die Abschaltschaltung 7a besitzt die in 3 gezeigte Konstruktion. Wenn das Überstrom-Begrenzungssignal 16a über das ODER-Gatter 6a eingegeben wird, nimmt das Abschaltsignal hohen Pegel an, so daß das Schalt-Leistungselement 9a zum Anschluß 61a umgeschaltet wird. Da die Gate-Spannung 23a, die hohen Pegel besaß, nun den niedrigen Pegel annimmt, wird das Schalt-Leistungselement 9a gesperrt, so daß ein Stromfluß oberhalb des obengenannten Betrags verhindert werden kann. Daher kann eine Zerstörung des Schalt-Leistungselements 9a aufgrund eines Überstroms verhindert werden.
Nun werden mit Bezug auf 5 die Zwischenspeicherschaltungen 5a–5d erläutert. Diese Zwischenspeicherschaltungen 5a–5d besitzen Setz-Eingangsanschlüsse und Lösch-Eingangsanschlüsse, wobei der Zwischenspeicher entsprechend dem Zwischenspeicher-Setzsignal 17a gesetzt wird und wobei entsprechend dem Q-Ausgang das Zwischenspeichersignal 18a ausgegeben wird. Entsprechend den Zwischenspeicher-Löschsignalen 14a, 14d werden die Zwischenspeicherschalter 5a–5d auf null gelöscht und in den Anfangszustand zurückgesetzt (Q-Ausgang besitzt niedrigen Pegel).
Bei einem Kurzschluß in der Last wird daher durch die Überstrom-Erfassungsschaltung 3a eine Stromanomalie erfaßt, so daß das Überstrom-Erfassungssignal 15a ausgegeben wird. Gleichzeitig wird das später erläuterte Übertemperatur-Erfassungssignal 12 ausgegeben, wobei aufgrund der UND-Verknüpfung dieser beiden Signale das Zwischenspeicher-Setzsignal 17a ausgegeben wird und der Zwischenspeicher 5a gesetzt wird, so daß ein hoher Q-Ausgang ausgegeben wird.
Die Zwischenspeicherschaltungen 5a–5d, die gesetzt worden sind, werden durch das Zwischenspeicher-Löschsignal 14a, das von der Logikschaltung 100 erzeugt wird, automatisch gelöscht und kehren von selbst in den Anfangszustand zurück (Q-Ausgang hat niedrigen Pegel).
Nun wird mit Bezug auf 6 der Temperaturdetektor 20 genauer erläutert. Wenn in der Last ein Kurzschluß auftritt, würde durch das Schalt-Leistungselement 9a ein sehr hoher Strom fließen. Aufgrund des Überstrom-Begrenzungssignals 16a kann der Strom jedoch einen bestimmten vorgegebenen Betrag nicht übersteigen.
Da aber die Gatespannung 23a zum niedrigen Pegel wechselt, damit kein Strom fließt, der größer als der vorgegebene Betrag ist, kann bei einer Abnahme des Stroms und einer Rückkehr des Überstrom-Begrenzungssignals 16a zum niedrigen Pegel erneut ein Überstrom fließen. Daher kann während einer Periode, in der das Eingangssignal 22a hohen Pegel besitzt, ununterbrochen ein Überstrom fließen. Da hierbei das Schalt-Leistungselement 9a ein Element ist, das aus einem Halbleiter gebildet ist (z. B. ein MOSFET), besitzt es in der Durchschaltperiode einen kleinen Widerstand (Durchschaltwiderstand).
Im Gegensatz zum Normalfall erzeugt daher das Schalt-Leistungselement 9a im Durchschaltzustand bei einem Kurzschluß und bei einem dadurch bedingten hohen Stromfluß eine große Wärmemenge. Da in der in 1 gezeigten Vorrichtung die Schaltung 13 auf einem einzigen Chip integriert ist, wird die im Schalt-Leistungselement 9a erzeugte Wärme im Kurzschlußzustand an den gesamten Chip und daher auch an den Temperaturdetektor 20 übertragen.
Der Temperaturdetektor 20 und der Temperaturanomaliedetektor 27 führen die folgenden Operationen aus. 6 ist eine Konstruktionsansicht einer beispielhaften Schaltungsanordnung des Temperaturdetektors 20 und des Temperaturanomaliedetektors 27. In 6 bezeichnet das Bezugszeichen 64 eine Konstantstromschaltung, während das Bezugszeichen 65 eine Diodenanordnung bezeichnet und das Bezugszeichen 66 eine Durchlaßspannung (Diffusionsspannung) sämtlicher Transistoren bezeichnet. Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 67 einen Komparator, das Bezugszeichen 68 eine Standardstromversorgung, das Bezugszeichen 70 eine Temperaturschwellenwert-Spannung, die ein Vergleichsstandard des Komparators 67 ist, und das Bezugszeichen 69 eine Temperaturerfassungsspannung, die durch die Temperaturschwankung der Diodendiffusionsspannung 66 erzeugt wird.
Wenn in der Last ein Kurzschluß auftritt und durch das Schalt-Leistungselement 9a ein Überstrom fließt und daher im Schalt-Leistungselement 9a Wärme erzeugt wird, wird diese Wärme in die Nähe der Diodenanordnung 65 übertragen, die auf demselben Chip ausgebildet ist, weshalb die Temperatur in der Nähe der Diodenanordnung 65 ansteigt. Da die Diffusionsspannung 66 der Diodenanordnung 65 abfällt, wenn die Temperatur ansteigt, steigt die Tempe raturerfassungsspannung 69, die in den Komparator 67 eingegeben wird, bei einem Temperaturanstieg entsprechend der Beziehung [(Stromversorgungsspannung) – (Diffusionsspannung 66)] an. Wenn diese Temperaturerfassungsspannung 69 die Temperaturschwellenwert-Spannung 70 übersteigt, wird das Übertemperatur-Erfassungssignal 12 ausgegeben.
Wenn wie oben erwähnt in der Last ein Kurzschluß auftritt und im Schalt-Leistungselement 9a ein hoher Strom fließt, wird in Übereinstimmung mit den jeweiligen Erfassungssignalen, die von der Überstrom-Erfassungsschaltung 3a, dem Temperaturerfassungsdetektor 20 und dem Temperaturanomaliedetektor 27 ausgegeben werden, die Zwischenspeicherschaltung 5a gesetzt, so daß das Zwischenspeichersignal ausgegeben wird. Daher wechselt die Gatespannung 23a des Schalt-Leistungselements 9a (des Halbleiterelements 8a) bedingt durch die Abschaltschaltung 7a zum niedrigen Pegel.
Nun werden die Logikschaltung 100, der Rücksetzgenerator 90 und der Rückkehrimpuls-Generator 26 im einzelnen beschrieben.
7 zeigt ein Beispiel der Schaltungsanordnung der Rücksetzschaltung 90. In 7 bezeichnet das Bezugszeichen 112 eine Stromversorgungsspannung, während das Bezugszeichen 101 eine Standardspannung bezeichnet, die für den Komparator 105 eine Vergleichsspannung bildet. Das Bezugszeichen 103 bezeichnet eine Standardspannung, die einen Vergleichsstandard des Komparators 106 bildet, während das Bezugszeichen 104 eine Standardstromversorgung bezeichnet, die diese Standardspannung 103 erzeugt.
Die Bezugszeichen 109 und 110 bezeichnen Vergleichsausgangsspannungen, die von den Komparatoren 105 bzw. 106 ausgegeben werden, während das Bezugszeichen 107 einen Inverter bezeichnet und das Bezugszeichen 111 die invertierte Vergleichsausgangsspannung 110 bezeichnet. Das Bezugszeichen 108 bezeichnet ein UND-Gatter, das die Vergleichsausgänge 109 und 111 von den Komparatoren 105 bzw. 106 UND-verknüpft, wodurch das Rücksetzausgangssignal 91 ausgegeben wird.
8 ist eine Konstruktionsansicht, die die beispielhafte Schaltungsanordnung des Impulsgenerators 26 zeigt. In 8 bezeichnet das Bezugszeichen 52 eine Taktgeneratorschaltung, während das Bezugszeichen 53 einen Takt bezeichnet, der in der Taktgeneratorschaltung 52 erzeugt wird, das Bezugszeichen 51 einen Zähler bezeichnet und das Bezugszeichen 200 ein Herstellungssignal bezeichnet, das von außen eingegeben wird. In einem Komparator 50 wird der Ausgang des Zählers 51 mit dem Herstellungssignal verglichen. Wenn der Wert des Zählers 51 mit dem Herstellungssignal 200 übereinstimmt, wird einerseits ein Impuls ausgegeben, andererseits wird dieser Impuls in eine Synchronisationsrücksetzschaltung 54 eingegeben, wobei der Ausgang der Synchronisationsrücksetzschaltung 54 wiederum in den Zähler 51 eingegeben wird. Daher wird der Rückkehrimpuls 14 mit einer vorgegebenen Periode T1 ausgegeben.
9 ist ein Zeitablaufplan, in dem die Funktionsweisen des obengenannten Rücksetzgenerators 20 und des obengenannten Impulsgenerators 26 erläutert werden. Wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, steigt die Stromversorgungsspannung 100 allmählich an und übersteigt die jeweiligen Standardspannungen 101 und 103, so daß Signale 109 bzw. 110 (oder bei invertiertem Ausgang das Signal 111) ausgegeben werden, die UND-verknüpft werden, wodurch der Rücksetzausgang 91 erzeugt wird.
Durch diesen Rücksetzausgang 91 wird der Zähler 51 zu rückgesetzt, so daß der Rückkehrimpuls 14 mit der vorgegebenen Periode T1 ausgegeben wird. Entsprechend dem Herstellungssignal 200 kann der Vergleichsstandardwert des Komparators erzeugt werden, so daß in Abhängigkeit von der Breite der vorgegebenen Periode T1 eine geeignete Periode eingestellt werden kann.
10 ist eine Konstruktionsansicht der Logikschaltung 100. Der Rückkehrimpuls 14 wird vom Impulsgenerator 26 eingegeben und zusammen mit einem Rücksetzausgang 92, der vom Rücksetzgenerator 90 ausgegeben wird, in ein ODER-Gatter eingegeben, wodurch das Zwischenspeicher-Löschsignal erzeugt wird. Daher wird bei einem Einschalten der Stromversorgung die Zwischenspeicherschaltung 5 stets zurückgesetzt, so daß sie in den Anfangszustand zurückkehrt.
11 ist ein Zeitablaufplan, in dem die Setzoperation der Zwischenspeicherschaltung 5 und die Löschoperation der Zwischenspeicherschaltung 5 entsprechend dem Rückkehrsignal 14 erläutert werden. In 11 bezeichnen die Bezugszeichen CHa und CHb jeweils einen der in 1 gezeigten Kanäle. Im Normalzustand, in dem an CHa ein hoher Pegel angelegt wird, nimmt die MOS-Gatespannung von CHa hohen Pegel an, wenn hingegen an CHa ein niedriger Pegel angelegt wird, nimmt die MOS-Gatespannung von CHa niedrigen Pegel an.
Wenn ein Kurzschluß entsteht, werden in dem obenerwähnten Betrieb der Überstrom und die Übertemperatur anhand des Übergangs des Q-Ausgangs der Zwischenspeicherschaltung 5 zu hohem Pegel erfaßt, weshalb die ARbschaltschaltung 7a die Gatespannung 23 des MOSFET 9 auf niedrigen Pegel setzt. Daher fließt zum Schalt-Leistungselement 9a kein Strom, weiterhin kehren der Strom und die Temperatur nach Verstreichen einer ausreichenden Zeitperiode wieder in den regulären Zustand zurück.
Durch den Rückkehrimpuls 14, der jeweils nach der vorgegebenen Periode T1 ausgegeben wird, und aufgrund der Tatsache, daß der Zwischenspeicher gelöscht wird, geht die am MOS-Gate von CHa anliegende Spannung zu hohem Pegel über, wenn die Ursache für den Kurzschluß beseitigt worden ist.
Was andererseits den Kanal CHb betrifft, wird der Q-Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 5 auf hohen Pegel gesetzt und wird die Gatespannung 23 des MOSFET auf niedrigen Pegel gesetzt, wenn der Kurzschluß in zeitlicher Umgebung des Rückkehrimpulses 14 erzeugt wird, so daß die Zeit zum Löschen des Zwischenspeichers durch den Rückkehrimpuls kurz wird. Wenn hierbei die Zeit für die Rückkehr des Stroms oder der Temperatur in den regulären Zustand unzureichend wird, hält der anomale Zustand selbst bei gelöschtem Zwischenspeicher an, weshalb der Zwischenspeicher erneut gesetzt wird und die Gatespannung erneut zum niedrigen Pegel übergeht.
Durch den Rückkehrimpuls 14, der jeweils nach der vorgegebenen Periode T1 ausgegeben wird, und aufgrund der Tatsache, daß der Zwischenspeicher gelöscht wird, geht die MOS-Gatespannung dann, wenn der Strom und die Temperatur im regulären Zustand sind, wegen CHb auf hohen Pegel über.
Selbst wenn daher in der Last ein Kurzschluß auftritt und der anomale Zustand vorliegt, wird der Q-Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 5 auf hohen Pegel gesetzt, woraufhin bei Beseitigung des durch den Kurzschluß in der Last bedingten anomalen Zustands nach Verstreichen der vorgegebenen Periode T1 die Zwischenspeicherschaltung 5 gelöscht wird und automatisch in den Anfangszustand zurückkehrt. Daher kann die Gatespannung 23a entsprechend dem Eingangssignal 22a gesteuert werden.
Nun wird mit Bezug auf den Zeitablaufplan von 12 die Gesamtoperation der obenerläuterten Blöcke beschrieben. Zunächst wird das Steuersignal vom Mikroprozessor 1 eingegeben, wobei das Schalt-Leistungselement 9a dann, wenn das Eingangssignal 22a hohen Pegel besitzt, durchschaltet, so daß zur Last ein Strom fließt und die Ausgangsanschlußspannung 71a niedrigen Pegel besitzt. In diesem Fall liegt der reguläre Zustand vor, so daß der Spiegelstrom 39 und die Temperaturerfassungsschaltung ebenfalls reguläre Werte besitzen.
Wenn unter diesen Bedingungen in der Last 10a ein Kurzschluß auftritt, geht die Ausgangsanschlußspannung wie in 12 gezeigt zu hohem Pegel über und fließt zum Schalt-Leistungselement 9a ein großer Strom, gleichzeitig steigt der Spiegelstrom 30a, dessen Betrag zu diesem Strom proportional ist, wie durch das Bezugszeichen 39a in 12 gezeigt an. Daher wird über dem Widerstand 43a in der Überstrom-Erfassungsschaltung 3a ein Spannungsabfall 40a erzeugt, der sich wie in 12 gezeigt ändert.
Wenn der Spannungsabfall 40a den in 12 gezeigten Überstrom-Erfassungsschwellenwert übersteigt, wird das Überstrom-Erfassungssignal 15a ausgegeben. Wenn der Strom und damit der Spannungsabfall weiter ansteigen und den Strombegrenzungsschwellenwert 42a übersteigen, wird das Strombegrenzungssignal 16a ausgegeben. Das Strombegrenzungssignal 16a wird über das ODER-Gatter 6a in die Abschaltschaltung 7a eingegeben, so daß die Gatespannung 23a auf niedrigen Pegel übergeht und das Schalt-Leistungselement 9a sowie das Halbleiterelement 8a in den gesperrten Zustand übergehen.
Bei dieser Konstruktion sinkt der Strom, der fortgesetzt ansteigen würde, ab, wenn jedoch der Strom auf einen vorgegebenen Betrag abgesunken ist und der Spannungsabfall 40a den Strombegrenzungsschwellenwert 42a übersteigt, nimmt das Strombegrenzungssignal 16a niedrigen Pegel an, die Gatespannung 23a besitzt jedoch hohen Pegel.
Daher schalten das Schalt-Leistungselement 9a und das Halbleiterelement 8a durch, so daß der Strom erneut ansteigt. Da danach die obenbeschriebene Operation wiederholt ausgeführt wird, fließt durch das Schalt-Leistungselement 9a nur ein Strom, der höchstens den vorgegebenen Betrag hat, so daß eine Zerstörung oder dergleichen des Schalt-Leistungselements aufgrund eines Überstroms verhindert werden kann.
Wenn wie oben erwähnt das Schalt-Leistungselement 9a wiederholt durchschaltet und sperrt und wenn der Überstrom fortgesetzt fließt, wird im Schalt-Leistungselement 9a durch den Durchschaltwiderstand Wärme erzeugt. Wenn diese Wärme vom Temperaturdetektor 20 erfaßt wird, wird die Temperaturerfassungsspannung 69 wie gezeigt geändert. Wenn die Temperaturerfassungspannung 69 den Temperaturerfassungsschwellenwert 70 übersteigt, wird das Übertemperatur-Erfassungssignal 12 ausgegeben.
Durch die UND-Verknüpfung des Übertemperatur-Erfassungssignals 12 und des Überstrom-Erfassungssignals 15a wird das Zwischenspeichersetzsignal 17 ausgegeben und wird der Q-Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 5 auf hohen Pegel gesetzt, wie durch das Bezugszeichen 18a gezeigt ist.
Da dieses Zwischenspeicherschaltungs-Ausgangssignal 18a über das ODER-Gatter in die Abschaltschaltung 7a eingegeben wird und die Gatespannung 23a niedrigen Pegel be sitzt, wird das Schalt-Leistungselement 9a gesperrt, so daß der Überstromzustand beendet wird und der Strom und die Temperatur in ihren jeweiligen regulären Zustand zurückkehren können.
Durch den Rückkehrimpuls 14, der jeweils nach der vorgegebenen Periode T1 ausgegeben wird, wird die Zwischenspeicherschaltung 5 gelöscht, so daß sie in den Anfangszustand zurückkehrt. In dem in 12 gezeigten Fall dauert der Kurzschlußzustand an, so daß die obenbeschriebenen Operationen wiederholt ausgeführt werden.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion wird in dem Fall, in dem mehrere Lasten durch eine Schaltung gesteuert werden, die auf demselben Chip ausgebildet sind, wegen der Tatsache, daß die Überstromerfassung und die Übertemperaturerfassung gemeinsam erfolgen, der anomale Zustand des Schalt-Leistungselements sicher erfaßt, so daß seine Zerstörung verhindert werden kann.
Selbst wenn der anomale Zustand auftritt und das Schalt-Leistungselement unterbrochen wird, kann, da dieser Zustand für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten werden kann, die Zerstörung des Schalt-Leistungselements aufgrund eines wiederholten Wechsels vom Durchschaltzustand in den gesperrten Zustand verhindert werden, ferner kann der anomale Zustand beendet werden. Durch den Rückkehrimpuls, der eine Rückkehr in den Anfangszustand bewirkt, kann eine einfache Schaltungskonstruktion für das automatische Abschalten und ein Rücksetzen des Schalt-Leistungselements verwirklicht werden.
Da in der Überstrom-Erfassungsschaltung, nachdem die Überstromerfassung und die Übertemperaturerfassung ausgeführt worden sind, zwei Arten von Schwellenwerten, die durch den Überstrom-Erfassungsschwellenwert und durch den Strombegrenzungsschwellenwert gegeben sind, verwendet werden, ist der Strom, der während der Periode fließt, in der die Zwischenspeicherschaltung auf hohen Pegel gesetzt ist und das Schalt-Leistungselement gesperrt ist, begrenzt, so daß eine Zerstörung des Schalt-Leistungselements verhindert werden kann.
Da die Zwischenspeicherschaltung nur gesetzt wird und das Schalt-Leistungselement nur gesperrt wird, wenn der Überstrom und die Übertemperatur gleichzeitig auftreten, kann eine Fehlfunktion aufgrund eines momentanen Überstroms, der etwa durch Rauschen verursacht wird, vermieden werden.
Nun wird mit Bezug auf 13 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung mit einer Überstrom-Abschalteinrichtung und einer Übertemperatur-Abschalteinrichtung gemäß der Erfindung erläutert.
In 13 bezeichnet das Bezugszeichen 204 eine Logikschaltung, die als Antwort auf ein Rücksetzsignal 91, das im Rücksetzgenerator 90 als Antwort auf die Stromversorgungsspannung erzeugt wird, als Antwort auf den Rückkehrimpuls 14, der im Impulsgenerator 16 erzeugt wird, und als Antwort auf die Q-Ausgangssignale 18a–18e von der Zwischenspeicherschaltung 5 Zählersignale 14a–14d erzeugt, die zählbare Impulse bilden, die von Zählerschaltungen 203a–203d gezählt werden können.
In die Zählerschaltungen 203a–203d wird das Rücksetzsignal 91 vom Rücksetzgenerator 90 eingegeben. Die Bezugszeichen 205a–205d bezeichnen Löschschaltungen der Zählerschaltungen 203a–203d, mit denen die Zwischenspeicherschaltung in den Anfangszustand gelöscht wird. Das Bezugszeichen 201 bezeichnet eine Speichereinrichtung, die den Wert des Herstellungssignals 200 speichert, das von außen eingegeben wird und das in die Zählerschaltungen 203a–203d eingegeben wird.
Mit Ausnahme der obigen Elemente stimmt die Vorrichtung mit Überstrom-Abschalteinrichtung und mit Übertemperatur-Abschalteinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit jener der ersten Ausführungsform der Erfindung im wesentlichen überein.
Nun wird mit Bezug auf die 14 und 15 die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert. 14 ist eine Konstruktionsansicht zur Erläuterung von Einzelheiten der Logikschaltung 204 der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Der Rückkehrimpuls 14, der vom Impulsgenerator 26 ausgegeben wird, wird zusammen mit dem Q-Ausgangssignal 18a von den Zwischenspeicherschaltungen 5a–5d in ein UND-Gatter eingegeben, das die Zählersignale 14a–14d ausgibt. Daher werden die Zählersignale 14a–14d nur ausgegeben, wenn die Zwischenspeicherschaltungen 5a–5d gesetzt sind und wenn die Q-Ausgänge 18a–18d hohen Pegel besitzen.
15 ist eine Konstruktionsansicht zur Erläuterung von Einzelheiten der Zählerschaltung 203a. In 15 bezeichnet das Bezugszeichen 202a ein Herstellungssignal, das von außen eingegeben wird, während das Bezugszeichen 206a einen Aufwärtszähler bezeichnet, der das Zählersignal 14a hochzählt, und das Bezugszeichen 207 eine Vergleichsschaltung bezeichnet. Diese Vergleichsschaltung 207 vergleicht den Zählerwert 208a vom Aufwärtszähler 206a und gibt bei Übereinstimmung das Übereinstimmungssignal 209 aus. Zusammen mit dem Übereinstimmungssignal 209a wird in ein ODER-Gatter ein vom Rücksetzgenerator 90 ausgegebenes Rücksetzsignal 91 eingegeben, so daß das ODER-Gatter ein Löschsignal 205 ausgibt.
Durch dieses Löschsignal 205 wird, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, entsprechend dem Rücksetzsignal 91 die Zwischenspeicherschaltung 5a in den Anfangszustand zurückgesetzt, wobei die Löschung der Zwischenspeicherschaltung 5a in den Anfangszustand selbst dann erfolgt, wenn der Zählerwert 208a und das Herstellungssignal 202a übereinstimmen. Wenn der Zählerwert 208a und das Herstellungssignal 202a übereinstimmen, wird das Löschsignal 205a in den Aufwärtszähler 206a eingegeben, wobei der Zählerwert auf null zurückgesetzt wird.
Die Wirkungen dieser zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Überstrom-Abschalteinrichtung und Übertemperatur-Abschalteinrichtung sind die folgenden:
Wenn in der Last 10a ein Kurzschluß auftritt und durch das Schalt-Leistungselement 9a ein Überstrom fließt, werden der Überstrom und die Übertemperatur erfaßt, gleichzeitig wird der Q-Ausgang der Zwischenspeicherschaltung 5a in die Logikschaltung 204 eingegeben, wobei das UND-Gatter öffnet und das Zählersignal 14a ausgegeben wird. Da die Periode dieses Zählersignals 14a mit der Periode des Rückkehrimpulses übereinstimmt, der im Impulsgenerator 26 erzeugt wird, besitzt die Periode dieses Zählersignals 14a die vorgegebene Periode T1. Da das Zählersignal mit der Periode T1 in den Zähler 203a eingegeben wird, wird durch den Aufwärtszähler 206a ein Wert für dieses Zählersignal hochgezählt, wobei dann, wenn der Zählwert gleich einem im voraus erstellten Wert wird, der durch ein Einstellsignal 202a gesetzt wird, ein Löschausgangssignal 205a ausgegeben wird, mit dem die Zwischenspeicherlöschschaltung gelöscht wird.
Wenn daher der anomale Zustand besteht und die Zwischenspeicherschaltung 5a gesetzt wird, nachdem der Zwischen speicher als Antwort auf den Wert des Herstellungssignals 202a, das von außen eingegeben wird, gelöscht worden ist (nach einer Zeit, die der mit dem Zählwert multiplizierten vorgegebenen Periode T1 entspricht), kann ab dem Setzen des Zwischenspeichers bis zur Rückkehr des Zwischenspeichers die Rückkehrzeit beliebig gesetzt werden.
Da wegen des UND-Gatters in der Logikschaltung 204 das Zählersignal 14 nur ausgegeben wird, wenn die Zwischenspeicherschaltung 5a auf hohen Pegel gesetzt ist, zählt der Aufwärtszähler 206a nur dann hoch, wenn eine Anomalie auftritt. Daher kann für jede der Zwischenspeicherschaltungen 5a–5d die Rückkehrzeitsteuerung in Abhängigkeit von den Arten der Lasten ausgeführt werden, da die Zeit vom Setzen des Zwischenspeichers bis zur Rückkehr des Zwischenspeichers beliebig gesetzt werden kann. Was den Aufwärtszähler 206a in 15 betrifft, kann eine Konstruktion verwendet werden, in der das Ausgangssignal 18a der Zwischenspeicherschaltung 15a als Rücksetzsignal des Aufwärtszählers 206a eingegeben wird, verwendet werden, wodurch die erwünschte Funktionsweise verwirklicht wird.
Wenn in dieser Konstruktion der Q-Rusgang der Zwischenspeicherschaltung auf hohen Pegel gesetzt ist, zählt der Aufwärtszähler 206 hoch, wenn der Q-Ausgang jedoch auf niedrigen Pegel gelöscht ist, ist die Zwischenspeicherschaltung in den Anfangszustand zurückgesetzt, so daß die Schalt-Leistungselemente 9a–9d zwischen dem Setzen des Zwischenspeichers und der Rückkehr des Zwischenspeichers einzeln gesteuert werden können, so daß die Rückkehrzeitsteuerung in Abhängigkeit von den Arten der Lasten ausgeführt werden kann.
Nun wird mit Bezug auf 16 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Überstrom-Abschalteinrichtung und einer Übertemperatur-Ab schalteinrichtung erläutert. In 16 bezeichnet das Bezugszeichen 159 einen Mikroprozessor, während das Bezugszeichen 151 eine Zentraleinheit bezeichnet, das Bezugszeichen 152 ein Ausgangsregister bezeichnet, das Bezugszeichen 154 ein Eingangsregister bezeichnet und das Bezugszeichen 150 einen Kommunikationsdemodulator bezeichnet. Das Bezugszeichen 157 bezeichnet einen Kommunikationsmodulator, während die Bezugszeichen 158a–158s Eingangsanschlußstift-Befehle bezeichnen, das Bezugszeichen 161 einen Zeitgeber bezeichnet, das Bezugszeichen 156 ein Zeitgeberunterbrechungssignal bezeichnet, das Bezugszeichen 159 ein Kommunikationsunterbrechungssignal bezeichnet, das Bezugszeichen 162 eine Überstromzustand-Anzeigelampe bezeichnet und das Bezugszeichen 81 einen Kommunikationstakt bezeichnet.
Weiterhin besitzen die Elemente, die mit jenen der früheren Ausführungsformen übereinstimmen, die gleichen Bezugszeichen. In der obigen weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Teil der automatischen Abschaltoperationen, die auf den Erfassungssignalen in bezug auf die Übertemperatur-Anomalie und die Überstrom-Anomalie basieren, durch einen externen Abschnitt des Mikroprozessors 159 ausgeführt.
In dieser Ausführungsform werden jedoch nahezu sämtliche Steuerungen für die Schutzoperationen im Mikroprozessor 159 ausgeführt. Das heißt, daß das Temperaturanomalie-Erfassungssignal 12 und die Überstrom-Erfassungssignale 15a–15d, die N Bits besitzen, durch den Kommunikationsmodulator 157 moduliert werden und durch den Kommunikationsdemodulator 150, der die Überstrom-Erfassungssignale 15a–15d empfängt, demoduliert.
Durch diese Demodulationsergebnisse und durch die Setzung des Ausgangsregisters 152 durch die Eingangsbefehle 158a–158d wird das Signal an die Ausgangsanschlüsse ausgegeben. Diese Verarbeitung wird in der Zentraleinheit 151 ausgeführt, wobei bei Beginn eines Triggersignals die Unterbrechungssignale 156 und 159 vom Zeitgeber 161 bzw. vom Kommunikationsdemodulator 150 vorbereitet werden. Weiterhin kann eine Routine zum Überwachen der Zustände der Eingangsanschlußstift-Befehle im Hauptprogramm vorgesehen sein.
Nun werden Beispiele für die Verarbeitung mit Bezug auf die 17 bis 19 erläutert. Diese Verarbeitung kann im allgemeinen auf ein System mit N Bits erweitert werden, um jedoch das Beispiel zu vereinfachen, wird lediglich ein Beispiel mit vier Bits erläutert. Die jeweiligen Bits des Ausgangsregisters sind mit A, B, C bzw. D bezeichnet, während ein Bit, das eine Temperaturanomalie angibt, mit IO bezeichnet ist, so daß die entsprechenden Bits mit IA, IB, IC bzw. ID bezeichnet sind.
In den Mikroprozessor wird das Anfangsrücksetzsignal von einer Setzsignal-Erzeugungsschaltung, die in 16 nicht gezeigt ist, eingegeben, wobei in dieser Konstruktion im Ausgangsregister die entsprechenden Zahlen, die ka, kb, kc und kd enthalten, mit Nullen aufgefüllt werden. Die obengenannten Bezugszeichen ka, kb, kc und kd werden später im einzelnen erläutert.
Wenn in der Last der Kurzschlußzustand andauert, weil beispielsweise der Stromführungstest andauert, so daß das Schalt-Leistungselement verschlechtert oder gar zerstört würde, bezeichnet das obengenannte jeweilige Bezugszeichen den Zähler, der so beschaffen ist, daß er bei einer geeigneten Zahl (M) seinen Endzählstand erreicht, was unter Verwendung eines Speicherelements des Mikroprozessors verwirklicht werden kann (der in einem externen Abschnitt installiert sein kann). In dieser weiteren Ausführungsform der Erfindung mit Überstrom-Abschalteinrichtung und Übertemperatur-Abschalteinrichtung der Erfindung wird dies Testzeit-Zählwert genannt.
Zwischen dem Kommunikationsdemodulator 150 und dem Kommunikationsmodulator 157 wird eine serielle Kommunikation ausgeführt (Signalleitungen sind auf einer Zeitachse seriell angeordnet), wobei ein Takt für die Ausführung dieser Kommunikation vom Mikroprozessor 159 auf einer Leitung 81 geliefert wird und wobei für die Synchronisation die Signalleitungen, die die Leitungen IA, IB, IC und ID umfassen, über eine Kommunikationssignalleitung 29 zum Mikroprozessor 159 zurückgeführt sind. Ein Zählerwert, der im Zeitgeber 161 erzeugt wird, zählt die obengenannte Zeitperiode T1 und den Ausgang des Unterbrechungsimpulses mit Periode T1. Das Intervall T1, mit dem der Stromführungstest wiederholt wird, wird durch den Zeitgeber 161 festgelegt.
In dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirkt eine Periode eines Takts 81 die Kommunikation und ist viel kürzer als die Periode des Zeitgeberunterbrechungssignals. Auch die Übertragung des Übertemperatur- und des Überstrom-Anomaliesignals zum Mikroprozessor erfolgt mit hoher Geschwindigkeit. Wenn die Geschwindigkeit niedriger wäre, würde das Schalt-Leistungselement ununterbrochen Strom leiten, so daß es überhitzt und eventuell zerstört würde.
Wenn in dieser Konstruktion der Erfindung die ausreichende Kommunikationsgeschwindigkeit nicht erhalten werden kann, müssen Gegenmaßnahmen getroffen werden, beispielsweise müßte eine parallele Übertragungsleitung verwendet werden. Die Funktionsweise der Überstrom-Erfassungsschaltungen 3a–3d wäre dann die gleiche wie in der in 1 gezeigten Ausführungsform, so daß, da die Überstrom-Erfassungsschaltungen durch die Signale 16a–16d bei einem Überstrom-Zustand automatisch abgeschaltet würden, der Strom begrenzt wird.
Nun wird mit Bezug auf den Ablaufplan von 17 die Kommunikationsunterbrechungsverarbeitung zusammenfassend erläutert. Wenn die Zentraleinheit 151 im Mikroprozessor 159 eine Reihe serieller Daten empfängt, wird in jeder Zeiteinheit ein Unterbrechungsverarbeitungselement empfangen. Da in einer Informationseinheit das Bit IO, das die Temperaturanomalie angibt, enthalten ist, wird zunächst dieses Bit geprüft. Wenn das Bit nicht gesetzt ist, was bedeutet, daß kein Überhitzungszustand vorliegt, wird das Signal 163 in 16 deaktiviert, so daß die Lampe 162 ausgeschaltet wird. Wenn hingegen das Bit gesetzt ist, was auf einen Übertemperaturzustand hinweist, werden die Signalleitungen IA–ID geprüft.
Wie oben erwähnt worden ist, ist es anhand der Übertemperatur-Informationen möglich, die Temperatur des Abschnitts, in dem der Chip angebracht ist, zu überwachen, da jedoch nicht spezifiziert werden kann, welches Schalt-Leistungselement einer Überhitzung unterliegt, wird zugleich der Überstromzustand geprüft. In diesen Signalleitungen IA–ID wird von den Bits A–D dasjenige Bit, das dem Bit entspricht, das auf 1 gesetzt wird, auf 0 gesetzt, d. h., dieses Bit wird durch das Abschaltsignal ersetzt. Die Bits, die nicht auf 1 gesetzt sind, werden nicht verarbeitet. Schließlich wird eine Lampe, die einen Überhitzungszustand angibt, eingeschaltet.
Was die Anomaliesignale sowohl für die Übertemperatur als auch für den Überstrom betrifft, wird die Verarbeitung, die ein Abschalten bewirkt, häufig ausgeführt. Andererseits wird die Operation, die die Stromführung bewirkt, zum Zeitpunkt der Änderung der Eingangsanschlußstift- Befehle 158a–158d und jeweils nach dem Zeitintervall T1 begonnen (insbesondere erfolgt eine Änderung vom hohen Pegel zum niedrigen Pegel: eine Änderung zwischen dem Abschaltbefehl und dem Einschaltbefehl).
Im allgemeinen ist die Häufigkeit dieser Operationen viel geringer als diejenige der obenerwähnten Kommunikationsunterbrechung. Im folgenden wird diese Verarbeitung mit Bezug auf die Ablaufpläne in den 18 und 19 erläutert.
Zunächst ist in 18 ein Verarbeitungsbeispiel der Erfassung der Änderung der Eingangsanschlußstift-Befehle 158a–158d gezeigt. Im allgemeinen ist ein Anschlußstiftzustand im Speicher gespeichert, wobei die Änderung des Anschlußstiftzustandes mit einer Hauptroutine oder einer Routine, die sehr häufig ausgeführt wird, überwacht wird. Wenn hierbei der Eingangsanschlußstift-Befehl 158a vom niedrigen zum hohen Pegel wechselt, wird der Testzeit-Zählerwert ka geprüft. Der Testzeit-Zählerwert ka bewirkt die Rücksetzung nach null in den niedrigen Zustand bzw. in den Anfangszustand.
Im Ergebnis wird der Anschlußstift-Befehl inkrementiert, so daß ka = 1 gilt und der Beginn der Stromführung bewirkt wird. M wird auf eine nicht zu große ganze Zahl, im allgemeinen im Bereich von 5–10, gesetzt, um die Stromführungstest-Zahl zu regulieren. Da im allgemeinen das Bit IO niedrigen Pegel besitzt, wird in dieser Routine zu einem Zeitpunkt, zu dem der Eingangsanschlußstift-Befehl zu einem hohen Pegel wechselt, irgendeines der Bits A–D, das dem geänderten Befehl entspricht, auf 1 gesetzt. Danach wird entsprechend der obengenannten Kommunikationsunterbrechungsroutine nur dann der automatische Abschaltbetrieb ausgeführt, wenn eine Übertemperatur und ein Überstrom erfaßt werden.
Mit Bezug auf 19 wird die Verarbeitung der Zeitgeberunterbrechungsverarbeitung-Routine erläutert. In dieser Routine wird grundsätzlich eine Verarbeitung ausgeführt, die derjenigen der Routine von 18 entspricht. Ein Trigger in dieser Routine ist ein Zeitunterbrechungssignal, wobei das Intervall dieses Signals durch die Periode T1 gegeben ist. Hierbei werden die Anschlußstift-Befehle 158a–158d und die Testzeit-Zählwerte (ka, kb, kc und kd) geprüft, wobei die Bits (A–D), die dem Stromführungsbefehl entsprechen, auf 1 gesetzt werden. Wenn hierbei die Testzeit die obenerwähnte Zahl M übersteigt, wird 0 gesetzt. Die Testzeit-Zählwerte (ka, kb, kc und kd) werden auf null zurückgesetzt, wenn das Anschlußstift-Befehlssignal 0 (niedrig) ist, so daß es für die Zählung der Testzahl für den nächsten Stromführungsbefehl bereit ist.
Im folgenden wird mit Bezug auf das in 20 gezeigte Signalformdiagramm die Funktionsweise dieser in 16 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. In 20 geben die Bezugszeichen 170-176 Zeitpunkte an, wobei angenommen wird, daß zwischen den beiden Enden der in 16 gezeigten Last 10c eine Kurzschlußanomalie erzeugt wird. Die Eingangsanschlußstift-Befehle sind mit den Bezugszeichen 158a–158d von 16 bezeichnet, die Periode der Zeitgeberunterbrechung ist mit T1 bezeichnet, ferner wird angenommen, daß die Zeitgeberunterbrechung in Übereinstimmung mit der Anstiegsflanke der Signalform 156 erzeugt wird. Außerdem wird angenommen, daß die Änderung des Anschlußstift-Befehlssignals in einer sehr kurzen Periode in Übereinstimmung mit der in 18 gezeigten Verarbeitungsroutine überwacht wird.
Zunächst werden die Eingangsanschlußstift-Befehle 158a, 158b und 158d als Eingangssignale 22a, 22b bzw. 22d übertragen, da an diesen Lastanschlüssen keine Anomalie vorliegt. Für den Eingangsanschlußstift-Befehl 158c wird jedoch zum Zeitpunkt 170 eine Änderung vom niedrigen Pegel zum hohen Pegel entsprechend der Verarbeitungsroutine und dem als Stromführungssignal dienenden Eingangssignal 22c erfaßt. Wenn das Eingangssignal 22c zum hohen Pegel wechselt, wird der Testzahl-Zählwert kc auf 1 inkrementiert. Da hierbei die Last l0c den Kurzschluß-Anomaliezustand besitzt, besitzt das Eingangssignal 15c in die Überstrom-Erfassungsschaltung 3c (16) für die Last l0c hohen Pegel (hohes Potential).
In dem Kommunikationssignal 29 wird vor dem Zeitpunkt 170 weder eine Anomalie bezüglich der Übertemperatur noch eine Anomalie bezüglich des Überstroms erfaßt. Der obengenannte Zustand ist in einem unteren Abschnitt des Kommunikationssignals vergrößert dargestellt. Durch Synchronisation mit einem Takt 81 sind sämtliche Bits IO, IA, IB, IC und ID ab dem Kopfabschnitt null. Zum Zeitpunkt 170 wechselt jedoch das Überstrom-Erfassungssignal 15c nach 1, woraufhin das Übertemperatur-Erfassungssignal ebenfalls nach 1 wechselt. Selbstverständlich führt das Signal 16c, da die obenerwähnte Strombeqrenzungsoperation ausgeführt wird, den entgegengesetzten Wechsel zwischen hohem Potential und niedrigem Potential aus.
Wenigstens zum Zeitpunkt 176 erscheint im Kommunikationssignal 29 der Anstieg IO, außerdem steigt das IC-Bit auf 1 an. Der Mikroprozessor, der das Signal empfängt, führt für das Ausgangsbit C entsprechend der Kommunikationsunterbrechungsverarbeitungsroutine von 17 eine Nullauffüllverarbeitung aus. Daher wechselt das Potential des Signals 22c vom hohen zum niedrigen Pegel.
Der nächste Zeitpunkt, zu dem das Signal 22c vom niedri gen zum hohen Pegel wechselt, ist der Zeitpunkt 171, zu dem das Zeitgeberunterbrechungsverarbeitungssignal 156 erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Zeitgeberunterbrechungsverarbeitung-Routine, die in 19 gezeigt ist, ausgeführt, wobei der Zählerwert kc den Wert 2 erhält (kc = 2), die Stromführungs-Testoperation ausgeführt wird und das Signal 22c auf hohen Pegel gesetzt wird.
Wenn zu diesem Zeitpunkt die obengenannte Überstromanomalie und die obengenannte Übertemperaturanomalie erzeugt werden, wird erneut der automatische Abschaltvorgang ausgeführt. Die obengenannte Reihe von Operationen wird ausgeführt, bis der Zählerwert kc den Wert M erreicht (kc = M), woraufhin der Anschlußstift-Befehl 158a zum hohen Potential wechselt, so daß die obengenannte Reihe von Operationen nicht länger ausgeführt wird. In diesen Operationen wird eine Überhitzungsstrom-Anzeigelampe 182 während der Übertemperatur-Erfassungsanomalie eingeschaltet, selbstverständlich könnte die Lampe jedoch durch eine Schallquelle wie etwa einen Summer ersetzt sein.
In dieser Ausführung der Erfindung ist die Zeitzahl zum automatischen Testen der Stromführung durch den Zählerwert ka usw. gegeben und beispielsweise begrenzt, es ist jedoch möglich, die Zeitbegrenzung unter Verwendung eines anderen Zeitgebers oder dergleichen auszuführen.
In dieser Ausführung der Erfindung ist nur ein Temperaturdetektor vorgesehen, selbstverständlich könnten jedoch mehrere Temperaturdetektoren an benachbarten Positionen angeordnet sein, wenn eine große Anzahl von Schalt-Leistungselementen vorhanden ist und die Schalt-Leistungselemente verstreut an mehreren Positionen auf dem Chip angeordnet sind. Wie oben erwähnt worden ist, kann die Erfindung unter Verwendung eines Mikroprozessors ausge führt werden.
Die jeweiligen Konstruktionselemente in den obenbeschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können entweder durch Hardware oder durch Software verwirklicht werden, wobei im letzteren Fall eine leistungsfähige Vorrichtung wie etwa ein Mikrocomputer erforderlich ist.
In der obigen Erläuterung wird das Element 65a als Temperaturerfassungselement verwendet, das durch eine mehrstufige Reihenschaltung von Dioden gebildet ist. Da durch einen Abschnitt, der den Schalt-Leistungselementen 9a–9d entspricht, ein vergleichsweise hoher Strom fließen muß, belegt dieser Abschnitt eine vergleichsweise große Fläche auf dem Chip. Wenn nun angenommen wird, daß diese Fläche ungefähr 40 % ausmacht, wird der in 21 gezeigte Zustand erhalten. In 21 bezeichnet das Bezugszeichen 180 eine auf einem Chip integrierte Schaltung, während die Bezugszeichen 181a–181d Schalt-Leistungschips bezeichnen, das Bezugszeichen 182 eine mehrstufige Diode bezeichnet und das Bezugszeichen 183 eine Konstantstromschaltung bezeichnet, die auf dem Chip angeordnet ist.
Die mehrstufige Diode 182 ist so beschaffen, daß sie Wärme des Schalt-Leistungselementblocks erfaßt, wobei im Stand der Technik auf eine solche Anordnung nicht Bezug genommen wird. Im folgenden wird ein Beispiel offenbart, in dem die mehrstufige Diode 182 das thermische Verhalten der jeweiligen Schalt-Leistungselemente überwachen kann.
22 ist eine Ausführungsform der Erfindung, in der diese Überwachungsfunktion verwirklicht ist. Die jeweiligen Stufen der mehrstufigen Diode 182 sind mit dem Bezugszeichen 182a–182d bezeichnet und benachbart zu einem jeweiligen Schalt-Leistungselementchip angeordnet.
Diese Stufen sind in Reihe mit einer Leitung geschaltet, die aus Aluminium und dergleichen auf dem Chip ausgebildet ist, wobei der Strom von einer Konstantstromversorgung 183 geliefert wird. Durch Überwachen des Potentials des mehrstufigen Diodenanschlusses mit dem Temperaturanomaliedetektor 27 kann der Schalt-Leistungselementchip gleichmäßig überwacht werden.
Der Schalt-Leistungselementchip ist nicht auf die Anordnung eingeschränkt, die nur auf einer Seite der auf einem Chip integrierten Schaltung vorgesehen ist, vielmehr können die Schalt-Leistungselemente, wie in den 23 und 24 gezeigt ist, in zwei oder mehr Blöcke unterteilt sein. Die mehrstufige Diode besitzt dann ungefähr die gleiche Anzahl von Blöcken, so daß es möglich ist, die Temperaturüberwachung für die jeweiligen Blöcke gleichmäßig auszuführen. Die Bezugszeichen 182ab und 182cd bezeichnen jeweils eine Diode.
Erfindungsgemäß können für ein Leistungselement ein Überstromschutz mit automatischer Abschaltfunktion und ein Übertemperaturschutz mit langsamerem Ansprechverhalten, jedoch mit sicherer Erfassung einer Anomalie, geschaffen werden. Dadurch kann das Leistungselement, in dem ein anomaler Zustand auftritt, spezifiziert und geschützt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Überstrom-Abschalteinrichtung und einer Übertemperatur-Abschalteinrichtung besitzt eine einfache Schaltungskonstruktion und kann kostengünstig hergestellt werden.

Claims

Vorrichtung mit einer Überstrom-Abschalteinrichtung und einer Übertemperatur-Abschalteinrichtung, mit einem Leistungselement (9), das Strom von einer Stromversorgung (2) an eine in einem Fahrzeug angebrachte Last (10) führt und diese Stromführung unterbricht, einer Stromerfassungseinrichtung (3), die einen Strom erfaßt, der in das Leistungselement (9) fließt, einer Strom/Spannungs-Umsetzungseinrichtung, die den erfaßten Strom in ein Spannungssignal umsetzt, und einer Temperaturerfassungseinrichtung (27), dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerfassungseinrichtung (27) das Spannungssignal oder ein Stromsignal als Antwort auf den Wärmeerzeugungsbetrag des Leistungselements (9) ändert, eine Zwischenspeichereinrichtung (5) vorgesehen ist, die einen vorgegebenen Zustand als Antwort auf ein Ausgangssignal von der Stromerfassungseinrichtung (3) und von der Temperaturerfassungseinrichtung (27) hält, eine Rückkehrimpulseinrichtung (26) vorgesehen ist, die einen Rückkehrimpuls empfängt und weitergibt oder erzeugt, um die Zwischenspeichereinrichtung (5) wieder in einen Anfangszustand zu versetzen, und eine Stromführungs- und Abschalt-Steuereinrichtung (7) vorgesehen ist, die die Stromführungs- und Abschaltsteuerung des Leistungselements (9) als Antwort auf das Ausgangssignal der Zwischenspeichereinrichtung (5) ausführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch jeweils mehrere Leistungselemente (9a–9d), mehrere Stromerfassungseinrichtungen (3a–3d), mehrere Strom/Spannungs-Umsetzungseinrichtungen, und mehrere Zwischenspeichereinrichtungen (5a–5d), die einen vorgegebenen Zustand jedes der Leistungselemente (9a–9d) als Antwort auf ein Ausgangssignal von den mehreren Stromerfassungseinrichtungen (3a–3d) und von der Temperaturerfassungseinrichtung (27) aufrechterhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromerfassungseinrichtung (3a–3d) mehrere Erfassungsschwellenwerte erzeugt, um den Strom zu erfassen, der in das entsprechende Leistungselement (9a–9d) fließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Periode, in der die Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) in einen vorgegebenen Zustand versetzt ist, die Stromführungs- und Abschalt-Steuereinrichtung (7a–7d) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Stromerfassungseinrichtung (3a–3d) gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Rücksetzimpuls-Erzeugungseinrichtung (90), die die Rückkehrimpuls-Erzeugungseinrichtung (26) zurücksetzt, damit sie die Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) in einen Anfangszustand zurücksetzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Änderungseinrichtung, die die Periode des Rückkehrimpulses ändert.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Begrenzungseinrichtung, die die Ausgabe des Rückkehrimpulses, der in der Rückkehrimpuls-Erzeugungseinrichtung (26) erzeugt wird, in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) begrenzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Zähleinrichtung (51), die die Anzahl der Rückkehrimpulse zählt, die in der Rückkehrimpuls-Erzeugungseinrichtung (26) erzeugt werden, und eine Vergleichseinrichtung (50), die ein Ausgangssignal der Zähleinrichtung (51) mit einem Zählschwellenwert (200), der einen vorgegebenen Wert besitzt, vergleicht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung (51) entsprechend einem Ausgangssignal von der Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) in einen Anfangszustand zurückgesetzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Leistungselemente (9a–9d), wobei die Temperaturerfassungseinrichtung (27) eine Diode (65) aufweist, die ihre Klemmenspannung in Abhängigkeit von der erzeugten Wärmemenge der mehreren Leistungselemente (9a–9d) ändert, einen Mikroprozessor (1), der in jedes der mehreren Leistungselemente (9a–9d) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Stromerfassungseinrichtung (3a–3d) und der Temperaturerfassungseinrichtung (27) ein vorgegebenes Steuersignal eingibt, und wobei die Stromführungs- und Abschalt-Steuereinrichtung (7a–7d) eine Stromführungs- und Abschaltsteuerung für die mehreren Leistungselemente (9a–9d) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Mikroprozessors (1) ausführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerfassungseinrichtung (27) eine Diode (65) enthält, die die Klemmenspannung in Abhängigkeit von der erzeugten Wärmemenge des Leistungselements (9a–9d) ändert, ein Mikroprozessor (1) vorgesehen ist, der in die Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) einen Rückkehrimpuls eingibt, um die Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) wieder in einen Anfangszustand zu versetzen, und die Stromführungs- und Abschalt-Steuereinrichtung (7a–7d) eine Stromführungs- und Abschaltsteuerung für das Leistungselement (9a–9d) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Mikroprozessors (1) ausführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Strombegrenzungseinrichtung, die einen Strom begrenzt, der in das entsprechende Leistungselement (9a–9d) fließt, wenigstens eine Überstrom-Erfassungseinrichtung (3a–3d), die einen Überstrom in einem entsprechenden der Leistungselemente (9a–9d) erfaßt, wobei die Temperaturerfassungseinrichtung (27) eine Diode (65) enthält, die die Klemmenspannung in Abhängigkeit von der im Leistungselement (9a–9d) erzeugten Wärmemenge ändert, einen Mikroprozessor (1), der in die Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) einen Rückkehrimpuls eingibt, um die Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) wieder in einen Anfangszustand zu versetzen, und wobei die Stromführungs- und Abschalt-Steuereinrichtung (7a–7d) eine Stromführungs- und Abschaltsteuerung des Leistungselements (9a–9d) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Mikroprozessors (1) ausführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Strombegrenzungseinrichtung, die einen Strom begrenzt, der in das entsprechende Leistungselement (9a–9d) fließt, wenigstens eine Überstrom-Erfassungseinrichtung (3a–3d), die einen Überstrom in einem entsprechenden der Leistungselemente (9a–9d) erfaßt, wobei die Temperaturerfassungseinrichtung (27) eine Diode (65) enthält, die die Klemmenspannung in Abhängigkeit von der im Leistungselement (9a–9d) erzeugten Wärmemenge ändert, wobei die Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) für jedes der Leistungselemente (9a–9d) entsprechend einem Produktsignal, das aus den Ausgangssignalen von der Stromerfassungseinrichtung (3a–3d) und aus dem Ausgangssignal von der Temperaturerfassungseinrichtung (27) gebildet ist, einen vorgegebenen Zustand setzt, einen Mikroprozessor (1), der in die Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) einen Rückkehrimpuls eingibt, um die Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) wieder in einen Anfangszustand zu versetzen, und wobei die Stromführungs- und Abschalt-Steuereinrichtung (7a–7d) eine Stromführungs- und Abschaltsteuerung des Leistungselements (9a–9d) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Mikroprozessors (1) ausführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Strombegrenzungseinrichtung, die einen Strom begrenzt, der in jedes der Leistungselemente (9a–9d) fließt, wenigstens eine Überstrom-Erfassungseinrichtung, die einen Überstrom in jedes der Leistungselemente (9a–9d) erfaßt, wobei die Temperaturerfassungseinrichtung (27) mehrere Dioden (65) enthält, die in Serie geschaltet sind und die Klemmenspannung in Abhängigkeit von der erzeugten Wärmemenge des Leistungselements (9a–9d) ändern, mehrere Zwischenspeichereinrichtungen (5a–5d), die für jedes der Leistungselemente (9a–9d) in Abhängigkeit von einem Produktsignal, das aus dem Ausgangssignal von der Stromerfassungseinrichtung (3a–3d) und aus dem Ausgangssignal von der Temperaturerfassungseinrichtung (27) gebildet ist, einen vorgegebenen Zustand aufrechterhält, einen Mikroprozessor (1), der einen Rückkehrimpuls in die Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) eingibt, um die Zwischenspeichereinrichtung (5a–5d) wieder in einen Anfangszustand zu versetzen, und wobei die Stromführungs- und Stromabschalt-Steuereinrichtung (7a–7d) eine Stromführungs- und Abschaltsteuerung der Leistungselemente (9a–9d) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Mikroprozessors ausführt, wobei die mehreren Dioden (65) verstreut und in der Umgebung des wenigstens einen Leistungselements (9a–9d) angeordnet sind.