DE2327543C3 - Schaltungsanordnung zum Schutz von der Stromstabilisierung von Kfz-Anzeige-Instrumenten dienenden Halbleiterschaltungen - Google Patents

Description

— die Halbleiterschaltung (/C) ist einerseits ebenfalls wie die Bimetallregler ein dreipoliges Bauüber das Anzeige-Instrument am spannungs- element darstellen und somit ohne Schwierigkeiten führenden Pol der Batterie (U_B) und ande- am vorgesehenen Einbauort untergebracht werden rerseits am Schaltungsnullpunkt angeschlos- 20 können.

sen, und Es hat sich nun jedoch gezeigt, daß diese Halblei-

— die Halbleiterschaltung (/CJ ist bezüglich ih- terschaltungen gegen die in Kraftfahrzeugbordnetzen rer am Schaltungsnullpunkt und am An- auftretenden Störspannungen, die insbesondere beim zeige-Instrument liegenden beiden An- Abschalten des Motors durch die hohe Rückschlag-Schlüsse in beiden Stromflußrichtungen mit 25 spannung der Zündspule entstehen, sehr empfindlich spannungsbegrenzenden Mitteln versehen. sind und von diesen sogar sofort zerstört werden kön-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- nen.

durch gekennzeichnet, daß die Serienschaltung Ein möglicher Schutz durch eine der Serienregelaus Halbleiterschaltung (/C) und Meßwiderstand schaltung parallelgeschaltete Z-Diode, deren Abi/i) von einem Kondensator (C) überbrückt ist. 30 bruchspannung größer als die höchste auftretende

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder Batteriegleichspannung, aber kleiner als die Ab-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter- bruchspannung der integrierten Schaltung ist, verbieschaltung (^C) eine Referenzspannungsquelle tet sich ebenfalls, da die Z-Diode dann eine so große (U₁J) enthalt, an der die Bais eines vom Meß- Kristallfläche und somit Wärmekapazität besitzen strom durchflossenen Transistors (F) liegt. 35 müßte, daß sie die Energie der Spannungsspitzen auf-

4. Schaltungsanordnung nan Anspruch 3, da- nehmen kann. Diese Energie ist jedoch so beträchtdurch gekennzeichnet, daß zwischen die Basis des lieh, beispielsweise fließt unter ungünstigen Bedin-Transistors (T) und die Referenzspannungsquelle gungen beim erwähnten Abschalten der Zündung (Uff) ein Operationsverstärker (OA) geschaltet für einige Millisekunden ein Strom von etwa 4 A in ist, dessen nichtinvertierender Eingang (2) mit 40 Spemchtung oder 15 A in Flußrichtung, daß eine soldem Emitter des Transistors verbunden ist. ehe Z-Diode herstellungsmäßig unwirtschaftlich

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder ist.

4, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzspan- Die Erfindung geht somit von einer Schalrungsan-

nungsquelle (U₁J) eine Z-Diode (Z) dient. Ordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus,

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch S, da- 45 und es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine Schaldurch gekennzeichnet, daß die Z-Diode (Z) als tungsanordnung zum Schutz von der Stromstabilisieweiterer Transistor (Z') ausgebildet ist, daß der rung von Kfz-Anzeige-Instrumenten dienenden Transistor (T) nach Art einer Darlington-Schal- Halbleiterschaltung gegen Überspannungen anzugetung (T') ergänzt ist und daß alle Bauelemente ben, bei deren Ansprechen die erwähnten hohen der Halbleiterschaltung (/C) in einem wannenlo- so Ströme nicht auftreten können. Diese Aufgabe wird sen Halbleiterkörper monolithisch integriert sind. durch die Kombination der kennzeichnenden Merk*

male des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung hat u. a. den Vorteil, daß sich ein

dreipoliges Bauelement ergibt, das keinen Mehrauf-

55 wand hinsichtlich der Montage im Kraftfahrzeug erfordert, d. h. das ohne weiteres mit den vorhandenen

Die in Kraftfahrzeugen gewöhnlich verwendeten Anschlußstützpunkten auskommt. Anzeige-Instrumente für beispielsweise den Tankin- Die Erfindung wird nun anhand der in den Figuren

halt sind üblicherweise Effektivwertmesser, bei denen der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele die Durchbiegung eines beheizten Bimetallstreifens eo näher erläutert.

zur Anzeige gebracht wird. Als Meßwertgeber dient Fig, 1 zeigt das Prinzipschaltbild der erfindungsgeim allgemeinen ein durch die Meßgröße veränderba- mäßen Schutzschaltung;

rer, zum Anzeige-Instrument in Serie liegender und Fig. 2 zeigt ein erweitertes Prinzipschaltbild, in

einseitig geerdeter MeSwiderstand. Die aus dem dem die wesentlichen Teile der integrierten Halblei-Bordnetz abgeleitete Versorgungsspannung für diese 65 terschaltung gezeigt sind;

Anzeige-Einheit wird mittels eines ebenfalls nach dem Fi g. 3 zeigt eine Weiterbildung der erfindungsge-

Bimeüllprinzip arbeitenden sogenannten Span- mäßen Schutzschaltung, und nungsreglers stabilisiert. Dieser Bimetallregler arbei- Fig. 4 zeigt eine andere AusfUhrungsform der

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Prinzipschaltung nach Fig. I. nach Fig, 2 gezeigt, bei der der Basis des Transi-

Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke ist stors T der Operationsverstärker OA vorgeschaltet

anhand des Prinzipschaltbildes der Fig. 1 klar er- ist. Als Versorgungsspannung des Operationsverstär-

kennbar und besteht darin, daß das Anzeige-Instru- kers OA dient die am Kollektor des Transistors T an-

ment IN bezüglich der Batteriespannung V₈ der inte- 5 liegende Spannung, während er andererseits auf den

grierten Halbleiterschaltung Ia zu deren Schutz Schaltungsnullpunkt bezogen ist. Dem nichtinvertie-

vorgeschaltet wird, während der Meßwiderstand zwi- renden Eingang 1 des Operationsverstärkers OA wird

sehen dem anderen Pol der Betriebsspannungsquelle, die Referenzspannung E/^, die wiederum durch die

im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 also mit dem Z-Diode Z erzeugt wird, zugeführt, während der in-

Schaltungsnullpunkt, der mit dem Minuspol der Bat- io vertierende Eingang 2 mit dem Emitter des Transi-

terie U_B identisch ist, und der Halbleiterschaltung IC stors T verbunden ist. Dadurch ist die Stromquelle

angeordnet ist. Dadurch wirkt der Innenwiderstand der Schaltung nach Fig. 2 zu einer geregelten Strcm-

des Anzeige-Instrumentes IN als Vorwiderstand für quelle ergänzt.

die Halbleiterschaltung und schützt diese vor den er- Bei den Anordnungen nach den Fig. 2 und 3 erwähnten, eine Zerstörung herbeiführenden großen is zeugt der als Stromquelle dienende, gesteuerte Tran-Strömen. Zur Ausbildung der Halbleiterschaltung IC sistor T den Strom durch das Anzeige-Instrument /TV, als vom Widerstandswert des Meßwiderstandes ge- der vom Meßwiderstand R gesteuert wird. Der zur steuerte Konstantstromquelle ist diese mit einem An- Erzeugung der Referenzspannung U_rif erforderliche Schluß für den Meßwiderstand R versehen. Strom wird vom Anzeige-Instrumerstenstrom abge-

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Halblei- 20 zweigt. Der dadurch bedingte Anzeigefehler ist jedoch terschaltung mit einer einfachen Realisierung der Er- vernachlässigbar, da sich die Schaltung so dimensiofindung gezeigt. Innerhalb der Halbleiterschaltung/C nieren läßt, daß dieser Strom etwa 1 bis 2% des Anist zwischen dem batterieabgewandten Anschluß des zeigestroms beträgt und die Anzeige dzs Bimetal!- Anzeige-Instrumentes IN und dem nullpuoktabge- Anzeige-Instrumentes proportional dem Quadrat der wandten Ende des Meßwiderstandes R die Kollek- 25 Stromstärke ist.

tor-Emitter-Strecke des Transistors T angeordnet, In Fig. 4 ist schließlich eine weitere Ausführungs-

dessen Basis mit der Kathode der als Referenzspan- form für die Halbleiterschaltung nach der Erfindung

nungsquelle dienenden Z-Diode Z verbunden ist, de- gezeigt, die so ausgebildet ist, daß sie ohne die er-

ren Anode am Schaltungsnullpunkt liegt. Zwischen wähnten Isolierwannen auskommt. In diesem Falle

Kollektor und Basis des Transistors T ist eine Kon- ?o liegt der Senenschaltung aus der Halbleiterschaltung

stantstromanordnung IK angeordnet, die beispiels- IC und dem Meßwideretand R der Kondensator C

weise durch einen hochohmigen Widerstand in einfa- parallel, während diese aus den beiden eine Darling-

cher Weise realisiert werden kann. ton-Schaltung bildenden Transistoren T, dem Wider-

Bei monolithischer Integration der innerhalb der stand i?'und dem als Z-Diode Z' geschalteten Transi-

Umrandung der Halbleiterschaltung IC gezeigten 35 stör besteht.

Bauelemente werden zwangsläufig sogenannte Iso- Im einzelnen ist der Emitter des Transistors Z' mit

Herwannen erforderlich, d. h. die einzelnen Bauele- der Basis des ersten der Darlington-Transistoren V

mente sind durch in Sperrichtung gepolte pn-Über- verbunden, während der Kollektor des Transistors Z'

gänge voneinander isoliert. In diesem Falle weist die mit den Kollektoren der Darlington-Transistoren ver-

Halbleiterschaltung IC in beiden Stromflußrichtun- 40 bunden ist. Die Basis des Transistors Z' lieg* am

gen des über die Kollektor-Emitter-Strecke des Tran- Schaltungsnullpunkt.

sistors T fließenden Meßstromes spannungsbegren- Durch die Erfindung ist somit ein ausreichender zende Eigenschaften auf, da einerseits der die Schutz der in Kraftfahrzeugen zur Spannungsstabili-Isolierwanne bildende pn-Ubergang und andererseits sierung für Meßinstrumente verwendeten Halbleiterdie Kollektor-Basis-Abbruchspannung des Transi- 45 schaltungen möglich, ohne daß ein weiterer Stützstors T die Spannung begrenzen. punkt für zusätzliche Bauelemente oder sonstige

In Fig. 3 ist eine Weiterbildung der Anordnung verteuernde Maßnahmen erforderlich wären.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

tet nach dem Prinzip des Wagnerschen Hammers, wo- Patentanspriiche: bei die dauernde Erwärmung und Abkühlung zur öffnung und Schließung des im Hauptstromweg He-

1. Schaltungsanordnung zum Schutz von der genden Kontaktes herangezogen wird, Stromstabilisierung von Kfz-Anzeige-Instrumen- 5 Die während des Fahrens auftretenden Beschleuniten dienenden Halbleiterschaltungen gegen Über- gungen und Verzögerungen können nun dazu führen, spannungen, wobei die Anzeige von einem durch daß es zu Kontaktprellungen im Bimetallregler die Meßgröße veränderbaren, in Serie zum An- kommt, was wiederum starke hochfrequente Störzeige-Instrument liegenden, einpoligen, mit dem spannungen zur Folge hat, die den Betrieb eines Schaltungsnullpunkt verbundenen Meßwider- io Rundfunkgerätes im Kraftfahrzeug erheblich stören stand bestimmt wird, gekennzeichnet durch können.

die Kombination folgender Merkmale: Man hat daher bereits auf die Idee zurückgegriffen,

— die der Stromstabilisierung dienende Halb- diese mechanischen Bünetallregler durch handelsübleiterschaltung (/C) ist als vom Widerstands- liehe Halbleiterschaltungen zu ersetzen, wobei man wert des Meßwiderstandes (R) gesteuerte is insbesondere an handelsübliche monolithisch inte-Konstantstromquelle ausgebildet, grierte Serienregelschaltungen gedacht hat, da diese