WO2001036230A2 - Circuit for supplying an electrical load with electrical power - Google Patents

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WO2001036230A2
WO2001036230A2 PCT/DE2000/004049 DE0004049W WO0136230A2 WO 2001036230 A2 WO2001036230 A2 WO 2001036230A2 DE 0004049 W DE0004049 W DE 0004049W WO 0136230 A2 WO0136230 A2 WO 0136230A2
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circuit
control
power
module
signals
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Reiner Höger
Thomas Klug
Thomas Pfaffelhuber
Max-Gerhard Seitz
Original Assignee
Infineon Technologies Ag
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/02Details
    • H04L12/10Current supply arrangements

Definitions

  • Circuit arrangement for supplying an electrical load with electrical power
  • the invention relates to a circuit arrangement for supplying an electrical load with electrical power according to the preamble of patent claims 1 and 4.
  • a printed circuit board includes, for example, semiconductor components (chips), passive components (capacitors, resistors, coils, transformers), the entire wiring of the components and connections for lines for supplying the module with electrical power, for exchanging control signals with other printed circuit boards and for controlling and driving electrical loads such as motors or lamps.
  • semiconductor components chips
  • passive components capacitors, resistors, coils, transformers
  • the entire wiring of the components and connections for lines for supplying the module with electrical power, for exchanging control signals with other printed circuit boards and for controlling and driving electrical loads such as motors or lamps.
  • With complex circuits less than a third of the area of a flat module is often covered by semiconductor components, passive components and connections. The remaining area of the printed circuit board is required for the wiring of the chips and passive components.
  • the SPI Serial Peripheral Interface
  • the SPI has four lines for the clock, serial input and output data and chip select and therefore requires at least one four-wire bus for wiring.
  • the CAN Controller Area Network
  • the CAN bus has twisted two-wire lines over which differential signals are transmitted.
  • a circuit arrangement for supplying an electrical load with electrical power has in particular a power circuit and a control circuit.
  • the power circuit supplies the electrical load with electrical power (current, voltage).
  • the power circuit can be, for example, a power transistor, a power converter, a tyristor or a triac for controlling, for example, a DC motor or spark plugs.
  • the power circuit is controlled by the control circuit, which can be designed as a digital and / or analog circuit.
  • control circuit can have a microcontroller (microprocessor with memory and peripherals).
  • a motor control program can be stored in a memory and is processed by a microprocessor as part of the control circuit.
  • Driver circuits then become digital control signals as part of the control circuit for driving, for example, thyristors, which are included in the power circuit.
  • the thyristors in turn control spark plugs of an engine.
  • a large number of control signals are required, which are transmitted via a
  • a large number of lines and / or a bus system (for example a CAN bus) must be routed to the control circuit.
  • the object of the present invention is therefore to provide a circuit arrangement for supplying an electrical load with electrical power, in particular for use in an automobile, which requires little wiring and less space (in particular as a flat module).
  • a central supply and control status line is provided in a first embodiment of the invention, which conducts electrical power together with control and status signals.
  • the control and status signals can, for example, be modulated onto the power. Modulation methods known from communications technology, such as amplitude modulation, can be used for this purpose.
  • a separating device is provided which is coupled to the central supply and control / status line (for example via plugs or inductively) and which separates the control and status signals and the electrical power and vice versa status signals to the supply and control / status line coupled.
  • the separator supplies the electrical power to the power circuit; the control signals are a coupling circuit just in case supplied that a potential separation of the control signals is required.
  • the control signals can also be fed directly to the control circuit if no potential isolation is required.
  • the status signals are routed from the control circuit to the isolating device and transmitted from there via the supply and control line.
  • the coupling circuit is used for the potential-free transmission of the control signals to the control circuit and the status signals to the isolating device. Damage to the control circuit due to high voltage peaks coupled to the control signals is avoided, for example.
  • the isolating device can also be designed such that, for example, the performance is freed from disturbances such as voltage peaks by smoothing and several supply voltages are generated by voltage regulators.
  • Status signals from the power circuit and / or load and / or control circuit are preferably also transmitted via the supply and control / status line.
  • measuring devices attached to the load or transducers e.g. B. sensors
  • signals about the state of the load can be obtained and transmitted to the isolating device via the control circuit.
  • status signals from the power circuit for example overload signals from the power circuit, can also be transmitted to the control circuit.
  • the transmission of status signals from the control circuit is also possible if, for example, a problem arises when a program is being processed by a microprocessor in the control circuit.
  • the separator then modulates these status signals onto the power and transmits them via the supply and Control / Statusle ⁇ tung.
  • the status signals are used to report the status of the electrical load and / or the power circuit and / or control circuit, for example to a central computer or on-board computer.
  • the central computer can thus signal failures and malfunctions.
  • a receiver circuit connected to the control circuit on the output side is provided for receiving radio signals.
  • the radio signals have control signals for the control circuit which are received and demodulated in the receiver circuit and transmitted to the control circuit.
  • status signals are also transmitted from the control circuit to a transmitter circuit and modulated by the latter and sent to a further central transmitter circuit for evaluation.
  • the transmitter circuit is preferably combined with the receiver circuit to form a transmitter / receiver circuit (English transceiver).
  • a supply line is also provided, via which electrical power is supplied to the power circuit.
  • the supply line can either be connected directly to the power circuit or inductively coupled to it.
  • control and possibly status signals are transmitted by radio; a routing of the control and status signals via, for example, a control bus or control lines is thus eliminated.
  • the transmitter and receiver circuit can in particular be similar to transmitter / receiver devices known from mobile radio technology. Circuits be executed. An example here is only the transmitter / receiver circuits of cordless telephones which are based either on an analog radio signal transmission (CTI standard) or on a digital radio signal transmission (DECT standard). Such from the
  • the power circuit, the control circuit, optionally the coupling circuit and the isolating device are preferably combined into one module.
  • the module can be a multichip module or smgle chip module, in which the circuits mentioned and the isolating device are combined in a fail-safe and space-saving manner.
  • the module can also be cast with epoxy resin. Such a module is then also mechanically very resilient.
  • the central supply and control line as well as the electrical load can be connected directly to the module.
  • a connector is provided for connecting the line or the load, or the module is arranged on a small circuit board with connectors.
  • the power can also be coupled inductively to the module, for example via a transformer.
  • the transmitter and receiver circuit is preferably combined with the power circuit and the control circuit to form a module.
  • the module can be a multichip module or single chip model with the advantages described above.
  • the supply line and the electrical load can then either be connected directly to such a module, or the module is mounted together with plugs on a circuit board.
  • the (bidirectional) coupling circuit for coupling the control signals into the control circuit and for coupling the status signals into the separating device has a (bidirectional) optocoupler which reliably controls the control signals on the
  • Receiving side from the control signals coupled into the control circuit or the status signals on the control circuit side and the isolating device side is galvanically isolated.
  • Opto-couplers are cheap mass products and are available as monolithically integrated circuits, especially in SMT (Surface Mounted Technology) versions.
  • opto-couplers in SMT versions are particularly small and are therefore suitable for building very small, space-saving modules.
  • the coupling circuit has at least one transmitter circuit via which control signals are magnetically coupled into the control circuit.
  • the opto-couplers there is advantageously a galvanic separation of the control signals from the signals of the supply and control line.
  • the power and control circuits are preferably integrated monolithically.
  • the embodiment of the invention is preferably that Receiver and possibly transmitter circuit monolithic with integrated.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment of the circuit arrangement with a separating device
  • Figure 2 is a block diagram of an exemplary embodiment of the circuit arrangement with a transmitter / receiver circuit.
  • a direct current motor 10 for example a servomotor for headlight range control in the motor vehicle, is controlled by a module 11 (shown by dashed lines) via a first supply line 27.
  • the module 11 is in turn connected to a (central) supply and control / status line 12, which in particular carries a direct current from a car battery.
  • Control signals for controlling the module 11 and status signals from the module 11 are modulated onto the electrical power.
  • digital control and status signals can simply be modulated onto a DC voltage that is used to supply electrical loads such as the DC motor 10.
  • the status signals indicate the status of the engine 10 or, more generally, of the module 11.
  • the control / status signals and the power are then separated or combined in the module 11 by means of a separating device 13.
  • the electrical power is supplied from a separating device 13 to a power circuit 16 via a second supply line 14.
  • the power circuit 16 controls the DC motor 10 via the first supply line 27.
  • the control signals are fed via a first control / status line 150 from the separating device 13 to a (bidirectional) coupling circuit 18 which has opto-couplers for the potential separation of the control and status signals.
  • a (bidirectional) coupling circuit 18 which has opto-couplers for the potential separation of the control and status signals.
  • the coupling circuit 18 is connected to the control circuit 17 via a second control / status line 151.
  • a third control / status line 152 for the direct connection of the isolating device 13 to the control circuit 17 (dashed) is shown. This line is used when no electrical isolation is required.
  • the control circuit 17 processes the control signals for controlling the power circuit 16 and transmits the processed control signals to the power circuit 16 via a control line 29.
  • the control circuit 17 can be a logic circuit with a microprocessor and a program memory, for example a program for Illuminated world regulation is filed.
  • the power circuit 16 in turn can in particular have a power operation amplifier or power transistors for driving the DC motor 10.
  • the separating device 13, the power circuit 16, the control circuit 17 and the coupling circuit 18 are supplied by the one via the supply and control / status line 12 Power supplied. The internal consumption of the aforementioned circuits is low.
  • the status of the direct current motor 10 is sent to the status signal via a first status line 26
  • Power circuit 16 transmitted.
  • the power circuit 16 then transmits the status signals via a second status line 28 to the control circuit 17, which in turn transmits them to the separating device 13 via the third control / status line 152 or the second and first control / status line 151 or 150 and the coupling circuit 18 ,
  • the separating device 13 transmits the status information contained in these status signals via the supply and control / status line 12 likewise by modulation.
  • a central computer (not shown) can then
  • FIG. 2 shows a block diagram of a second embodiment of the invention.
  • a DC motor 10 is also driven by a module 24. Electrical power (current, voltage) for driving the DC motor 10 is supplied to the module 24 via a third supply line 21.
  • the DC motor 10 is fed by a power circuit 16 via a first supply line 27.
  • the module 24 has the power circuit 16 and one
  • Control circuit 17 on.
  • the control circuit 17 controls the power circuit 16 by means of control signals via a control line 29, wherein it receives the control signals from a first transmitter / receiver circuit 20 via a fourth control and status line 19. Furthermore receives the
  • the first transmitter / receiver circuit 20 is provided for transmitting and receiving radio signals 23 which are emitted by a central second transmitter / receiver circuit 22.
  • the radio signals 23 have control and status signals which are processed by the control circuit 17 to control the power circuit 16 and which are used to display the status of the DC motor 10 and the module 24.
  • the central second transmitter / receiver circuit 22 can control a plurality of transmitter / receiver circuits of different modules for headlight range control, air conditioning, windshield wipers, etc.
  • the second transmitter / receiver circuit 22 can send out control signals for different modules, for example, in m successive time slots.
  • the second transmitter / receiver circuit 22 can transmit control signals for different modules on different frequencies in each case. It goes without saying that the first transmitter / receiver circuit 20 is then provided only for the reception of a specific frequency.
  • the central second transmitter / receiver circuit 22 is connected via a central bus 25 to a central computer (not shown), via which the module 24 is controlled and which signals the state (status) of the module 24.
  • the second transmitter / receiver circuit 22 can in particular be installed in the control console of a vehicle together with operating elements.
  • the operating elements can be provided for controlling the lighting world control, for actuating the electric window regulators, for controlling the windshield wipers, for controlling an air conditioning system which may be present or for controlling a car radio.
  • the second transmitter / receiver circuit has a microcontroller and a program memory in which all control programs for controlling, in particular, the aforementioned devices are stored.
  • the second transmitter / receiver circuit 22 transmits control signals to a plurality of modules, which controls the above-mentioned devices, via a frequency m of a plurality of time slots, similar to a TDMA (Time Division Multiple Access) transmission system. Each time slot is assigned to a specific module, ie each module receives m exactly one of the time slots
  • Control signals for evaluation For this purpose, a coding sequence that is assigned to a module is transmitted in each time slot before the control signals.
  • the first transmitter / receiver circuit 20 thus constantly receives radio signals 23 via the frequency, which are emitted by the second transmitter / receiver circuit 22. If the first transmitter / receiver circuit 20 detects the coding sequence intended for the module 24 in a time slot, the control signals following the coding sequence in the time slot are evaluated by the first transmitter / receiver circuit 20 as control signals for the module 24 and sent to the control circuit 17 for processing transfer.
  • control circuit 17 namely sends status signals via the fourth control and status line 19 to the first transmitter / receiver circuit 20, which transmits them to the second transmitter / receiver circuit 22 by radio signal 23; the second transmitter /
  • Receiver circuit 22 in turn transmits the status signals via the central bus 25 to the central computer (not shown), which then causes the DC motor 10 and / or the power circuit 16 and / or the module 24 to fail via an LCD display or through audio signals, Can signal warning tones or voice messages.
  • the central computer not shown
  • the DC motor 10 and / or the power circuit 16 and / or the module 24 to fail via an LCD display or through audio signals, Can signal warning tones or voice messages.
  • the proposed circuit arrangements can thus considerably reduce the amount of wiring, in particular in an automobile. It should be pointed out that the circuit arrangements according to the invention can be used advantageously not only in an automobile, but also in all other fields of application in which the wiring effort is to be reduced. In this respect, the circuit arrangements specified in the patent claims and all the parts described above are seen on their own and in any combination, in particular the details shown in the drawings, are claimed as essential to the invention. Modifications to this are familiar to the person skilled in the art.

Abstract

The invention relates to a circuit for supplying an electrical load (10) with electrical power, whereby the circuit comprises a power circuit (16), which supplies the electrical power to the load (10), and a control circuit (17), which controls said power circuit (16). According to the invention, a central supply and control line (12) is provided, which conducts the electrical power together with control and status signals.

Description

Beschreibungdescription
Schaltungsanordnung zur Versorgung einer elektrischen Last mit elektrischer LeistungCircuit arrangement for supplying an electrical load with electrical power
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Versorgung einer elektrischen Last mit elektrischer Leistung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und 4.The invention relates to a circuit arrangement for supplying an electrical load with electrical power according to the preamble of patent claims 1 and 4.
In der Automobilelektronik werden elektrische Schaltungen häufig auf Flachbaugruppen aufgebaut. Eine Flachbaugruppe umfaßt beispielsweise Halbleiterbauelemente (Chips), passive Bauelemente (Kondensatoren, Widerstände, Spulen, Übertrager) , die gesamte Verdrahtung der Bauelemente und Anschlüsse für Leitungen zur Versorgung der Baugruppe mit elektrischer Leistung, zum Austauschen von Steuersignalen mit anderen Flachbaugruppen und zum Ansteuern und Treiben elektrischer Lasten wie Motoren oder Lampen. Bei komplexen Schaltungen ist oftmals weniger als ein Drittel der Fläche einer Flachbau- gruppe von Halbleiterbauelementen, passiven Bauelementen und Anschlüssen bedeckt. Die verbleibende Fläche der Flachbaugruppe wird für die Verdrahtung der Chips und passiven Bauelemente benötigt.In automotive electronics, electrical circuits are often built on printed circuit boards. A printed circuit board includes, for example, semiconductor components (chips), passive components (capacitors, resistors, coils, transformers), the entire wiring of the components and connections for lines for supplying the module with electrical power, for exchanging control signals with other printed circuit boards and for controlling and driving electrical loads such as motors or lamps. With complex circuits, less than a third of the area of a flat module is often covered by semiconductor components, passive components and connections. The remaining area of the printed circuit board is required for the wiring of the chips and passive components.
Insbesondere in der Automobilelektronik, in der immer mehr elektrische und elektronische Schaltungen eingesetzt werden, ist einerseits die Unterbringung der Flachbaugruppen aufgrund Platzmangels problematisch und andererseits die Verkabelung der Flachbaugruppen untereinander aufgrund sehr vieler auszu- tauschender Steuersignale aufwendig. Zum einen müssen die elektrischen und elektronischen Schaltungen, also insbesondere Flachbaugruppen, Lampen, Motoren, mit elektrischer Leistung (Strom, Spannung) von der Autobatterie oder der Lichtmaschine über Versorgungsleitungen versorgt werden, und zum anderen werden zum Austausch der Vielzahl von Steuersignalen eine Vielzahl von Steuerleitungen oder ein separater Kommunikationsbus, z. B. CAN-Bus, im wesentlichen zwischen den Flachbaugruppen benotigt. Diese umfangreiche Verdrahtung erfolgt blicherweise mittels aufwendiger Kabelbaume. Die Herstellung solcher Kabelbaume ist allerdings aufwendig und teuer. Zudem benotigen die Kabelbaume ein relativ großes Volumen im Automobil.In automotive electronics in particular, in which more and more electrical and electronic circuits are used, accommodating the printed circuit boards is problematic on the one hand due to lack of space and on the other hand the wiring of the printed circuit boards to one another is complex due to the large number of control signals to be exchanged. On the one hand, the electrical and electronic circuits, in particular flat assemblies, lamps, motors, have to be supplied with electrical power (current, voltage) from the car battery or the alternator via supply lines, and on the other hand a large number of control lines are used to exchange the large number of control signals or a separate communication bus, e.g. B. CAN bus, essentially between the printed circuit boards. This extensive wiring is usually done using complex wiring harnesses. However, the production of such wiring harnesses is complex and expensive. In addition, the wiring harnesses require a relatively large volume in the automobile.
In der Automobil- und Industrieelektronik ist beispielsweise das SPI (Serial Peripheral Interface) zum Austausch von Steuer- und Statussignalen bekannt. Das SPI weist vier Leitungen für den Takt, serielle Eingangs- und Ausgangsdaten und Chip-Select auf und erfordert deshalb zumindest einen Vierdrahtbus zum Verdrahten. Ferner ist der CAN (Controller Area Network) -Bus bekannt, ein spezieller für die Automobilelektronik entwickelter Bus zum Austausch von Steuer-, Kontroll- und Statussignalen. Der CAN-Bus weist verdrillte Zweidrahtleitungen auf, über die differentielle Signale bertragen werden.In automotive and industrial electronics, for example, the SPI (Serial Peripheral Interface) for exchanging control and status signals is known. The SPI has four lines for the clock, serial input and output data and chip select and therefore requires at least one four-wire bus for wiring. Furthermore, the CAN (Controller Area Network) bus is known, a bus specially developed for automotive electronics for the exchange of control, control and status signals. The CAN bus has twisted two-wire lines over which differential signals are transmitted.
Eine Schaltungsanordnung zur Versorgung einer elektrischen Last mit elektrischer Leistung weist insbesondere eine Leistungsschaltung und eine Steuerschaltung auf. Die Leistungsschaltung versorgt die elektrische Last mit elektrischer Leistung (Strom, Spannung) . Die Leistungsschaltung kann beispielsweise ein Leistungstransistor, ein Stromrichter, ein Tyristor oder ein Triac zur Ansteuerung beispielsweise eines Gleichstrommotors oder von Zündkerzen sein. Die Leistungsschaltung wird von der Steuerschaltung, die als digitale und/oder analoge Schaltung ausgeführt sein kann, angesteuert.A circuit arrangement for supplying an electrical load with electrical power has in particular a power circuit and a control circuit. The power circuit supplies the electrical load with electrical power (current, voltage). The power circuit can be, for example, a power transistor, a power converter, a tyristor or a triac for controlling, for example, a DC motor or spark plugs. The power circuit is controlled by the control circuit, which can be designed as a digital and / or analog circuit.
Ist die Steuerschaltung als digitale Schaltung ausgeführt, so kann sie einen Mikrocontroller (Mikroprozessor mit Speicher und Peripherie) aufweisen. Beispielsweise kann bei einer elektronischen Motorsteuerung m einem Speicher ein Motor- Steuerungsprogramm abgelegt sein, das von einem Mikroprozessor als Teil der Steuerschaltung abgearbeitet wird. Über digitale Steuersignale werden dann Treiberschaltungen als Teil der Steuerschaltung zum Treiben von beispielsweise Thyristoren angesteuert, die von der Leistungsschaltung umfaßt werden. Die Thyristoren steuern wiederum Zündkerzen eines Motors an. Gerade bei so komplexen Steuerschaltungen ist eine Vielzahl von Steuersignalen notig, die über eineIf the control circuit is designed as a digital circuit, it can have a microcontroller (microprocessor with memory and peripherals). For example, in the case of electronic motor control, a motor control program can be stored in a memory and is processed by a microprocessor as part of the control circuit. Driver circuits then become digital control signals as part of the control circuit for driving, for example, thyristors, which are included in the power circuit. The thyristors in turn control spark plugs of an engine. Especially with such complex control circuits, a large number of control signals are required, which are transmitted via a
Vielzahl von Leitungen und/oder ein Bussystem (beispielsweise einen CAN-Bus) an die Steuerschaltung gefuhrt werden müssen.A large number of lines and / or a bus system (for example a CAN bus) must be routed to the control circuit.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung zur Versorgung einer elektrischen Last mit elektrischer Leistung, insbesondere für den Einsatz m einem Automobil, anzugeben, die einen geringen Verdrahtungsaufwand und weniger Platz (insbesondere als eine Flachbaugruppe) benotigt.The object of the present invention is therefore to provide a circuit arrangement for supplying an electrical load with electrical power, in particular for use in an automobile, which requires little wiring and less space (in particular as a flat module).
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 bzw. 4 gelost. Bevorzugte Ausfuhrungsformen der Schaltungsanordnung ergeben sich aus den jeweils abhangigen Patentansprüchen.This object is achieved by a circuit arrangement with the features of claims 1 and 4, respectively. Preferred embodiments of the circuit arrangement result from the respective dependent patent claims.
Zur Losung dieses Problems ist m einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung eine zentrale Versorgungs- und Steuer- Statusleitung vorgesehen, die elektrische Leistung gemeinsam mit Steuer- und Statussignalen fuhrt. Die Steuer- und Statussignale können beispielsweise auf die Leistung aufmoduliert sein. Dazu können aus der Nachrichtentechnik bekannte Modulationsverfahren, wie die Amplitudenmodulation, verwendet werden.To solve this problem, a central supply and control status line is provided in a first embodiment of the invention, which conducts electrical power together with control and status signals. The control and status signals can, for example, be modulated onto the power. Modulation methods known from communications technology, such as amplitude modulation, can be used for this purpose.
Ferner ist eine Trenneinrichtung vorgesehen, die mit der zentralen Versorgungs- und Steuer-/Statusleιtung gekoppelt ist (beispielsweise über Stecker oder induktiv) und welche die Steuer- und Statussignale und die elektrische Leistung trennt und umgekehrt Statussignale auf die Versorgungs- und Steuer-/Statusleιtung koppelt. Die Trenneinrichtung fuhrt die elektrische Leistung der Leistungsschaltung zu; die Steuersignale werden einer Koppelschaltung nur für den Fall zugeführt, daß eine Potentlaitrennung der Steuersignale erforderlich ist. Die Steuersignale können auch direkt an die Steuerschaltung gefuhrt werden, wenn keine Potentlaitrennung erforderlich ist. Umgekehrt werden die Statussignale von der Steuerschaltung zur Trenneinrichtung gef hrt und von dieser über die Versorgungs- und Steuerleitung übertragen.Furthermore, a separating device is provided which is coupled to the central supply and control / status line (for example via plugs or inductively) and which separates the control and status signals and the electrical power and vice versa status signals to the supply and control / status line coupled. The separator supplies the electrical power to the power circuit; the control signals are a coupling circuit just in case supplied that a potential separation of the control signals is required. The control signals can also be fed directly to the control circuit if no potential isolation is required. Conversely, the status signals are routed from the control circuit to the isolating device and transmitted from there via the supply and control line.
Die Koppelschaltung dient zur potentialfreien Übertragung der Steuersignale an die Steuerschaltung und der Statussignale an die Trenneinrichtung. Dadurch wird beispielsweise eine Schädigung der Steuerschaltung durch auf die Steuersignale ubergekoppelte hohe Spannungsspitzen vermieden.The coupling circuit is used for the potential-free transmission of the control signals to the control circuit and the status signals to the isolating device. Damage to the control circuit due to high voltage peaks coupled to the control signals is avoided, for example.
Durch die Aufmodulierung von Steuer- und Statussignalen auf die elektrische Leistung ist vorteilhafterweise nur noch eine zentrale Leitung, die mit der Trenneinrichtung gekoppelt ist, notig. Die Trenneinrichtung kann zudem so ausgelegt werden, daß beispielsweise die Leistung von Störungen wie Spannungs- spitzen durch Glattung befreit wird und mehrere Versorgungsspannungen durch Spannungsregler erzeugt werden.Due to the modulation of control and status signals to the electrical power, advantageously only one central line, which is coupled to the separating device, is necessary. The isolating device can also be designed such that, for example, the performance is freed from disturbances such as voltage peaks by smoothing and several supply voltages are generated by voltage regulators.
Vorzugsweise werden über die Versorgungs- und Steuer- /Statusleitung auch Statussignale von der Leistungsschaltung und/oder Last und/oder Steuerschaltung übertragen. Hierzu können von an der Last angebrachten Meßmittel bzw. Meßwertgeber, z. B. Sensoren, Signale über den Zustand der Last gewonnen werden und über die Steuerschaltung an die Trenneinrichtung übertragen werden. Aber auch Statussignale von der Leistungsschaltung, beispielsweise Uberlastsignale der Leistungsschaltung, können an die Steuerschaltung übertragen werden. Schließlich ist noch die Übertragung von Statussignalen der Steuerschaltung möglich, wenn sich beispielsweise beim Abarbeiten eines Programm durch einen Mikroprozessor in der Steuerschaltung ein Problem ergibt. Die Trenneinrichtung moduliert dann diese Statussignale auf die Leistung auf und übertragt diese über die Versorgungs- und Steuer-/Statusleιtung. Die Statussignale dienen zur Ruckmeldung des Status der elektrischen Last und/oder der Leistungsschaltung und/oder Steuerschaltung beispielsweise an einen Zentral-Computer oder Bordrechner. Der Zentralcomputer kann somit Ausfalle und Störungen signalisieren.Status signals from the power circuit and / or load and / or control circuit are preferably also transmitted via the supply and control / status line. For this purpose, measuring devices attached to the load or transducers, e.g. B. sensors, signals about the state of the load can be obtained and transmitted to the isolating device via the control circuit. However, status signals from the power circuit, for example overload signals from the power circuit, can also be transmitted to the control circuit. Finally, the transmission of status signals from the control circuit is also possible if, for example, a problem arises when a program is being processed by a microprocessor in the control circuit. The separator then modulates these status signals onto the power and transmits them via the supply and Control / Statusleιtung. The status signals are used to report the status of the electrical load and / or the power circuit and / or control circuit, for example to a central computer or on-board computer. The central computer can thus signal failures and malfunctions.
Gemäß einer zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung ist eine ausgangsseitig mit der Steuerschaltung verbundene Empfangerschaltung zum Empfangen von Funksignalen vorgesehen. Die Funksignale weisen Steuersignale für die Steuerschaltung auf, die m der Empfangerschaltung empfangen und demoduliert und an die Steuerschaltung übertragen werden.According to a second embodiment of the invention, a receiver circuit connected to the control circuit on the output side is provided for receiving radio signals. The radio signals have control signals for the control circuit which are received and demodulated in the receiver circuit and transmitted to the control circuit.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform werden zudem Status- Signale von der Steuerschaltung an eine Senderschaltung übertragen und von dieser moduliert und an eine weitere zentrale Senderschaltung zur Auswertung gesendet. Die Senderschaltung ist vorzugsweise mit der Empfangerschaltung zu einer Sender-/Empfangerschaltung (engl. Transceiver) zusammengefaßt.In a preferred embodiment, status signals are also transmitted from the control circuit to a transmitter circuit and modulated by the latter and sent to a further central transmitter circuit for evaluation. The transmitter circuit is preferably combined with the receiver circuit to form a transmitter / receiver circuit (English transceiver).
Ferner ist noch eine Versorgungsleitung vorgesehen, über die der Leistungsschaltung elektrische Leistung zugeführt wird. Die Versorgungsleitung kann entweder direkt mit der Leistungsschaltung verbunden sein oder induktiv mit dieser gekoppelt sein.A supply line is also provided, via which electrical power is supplied to the power circuit. The supply line can either be connected directly to the power circuit or inductively coupled to it.
Bei dieser zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung werden also die Steuer- und gegebenenfalls Statussignale per Funk übertragen; eine Fuhrung der Steuer- und Statussignale über beispielsweise einen Steuerbus oder Steuerleitungen entfallt dadurch.In this second embodiment of the invention, the control and possibly status signals are transmitted by radio; a routing of the control and status signals via, for example, a control bus or control lines is thus eliminated.
Die Sender- und Empfangerschaltung kann insbesondere ähnlich wie aus der Mobilfunktechnik bekannte Sender-/Empfanger- Schaltungen ausgeführt sein. Als Beispiel seien hierbei nur die Sender-/Empfangerschaltungen von Schnurlostelefonen genannt, die entweder auf einer analogen Funksignaluber- tragung (CTl-Standard) oder auf einer digitalen Funksignal- Übertragung (DECT-Standard) basieren. Solche aus derThe transmitter and receiver circuit can in particular be similar to transmitter / receiver devices known from mobile radio technology. Circuits be executed. An example here is only the transmitter / receiver circuits of cordless telephones which are based either on an analog radio signal transmission (CTI standard) or on a digital radio signal transmission (DECT standard). Such from the
Mobilfunktechnik bekannten Sender-/Empfangerschaltungen sind zudem kostengünstig.Known transmitter / receiver circuits are also inexpensive.
Es ist also nur noch eine Zufuhrung der elektrischen Leistung mittels einer Versorgungsleitung (Spannung, Strom) an die Leistungsschaltung und elektrischen Last erforderlich, wodurch sich der Verkabelungsaufwand insbesondere m einem Automobil ganz beträchtlich verringern laßt. Insbesondere können die bisher notwendigen Flachbaugruppen entfallen, wenn m einer bevorzugten Ausfuhrungsform ein Modul mit Steuer-, Leistungs- und Sender-/Empfangerschaltung m die Last integriert ist. Es versteht sich naturlich, daß zum Übertragen der Funksignale eine Antenne vorhanden sein muß.It is therefore only necessary to supply the electrical power by means of a supply line (voltage, current) to the power circuit and electrical load, as a result of which the wiring effort, particularly in an automobile, can be reduced considerably. In particular, the previously required flat modules can be dispensed with if a module with control, power and transmitter / receiver circuit m is integrated into the load in a preferred embodiment. It goes without saying that an antenna must be present to transmit the radio signals.
Vorzugsweise werden bei der ersten Ausfuhrungsform der Erfindung die Leistungsschaltung, die Steuerschaltung, gegebenenfalls die Koppelschaltung und die Trenneinrichtung zu einem Modul zusammengefaßt. Insbesondere kann das Modul ein Multichip-Modul oder Smgle-Chip-Modul sein, m dem die genannten Schaltungen und die Trenneinrichtung ausfallsicher und platzsparend zusammengefaßt sind. AusIn the first embodiment of the invention, the power circuit, the control circuit, optionally the coupling circuit and the isolating device are preferably combined into one module. In particular, the module can be a multichip module or smgle chip module, in which the circuits mentioned and the isolating device are combined in a fail-safe and space-saving manner. Out
Zuverlassigkeitsgrunden kann das Modul auch mit Epoxyharz ausgegossen werden. Ein solches Modul ist dann zudem mechanisch sehr belastbar. Die zentrale Versorgungs- und Steuerleitung ist ebenso wie die elektrische Last direkt an das Modul anschließbar. Hierzu ist insbesondere ein Stecker zum Anschließen der Leitung bzw. der Last vorgesehen, oder das Modul ist auf einer kleinen Platine mit Steckern angeordnet. Die Leistung kann aber auch induktiv über beispielsweise einen Übertrager auf das Modul eingekoppelt werden. Ebenso ist bei der zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung vorzugsweise die Sender- und Empfängerschaltung zusammen mit der Leistungsschaltung und der Steuerschaltung zu einem Modul zusammengefaßt. Auch hier kann das Modul ein Multichip-Modul oder Single-Chip-Model mit den oben beschriebenen Vorteilen sein. An ein solches Modul ist dann wiederum die Versorgungsleitung und die elektrische Last entweder direkt anschließ- bar, oder das Modul ist zusammen mit Steckern auf einer Platine montiert.For reliability reasons, the module can also be cast with epoxy resin. Such a module is then also mechanically very resilient. The central supply and control line as well as the electrical load can be connected directly to the module. For this purpose, in particular a connector is provided for connecting the line or the load, or the module is arranged on a small circuit board with connectors. The power can also be coupled inductively to the module, for example via a transformer. Likewise, in the second embodiment of the invention, the transmitter and receiver circuit is preferably combined with the power circuit and the control circuit to form a module. Here, too, the module can be a multichip module or single chip model with the advantages described above. The supply line and the electrical load can then either be connected directly to such a module, or the module is mounted together with plugs on a circuit board.
Die (bidirektionale) Koppelschaltung zum Einkoppeln der Steuersignale in die Steuerschaltung und zum Einkoppeln der Statussignale in die Trenneinrichtung weist in einer bevorzugten Ausfuhrungsform einen (bidirektionalen) Opto- Koppler auf, der zuverlässig die Steuersignale auf derIn a preferred embodiment, the (bidirectional) coupling circuit for coupling the control signals into the control circuit and for coupling the status signals into the separating device has a (bidirectional) optocoupler which reliably controls the control signals on the
Empfangsseite von den in die Steuerschaltung eingekoppelten Steuersignalen bzw. die Statussignale auf der Steuerschaltungsseite und der Trenneinrichtungsseite galvanisch trennt. Opto-Koppler sind billige Massenprodukte und stehen als monolithisch integrierte Schaltungen insbesondere in SMT(Surface Mounted Technology) -Ausführungen zur Verfügung. Zudem sind Opto-Koppler in SMT-Ausführungen besonders klein und eignen sich daher für den Aufbau sehr kleiner, platzsparender Module.Receiving side from the control signals coupled into the control circuit or the status signals on the control circuit side and the isolating device side is galvanically isolated. Opto-couplers are cheap mass products and are available as monolithically integrated circuits, especially in SMT (Surface Mounted Technology) versions. In addition, opto-couplers in SMT versions are particularly small and are therefore suitable for building very small, space-saving modules.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weist die Koppelschaltung mindestens eine Übertragerschaltung auf, über die magnetisch Steuersignale in die Steuerschaltung eingekoppelt werden. Auch bei dieser Ausfuhrungsform findet genau wie bei den Opto-Kopplern vorteilhafterweise eine galvanische Trennung der Steuersignale von den Signalen der Versorgungs- und Steuerleitung statt.In a further preferred embodiment of the invention, the coupling circuit has at least one transmitter circuit via which control signals are magnetically coupled into the control circuit. In this embodiment too, as with the opto-couplers, there is advantageously a galvanic separation of the control signals from the signals of the supply and control line.
Schließlich sind die Leistungs- und die Steuerschaltung vorzugsweise monolithisch integriert. Bei der zweitenFinally, the power and control circuits are preferably integrated monolithically. The second
Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorzugsweise noch die Empfanger- und gegebenenfalls Senderschaltung monolithisch mit integriert.The embodiment of the invention is preferably that Receiver and possibly transmitter circuit monolithic with integrated.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen m Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:Further advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawing. The drawing shows:
Figur 1 ein Blockschaltbild eines Ausfuhrungsbeispiels der Schaltungsanordnung mit einer Trennein- richtung, undFIG. 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment of the circuit arrangement with a separating device, and
Figur 2 ein Blockschaltbild eines Ausfuhrungsbeispiels der Schaltungsanordnung mit einer Sender-/ Empfangerschaltung .Figure 2 is a block diagram of an exemplary embodiment of the circuit arrangement with a transmitter / receiver circuit.
Gleiche Elemente oder Schaltungen sind m der folgenden Beschreibung auch mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical elements or circuits are also provided with the same reference symbols in the following description.
Gemäß Figur 1 wird ein Gleichstrommotor 10, beispielsweise ein Stellmotor für eine Leuchtweitenregelung im Kraftfahr- zeug, von einem Modul 11 (durch gestrichelte Linien dargestellt) über eine erste Versorgungsleitung 27 angesteuert. Das Modul 11 ist wiederum mit einer (zentralen) Versorgungsund Steuer-/Statusleιtung 12 verbunden, die insbesondere einen Gleichstrom von einer Autobatterie, fuhrt.According to FIG. 1, a direct current motor 10, for example a servomotor for headlight range control in the motor vehicle, is controlled by a module 11 (shown by dashed lines) via a first supply line 27. The module 11 is in turn connected to a (central) supply and control / status line 12, which in particular carries a direct current from a car battery.
Auf die elektrische Leistung sind Steuersignale zur Steuerung des Moduls 11 sowie Statussignale von dem Modul 11 aufmoduliert . Beispielsweise können digitale Steuer- und Statussignale einfach zu einer Gleichspannung, die zur Versorgung elektrischer Lasten wie dem Gleichstrommotor 10 dient, aufmoduliert werden. Die Statussignale zeigen den Zustand des Motors 10 oder allgemein des Moduls 11 an.Control signals for controlling the module 11 and status signals from the module 11 are modulated onto the electrical power. For example, digital control and status signals can simply be modulated onto a DC voltage that is used to supply electrical loads such as the DC motor 10. The status signals indicate the status of the engine 10 or, more generally, of the module 11.
Mittels einer Trenneinrichtung 13 werden dann m dem Modul 11 die Steuer-/Statussιgnale und die Leistung getrennt bzw. zusammengeführt . Die elektrische Leistung wird über eine zweite Versorgungsleitung 14 von der Trenneinrichtung 13 einer Leistungsschaltung 16 zugeführt. Die Leistungsschaltung 16 steuert den Gleichstrommotor 10 über die erste Versorgungsleitung 27 an.The control / status signals and the power are then separated or combined in the module 11 by means of a separating device 13. The electrical power is supplied from a separating device 13 to a power circuit 16 via a second supply line 14. The power circuit 16 controls the DC motor 10 via the first supply line 27.
Die Steuersignale werden über eine erste Steuer- /Statusleitung 150 von der Trenneinrichtung 13 einer (bidirektionalen) Koppelschaltung 18 zugeführt, die Opto- Koppler zur Potentlaitrennung der Steuer- und Statussignale aufweist. Dies ist hier besonders vorteilhaft, da Schädigungen einer Steuerschaltung 17 aufgrund von gegebenenfalls m den Steuersignalen noch enthaltenen hohen Gleich- spannungsanteilen oder Spannungsspitzen durch die Potential- trennung der Optokoppler vermieden wird. Über eine zweite Steuer-/Statusleιtung 151 ist die Koppelschaltung 18 mit der Steuerschaltung 17 verbunden. Ferner ist eine dritte Steuer- /Statusleitug 152 zur direkten Verbindung der Trennemrichtug 13 mit der Steuerschaltung 17 (gestrichelt) dargestellt. Diese Leitung wird benutzt, wenn keine Potentialtrennung erforderlich ist.The control signals are fed via a first control / status line 150 from the separating device 13 to a (bidirectional) coupling circuit 18 which has opto-couplers for the potential separation of the control and status signals. This is particularly advantageous here since damage to a control circuit 17 due to high DC components or voltage peaks which may still be present in the control signals is avoided by the potential separation of the optocouplers. The coupling circuit 18 is connected to the control circuit 17 via a second control / status line 151. Furthermore, a third control / status line 152 for the direct connection of the isolating device 13 to the control circuit 17 (dashed) is shown. This line is used when no electrical isolation is required.
Die Steuerschaltung 17 verarbeitet die Steuersignale zur Steuerung der Leistungsschaltung 16 und übertragt die verarbeiteten Steuersignale ber eine Steuerleitung 29 an die Leistungsschaltung 16. Die Steuerschaltung 17 kann im Falle von digitalen Steuersignalen eine Logikschaltung mit einem Mikroprozessor und einem Programmspeicher sein, m dem beispielsweise ein Programm zur Leuchtweltenregelung abgelegt ist. Die Leistungsschaltung 16 wiederum kann insbesondere einen Leistungsoperationsverstarker oder Leistungstransisto- en zum Ansteuern des Gleichstrommotors 10 aufweisen. Die Trenneinrichtung 13, die Leistungsschaltung 16, die Steuer- Schaltung 17 und die Koppelschaltung 18 werden von der über die Versorgungs- und Steuer-/Statusleιtung 12 zugefuhrten Leistung versorgt. Der Eigenverbrauch der vorgenannten Schaltungen ist gering.The control circuit 17 processes the control signals for controlling the power circuit 16 and transmits the processed control signals to the power circuit 16 via a control line 29. In the case of digital control signals, the control circuit 17 can be a logic circuit with a microprocessor and a program memory, for example a program for Illuminated world regulation is filed. The power circuit 16 in turn can in particular have a power operation amplifier or power transistors for driving the DC motor 10. The separating device 13, the power circuit 16, the control circuit 17 and the coupling circuit 18 are supplied by the one via the supply and control / status line 12 Power supplied. The internal consumption of the aforementioned circuits is low.
Ferner wird der Status der Gleichstrommotors 10 mittels Statussignalen über eine erste Statusleitung 26 an dieFurthermore, the status of the direct current motor 10 is sent to the status signal via a first status line 26
Leistungsschaltung 16 übermittelt. Die Leistungsschaltung 16 übertragt dann die Statussignale über eine zweite Statusleitung 28 an die Steuerschaltung 17, welche diese wiederum über die dritte Steuer-/Statusleιtung 152 oder die zweite und erste Steuer-/Statusleιtung 151 bzw. 150 und die Koppelschaltung 18 an die Trenneinrichtung 13 bertragt. Die Trenneinrichtung 13 übertragt die m diesen Statussignalen enthaltene Statusinformation über die Versorgungs- und Steuer-/Statusleιtung 12 ebenfalls durch Aufmodulieren. Ein Zentralcomputer (nicht dargestellt) kann dann diePower circuit 16 transmitted. The power circuit 16 then transmits the status signals via a second status line 28 to the control circuit 17, which in turn transmits them to the separating device 13 via the third control / status line 152 or the second and first control / status line 151 or 150 and the coupling circuit 18 , The separating device 13 transmits the status information contained in these status signals via the supply and control / status line 12 likewise by modulation. A central computer (not shown) can then
Statusinformation auswerten und über eine LCD-Anzeige anzeigen. Dadurch kann beispielsweise signalisiert werden, daß der Gleichstrommotor 10 zur Leuchtweitenregelung ausgefallen ist.Evaluate status information and display it on an LCD display. This can signalize, for example, that the DC motor 10 for headlight range control has failed.
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung. Dabei wird ebenfalls ein Gleichstrommotor 10 von einem Modul 24 angetrieben. Dem Modul 24 wird über eine dritte Versorgungsleitung 21 elektrische Leistung (Strom, Spannung) zum Antreiben des Gleichstrommotors 10 zugeführt. Der Gleichstrommotor 10 wird über eine erste Versorgungsleitung 27 von einer Leistungsschaltung 16 gespeist .Figure 2 shows a block diagram of a second embodiment of the invention. A DC motor 10 is also driven by a module 24. Electrical power (current, voltage) for driving the DC motor 10 is supplied to the module 24 via a third supply line 21. The DC motor 10 is fed by a power circuit 16 via a first supply line 27.
Das Modul 24 weist die Leistungsschaltung 16 und eineThe module 24 has the power circuit 16 and one
Steuerschaltung 17 auf. Die Steuerschaltung 17 steuert die Leistungsschaltung 16 mittels Steuersignalen über eine Steuerleitung 29, wobei sie die Steuersignale von einer ersten Sender-/Empfangerschaltung 20 über eine vierte Steuer- und Statusleitung 19 empfangt. Ferner empfangt dieControl circuit 17 on. The control circuit 17 controls the power circuit 16 by means of control signals via a control line 29, wherein it receives the control signals from a first transmitter / receiver circuit 20 via a fourth control and status line 19. Furthermore receives the
Steuerschaltung 17 über eine zweite Statusleitung 28 Statussignale von der Leistungsschaltung 16, welche wiederum Statussignale über eine erste Steuer-/Statusleιtung 26 vom Gleichstrommotor 10 empfangt.Control circuit 17 via a second status line 28 status signals from the power circuit 16, which in turn Status signals received by the DC motor 10 via a first control / status line 26.
Die erste Sender-/ Empfangerschaltung 20 ist zum Senden und Empfangen von Funksignalen 23, die von einer zentralen zweiten Sender-/ Empfangerschaltung 22 ausgesendet werden, vorgesehen. Die Funksignale 23 weisen Steuer- und Statussignale auf, die von der Steuerschaltung 17 zur Steuerung der Leistungsschaltung 16 verarbeitet werden und die zur Anzeige des Status des Gleichstrommotors 10 und des Moduls 24 dienen.The first transmitter / receiver circuit 20 is provided for transmitting and receiving radio signals 23 which are emitted by a central second transmitter / receiver circuit 22. The radio signals 23 have control and status signals which are processed by the control circuit 17 to control the power circuit 16 and which are used to display the status of the DC motor 10 and the module 24.
Die zentrale zweite Sender/Empfangerschaltung 22 kann mehrere Sender-/Empfangerschaltungen verschiedener Module für die Leuchtweitenregelung, die Klimaanlage, Scheibenwischer etc. ansteuern. Dazu kann die zweite Sender/Empfangerschaltung 22 beispielsweise m aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen jeweils Steuersignale für unterschiedliche Module aussenden. Alternativ kann die zweite Sender/Empfangerschaltung 22 Steuersignale für verschiedene Module auf jeweils unterschiedlichen Frequenzen senden. Es versteht sich, daß dann die erste Sender/Empfangerschaltung 20 nur für den Empfang einer bestimmten Frequenz vorgesehen ist.The central second transmitter / receiver circuit 22 can control a plurality of transmitter / receiver circuits of different modules for headlight range control, air conditioning, windshield wipers, etc. For this purpose, the second transmitter / receiver circuit 22 can send out control signals for different modules, for example, in m successive time slots. Alternatively, the second transmitter / receiver circuit 22 can transmit control signals for different modules on different frequencies in each case. It goes without saying that the first transmitter / receiver circuit 20 is then provided only for the reception of a specific frequency.
Die zentrale zweite Sender-/Empfangerschaltung 22 ist über einen Zentral-Bus 25 mit einem Zentral-Computer (nicht dargestellt) verbunden, über dem das Modul 24 gesteuert wird und der den Zustand (Status) des Moduls 24 signalisiert.The central second transmitter / receiver circuit 22 is connected via a central bus 25 to a central computer (not shown), via which the module 24 is controlled and which signals the state (status) of the module 24.
Die zweite Sender-/Empfangerschaltung 22 kann insbesondere m die Steuerkonsole eines Fahrzeugs zusammen mit Bedienelementen eingebaut sein. Die Bedienelemente können zur Steuerung der Leuchtweltenregelung, zum Betatigen der elektrischen Fensterheber, zum Steuern der Scheibenwischer, zum Steuern einer gegebenenfalls vorhandenen Klimaanlage oder zum Steuern eines Autoradios vorgesehen sein. Die zweite Sender-/Empfangerschaltung weist einen Mikrocon- troller und einen Programmspeicher auf, in dem alle Steuerprogramme zur Steuerung insbesondere der vorgenannten Einrichtungen abgelegt sind. Die zweite Sender-/Empfanger- Schaltung 22 sendet über eine Frequenz m einer Vielzahl von Zeitschlitzen gleich einem TDMA(Tιme Devision Multiple Access) -Ubertragungssystem Steuersignale an eine Vielzahl von Modulen, die die oben genannten Einrichtungen steuert. Jeder Zeitschlitz ist dabei einem bestimmten Modul zugeordnet, d.h. edes Modul empfangt m genau einem der ZeitschlitzeThe second transmitter / receiver circuit 22 can in particular be installed in the control console of a vehicle together with operating elements. The operating elements can be provided for controlling the lighting world control, for actuating the electric window regulators, for controlling the windshield wipers, for controlling an air conditioning system which may be present or for controlling a car radio. The second transmitter / receiver circuit has a microcontroller and a program memory in which all control programs for controlling, in particular, the aforementioned devices are stored. The second transmitter / receiver circuit 22 transmits control signals to a plurality of modules, which controls the above-mentioned devices, via a frequency m of a plurality of time slots, similar to a TDMA (Time Division Multiple Access) transmission system. Each time slot is assigned to a specific module, ie each module receives m exactly one of the time slots
Steuersignale zur Auswertung. Dazu wird in jedem Zeitschlitz vor den Steuersignalen jeweils eine Kodierungssequenz übertragen, die jeweils einem Modul zugeordnet ist. Die erste Sender-/Empfangerschaltung 20 empfangt somit über die Frequenz standig Funksignale 23, die von der zweiten Sender-/ Empfangerschaltung 22 ausgesendet werden. Detektiert die erste Sender-/Empfangerschaltung 20 die für das Modul 24 bestimmte Kodierungssequenz in einem Zeitschlitz, werden die der Kodierungssequenz nachfolgenden Steuersignale m dem Zeitschlitz von der ersten Sender-/Empfangerschaltung 20 als Steuersignale für das Modul 24 ausgewertet und an die Steuerschaltung 17 zur Verarbeitung übertragen.Control signals for evaluation. For this purpose, a coding sequence that is assigned to a module is transmitted in each time slot before the control signals. The first transmitter / receiver circuit 20 thus constantly receives radio signals 23 via the frequency, which are emitted by the second transmitter / receiver circuit 22. If the first transmitter / receiver circuit 20 detects the coding sequence intended for the module 24 in a time slot, the control signals following the coding sequence in the time slot are evaluated by the first transmitter / receiver circuit 20 as control signals for the module 24 and sent to the control circuit 17 for processing transfer.
Es werden allerdings nicht nur Steuersignale, sondern auch Statussignale zwischen der ersten und zweiten Sender-/Em- pfangerschaltung 20 bzw. 22 ausgetauscht. Die Steuerschaltung 17 sendet nämlich Statussignale über die vierte Steuer- und Statusleitung 19 an die erste Sender-/Empfangerschaltung 20, die diese an die zweite Sender-/Empfangerschaltung 22 per Funksignal 23 übertragt; die zweite Sender-/However, not only control signals but also status signals are exchanged between the first and second transmitter / receiver circuits 20 and 22. The control circuit 17 namely sends status signals via the fourth control and status line 19 to the first transmitter / receiver circuit 20, which transmits them to the second transmitter / receiver circuit 22 by radio signal 23; the second transmitter /
Empfangerschaltung 22 übertragt die Statussignale wiederum über den Zentral-Bus 25 an den Zentral-Computer (nicht dargestellt) , der dann einen Ausfall des Gleichstrommotors 10 und/oder der Leistungsschaltung 16 und/oder des Moduls 24 über eine LCD-Anzeige oder durch Audiosignale, Warntone oder Sprachhinweise signalisieren kann. Somit stehen alle Module in Signalaustausch mit dem Zentral-Computer, und Ausfalle oder Probleme der einzelnen Module sind über die Statussignale an den Zentral-Computer übertragbar.Receiver circuit 22 in turn transmits the status signals via the central bus 25 to the central computer (not shown), which then causes the DC motor 10 and / or the power circuit 16 and / or the module 24 to fail via an LCD display or through audio signals, Can signal warning tones or voice messages. Thus, all modules are in signal exchange with the central computer, and failures or problems of the individual modules can be transmitted to the central computer via the status signals.
Insgesamt laßt sich somit mit den vorgeschlagenen Schaltungs- anordnungen der Verdrahtungsaufwand, insbesondere m einem Automobil, beträchtlich verringern. Es sei darauf hingewiesen, daß die erfmdungsgemaßen Schaltungsanordnungen nicht nur m einem Automobil, sondern auch m allen anderen Anwendungsgebieten, m denen der Verdrahtungsaufwand ver- ringert werden soll, vorteilhaft eingesetzt werden können. Insofern werden die m den Patentansprüchen angegebenen Schaltungsanordnungen und alle oben beschriebenen Teile für sich alieine gesehen und m jeder Kombination, insbesondere die m den Zeichnungen dargestellten Details, als erfmdungs- wesentlich beansprucht. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig. Overall, the proposed circuit arrangements can thus considerably reduce the amount of wiring, in particular in an automobile. It should be pointed out that the circuit arrangements according to the invention can be used advantageously not only in an automobile, but also in all other fields of application in which the wiring effort is to be reduced. In this respect, the circuit arrangements specified in the patent claims and all the parts described above are seen on their own and in any combination, in particular the details shown in the drawings, are claimed as essential to the invention. Modifications to this are familiar to the person skilled in the art.
Bezugszeichenreference numeral
10 Gleichstrommotor10 DC motor
11 Modul11 module
12 Versorgungs- und Steuer-/Statusleιtung12 Supply and tax / status management
13 Trenneinrichtung (bidirektional)13 separating device (bidirectional)
14 zweite Versorgungsleitung14 second supply line
150 erste Steuer-/Statusleιtung150 first tax / status report
151 zweite Steuer-/Statusleιtung151 second tax / status statement
152 dritte Steuer-/Statusleιtung152 third control / status management
16 Leistungsschaltung16 power switching
17 Steuerschaltung17 control circuit
18 Koppelschaltung (bidirektional)18 coupling circuit (bidirectional)
19 vierte Steuer-/Statusleιtung19 fourth control / status management
20 erste Sender-/Empfangerschaltung20 first transmitter / receiver circuit
21 dritte Versorgungsleitung21 third supply line
22 zweite Sender-/Empfangerschaltung22 second transmitter / receiver circuit
23 Funksignale (bidirektional) 24 Modul23 radio signals (bidirectional) 24 module
25 Zentral-Bus25 central bus
26 erste Statusleitung26 first status line
27 erste Versorgungsleitung27 first supply line
28 zweite Statusleitung28 second status line
29 Steuerleitung 29 control line

Claims

Patentansprüche claims
1. Schaltungsanordnung zur Versorgung einer elektrischen Last (10) mit elektrischer Leistung, insbesondere für den Einsatz in einem Automobil, mit einer Leistungsschaltung (16), welche die elektrische Leistung an die Last (10) liefert, und einer Steuerschaltung (17), welche die Leistungsschaltung (16) steuert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine zentrale Versorgungs- und Steuerleitung (12) vorgesehen ist, die elektrische Leistung gemeinsam mit Steuersignalen führt, eine Trenneinrichtung (13) vorgesehen ist, welche mit der zentralen Versorgungs- und Steuerleitung (12) gekoppelt ist und welche die Steuersignale und die elektrische Leistung trennt und die Steuersignale der Steuerschaltung (17) bzw. die Leistung der Leistungsschaltung (16) zuführt.1. Circuit arrangement for supplying an electrical load (10) with electrical power, in particular for use in an automobile, with a power circuit (16) which supplies the electrical power to the load (10) and a control circuit (17) which controls the power circuit (16), characterized in that a central supply and control line (12) is provided which carries electrical power together with control signals, a separating device (13) is provided which is coupled to the central supply and control line (12) and which separates the control signals and the electrical power and supplies the control signals to the control circuit (17) or the power of the power circuit (16).
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Koppelschaltung (18) zur Potentialtrennung zwischen der Steuerschaltung (17) und der Trenneinrichtung (18) vorgesehen ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a coupling circuit (18) for potential isolation between the control circuit (17) and the separating device (18) is provided.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Versorgungs- und Steuerleitung (12) ferner für die Übertragung von der Leistungsschaltung (16) und/oder3. A circuit arrangement as claimed in claim 1 or 2, that the supply and control line (12) furthermore for the transmission of the power circuit (16) and / or
Steuerschaltung (17) gelieferten und/oder an der Last (10) gewonnenen Statussignalen vorgesehen ist. Control circuit (17) and / or status signals obtained from the load (10) is provided.
4. Schaltungsanordnung zur Versorgung einer elektrischen Last (10) mit elektrischer Leistung, mit4. Circuit arrangement for supplying an electrical load (10) with electrical power, with
- einer Leistungsschaltung (16), welche die elektrische Leistung an die Last (10) liefert, und - einer Steuerschaltung (17), welche die Leistungsschaltung (16) steuert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine mit der Steuerschaltung verbundene Empfängerschaltung (20) zum Empfangen von Funksignalen (23) vorgesehen ist, wobei die Funksignale (23) Steuerinformationen für die Steuerschaltung (17) aufweisen und diese von der Empfängerschaltung (20) empfangen und demoduliert und an die Steuerschaltung (17) übertragen werden, und eine Versorgungsleitung (21) vorgesehen ist, welche der Leistungsschaltung (16) elektrische Leistung zuführt.- A power circuit (16) which supplies the electrical power to the load (10), and - A control circuit (17) which controls the power circuit (16), characterized in that a receiver circuit (20) connected to the control circuit for receiving Radio signals (23) are provided, the radio signals (23) having control information for the control circuit (17) and these being received and demodulated by the receiver circuit (20) and transmitted to the control circuit (17), and a supply line (21) is provided which supplies the power circuit (16) with electrical power.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine mit der Steuerschaltung verbundene Senderschaltung (20) zum Senden von Funksignalen (23) vorgesehen ist, wobei die Funksignale (23) Statusinformationen der Leistungsschaltung (16) und/oder Steuerschaltung (17 ) oder Last (10) aufweisen.5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that a transmitter circuit (20) connected to the control circuit is provided for transmitting radio signals (23), the radio signals (23) status information of the power circuit (16) and / or control circuit (17) or load (10).
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Koppelschaltung (18) zusammen mit der Leistungsschaltung (16), der Steuerschaltung (17) und der Trenneinrichtung (13) zu einem Modul (11), insbesondere einem Multichip-Modul oder Single-Chip-Modul, zusammengefaßt ist, wobei an das Modul (11) die zentrale Versorgungs- und Steuerleitung (12) und die elektrische Last (10) direkt anschließbar ist. 6. Circuit arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the coupling circuit (18) together with the power circuit (16), the control circuit (17) and the separating device (13) to form a module (11), in particular a multichip module or single Chip module, is summarized, wherein the central supply and control line (12) and the electrical load (10) can be connected directly to the module (11).
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Empfängerschaltung (20) und gegebenenfalls die Sender- Schaltung zusammen mit der Leistungsschaltung (16) und der Steuerschaltung (17) zu einem Modul (24), insbesondere einem Multichip-Modul oder Single-Chip-Modul, zusammengefaßt ist, wobei an das Modul (24) die Versorgungsleitung (21) und die elektrische Last (10) direkt anschließbar ist.7. Circuit arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the receiver circuit (20) and optionally the transmitter circuit together with the power circuit (16) and the control circuit (17) to form a module (24), in particular a multichip module or single Chip module, is summarized, the supply line (21) and the electrical load (10) being directly connectable to the module (24).
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Modul (11, 24) in die Last (10) integriert ist.8. Circuit arrangement according to claim 6 or 7, d a d u r c h g e k e n n e e c h n e t that the module (11, 24) is integrated in the load (10).
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Koppelschaltung (18) mindestens einen Opto-Koppler aufweist .9. Circuit arrangement according to claim 2 or 6, d a d u r c h g e k e n n e e c h n e t that the coupling circuit (18) has at least one opto-coupler.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, 6 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Koppelschaltung (18) mindestens eine Übertragerschaltung aufweist.10. Circuit arrangement according to claim 2, 6 or 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the coupling circuit (18) has at least one transformer circuit.
11.Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, 5 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Sender- und Empfängerschaltung (20) mindestens eine Spule oder Antenne zum Empfangen oder Senden eines elektromagnetischen Feldes aufweist.11. Circuit arrangement according to claim 4, 5 or 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the transmitter and receiver circuit (20) has at least one coil or antenna for receiving or transmitting an electromagnetic field.
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leistungsschaltung (16) und die Steuerschaltung (17) monolithisch integriert sind.12. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the power circuit (16) and the control circuit (17) are monolithically integrated.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, 5, 7 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Empfangerschaltung (20) und gegebenenfalls Senderschaltung zusammen mit der Leitungsschaltung (16) und der Steuerschaltung (17) monolithisch integriert ist.13. Circuit arrangement according to claim 4, 5, 7 or 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the receiver circuit (20) and optionally the transmitter circuit together with the line circuit (16) and the control circuit (17) is monolithically integrated.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3, 6, 8, 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Trenneinrichtung (13) und gegebenenfalls die Koppelschaltung (18) zusammen mit der Leistungsschaltung (16) und der Steuerschaltung (17) monolithisch integriert14. Circuit arrangement according to claim 1, 2, 3, 6, 8, 9 or 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the isolating device (13) and optionally the coupling circuit (18) together with the power circuit (16) and the control circuit (17) monolithically integrated
15. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Versorgungs- und Steuerleitung (12) mit der Trenneinrichtung (12) bzw. die Versorgungsleitung (21) mit der Leistungsschaltung (16) induktiv, insbesondere mittels eines Übertragers, gekoppelt ist. 15. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, that the supply and control line (12) with the isolating device (12) or the supply line (21) with the power circuit (16) is inductively coupled, in particular by means of a transformer.
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