DE4440064C2

DE4440064C2 - Circuit arrangement for controlling electrical loads

Info

Publication number: DE4440064C2
Application number: DE4440064A
Authority: DE
Inventors: Otto Knittel; Ralf Richter; Andreas Decius
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2014-11-11
Also published as: DE4440064A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung elektrischer Lasten gemäß den Steuerdaten eines Mikrocomputers, mit mindestens einer Brückenschaltung, die aus zwei, jeweils zwei in Reihe geschaltete Lastschalter enthaltenden Halbbrückenschaltungen besteht.The invention relates to a circuit arrangement for Control of electrical loads according to the control data of a Microcomputers, with at least one bridge circuit, the of two, two load switches connected in series containing half-bridge circuits.

Der Funktionsumfang moderner Steuergeräte, z. B. für Kraftfahrzeuganwendungen, nimmt durch den Einsatz von Mikrocomputertechnik und fortschreitender Miniaturisierung immer weiter zu. Damit wächst oftmals auch die Anzahl der von einem Steuergerät angesteuerten elektrischen Lasten. Da ein Mikrocomputer elektrische Lasten nicht direkt ansteuern kann, werden zur Umsetzung der Steuerdaten des Mikrocomputers spezielle Treiberschaltungen benötigt. Hierbei kommen häufig Brückenschaltungen aus mehreren, zumeist elektronischen Lastschaltern zur Anwendung.The range of functions of modern control units, e.g. B. for Automotive applications, increases through the use of Microcomputer technology and advancing miniaturization always on. This often increases the number of electrical loads controlled by a control unit. There a microcomputer does not directly control electrical loads can be used to implement the tax data of the Microcomputers need special driver circuits. Bridge circuits often come from several mostly electronic load switches for use.

So ist in der EP-A-0 413 893 eine Schaltungsanordnung dargestellt (siehe Fig. 1), bei der über eine Brückenschaltung zwei parallel geschaltete Elektromotoren betrieben werden. Zur Betätigung der Motoren steuert ein Mikrocomputer die Lastschalter der Brückenschaltung an. Hierzu ist der Steuereingang jedes elektronischen Lastschalters mit einem Ausgang des Mikrocomputers verbunden.For example, EP-A-0 413 893 shows a circuit arrangement (see FIG. 1) in which two electric motors connected in parallel are operated via a bridge circuit. A microcomputer controls the load switches of the bridge circuit to actuate the motors. For this purpose, the control input of each electronic load switch is connected to an output of the microcomputer.

Es ist leicht einzusehen, daß sich eine solche Schaltungsanordnung nicht zur unabhängigen Ansteuerung einer größeren Anzahl elektrischer Lasten eignet, da die verfügbaren Anschlüsse des Mikrocomputers schon bei wenigen anzusteuernden Brückenschaltungen belegt sind. It is easy to see that there is one Circuit arrangement not for independent control a larger number of electrical loads because the available connections of the microcomputer even with a few to be controlled bridge circuits are occupied.

Selbst unter der Annahme, daß ein Mikrocomputer eine ausreichende Anzahl von Ausgängen aufweist, um die Lastschalter einer Vielzahl von Brückenschaltungen anzusteuern, würde eine solche Schaltung in mancherlei Hinsicht nachteilig sein.Even assuming that a microcomputer is a has sufficient number of outputs to the Load switches of a variety of bridge circuits to control such a circuit would in many ways Be disadvantageous.

So dürfte der Mikrocomputer allein durch diese Steuerungsaufgaben bezüglich seiner Ausgänge und seiner Rechenzeit so sehr in Anspruch genommen sein, daß er zur Ausführung anderer Funktionen des Steuergerätes nicht zur Verfügung steht.So the microcomputer should be able to do this alone Control tasks regarding its outputs and its Computing time so much that he used to Execution of other functions of the control unit is not available Available.

Der Aufwand zur Verschaltung von Mikrocomputer und Brückenschaltungen wären durch die Vielzahl von Steuerleitungen zwischen dem Mikrocomputer und den Lastschaltern recht hoch und würde zudem mit der Anzahl der unabhängig voneinander anzusteuernden Lasten stark anwachsen. Die so aufgebaute Schaltung wäre zudem sehr spezifisch bezüglich Art und Anzahl der angesteuerten Lasten, da für jede anzusteuernde Last spezielle Steuerausgänge des Mikrocomputers beschaltet werden müßten.The effort to interconnect microcomputers and Bridge circuits would be through the multitude of Control lines between the microcomputer and the Load switches quite high and would also increase with the number of heavily independent loads grow. The circuit so constructed would also be very specifically with regard to the type and number of the controlled Loads, as special for each load to be controlled Control outputs of the microcomputer would have to be connected.

Bei einer Schaltungsanordnung, bei der elektronische Lastschalter durch einen Mikrocomputer direkt angesteuert werden, muß jede Betätigung elektrischer Lasten im Programm des Mikrocomputers berücksichtigt werden. Dabei muß zudem Sorge getragen werden, daß es durch Programmfehler nicht zu Fehlschaltungen kommt, z. B. daß zwei in Reihe geschaltete Lastschalter einer Halbbrücke gleichzeitig angesteuert werden, was zu einer Zerstörung der Lastschalter führen würde.In a circuit arrangement, in the electronic Load switch directly controlled by a microcomputer every actuation of electrical loads in the program of the microcomputer are taken into account. It must also Care should be taken to prevent it from being buggy Malfunction occurs, e.g. B. that two connected in series Load switch of a half-bridge activated at the same time become what lead to the destruction of the load switch would.

Das Schaltprogramm des Mikrocomputers sowie die Anordnung und Verschaltung von Lastschaltern muß für verschiedene Geräte jeweils neu entwickelt werden. Dieses macht sowohl die Entwicklung als auch die Weiterentwicklung eines Geräts besonders aufwendig, insbesondere dann, wenn für eine Modifikation des Gerätes weitere anzusteuernde Lasten angefügt werden sollen.The circuit program of the microcomputer and the arrangement and interconnection of load switches must be different Devices are newly developed. This does both the development as well as the further development of a device particularly expensive, especially if for a Modification of the device further loads to be controlled should be added.

Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die möglichst einfach und kostengünstig herstellbar ist und die oben aufgeführten Nachteile vermeidet. Dabei soll die Schaltungsanordnung möglichst universell einsetzbar und an verschiedenartige Ansteuerungsaufgaben, insbesondere an Art und Anzahl der anzusteuernden Lasten, flexibel anpaßbar sein.It was therefore the task of a circuit arrangement to create the most simple and inexpensive is producible and the disadvantages listed above avoids. The circuit arrangement should be as possible universally applicable and to different types Control tasks, especially the type and number of loads to be controlled, flexibly adaptable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Ansteuerschaltung vorgesehen ist, die Steuerdaten aus dem Mikrocomputer einliest und speichert, daß der mindestens einen Brückenschaltung ein Verknüpfungsnetzwerk zugeordnet ist, das die Lastschalter der mindestens einen Brückenschaltung ansteuert, daß die Ansteuerschaltung dem Verknüpfungsnetzwerk eine erste logische Information in Form einer Konfigurationsinformation zuführt, welches festlegt, welcher oder welche Lastschalter das Verknüpfungsnetzwerk ansteuert und daß die Ansteuerschaltung dem Verknüpfungsnetzwerk eine zweite logische Information in Form einer Schaltinformation zuführt, welches den Schaltzustand des/der von dem Verknüpfungsnetzwerk angesteuerten Lastschalter festlegt.This object is achieved in that a Control circuit is provided, the control data from the Microcomputer reads in and stores that the minimum a link network is assigned a link network is that the load switch of at least one Bridge circuit controls that the control circuit Link network a first logical information in the form supplies configuration information which specifies which or which load switch the link network drives and that the drive circuit to the Linking network a second logical information in the form a switching information that supplies the switching state of the controlled by the link network Load switch sets.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, daß die Funktionsweise der mindestens einen Brückenschaltung durch eine logische Information (Konfigurationsinformation) festgelegt und bei Bedarf auch verändert werden kann.A particular advantage of the invention Circuit arrangement can be seen in that the Functionality of the at least one bridge circuit logical information (configuration information) can be set and changed if necessary.

Dabei ist besonders vorteilhaft, daß je nach Betriebsart der Brückenschaltung, diese eine oder auch zwei elektrische Lasten unabhängig voneinander ansteuern kann. Hierzu speichert die Ansteuerschaltung eine Konfigurationsinformation, die festlegt, welche Lastschalter der Brückenschaltung angesteuert werden sollen. Vorteilhaft ist, daß diese Konfigurationsinformation bei Bedarf softwaremäßig durch den Mikrocomputer geändert werden kann.It is particularly advantageous that depending on the operating mode Bridge circuit, this one or two electrical Can control loads independently of each other. For this stores the control circuit Configuration information that determines which Load switches of the bridge circuit can be controlled should. It is advantageous that this Software configuration information if required the microcomputer can be changed.

Vorteilhaft ist auch, daß die Ansteuerschaltung auch ein Schaltsignal speichert, welches festlegt, ob eine bestimmte elektrische Last angesteuert werden soll.It is also advantageous that the control circuit is also a Switching signal stores, which determines whether a certain electrical load is to be controlled.

Da die Ansteuerschaltung also sowohl die Konfigurationsinformation als auch die Schaltinformation speichert, wird der Mikrocomputer vorteilhafterweise weitgehend von Steuerungsaufgaben entlastet. Der Mikrocomputer braucht somit nur dann Steuerdaten an die Schaltungsanordnung zu übertragen, wenn der Schaltzustand einer elektrischen Last geändert werden soll.Since the control circuit so both Configuration information as well as the switching information stores, the microcomputer is advantageously largely relieved of control tasks. The Microcomputer therefore only needs control data to the Circuit arrangement to transfer when the switching state an electrical load is to be changed.

Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further advantageous refinements and developments of Circuit arrangement according to the invention go from the Sub-claims emerge.

So ist es besonders vorteilhaft, die Ansteuerschaltung mit mehreren Verknüpfungsnetzwerken und mehreren Brückenschaltungen zu einem integrierten Baustein zusammenzufassen. Hierdurch erhält man einen integrierten Baustein, der zur Ansteuerung der elektrischen Lasten nur wenige Ausgangsleitungen benötigt.So it is particularly advantageous to use the control circuit several link networks and several Bridge circuits to an integrated module summarize. This gives you an integrated one Module that is used to control the electrical loads only few output lines needed.

Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Ansteuerschaltung eine Schnittstelle aufweist, über die der Mikrocomputer seine Steuerdaten an die Ansteuerschaltung gibt. Hierdurch benötigt der Baustein auch nur wenige Verbindungsleitungen zur Anbindung an den Mikrocomputer. Besonders gering ist diese Zahl von Verbindungsleitungen, wenn als Schnittstelle eine serielle Schnittstelle vorgesehen wird. It is also advantageous if the control circuit is a Has interface through which the microcomputer Control data to the control circuit there. Hereby the block also requires only a few connecting lines for connection to the microcomputer. Is particularly low this number of connecting lines when as an interface a serial interface is provided.

Ebenfalls vorteilhaft ist, daß die Ansteuerschaltung zur Ansteuerung der Brückenschaltungen nur eine geringe Informationsmenge aufnehmen und speichern muß. So erlaubt z. B. die zwei Bit umfassende Konfigurationsinformation die Einstellung vier verschiedener Betriebsarten einer Brückenschaltung. Zur Ansteuerung einer Brückenschaltung mit einer in der Polarität umsteuerbaren Last oder der Ansteuerung zweier Halbbrücken mit jeweils einer ein- oder ausschaltbaren Last wird nur die zwei Bit umfassende Schaltinformation benötigt. Zur Ansteuerung von vier Brückenschaltungen brauchen daher die zur Ansteuerschaltung gehörenden Speicherelemente für die Konfigurationsinformation und die Schaltinformation ein Speichervermögen von jeweils nur einem Byte aufzuweisen.It is also advantageous that the control circuit for Control of the bridge circuits only a small one Record and store the amount of information. So allowed e.g. B. the two-bit configuration information Setting four different operating modes one Bridge circuit. To control a bridge circuit with a reversible polarity load or the Control of two half bridges, each with one or switchable load is only the two-bit Switching information required. To control four Bridge circuits therefore need the control circuit belonging storage elements for the Configuration information and the switching information To have storage capacity of only one byte at a time.

Besonders vorteilhaft ist auch, die Brückenschaltungen durch zwei als Gegentaktendstufen ausgeführte Halbbrückenschaltungen auszubilden. Solche Gegentaktendstufen sind fertigungstechnisch besonders einfach und kostengünstig herstellbar, da hierbei jeweils zwei elektronische Lastschalter gleichen Typs (ausgeführt beispielsweise als kostengünstige N-Kanal-Leistungs-MOS-FETs) zur Anwendung kommen können. Hierbei ist auch vorteilhaft, daß die Verknüpfungsnetzwerke zur Ansteuerung der Lastschalter Ansteuersignale einer einheitlichen Polarität abgeben.The bridge circuits are also particularly advantageous by two push-pull stages To form half-bridge circuits. Such Push-pull output stages are special in terms of production technology easy and inexpensive to produce, because each two electronic load switches of the same type (executed for example as inexpensive N-channel power MOS-FETs) can be used. It is also advantageous here that the link networks to control the load switch control signals one give uniform polarity.

Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die zur Ansteuerschaltung gehörende Schnittstelle Signalleitungen zur Ablaufsteuerung der Datenübergabe aufweist. Hierdurch kann der Baustein vom steuernden Mikrocomputer gezielt zur Datenübernahme angesprochen werden.It is also advantageous if the for Interface belonging to the control circuit signal lines to control the flow of data. Hereby can the module from the controlling microcomputer to Data transfer can be addressed.

Besonders vorteilhaft ist, daß durch diese Signalleitungen auch mehrere Bausteine verkettet werden können, so daß, ohne daß die Anzahl der Verbindungsleitungen zum Mikrorechner vergrößert werden muß, nahezu eine beliebige Anzahl von elektrischen Lasten durch mehrere Bausteine angesteuert werden kann.It is particularly advantageous that through these signal lines several blocks can also be linked so that without the number of connecting lines to Microcomputer needs to be enlarged, almost any Number of electrical loads due to several components can be controlled.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden.An embodiment of the invention Circuit arrangement is in the following with reference to the drawing are explained in more detail.

Es zeigenShow it

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; Fig. 1 is a block diagram of the circuit arrangement according to the invention;

Fig. 2 ein Detail aus dem in der Fig. 1 gezeigten Blockschaltbild; FIG. 2 shows a detail from the block diagram shown in FIG. 1;

Fig. 3 eine Tabelle betreffend Betriebsarten und Funktionen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Fig. 3 is a table regarding modes and functions of the circuit arrangement according to the invention.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Eine Ansteuerschaltung (AS), vier Verknüpfungsnetzwerke (VN) und vier Brückenschaltungen (B1, B2, B3, B4) sind zu einem integrierten Baustein (IB) zusammengefaßt. Die Ansteuerschaltung (AS) beinhaltet eine serielle Schnittstelle (IN), Speicherelemente (KIS, SIS) für eine erste logische Information (α, β) (im folgenden als Konfigurationsinformation bezeichnet) und eine zweite logische Information (a, b) (im folgenden als Schaltinformation bezeichnet). Fig. 1 shows a block diagram of the inventive circuit arrangement. A control circuit (AS), four logic networks (VN) and four bridge circuits (B1, B2, B3, B4) are combined to form an integrated module (IB). The control circuit (AS) includes a serial interface (IN), memory elements (KIS, SIS) for a first logical information (α, β) (hereinafter referred to as configuration information) and a second logical information (a, b) (hereinafter referred to as Switching information).

Die in den Speicherelementen (KIS, SIS) gespeicherten Informationen (α, β, a, b) liegen als logische Signale von jeweils zwei Bit Umfang über parallele Leitungen ständig an den Eingängen der vier Verknüpfungsnetzwerke (VN) an.The stored in the storage elements (HIS, SIS) Information (α, β, a, b) lie as logic signals from two bits in each case constantly on parallel lines the inputs of the four link networks (VN).

Da die Speicherelemente (KIS, SIS) die Konfigurationsinformationen (α, β) und die Schaltinformationen (a, b) für alle vier Verknüpfungsnetzwerke (VN) speichern, besitzen sie ein Speichervermögen von jeweils 8 Bit (= ein Byte).Since the storage elements (HIS, SIS) the Configuration information (α, β) and the Switching information (a, b) for all four Link networks (VN) save, they have one Storage capacity of 8 bits each (= one byte).

Die Konfigurationsinformation (α, β) und die Schaltinformation (a, b) werden durch eine serielle Schnittstelle (IN) in die Speicherelemente (KIS, SIS) geschrieben. Die serielle Schnittstelle (IN) erhält diese Informationen als Steuerdaten eines außerhalb des integrierten Bausteines (IB) angeordneten Mikrocomputers (MC). Hierzu weist die Schnittstelle (IN) eine Dateneingangsleitung (Data in) eine Konfigurationseingangsleitung (Config), sowie eine Anforderungssignalleitung (Strobe in) auf, über die der Mikrocomputer (MC) die serielle Schnittstelle (IN) zur Datenübergabe anspricht.The configuration information (α, β) and the Switching information (a, b) are given by a serial Interface (IN) to the storage elements (HIS, SIS) written. The serial interface (IN) receives this Information as tax data one outside the Integrated building block (IB) arranged microcomputers (MC). For this purpose, the interface (IN) has a Data in line (Data in) one Configuration input line (Config), as well as a Request signal line (strobe in) over which the Microcomputer (MC) the serial interface (IN) for Data transfer appeals.

Weiterhin weist die serielle Schnittstelle (IN) auch eine Datenausgangssignalleitung (Data out) auf, um Daten an den Mikrocomputer (MC) zu geben. Dieses können insbesondere Diagnosedaten, z. B. von in der Figur nicht dargestellten Strom- oder Temperaturüberwachungseinrichtungen, innerhalb des integrierten Bausteins (IB) sein.The serial interface (IN) also has one Data output signal line (Data out) to send data to the Microcomputer (MC) to give. This can in particular Diagnostic data, e.g. B. from not shown in the figure Current or temperature monitoring devices, within of the integrated module (IB).

Um eine synchrone Datenübertragung zu ermöglichen, ist die serielle Schnittstelle (IN) über eine Taktsignalleitung (Clock) mit dem Mikrocomputers (MC) verbunden.In order to enable synchronous data transmission, the serial interface (IN) via a clock signal line (Clock) connected to the microcomputer (MC).

Zudem weist die serielle Schnittstelle (IN) noch eine Anforderungssignalausgangsleitung (Strobe out) auf, mit der mehrere integrierte Bausteine untereinander verkettet werden können. Hierdurch kann die Ansteuerung einer nahezu beliebigen Anzahl elektrischer Lasten vorgesehen werden.In addition, the serial interface (IN) has one Request signal output line (strobe out) with which several integrated modules are chained together can be. As a result, the control of an almost any number of electrical loads can be provided.

Die Verknüpfungsnetzwerke (VN) wandeln die von der Ansteuerschaltung (AS) erhaltenen Konfigurationsinformationen (α, β) und Schaltinformationen (a, b) in Ansteuersignale (1, 2, 3, 4) für jeweils vier Lastschalter einer Brückenschaltung (B1, B2, B3, B4). Die Brückenschaltungen (B1, B2, B3, B4) bestehen aus jeweils zwei in der Fig. 1 nicht näher dargestellten Halbbrückenschaltungen (A, B) mit jeweils einem Ausgang (x, y) zur Ansteuerung von elektrischen Lasten (M, 2x, 2y, 3x, 3y, 4x, 4y).The linking networks (VN) convert the configuration information (α, β) and switching information (a, b) received from the control circuit (AS) into control signals ( 1 , 2 , 3 , 4 ) for four load switches of a bridge circuit (B1, B2, B3) , B4). The bridge circuits (B1, B2, B3, B4) each consist of two half-bridge circuits (A, B) not shown in FIG. 1, each with an output (x, y) for controlling electrical loads (M, 2 x, 2 y, 3 x, 3 y, 4 x, 4 y).

Das Funktionsprinzip der in der Fig. 1 dargestellten Brückenschaltungen (B1, B2, B3, B4) ist in der Fig. 2 näher dargestellt. Hierzu zeigt die Fig. 2 als Detailausschnitt aus der Fig. 1 eine Anordnung aus einem Verknüpfungsnetzwerk (VN) und einer Brückenschaltung (BS).The functional principle of the bridge circuits (B1, B2, B3, B4) shown in FIG. 1 is shown in more detail in FIG. 2. For this purpose, FIG. 2 shows, as a detail section from FIG. 1, an arrangement of a link network (VN) and a bridge circuit (BS).

Die Brückenschaltung (BS) besteht aus Halbbrückenschaltungen (A, B), die jeweils aus einer Reihenschaltung zweier elektronischer Lastschalter (T1, T2 bzw. T3, T4) bestehen. (Selbstverständlich sind konkrete Realisierungen von Brückenschaltungen üblicherweise schaltungstechnisch etwas aufwendiger ausgeführt (was angesichts einer Ausführung als integrierter Baustein aber kostenmäßig kaum ins Gewicht fällt). In dieser Figur soll aber nur das Schaltprinzip dargestellt werden).The bridge circuit (BS) consists of Half-bridge circuits (A, B), each consisting of a Series connection of two electronic load switches (T1, T2 or T3, T4) exist. (Of course, are concrete Realizations of bridge circuits usually technically a little more complex (what in view of an execution as an integrated component costs little weight). In this figure but only the switching principle can be shown).

Jeweils zwei Lastschalter (T1, T2 bzw. T3, T4) bilden so eine als Gegentaktendstufe ausgeführte Halbbrücke (A, B), die mit den Potentialen (+, -) einer Versorgungsspannung (U) verbunden ist. An den Verbindungspunkten jeweils zweier Lastschalter (T1, T2 bzw. T3, T4) liegen die Ausgänge (x, y) der Halbbrücken (A, B).In this way, two load switches (T1, T2 or T3, T4) form a half bridge (A, B) designed as a push-pull output stage, those with the potentials (+, -) of a supply voltage (U) is connected. Two at the connection points Load switches (T1, T2 or T3, T4) are the outputs (x, y) the half bridges (A, B).

Das Verknüpfungsnetzwerk (VN) steuert die Steuerelektroden der Lastschalter (T1, T2, T3, T4) mit Ansteuersignalen (1, 2, 3, 4) an. Hierzu verknüpft eine in der Figur nicht dargestellte Schaltlogik des Verküpfungsnetzwerkes (VN) die an dem Verknüpfungsnetzwerk (VN) anliegenden Konfigurationsinformationen (α, β) und Schaltinformationen (a, b) zu den Ansteuersignalen (1, 2, 3, 4). Diese Schaltlogik des Verknüpfungsnetzwerkes (VN) sorgt dabei auch dafür, daß es nicht zu Fehlansteuerungen der Brückenschaltung (B5) kommen kann, besonders daß gleichzeitig immer nur höchstens ein Lastschalter (T1 oder T2 bzw. T3 oder T4) einer Halbbrücke (A, B) angesteuert sein kann.The link network (VN) controls the control electrodes of the load switches (T1, T2, T3, T4) with control signals ( 1 , 2 , 3 , 4 ). For this purpose, a switching logic of the linking network (VN), not shown in the figure, links the configuration information (α, β) and switching information (a, b) to the control signals ( 1 , 2 , 3 , 4 ) present on the linking network (VN). This switching logic of the linking network (VN) also ensures that the bridge circuit (B5) cannot be triggered incorrectly, in particular that only one load switch (T1 or T2 or T3 or T4) of a half-bridge (A, B) is used at a time. can be controlled.

Durch die Konfigurationsinformation (α, β) wird das Verknüpfungsnetzwerk (VN) und damit die Brückenschaltung (BS) für eine bestimmte Betriebsart konfiguriert. Die zwei Bit breite Konfigurationsinformation (α, β) ermöglicht somit vier verschiedene Betriebsarten der Brückenschaltung (BS). Diese sind in der Fig. 1 in einer Betriebsartentabelle (BT) dargestellt. Unter Zuhilfenahme dieser Tabelle (BT) sowie der in der Fig. 3 dargestellten Tabelle und dem Blockschaltbild der Fig. 2 sollen im folgenden die verschiedenen Betriebsarten und Funktionen der Brückenschaltung (BS) näher erläutert werden.The logic network (VN) and thus the bridge circuit (BS) is configured for a specific operating mode by the configuration information (α, β). The two-bit wide configuration information (α, β) thus enables four different operating modes of the bridge circuit (BS). These are shown in FIG. 1 in an operating mode table (BT). With the help of this table (BT) and the table shown in FIG. 3 and the block diagram of FIG. 2, the various operating modes and functions of the bridge circuit (BS) will be explained in more detail below.

Zudem wird auf die in der Fig. 1 dargestellten Brückenschaltungen (B1, B2, B3, B4) mit den damit verbundenen Lasten (M, 2x, 2y, 3x, 3y, 4x, 4y) hingewiesen.In addition, reference is made to the bridge circuits (B1, B2, B3, B4) shown in FIG. 1 with the associated loads (M, 2 x, 2 y, 3 x, 3 y, 4 x, 4 y).

Es sei angenommen, daß alle der vier möglichen Betriebsarten in den vier dargestellten Brückenschaltungen (B1, B2, B3, B4) realisiert sind, und zwar genau in der in der Tabelle (BT) angegebenen Reihenfolge. Dann zeigen die mit den Ausgängen (x, y) der Brückenschaltungen (B1, B2, B3, B4) verbundenen elektrischen Lasten (M, 2x, 2y, 3x, 3y, 4x, 4y) das korrekte Anschlußschema für die anzusteuernden Lasten in der jeweiligen Betriebsart.It is assumed that all of the four possible operating modes are implemented in the four bridge circuits (B1, B2, B3, B4) shown, in the exact order given in the table (BT). Then the electrical loads (M, 2 x, 2 y, 3 x, 3 y, 4 x, 4 y) connected to the outputs (x, y) of the bridge circuits (B1, B2, B3, B4) show the correct connection diagram for the loads to be controlled in the respective operating mode.

Die Konfigurationsinformation (α = 0, β = 0) konfiguriert die Brückenschaltung (B1, B2, B3, B4, BS) als Gegentaktendstufenpaar. Bei dieser Betriebsart wird die zu schaltende Last (M) mit den Ausgängen (x, y) der beiden Halbbrücken (A, B) verbunden. Diese Betriebsart wird oftmals zur Ansteuerung von Gleichstrommotoren verwendet, da durch entsprechende Ansteuerung der Halbbrücken (A, B) die Polarität der Ausgangsspannung zwischen den Ausgängen (x, y) sowohl vorgebbar als auch veränderbar ist.The configuration information (α = 0, β = 0) is configured the bridge circuit (B1, B2, B3, B4, BS) as Push-pull output pair. In this operating mode, the becomes switching load (M) with the outputs (x, y) of the two Half bridges (A, B) connected. This operating mode is often used to control DC motors, because by appropriate control of the half bridges (A, B) the polarity of the output voltage between the outputs (x, y) is both predeterminable and changeable.

So bewirkt die Schaltinformation (a = 1, b = 0), daß das Verknüpfungsnetzwerk (VN) die Lastschalter (T2, T3) ansteuert. Hierdurch fungiert die Halbbrücke (A) als sogenannter "High-Side-Treiber" (HST), das heißt der Ausgang (y) der Halbbrücke (A) wird mit dem Pluspotential (+) einer Versorgungsspannung (U) verbunden. Die Halbbrücke (B) fungiert als sogenannter "Low-Side-Treiber" (LST) und verbindet seinen Ausgang mit dem Minuspotential (-) der Versorgungsspannung (U).So the switching information (a = 1, b = 0) causes that Linking network (VN) the load switch (T2, T3) controls. As a result, the half-bridge (A) acts as so-called "high-side driver" (HST), that is the Output (y) of the half-bridge (A) becomes with the plus potential (+) connected to a supply voltage (U). The half bridge (B) acts as a so-called "low-side driver" (LST) and connects its output to the minus potential (-) of the Supply voltage (U).

Es sei angenommen, daß ein mit den Ausgängen (x, y) verbundener Motor (M) bei dieser Ansteuerung im Rechtslauf betrieben wird. Eine Drehrichtungsumkehr des Motors (M) kann nun leicht dadurch erzielt werden, daß statt der Lastschalter T2 und T3 die Lastschalter T1 und T4 angesteuert werden. Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß die Ansteuerschaltung (AS) die Schaltinformation (a = 0, b = 1) an das Verknüpfungsnetzwerk (VN) gibt.It is assumed that one with the outputs (x, y) connected motor (M) with this control in clockwise rotation is operated. A reversal of the direction of rotation of the motor (M) can now be easily achieved in that instead of Load switches T2 and T3 the load switches T1 and T4 can be controlled. This is done easily achieved that the control circuit (AS) the Switching information (a = 0, b = 1) to the Linking network (VN) there.

Weiterhin können durch die Schaltinformationen (a = 1, b = 1 bzw. a = 0, b = 0) die Lastschalter T2 und T4 bzw. T1 und T3 angesteuert werden, wodurch die beiden Ausgänge (x, y) mit dem Minuspotential (-) bzw. dem Pluspotential (+) verbunden werden und so der Motor gestoppt und abgebremst wird.Furthermore, the switching information (a = 1, b = 1 or a = 0, b = 0) the load switches T2 and T4 or T1 and T3 can be controlled, whereby the two outputs (x, y) with the minus potential (-) or the plus potential (+) be connected and the engine stopped and braked becomes.

Für verschiedene anzusteuernde Lasten (2x, 2y, 3x, 3y, 4x, 4y) wie Relais, Glühlampen, Schaltventile usw. wird zur Ansteuerung keine vollständige Brückenschaltung benötigt, da keine Umkehr der an der Last anliegenden Spannung erforderlich ist.For various loads to be controlled ( 2 x, 2 y, 3 x, 3 y, 4 x, 4 y) such as relays, incandescent lamps, switching valves, etc., no complete bridge connection is required for control, since no reversal of the voltage applied to the load is required .

Für die Betätigung solcher Lasten (2x, 2y, 3x, 3y, 4x, 4y) wird jeweils nur eine einzelne Halbbrücke (A, B) benötigt. Eine aus zwei Halbbrücken (A, B) bestehende Brückenschaltung (B1, B2, B3, B4, BS) kann somit vorteilhafterweise zwei Lasten unabhängig voneinander ein- und ausschalten. Hierzu wird jeweils ein Anschluß einer Last (2x, 2y, 3x, 3y, 4x, 4y) mit dem Ausgang (x, y) einer Halbbrücke (A, B) verbunden. Der andere Anschluß der Last wird mit dem Pluspotential (+) oder dem Minuspotential (-) der Versorgungsspannung (U) verbunden.Only a single half bridge (A, B) is required to actuate such loads ( 2 x, 2 y, 3 x, 3 y, 4 x, 4 y). A bridge circuit (B1, B2, B3, B4, BS) consisting of two half bridges (A, B) can thus advantageously switch on and off two loads independently of one another. For this purpose, one connection of a load ( 2 x, 2 y, 3 x, 3 y, 4 x, 4 y) is connected to the output (x, y) of a half bridge (A, B). The other connection of the load is connected to the plus potential (+) or the minus potential (-) of the supply voltage (U).

Durch eine entsprechende Konfigurationsinformation (α, β) teilt die Ansteuerschaltung (AS) dem Verknüpfungsnetzwerk (VN) mit, daß die Halbbrücken (A, B) nicht als Gegentaktendstufe sondern als zwei separate Treiber eingesetzt werden sollen, und ob die Ausgänge (x, y) der Halbbrücken (A, B) gegen Pluspontential (+) (High-Side-Treiber (HST)) oder gegen Minuspotential (-) (Low-Side-Treiber (LST)) geschaltet werden sollen.With appropriate configuration information (α, β) shares the control circuit (AS) the link network (VN) with that the half bridges (A, B) not as Push-pull output stage but as two separate drivers should be used, and whether the outputs (x, y) of the Half bridges (A, B) against positive potential (+) (High-side driver (HST)) or against negative potential (-) (Low-Side Driver (LST)) should be switched.

Folgende Möglichkeiten sind vorgesehen:The following options are provided:

Bei Vorliegen der Konfigurationsinformation (α = 1, β = 0) sind beide Halbbrücken (A, B) als High-Side-Treiber (HST) geschaltet. Bei einer Konfigurationsinformation (α = 0, β = 1) fungieren beide Halbbrücken (A, B) als Low-Side-Treiber (LST). Auch der Einsatz einer Halbbrücke (A) als High-Side-Treiber (HST) und einer Halbbrücke (B) als Low-Side-Treiber (LST) ist möglich, und zwar durch die Konfigurationsinformation (α = 1, β = 1).If the configuration information is available (α = 1, β = 0) are both half-bridges (A, B) as high-side drivers (HST) switched. With configuration information (α = 0, β = 1) both half bridges (A, B) act as Low side driver (LST). Also the use of a half bridge (A) as high-side driver (HST) and a half bridge (B) as a low-side driver (LST) is possible, through the Configuration information (α = 1, β = 1).

Die Schaltinformation (a, b) legt jeweils den Schaltzustand (aktiv/passiv, entsprechend Lastschalter angesteuert/nicht angesteuert) der zugehörigen Halbbrücken (A, B) fest. Die Verknüpfung von Konfigurationsinformation (α, β), Schaltinformation (a, b) und den daraufhin ansteuerten Lastschaltern (T1, T2, T3, T4) sind in der Tabelle der Fig. 3 dargestellt. Die hier tabellarisch dargestellte Verknüpfung wird durch die Schaltlogik der Verknüpfungsnetzwerke (VN) verkörpert. The switching information (a, b) specifies the switching status (active / passive, activated / not activated according to the load switch) of the associated half-bridges (A, B). The combination of configuration information (α, β), switching information (a, b) and the load switches (T1, T2, T3, T4) which are then actuated are shown in the table in FIG. 3. The link shown here in tabular form is embodied by the switching logic of the link networks (VN).

Reference list

11

, ,

22nd

, ,

33rd

, ,

44th

Ansteuersignale
Control signals

22nd

x, x,

22nd

y, y,

33rd

x, x,

33rd

y, y,

44th

x, x,

44th

y elektrische Lasten
α, β Konfigurationsinformation
a, b Schaltinformation
A, B Halbbrücken(schaltungen)
AS Ansteuerschaltung
BT Betriebsartentabelle
Clock Taktsignalleitung
Config Kanfigurationseingangsleitung
Data in Dateneingangsleitung
Data out Datenausgangsleitung
IB Integrierter Baustein
IN (serielle) Schnittstelle
HST High-Side-Treiber
LST Low-Side-Treiber
KIS Kanfigurationsinformationsspeicher
SIS Schaltinformationsspeicher
M elektrische hast (Motor)
MC Mikrocomputer
Strobe in Anforderungssignaleingangsleitung
Strobe out Anforderungssignalausgangsleitung
T1, T2, T3, T4 Lastschalter
U Versorgungsspannung
VN Verknüpfungsnetzwerk
+ Pluspotential (der Versorgungsspannung (U))
- Minuspotential (der Versorgungsspannung (U))
y electrical loads
α, β configuration information
a, b switching information
A, B half bridges (circuits)
AS control circuit
BT operating mode table
Clock clock signal line
Config configuration input line
Data in data input line
Data out data output line
IB integrated module
IN (serial) interface
HST high-side driver
LST low-side driver
KIS channel configuration information store
SIS switching information storage
M electric hurry (motor)
MC microcomputer
Strobe in request signal input line
Strobe out request signal output line
T1, T2, T3, T4 load switches
U supply voltage
VN link network
+ Plus potential (of the supply voltage (U))
- minus potential (of the supply voltage (U))

Claims

1. Circuit arrangement for controlling electrical loads in accordance with the control data of a microcomputer (MC), with at least one bridge circuit (B1, B2, B3, B4, BS), which consists of two, two series-connected load switches (T1, T2 or T3, T4) containing half-bridge circuits (A, B), characterized in that a control circuit (AS) is provided which reads control data from the microcomputer (MC) and stores that the at least one bridge circuit (B1, B2, B3, B4, BS ) a link network (VN) is assigned, which directly controls the load switches (T1, T2, T3, T4) of the at least one bridge circuit (B1, B2, B3, B4, BS), that the control circuit (AS) connects the link network (VN ) a first logic information in the form of configuration information (α, β) which determines which or which load switch (T1, T2, T3, T4) controls the logic network and that the control circuit to the logic network (V N) supplies a second logical information in the form of switching information (a, b) which defines the switching state of the load switch (T1, T2, T3, T4) controlled by the linking network (VN).

2. Control circuit according to claim 1, characterized characterized that both the first logical Information as well as the second logical information each comprise two bits.

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the control circuit (AS) Storage elements (HIS, SIS) includes both the first logical information (α, β) as well as the second store logical information (a, b) and that the Control circuit (AS) the first logical information (α, β) and the second logical information (a, b) in parallel to each bridge circuit (BS) associated link network (VN) there.

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized characterized in that the control circuit (AS) a serial interface (IN) over which the Microcomputer (MC) both the first logical Information (α, β) as well as the second logical Information (a, b) in the storage elements (HIS, SIS) the control circuit writes.

5. Circuit arrangement according to claims 3 and 4, characterized in that the drive circuit (AS), consisting of a serial interface (IN) and Storage elements (HIS, SIS) as well as several Linking networks (VN) and several Bridge circuits (B1, B2, B3, B4) into one integrated module (IB) are summarized.

6. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the first pole of a two-pole electrical load ( 2 x, 2 y, 3 x, 3 y, 4 x, 4 y) with the output (x, y) of a half bridge (A, B) and the second pole is connected to a potential (+, -) of a supply voltage (U).

7. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that one connection each bipolar electrical load (M) with one each Output (x, y) of a half bridge (A, B) is connected.

8. Circuit arrangement according to claim 7, characterized characterized in that the electrical load Electric motor (M) is.

9. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the load switch is electronic Load switches (T1, T2, T3, T4) are.

10. Circuit arrangement according to claim 9, characterized characterized that the electronic load switch (T1, T2, T3, T4) designed as power MOS FETs are.

11. Circuit arrangement according to claim 9 or 10, characterized characterized in that the half-bridge circuits (A, B) are designed as a push-pull output stage.

12. Circuit arrangement according to claim 3, characterized characterized as the first logical information (α, β) and the second logical information (a, b) successively over a data line (data in) or at the same time via two data lines to the serial interface (IN) is given.