WO2008037510A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum detektieren des zustandes einer an einen schaltanschluss verbindbaren lasteinrichtung - Google Patents

Verfahren und schaltungsanordnung zum detektieren des zustandes einer an einen schaltanschluss verbindbaren lasteinrichtung Download PDF

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WO2008037510A1
WO2008037510A1 PCT/EP2007/055330 EP2007055330W WO2008037510A1 WO 2008037510 A1 WO2008037510 A1 WO 2008037510A1 EP 2007055330 W EP2007055330 W EP 2007055330W WO 2008037510 A1 WO2008037510 A1 WO 2008037510A1
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potential
switching
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connection
terminal
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PCT/EP2007/055330
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Inventor
Bastian Arndt
Ralf Förster
Marco Well
Gunther Wolfarth
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections

Definitions

  • the present invention relates to a method and a circuit arrangement by means of which a state of loads connected in particular to low-side or high-side switches can be diagnosed.
  • Integrated circuit breakers are often designed as so-called low-side switches, in which a switching connection to a predetermined low potential is usually switchable by means of a power transistor. This serves to control a load connected to the switching connection, for example a switching relay, which has to switch particularly high currents or voltages.
  • a low-side switch connects a load at an operating voltage potential to ground.
  • the respective switching connection can be set to a given high potential via a switching transistor in order to control the respective load.
  • a high-side switch may connect a grounded load to the operating voltage potential.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • a buffer capacitor must be connected to the switching connection in the rule.
  • Such circuit breakers are used in particular in the automotive sector.
  • a method for detecting the state of a load device which can be connected to a switching connection wherein the switching connection can be coupled to a predetermined switching potential and decoupled.
  • a connectedness of the load at the switching terminal a non-recognized connectedness of the load on the switching connection or a short circuit between the wiring terminal and a first or a second switching potential in response to a clamping ⁇ voltage drop of the switching connection.
  • ⁇ is equal to a decoupling of the switching connection of the predetermined switching potential an additional power source connected to the switching connection.
  • a capacitor is provided between the switching connection and the first switching potential, by means of which the voltage drop is determined.
  • an additional power source ⁇ is briefly switched on, the supports as a respective charging or discharging a capacitor connected to the switching connection and accelerated. So ⁇ reached at play, in the open-load case, the switching terminal quickly one example known diagnostic potential.
  • the additional current source for a Popemm ⁇ th filter period is connected to the switching terminal.
  • the additional current source for a Popemm ⁇ th filter period is removed from the switch port, if a measured at the switching terminal corresponds to a measurement potential diagnostic sepotenzial.
  • the diagnostic potential can be so ge ⁇ selected, for example, that in the case of an open-load situation, the diagnostic potential must be run from the measuring potential through ⁇ to near, ⁇ represent a potential equilibrium or to ensure a charge equalization of the stored charge off of the capacitor ,
  • the method comprises the following method ⁇ steps of:
  • the present tapped at the switching terminal measurement potential and ver ⁇ aligned with the diagnostic potential is, for example, the present tapped at the switching terminal measurement potential and ver ⁇ aligned with the diagnostic potential.
  • the predetermined filter period is chosen such that it can be brought to the reference potential by charging or discharging of the capacitor within the filter period by means of the Matters ⁇ th reference potential, and the auxiliary power source of the switchgear circuit, is a particularly high diagnostic or switching frequency for a given corresponding switching device, as by the connection of the additional power source, a particularly fast charging or discharging of the capacitor is possible.
  • the respective diagnosis potential can be selected such that it is reached by the measurement potential before the reference potential.
  • the load device is be- see the switching terminal and a ground potential as a pre ⁇ input switching potential is provided, and the switch terminal can be coupled by means of a controllable switch to a battery potential.
  • the switch terminal can be coupled by means of a controllable switch to a battery potential.
  • a non-connection of the load device to the switching connection and / or to the ground potential is detected if the measurement potential within the filter period is within a predetermined open-load potential range.
  • the capacitor in particular via the additional current source, discharges rapidly, so that the reference potential would have to be set at the switching connection.
  • the Diagnosepo ⁇ potential is then preferably above the Referenzpotenzi ⁇ as.
  • the open-load potential range can then be defined as a voltage between an upper and a lower diagnostic potential.
  • the shoulder to load ⁇ direction between the switching terminal and a Batteriepo ⁇ potential as the predetermined switching potential is provided, and the switch terminal can be coupled by means of a controllable switch to a ground potential. In this case, it is detected after the decoupling of the load device from the ground potential, a Dolphinundensein the load device to the switching terminal, and / or with the battery potential, if the measured potential of the filter period potential range is intra ⁇ half in a predetermined Open-Load.
  • the capacitor is rapidly charged in particular by the set power source to ⁇ , so that the reference would have to stop potential in the switching terminal.
  • the diagnostic ⁇ potential then is preferably below the Referenzpo ⁇ tenzials. As soon as the diagnosis potential is reached, the additional current source is switched off and a diagnostic result is provided.
  • a circuit arrangement for detecting the state of a load device connectable between a switching connection and a first switching potential comprises:
  • This circuit arrangement forms, for example, a high-side switch with a rapid diagnostic option for the load state.
  • a circuit arrangement for detecting the state of a load device which can be connected to a switching connection is provided, with:
  • controllable switch connected between the switching terminal and a first switching potential
  • the load device can be connected between the switching connection and a second switching potential.
  • This embodiment is particularly suitable for a low-side switch, which also allows a short filter time and thus a high switching frequency.
  • the jewei ⁇ celled controllable switch as a MOSFET, in particular as a P or N-channel MOSFET is executed.
  • the first and second current source and / or the additional current source are designed as switchable controllable current sources.
  • a capacitor is further provided, which is connected between the switching terminal and the first switching potential.
  • a control device coupled to the switching connection is provided, which is embodied such that an inventive device is provided. driving for detecting the state of the connectable to the switching terminal load device is performed.
  • control device advantageously has a comparison device for comparing the measurement potential with the diagnosis potential.
  • the circuit arrangement is designed as an integrated high-side switch or low-side switch, wherein the controllable switch, the first and second current source, the additional current source and the control ⁇ device are integrally formed on a chip.
  • Figure 1 a first embodiment of the circuit arrangement according to the invention
  • Figure 2 a variant of the method according to the invention
  • FIG. 3 voltage curves for the first embodiment of the circuit arrangement
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the circuit arrangement according to the invention
  • FIG. 5 voltage curves for the second embodiment of the circuit arrangement
  • FIG. 6 a third embodiment of the circuit arrangement according to the invention. Unless otherwise specified, the same or functionally identical elements have been provided with the same reference symbol in the figures.
  • the circuit arrangement 1 shows a first embodiment of a circuit arrangement for detecting the state of a connectable to a switching terminal load device is shown as a high-side switch.
  • the circuit arrangement 1 has a control input 12 and a switching connection 5.
  • a load device 2 is connected, which is, for example, connected between the switching port 5 and a ⁇ ers th switching potential that is selected here as a ground potential GND.
  • a buffer capacitor 3 is connected, which buffers voltage spikes and thus the electromagnetic ⁇ compatibility of the high-side switch with guaranteed ⁇ tet.
  • a controllable switch 4 embodied as a power MOSFET transistor is provided, which has a control terminal or gate terminal 13 and a controllable path between a source terminal 14 and a drain terminal 15.
  • the drain terminal 15 is connected to a second switching potential VBR which, for example, has a battery potential VBR of 12 volts of a car battery derived from a battery voltage.
  • the source terminal 14 is connected to the switching terminal 5.
  • a logic control signal CTR to the gate terminal 13 can be coupled, whereby the switching transistor 4, the controllable path either opens or closes and thus triggers a coupling of the switching terminal 5 to the Batteriepotenzi ⁇ al VBR, or a decoupling causes at logical low level on the controllable terminal 13.
  • the load device 2 can thus be coupled between the ground potential GND and the battery potential.
  • a first and second current source 6, 8 intended.
  • the first current source 6 is connected between the Lei ⁇ processing node 16 and a first Einstellpotenzial VN via a controllable switch.
  • the second current source 8 is switchable between the line node 16 and a second on-potential VP by means of a controllable switch 9.
  • the switches 7, 9 are controlled by a control device 22 such that a constant reference potential VREF is applied to the line node 16.
  • the control device 22 is coupled to the line node 16 and outputs control signals CT1, CT2 to the switches 7, 9.
  • Typischerwei ⁇ se is the first Einstellpotenzial VN to 0 volts, so set mass and the second Einstellpotenzial VP is at a logic level of 5 volts.
  • first and second current sources 6, 8 are usually dimensioned to be approximately 0.1 mA, when the current sources 6, 8 are connected, a reference potential of 2.5 volts is produced at the line node 16 or the switching connection 5.
  • an additional current ⁇ Source 10 which is connectable via a switch 11 between the first adjustment potential VN and the switching terminal 5 is provided.
  • This additional current source 10 has a dimensioning of 20 mA in an exemplary embodiment.
  • a first step S1 the transistor 4 is switched off via the control signal CTR, ie the switching connection 5 is decoupled from the battery potential VBR.
  • the switch 11 is closed in step S2 so that the capacitor 3 can be discharged via the additional current source 10 if the load 2 has been disconnected from the switching connection 5.
  • This can be done for example by a loose line in the engine or wiring harness of a vehicle.
  • the filter time T is started, which determines the period for the diagnosis. T is z. B. chosen so that in an open-load situation with auxiliary power supply 10 switched on within this filter time T, the potential V2 at the switching connection 5 can be set.
  • step S3 the potential present at the switching connection 5 is measured as the measuring potential VM and it is checked whether this is within the open-load potential range V2-V1.
  • V2 can be for example 3 volts and Vl 2 volts. It can be determined from the comparison result or the time profile of the measurement potential VM, for example, if ⁇ an open-load error is present, ie the load device 2 is not connected to the switching terminal 5. If the Diag ⁇ nosepotenzial V2 is reached, the auxiliary power source 10 is turned off at step S4. In this case, an unconnected load 2 must be present. However, if VM is not within V2-V1, it is checked in step S5 whether the filter ⁇ time period T has expired.
  • step S5 is performed again. If it is determined that the filter time has elapsed and the potential measurement has not approached to the diagnosis potential V2 can be ge ⁇ concluded that no error state of the load device is present. At the same time after the filter time T has expired in step S4, the additional current source. In lockable ⁇ sequent step S6, a corresponding diagnosis result is output. On the other hand, if step S4 has been initiated, an open-load error is diagnosed in step S6.
  • FIG. 3 shows voltage waveforms of the potential Messpotenzi ⁇ as VM and the timing of switching of the additional current source and the filter time T schematically.
  • the switching transistor 4 switches the switching terminal VM and the load device 2 coupled thereto to the battery potential VBR.
  • the time ⁇ point to the transistor 4 is turned off, ie the switchgear ⁇ circuit 5 is disconnected from the battery potential VBR. This is controlled via the control signal CTR.
  • the condenser 3 must first be discharged to the advertising adjusts the reference potential VREF of 2.5 volts to the switching connection. 5
  • the dashed curve VMO shows the course of the measured voltage VMO without an additional current source.
  • the condensation tor 3 is discharged in this case only slowly over the current source 6, so that only at the time t 2, the Referenzpo ⁇ potential VREF sets and open-load fault could be detected.
  • the additional current source 10 is connected via the switch 11 at the same time as the decoupling, this being indicated by the course of the control signal CT3 (see FIG. 6).
  • CT3 see FIG. 6
  • the additional current source 10 can be switched off again after ti again and with the end of the filter time T, the fault diagnosis can be output.
  • a filter time T is set such that, after the filter time T has elapsed, the capacitor 3, which is embodied, for example, in the order of magnitude of 6.8 nF, is reliably discharged when all three current sources 6, 8, 10 are connected in such a way that the open-load Potential range between V2 and Vl is achieved. It can thus be determined at the time to + T, which is considerably earlier than t 2 , whether an open-load situation exists.
  • the substantially redu ⁇ ed by switching on the auxiliary power source 10 discharge time of the capacitor 3 allows a significantly ER- creased switching frequency, as with the switch 1 by driving of the gate terminal 13 of the transistor 4 again coupling the battery potential SUC ⁇ gene already at the time ti can.
  • By connecting the additional current source 10 only during the implementation of the diagnosis or detection of a present or non-existing error there are hardly any leakage currents.
  • the detection of a potential mögli ⁇ chen open-load state of the load device 2 takes place at statically switched off, so decoupled switching connection 5.
  • FIG. 4 schematically shows an embodiment of a corresponding low-side switch 100.
  • the low-side switch with diagnostic function 100 has a control input 12 and a switching connection 5. Between the switching terminal 5 and the battery potential VBR a Lasteinrich ⁇ device 2 is connected. Between the switching terminal 5 and the Ground potential GND is also an EMV buffer capacitor 3 connected.
  • a MOSFET transistor is provided with a control terminal 13, a source terminal 14 and a drain terminal 15, the source terminal 14 being connected to ground GND and the drain terminal 15 being connected to the switching terminal 5 connected.
  • a first and a second current source 6, 8 are provided, which are connected in series by means of two switches 7, 9 controlled by a control device 22 between the first setting potential VN and a second setting potential VP.
  • a regulated reference potential VREF can thus be tapped off at a line node 16 between the two current sources 6, 8.
  • an additional current source 10 between the switching terminal 5 and the second setting potential VP which is for example at 5 volts, via an additional switch 11 switchable.
  • FIG. 5 shows a corresponding voltage curve for a measuring potential, which is tapped off at the switching connection 5 can be and the time sequence of switching the Zu ⁇ set current source and the filter time T shown.
  • the control signal CTR As described in Be ⁇ train to Figures 1 and 3, at the time to the switch 4 is opened by the control signal CTR, that the controllable path between the source and the drain port 14, 15 of the transistor 4 becomes high. If the load device 2 has been removed, the reference potential VREF of 2.5 volts at the line node 16 or the switching connection 5 connected thereto would have to be set by connecting the two current sources 6, 8 via the switches 7, 9.
  • the additional current source 10 is seen before ⁇ , which is connected at the same time with the decoupling of GND via the switch 11 to the switching terminal 5. This results in the solid line for the course of the measurement potential VM.
  • the diagnosis potential Vl provides a ⁇ VREF to the switching terminal 5 since the additional current source 10 the con ⁇ capacitor 3 recharges quickly.
  • the filter period T can thus be significantly reduced.
  • the Arnold Böcklin supplied turn ⁇ te additional current source 10 can be designed as a 2mA current source. With a capacitance of the capacitor 3 6,8nF erge ⁇ ben so diagnostic or switching frequencies from about 5 kHz.
  • FIG. 6 shows a third embodiment of the circuit arrangement according to the invention.
  • the circuit arrangement 200 embodied as a high-side switch has substantially the same elements of the circuit arrangement 1 shown in FIG.
  • control device 22 which a
  • Comparator 17 and a controller 20 has.
  • the comparator 17 has a first input 18 and a second input 19, the second input 19 being connected to the reference potential VREF.
  • the first input 18 of the comparator 17 is connected to the switching connection 5.
  • the comparator 17 supplies a comparison result CPR to the controller 20 which supplies control signals CT1, CT2, CT3 to the controllable switches 7, 9, 11 for coupling the first and second current sources 6 and 8 and the additional current source 10.
  • the comparator 17 can, for example
  • a comparison result CPR indicates that the measurement potential VM is greater than, less than or equal to the diagnostic potential V2.
  • the controller 20 of the control device 16 evaluates This result CPR, and provides an error signal ER to a Def ⁇ lerausgang 21 of the circuit arrangement 200.
  • the control device 16 is configured such that a erfindungsge ⁇ zeßes method for detecting the state of the load device 2, for example, as explained with reference to FIGS.
  • control device 22 with two comparators, each with a measuring potential lower and an upper diagnostic potential Vl, V2 verglei ⁇ chen. It is then possible to determine whether a measuring potential VM is present at the switching connection 5 in the open-load potential range V2-V1.
  • a corresponding optional comparator 17 ' with a first and a second input
  • the second input 18 ' is connected to the lower diagnostic potential Vl, and the first input 18' to the switching connection 5.
  • the inventive circuit arrangement is suitable in particular ⁇ sondere for integration on a semiconductor chip used in the automotive sector, where often circuit breakers are used as high or low side switch.
  • the inventive connection of the additional current source results in an improved diagnostic capability for detecting at ⁇ example, open-load states of the provided load device.

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Abstract

Verrfahren zum Detektieren des Zustandes einer an einen Schaltanschluss (5) verbindbaren Lasteinrichtung (2), wobei der Schaltanschluss (5) an ein vorgegebenes Schaltpotenzial (GND, VBR) koppelbar und entkoppelbar ist, wobei ein Verbundensein der Lasteinrichtung (2) an dem Schaltanschluss (5), ein nicht Verbundensein der Lasteinrichtung (2) an dem Schaltanschluss (5) oder ein Kurzschluss zwischen dem Schaltanschluss (5) und einem ersten oder einem zweiten Schaltpotenzial (GND, VBR) in Abhängigkeit von einem Spannungsabfall an dem Schaltanschluss (5) erkannt wird, und wobei zeitgleich mit einem Entkoppeln des Schaltanschlusses (5) von dem vorgegebenen Schaltpotenzial (GND, VBR) eine Zusatzstromquelle (10) an den Schaltanschluss (5) verbunden wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Schaltungsanordnung zum Detektieren des Zustan- des einer an einen Schaltanschluss verbindbaren Lasteinrich- tung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung mittels derer ein Zustand von insbesondere an Low-Side- oder High-Side-Schaltern verbundene Lasten diagnostiziert werden können.
Integrierte Leistungsschalter werden häufig als sogenannte Low-Side-Schalter ausgeführt, bei denen ein Schaltanschluss auf ein vorgegebenes niedriges Potenzial meist mittels eines Leistungstransistors schaltbar ist. Dies dient dazu, eine an den Schaltanschluss angeschlossene Last, beispielsweise ein Schaltrelais, das besonders hohe Ströme oder Spannungen schalten muss, anzusteuern. Beispielsweise verbindet ein Low- Side-Schalter eine an einem Betriebsspannungspotenzial lie- gende Last mit Masse. Bei High-Side-Schaltern lässt sich der jeweilige Schaltanschluss über einen Schalttransistor auf vorgegebenes hohes Potenzial setzen, um die jeweilige Last anzusteuern. Beispielsweise kann ein High-Side-Schalter eine an Masse liegende Last mit dem Betriebsspannungspotenzial verbinden. Um die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) einer entsprechenden Schaltungsanordnung zu gewährleisten, muss in der Regel ein Pufferkondensator an den Schaltanschluss angeschlossen werden. Derartige Leistungsschalter werden insbesondere im Automobilbereich eingesetzt.
Neben der Ansteuerung einer Last durch den jeweils vorgegebenen logischen Pegel an dem Schaltanschluss ist es auch wün¬ schenswert mögliche Fehlerzustände der Last selbst zu erken¬ nen. Es ist beispielsweise möglich, dass bei einem Open-Load- Zustand die elektrische Verbindung zwischen der Last, bei¬ spielsweise dem Steueranschluss des Relais und dem Schaltan¬ schluss des Leistungsschalters unterbrochen ist. Ferner ist denkbar, dass ein Kurzschluss des Schaltanschlusses, bei- spielsweise mit Masse oder mit der Batterieversorgungsspannung, für die jeweilige Last vorliegt.
Um diese Fehlermöglichkeiten zu erkennen sind Verfahren be- kannt, bei denen im abgeschalteten Zustand des jeweiligen Schalttransistors ein Referenzpotenzial an den Schaltan- schluss angelegt wird und der zeitliche Spannungsverlauf ge¬ messen wird. Anhand des Spannungsverlaufs, der im Wesentli¬ chen von der Lade- oder Entladesituation des Pufferkondensa- tors abhängt, kann dann beispielsweise auf eine Open-Load-
Situation geschlossen werden. Problematisch bei einer derartigen Diagnose ist insbesondere der ungünstig lange Zeitab¬ lauf durch das Umladen des Kondensators während einer ent¬ sprechenden Diagnosezeit, nach deren Ablauf erst eine zuver- lässige Diagnose für die Last möglich ist. Die Diagnosezeit wird auch als Filterzeit bezeichnet.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Detektieren des Zustandes einer an einem Schaltanschluss verbundenen Last anzugeben, bei dem die Filterzeit möglichst gering ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Detektieren des Zustandes einer an einen Schaltanschluss verbindbaren Last- einrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ferner lösen
Schaltanordnungen mit den Merkmalen der Patentansprüche 10 bzw. 11 diese Aufgabe.
Demgemäß ist ein Verfahren zum Detektieren des Zustandes ei- ner an einem Schaltanschluss verbindbaren Lasteinrichtung vorgesehen, wobei der Schaltanschluss an ein vorgegebenes Schaltpotenzial koppelbar und entkoppelbar ist. Dabei wird ein Verbundensein der Last an dem Schaltanschluss, ein nicht Verbundensein der Last an dem Schaltanschluss oder ein Kurz- Schluss zwischen dem Schaltanschluss und einem ersten oder einem zweiten Schaltpotenzial in Abhängigkeit von einem Span¬ nungsabfall an dem Schaltanschluss erkannt. Dabei wird zeit¬ gleich mit einem Entkoppeln des Schaltanschlusses von dem vorgegebenen Schaltpotenzial eine Zusatzstromquelle an den Schaltanschluss verbunden.
Bevorzugt ist zwischen dem Schaltanschluss und dem ersten Schaltpotenzial ein Kondensator vorgesehen, mittels dem der Spannungsabfall ermittelt wird.
Gemäß der Erfindung wird kurzzeitig eine zusätzliche Strom¬ quelle zugeschaltet, die zum Beispiel ein jeweiliges Laden oder Entladen eines an dem Schaltanschluss angeschlossenen Kondensators unterstützt und beschleunigt. So erreicht bei¬ spielsweise im Open-Load-Fall der Schaltanschluss rasch ein beispielsweise bekanntes Diagnosepotenzial.
Vorzugsweise wird die Zusatzstromquelle für einen vorbestimm¬ ten Filterzeitraum an den Schaltanschluss verbunden. In einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens wird die Zu¬ satzstromquelle von dem Schaltanschluss entfernt, falls ein an dem Schaltanschluss gemessenes Messpotenzial einem Diagno- sepotenzial entspricht. Das Diagnosepotenzial kann derart ge¬ wählt werden, dass beispielsweise im Falle einer Open-Load- Situation das Diagnosepotenzial von dem Messpotenzial durch¬ laufen werden muss, um einen Potenzialgleichgewicht herzu¬ stellen bzw. ein Ladungsausgleich der auf dem Kondensator ab- gespeicherten Ladung zu gewährleisten.
Vorzugsweise weist das Verfahren die folgenden Verfahrens¬ schritte auf:
- Entkoppeln der Lasteinrichtung von dem Schaltanschluss;
- Anlegen eines Referenzpotenzials an den Schaltanschluss; und
- Zuschalten einer Zusatzstromquelle zwischen einem Einstell¬ potenzial und dem Schaltanschluss bis ein Messpotenzial an dem Schaltanschluss dem Diagnosepotenzial entspricht oder bis eine vorgegebene Filterzeit abgelaufen ist, insbesondere zum Laden oder Entladen des Kondensators.
Es wird beispielsweise das an dem Schaltanschluss vorliegende Messpotenzial abgegriffen und mit dem Diagnosepotenzial ver¬ glichen. Wenn vorzugsweise der vorgegebene Filterzeitraum derart gewählt ist, dass durch Laden oder Entladen des Kondensators innerhalb des Filterzeitraums mittels dem angeleg¬ ten Referenzpotenzial und der Zusatzstromquelle der Schaltan- Schluss auf das Referenzpotenzial gebracht werden kann, ist eine besonders hohe Diagnose- bzw. Schaltfrequenz für eine entsprechende Schalteinrichtung gegeben, da durch das Zuschalten der Zusatzstromquelle ein besonders schnelles Laden oder Entladen des Kondensators möglich ist. Das jeweilige Di- agnosepotenzial kann dabei derart gewählt werden, dass es von dem Messpotenzial zeitlich vor dem Referenzpotenzial erreicht wird.
In einer Variante des Verfahrens ist die Lasteinrichtung zwi- sehen dem Schaltanschluss und einem Massepotenzial als vorge¬ gebenes Schaltpotenzial vorgesehen, und der Schaltanschluss ist mittels einem steuerbaren Schalter an ein Batteriepotenzial koppelbar. Dabei wird nach dem Entkoppeln der Lasteinrichtung von dem Batteriepotenzial ein Nichtverbundensein der Lasteinrichtung mit dem Schaltanschluss und/oder mit dem Massepotenzial detektiert, falls das Messpotenzial innerhalb des Filterzeitraums in einem vorgegebenen Open-Load-Potenzial- Bereich liegt. Bei dieser auf einen High-Side-Schalter zugeschnittenen Verfahrensvariante wird bei Vorliegen der Open- Load-Situation der Kondensator, insbesondere über die Zusatzstromquelle, rasch entladen, sodass sich das Referenzpotenzial an dem Schaltanschluss einstellen müsste. Das Diagnosepo¬ tenzial liegt dann vorzugsweise oberhalb des Referenzpotenzi¬ als. Der Open-Load-Potenzialbereich kann dann als eine Span- nung zwischen einem oberen und einem unteren Diagnosepotenzial definiert werden. In einer weiteren Variante des Verfahrens ist die Lastein¬ richtung zwischen dem Schaltanschluss und einem Batteriepo¬ tenzial als vorgegebenes Schaltpotenzial vorgesehen, und der Schaltanschluss ist mittels einem steuerbaren Schalter an ein Massepotenzial koppelbar. Dabei wird nach dem Entkoppeln der Lasteinrichtung von den Massepotenzial ein Nichtverbundensein der Lasteinrichtung mit dem Schaltanschluss und/oder mit dem Batteriepotenzial detektiert, falls das Messpotenzial inner¬ halb des Filterzeitraums in einem vorgegebenen Open-Load- Potenzial-Bereich liegt.
In dieser auf einen Low-Side-Schalter zugeschnittenen Verfahrensvariante wird der Kondensator, insbesondere durch die Zu¬ satzstromquelle, rasch aufgeladen, sodass sich das Referenz- potenzial im Schaltanschluss einstellen müsste. Das Diagnose¬ potenzial liegt dann vorzugsweise unterhalb des Referenzpo¬ tenzials. Sobald das Diagnosepotenzial erreicht wird, wird die Zusatzstromquelle abgeschaltet und ein Diagnoseergebnis bereitgestellt .
Eine Schaltungsanordnung zur Detektion des Zustandes einer zwischen einem Schaltanschluss und einem ersten Schaltpotenzial verbindbaren Lasteinrichtung weist auf:
- einen steuerbaren Schalter, welcher zwischen dem Schaltanschluss und einem zweiten Schaltpotenzial verbunden ist; und
- eine ersten Stromquelle, welche zwischen einem ersten Einstellpotenzial und dem Schaltanschluss verbunden ist, und ei- ne zweite Stromquelle, welche zwischen dem Schaltanschluss und einem zweiten Einstellpotenzial verbunden ist, wobei zwi¬ schen der ersten und der zweiten Stromquelle an dem Schaltanschluss ein Referenzpotenzial abgreifbar ist; und
- eine Zusatzstromquelle, welche zwischen dem ersten Ein¬ stellpotenzial und dem Schaltanschluss zuschaltbar ist. Diese Schaltungsanordnung bildet beispielsweise einen High- Side-Schalter mit einer raschen Diagnosemöglichkeit zu dem Lastzustand aus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Schaltungsanordnung zur Detektion des Zustandes einer an einen Schaltan- schluss verbindbaren Lasteinrichtung vorgesehen, mit:
- einem steuerbaren Schalter, welcher zwischen dem Schaltan- Schluss und einem ersten Schaltpotenzial verbunden ist;
- einer ersten Stromquelle, welche zwischen einem ersten Einstellpotenzial und dem Schaltanschluss verbunden ist, und ei¬ ner zweiten Stromquelle, welche zwischen dem Schaltanschluss und einem zweiten Einstellpotenzial VP verbunden ist, wobei zwischen der ersten und der zweiten Stromquelle an dem Schaltanschluss ein Referenzpotenzial abgreifbar ist; und mit
- einer Zusatzstromquelle, welche zwischen dem zweiten Ein- Stellpotenzial und dem Schaltanschluss zuschaltbar ist.
Dabei ist die Lasteinrichtung zwischen dem Schaltanschluss und einem zweiten Schaltpotenzial verbindbar.
Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere für einen Low- Side-Schalter, der ebenfalls eine kurze Filterzeit und damit eine hohe Schaltfrequenz erlaubt. Vorzugsweise ist der jewei¬ lige steuerbare Schalter als MOSFET, insbesondere als P- oder N-Kanal-MOSFET, ausgeführt. Vorzugsweise sind ferner die ers- te und zweite Stromquelle und/oder die Zusatzstromquelle als zuschaltbare steuerbare Stromquellen ausgeführt. Vorzugsweise ist ferner ein Kondensator vorgesehen, welcher zwischen dem Schaltanschluss und dem ersten Schaltpotenzial verbunden ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist eine an den Schaltanschluss gekoppelte Steuereinrichtung vorgesehen, welche derart ausgeführt ist, dass ein erfindungsgemäßes Ver- fahren zum Detektieren des Zustandes des an den Schaltan- schluss verbindbaren Lasteinrichtung durchgeführt wird.
Dabei weist die Steuereinrichtung vorteilhafter Weise eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Messpotenzials mit dem Diagnosepotenzial auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schaltungsanordnung als integrierter High-Side-Schalter oder Low-Side- Schalter ausgeführt, wobei der steuerbare Schalter, die erste und zweite Stromquelle, die Zusatzstromquelle und die Steuer¬ einrichtung integriert auf einem Chip ausgebildet sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge- genstand der Unteransprüche sowie der folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele .
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigt dabei:
Figur 1: eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
Figur 2: eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 3: Spannungsverläufe für die erste Ausführungsform der Schaltungsanordnung;
Figur 4: eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
Figur 5: Spannungsverläufe für die zweite Ausführungsform der Schaltungsanordnung; und
Figur 6: eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung . In den Figuren sind, sofern nichts Anderes angegeben ist, gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit demselben Bezugs¬ zeichen versehen worden.
In der Figur 1 ist eine erste Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Detektion des Zustandes einer an einen Schaltanschluss verbindbaren Lasteinrichtung als High-Side- Schalter dargestellt. Die Schaltungsanordnung 1 weist einen Steuereingang 12 und einen Schaltanschluss 5 auf. An den Schaltanschluss 5 ist eine Lasteinrichtung 2 verbindbar, die beispielsweise zwischen dem Schaltanschluss 5 und einem ers¬ ten Schaltpotenzial, das hier als Massepotenzial GND gewählt ist, verbunden ist. Zwischen dem Schaltanschluss 5 und Masse¬ potenzial ist ferner ein Pufferkondensator 3 angeschlossen, der Spannungsspitzen abpuffert und somit die elektromagneti¬ sche Verträglichkeit des High-Side-Schalters mit gewährleis¬ tet.
Es ist ein als Leistungs-MOSFET-Transistor ausgeführter steu- erbarer Schalter 4 vorgesehen, der einen Steueranschluss bzw. Gate-Anschluss 13 und eine steuerbare Strecke zwischen einem Source-Anschluss 14 und einem Drain-Anschluss 15 aufweist. Der Drain-Anschluss 15 ist an ein zweites Schaltpotenzial VBR, das beispielsweise ein von einer Batteriespannung abge- leitetes Batteriepotenzial VBR von 12 Volt einer Autobatterie aufweist. Der Source-Anschluss 14 ist an den Schaltanschluss 5 verbunden. Über den Steuereingang 12 des High-Side- Schalters 1 ist ein logisches Steuersignal CTR an den Gate- Anschluss 13 koppelbar, wodurch der Schalttransistor 4 die steuerbare Strecke entweder öffnet oder schließt und somit eine Kopplung des Schaltanschlusses 5 an das Batteriepotenzi¬ al VBR auslöst, oder eine Entkopplung, bei logischem Low- Pegel an dem steuerbaren Anschluss 13 hervorruft. Die Last¬ einrichtung 2 ist somit zwischen dem Massepotenzial GND und dem Batteriepotenzial koppelbar.
Zur Bereitstellung eines Referenzpotenzials VREF an einem Leitungsknoten 16 ist eine erste und zweite Stromquelle 6, 8 vorgesehen. Die erste Stromquelle 6 ist zwischen dem Lei¬ tungsknoten 16 und einem ersten Einstellpotenzial VN über einen steuerbaren Schalter 7 verbunden. Die zweite Stromquelle 8 ist zwischen dem Leitungsknoten 16 und einem zweiten Ein- Stellpotenzial VP mittels einem steuerbaren Schalter 9 schaltbar. Die Schalter 7, 9 sind von einer Steuereinrichtung 22 derart gesteuert, dass eine konstantes Referenzpotenzial VREF an dem Leitungsknoten 16 anliegt. Dazu ist die Steuereinrichtung 22 an den Leitungsknoten 16 gekoppelt und gibt Steuersignale CTl, CT2 an die Schalter 7,9 aus. Typischerwei¬ se ist das erste Einstellpotenzial VN auf 0 Volt, also Masse gelegt und das zweite Einstellpotenzial VP liegt bei einem logischen Pegel von 5 Volt. Bei einer Gleichdimensionierung der ersten und der zweiten Stromquelle 6, 8 auf üblicherweise etwa 0,1mA ergibt sich bei einer Zuschaltung der Stromquellen 6, 8 ein Referenzpotenzial von 2,5 Volt an dem Leitungsknoten 16 bzw. dem Schaltanschluss 5. Ferner ist eine Zusatzstrom¬ quelle 10, die über einen Schalter 11 zwischen dem ersten Einstellpotenzial VN und dem Schaltanschluss 5 verbindbar ist, vorgesehen. Diese Zusatzstromquelle 10 hat in einem Aus¬ führungsbeispiel eine Dimensionierung vom 20 mA.
Um zu Diagnostizieren, ob die Lasteinrichtung 2 sicher elektrisch mit dem Schaltanschluss 5 und dem Massepotenzial GND verbunden ist, werden im Wesentlichen die in der Figur 2 dargestellten Verfahrensschritte ausgeführt.
Um eine Diagnose durchzuführen wird in einem ersten Schritt Sl über das Steuersignal CTR der Transistor 4 ausgeschaltet, d.h. der Schaltanschluss 5 wird vom dem Batteriepotenzial VBR entkoppelt. Gleichzeitig mit dem Abschalten des Transistors 4 wird der Schalter 11 im Schritt S2 geschlossen, sodass über die Zusatzstromquelle 10 der Kondensator 3 entladen werden kann, falls die Last 2 von dem Schaltanschluss 5 getrennt wurde. Dies kann beispielsweise durch eine lose Leitung im Motor oder Kabelbaum eines Fahrzeuges geschehen. Ferner wird die Filterzeit T gestartet, welche den Zeitraum für die Diagnose festlegt. T wird z. B. so gewählt, dass sich bei einer Open-Load-Situation mit zugeschalteter Zusatzstromquelle 10 innerhalb dieser Filterzeit T das Potenzial V2 am Schaltanschluss 5 einstellen kann.
Im Schritt S3 wird das an dem Schaltanschluss 5 vorliegende Potenzial als Messpotenzial VM gemessen und überprüft, ob dieses innerhalb des Open-Load-Potenzialbereichs V2 - Vl liegt. V2 kann beispielsweise 3 Volt und Vl 2 Volt betragen. Es kann dabei aus dem Vergleichsergebnis oder dem zeitlichen Verlauf des Messpotenzials VM ermittelt werden, ob beispiels¬ weise ein Open-Load-Fehler vorliegt, d.h. die Lasteinrichtung 2 nicht mit Schaltanschluss 5 verbunden ist. Falls das Diag¬ nosepotenzial V2 erreicht wird, wird die Zusatzstromquelle 10 im Schritt S4 abgeschaltet. In diesem Fall muss eine nicht verbundene Last 2 vorliegen. Falls jedoch VM nicht innerhalb von V2-V1 liegt, wird im Schritt S5 überprüft, ob der Filter¬ zeitraum T abgelaufen ist. Ist dies nicht der Fall, wird der Schritt S5 erneut durchgeführt. Falls festgestellt wird, dass die Filterzeit abgelaufen ist und sich das Messpotenzial nicht an das Diagnosepotenzial V2 angenähert hat, kann ge¬ schlossen werden, dass kein Fehlerzustand der Lasteinrichtung vorliegt. Gleichzeitig nach Ablauf der Filterzeit T im Schritt S4 die Zusatzstromquelle abgeschaltet. Im abschlie¬ ßenden Schritt S6 wird ein entsprechendes Diagnoseergebnis ausgegeben. Wurde hingegen der Schritt S4 eingeleitet, wird ein Open-Load-Fehler im Schritt S6 diagnostiziert.
Die Figur 3 zeigt mögliche Spannungsverläufe des Messpotenzi¬ als VM und die zeitliche Abfolge des Schaltens der Zusatz- Stromquelle und der Filterzeit T schematisch. Zu Zeiten t < to wird davon ausgegangen, dass der Schalttransistor 4 den Schaltanschluss VM und die daran angekoppelte Lasteinrichtung 2 auf Batteriepotenzial VBR schaltet. Um die Diagnose durch¬ zuführen, also festzustellen, ob die Lasteinrichtung 2 zuver- lässig an den Schaltanschluss verbunden ist, wird zum Zeit¬ punkt to der Transistor 4 abgeschaltet, d.h. der Schaltan¬ schluss 5 wird von dem Batteriepotenzial VBR entkoppelt. Dies wird über das Steuersignal CTR gesteuert. Gleichzeitig liegt an dem Leitungsknoten 16 das durch die Stromquellen 6, 8 bereitgestellte Referenzpotenzial VREF an. Falls die Lastein¬ richtung 2 durch eine Störung nicht an den Schaltanschluss 5 verbunden ist, muss der Kondensator 3 zunächst entladen wer- den bis sich an dem Schaltanschluss 5 das Referenzpotenzial VREF von 2,5 Volt einstellt.
Die gestrichelte Kurve VMO zeigt den Verlauf der gemessenen Spannung VMO ohne eine zusätzliche Stromquelle. Der Kondensa- tor 3 wird in diesem Fall nur langsam über die Stromquelle 6 entladen, sodass sich erst zum Zeitpunkt t2 das Referenzpo¬ tenzial VREF einstellt und eine Open-Load-Störung erkannt werden könnte. Erfindungsgemäß wird jedoch zeitgleich mit dem Entkoppeln die Zusatzstromquelle 10 über den Schalter 11 zu- geschaltet, dies ist durch den Verlauf des Steuersignals CT3 (siehe Figur 6) angedeutet. Dadurch kann bei dem Open-Load- Zustand der Kondensator 3 erheblich schneller auch über die Zusatzstromquelle 10 entladen werden, sodass sich VM bereits nach einem erheblich kürzeren Zeitraum ti dem Referenzpoten- zial VREF an dem Schaltanschluss 5 annähert und das Diagnose¬ potenzial V2 erreicht. Dies ist in der Figur 3 durch die durchgezogene Linie angedeutet. Somit kann bereits nach ti die Zusatzstromquelle 10 wieder abgeschaltet werden und mit Ablauf der Filterzeit T die Fehlerdiagnose ausgegeben werden.
Eine Filterzeit T wird so eingestellt, dass nach Ablauf der Filterzeit T der Kondensator 3, welcher beispielsweise in der Größenordnung von 6,8nF ausgeführt ist, bei Zuschalten aller drei Stromquellen 6, 8, 10 sicher derart entladen wird, dass der Open-Load-Potenzialbereich zwischen V2 und Vl erreicht wird. Es kann somit zum Zeitpunkt to+T, der erheblich früher als t2 liegt, ermittelt werden, ob eine Open-Load-Situation vorliegt .
Für den Fall, dass kein Fehlerzustand vorliegt, also die Lasteinrichtung 3 wie vorgesehen an den Schaltanschluss 5 verbunden ist, stellt sich praktisch gleichzeitig mit dem Entkoppeln des Schaltanschlusses 5 von dem Batteriepotenzial VBR zum Zeitpunkt to das Massepotenzial GND an dem Schaltan- schluss ein, da der Kondensator 3 sofort über die Last entla¬ den wird. Werden daher Spannungen unterhalb von Vl nach dem Entkoppeln gemessen, kann von keiner Störung ausgegangen wer- den .
Falls hingegen ein Kurzschluss des Schaltanschlusses 5 auf das Batteriepotenzial VBR vorliegt ergibt sich auch nach Ab¬ lauf der Filterzeit T zum Zeitpunkt ti kein unterhalb von V2 liegendes Potenzial am Schaltanschluss 5, sodass auch diese Fehlersituation erkannt werden kann.
Die durch Zuschalten der Zusatzstromquelle 10 erheblich redu¬ zierte Entladezeit des Kondensators 3 lässt eine deutlich er- höhte Schaltfrequenz zu, da bereits zum Zeitpunkt ti mit dem Schalter 1 durch Ansteuern des Gate-Anschlusses 13 des Transistors 4 wieder ein Ankoppeln des Batteriepotenzials erfol¬ gen kann. Durch das Zuschalten der Zusatzstromquelle 10 nur während der Durchführung der Diagnose bzw. Detektion eines vorliegenden oder nichtvorliegenden Fehlers, ergeben sich auch kaum Leckströme. Die Detektion eines potenziell mögli¬ chen Open-Load-Zustandes der Lasteinrichtung 2 erfolgt bei statisch ausgeschaltetem, also entkoppeltem Schaltanschluss 5. Da jedoch nur eine sehr kurzzeitige Erhöhung des Lade- bzw. Entladestroms des Kondensators 3 vorgesehen ist, besteht keine Gefahr einer Versorgung der Lasteinrichtung 2 durch den von der Zusatzstromquelle 10 gelieferten Strom.
Prinzipiell lässt sich die vorbeschriebene Variante des er- findungsgemäßen Verfahrens zum Detektieren des Zustandes der Lasteinrichtung auch auf einen Low-Side-Schalter anwenden. In der Figur 4 ist eine Ausführungsform eines entsprechenden Low-Side-Schalters 100 schematisch dargestellt. Der Low-Side- Schalter mit Diagnosefunktion 100 weist einen Steuereingang 12 und einen Schaltanschluss 5 auf. Zwischen dem Schaltanschluss 5 und dem Batteriepotenzial VBR ist eine Lasteinrich¬ tung 2 angeschlossen. Zwischen dem Schaltanschluss 5 und dem Massepotenzial GND ist ferner ein EMV Pufferkondensator 3 geschaltet .
Als steuerbarer Schalter 4 ist ein MOSFET-Transistor mit ei- nem Steueranschluss 13, einem Source-Anschluss 14 und einem Drain-Anschluss 15 vorgesehen, wobei der Source-Anschluss 14 an Masse GND angeschlossen ist und der Drain-Anschluss 15 an den Schaltanschluss 5 angeschlossen ist. Durch Einkoppeln eines Steuersignals CTR über den Steuereingang 12 an den Ga- teanschluss 13 kann der Transistor 4 geöffnet oder geschlos¬ sen werden, sodass eine Kopplung oder Entkopplung des Schaltanschlusses 5 an das Massepotenzial erfolgt.
Es ist eine erste und eine zweite Stromquelle 6, 8 vorgese- hen, die seriell mittels zweier von einer Steuereinrichtung 22 gesteuerten Schalter 7, 9 zwischen dem ersten Einstellpotenzial VN und einem zweiten Einstellpotenzial VP verbunden sind. Zwischen den beiden Stromquellen 6, 8 ist somit an einem Leitungsknoten 16 ein geregeltes Referenzpotenzial VREF abgreifbar. Ferner ist eine Zusatzstromquelle 10 zwischen dem Schaltanschluss 5 und dem zweiten Einstellpotenzial VP, was beispielsweise bei 5 Volt liegt, über einen zusätzlichen Schalter 11 schaltbar.
Um zu Diagnostizieren, ob die Lasteinrichtung 2 tatsächlich an dem Schaltanschluss 5 verbunden ist, kann zum Beispiel re¬ gelmäßig, d.h. periodisch mit einer vorgegebenen Filterzeit T eine Entkopplung des Schaltanschlusses 5 von dem Massean- schluss GND durch Schalten des Transistors 4 erfolgen. Da häufig entsprechende High-Side- oder Low-Side-Schalter von pulsweitenmodulierten Signalen angesteuert werden, ist die erfindungsgemäße Verringerung der Filterzeit T besonders günstig, da so geringere Pulsweiten und damit schnellere An¬ steuersignalfolgen CTR einsetzbar sind und dennoch eine Diag- nose des Lastzustandes möglich ist.
In der Figur 5 ist ein entsprechender Spannungsverlauf für ein Messpotenzial, welches am Schaltanschluss 5 abgegriffen werden kann und die zeitliche Abfolge des Schaltens der Zu¬ satzstromquelle und der Filterzeit T dargestellt. Wie in Be¬ zug auf die Figuren 1 und 3 beschrieben, wird zum Zeitpunkt to der Schalter 4 durch das Steuersignal CTR geöffnet, d.h. die steuerbare Strecke zwischen dem Source- und dem Drain- Anschluss 14, 15 des Transistors 4 wird hochohmig. Falls die Lasteinrichtung 2 entfernt wurde, müsste sich durch Zuschal- tung der beiden Stromquellen 6, 8 über die Schalter 7, 9 das Referenzpotenzial VREF von 2,5 Volt an dem Leitungsknoten 16 bzw. dem damit verbunden Schaltanschluss 5 einstellen. Falls nur diese beiden Stromquellen 6, 8 aktiv sind, ergibt sich die mit VMO bezeichnete gestrichelte Kurve für das Messpoten¬ zial, d.h. zu einem späteren Zeitpunkt t2 wurde der Kondensa¬ tor über die Stromquelle 8 aufgeladen, sodass sich VREF am Schaltanschluss 5 ergibt.
Erfindungsgemäß ist allerdings die Zusatzstromquelle 10 vor¬ gesehen, welche zeitgleich mit dem Entkoppeln von GND über den Schalter 11 an den Schaltanschluss 5 geschaltet wird. Da- durch ergibt sich die durchgezogene Linie für den Verlauf des Messpotenzials VM. Bereits zu einem erheblich früheren Zeit¬ punkt ti stellt sich das Diagnosepotenzial Vl < VREF an dem Schaltanschluss 5 ein, da die Zusatzstromquelle 10 den Kon¬ densator 3 rascher auflädt. Der Filterzeitraum T kann damit erheblich reduziert werden.
Mögliche Dimensionierungen der ersten und zweiten Stromquelle 6, 8 liegen bei etwa 0,1 mA, wobei die kurzeitig zugeschalte¬ te Zusatzstromquelle 10 als 2mA Stromquelle ausgeführt werden kann. Bei einer Kapazität von 6,8nF des Kondensators 3 erge¬ ben sich so Diagnose- oder Schaltfrequenzen von etwa 5kHz .
Es kann demnach auf eine Open-Load-Situation geschlossen werden, wenn das Messpotenzial in einem Bereich zwischen Vl und V2 liegt. Geeignete Werte sind beispielsweise für Vl = 2V und V2 = 3V. Stellt sich eine Spannung in diesem Bereich zwischen Vl und V2 während des Filterzeitraums T nach Entkoppeln des Schaltanschlusses 5 von dem Massepotenzial GND ein, wird ein Open-Load-Zustand erkannt. Falls hingegen nach der Entkopp¬ lung ein Kurzschluss des Schaltanschlusses 5 auf Masse GND vorliegt, wird das Messpotenzial deutlich unterhalb von Vl liegen, nämlich praktisch auf Massepotenzial GND. Falls die Lasteinrichtung 2 ordnungsgemäß ohne Störung an dem Schaltan- schluss 5 verbleibt, stellt sich an dem Schaltanschluss 5 ein gegen VBR verlaufendes Messpotenzial VM ein.
Die Figur 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Schaltungsanordnung. Die als High-Side-Schalter ausgeführte Schaltungsanordnung 200 weist im Wesentlichen dieselben Elemente der in Figur 1 dargestellten Schaltungsanordnung 1 auf.
Ferner ist eine Steuereinrichtung 22 vorgesehen, die einen
Komparator 17 und einen Controller 20 aufweist. Der Kompara- tor 17 hat einen ersten Eingang 18 und einen zweiten Eingang 19 wobei der zweite Eingang 19, an das Referenzpotenzial VREF verbunden ist. Der erste Eingang 18 des Komparators 17 ist an den Schaltanschluss 5 verbunden. Der Komparator 17 liefert ein Vergleichsergebnis CPR an den Controller 20, welcher Steuersignale CTl, CT2, CT3 an die steuerbar ausgeführten Schalter 7, 9, 11 liefert zum Ankoppeln der ersten und zweiten Stromquelle 6 und 8 sowie der Zusatzstromquelle 10. Der Komparator 17 kann beispielsweise ein Vergleichsergebnis CPR ausgegeben, dass das Messpotenzial VM größer, kleiner oder gleich dem Diagnosepotenzial V2 ist.
Der Controller 20 der Steuereinrichtung 16 wertet dieses Er- gebnis CPR aus und liefert ein Fehlersignal ER an einen Feh¬ lerausgang 21 der Schaltungsanordnung 200. Die Steuereinrichtung 16 ist dabei derart ausgestaltet, dass ein erfindungsge¬ mäßes Verfahren zum Detektieren des Zustandes der Lasteinrichtung 2, beispielsweise wie es hinsichtlich der Figuren 1- 3 erläutert wurde, ausführt.
Denkbar ist auch eine Ausführung der Steuereinrichtung 22 mit zwei Komparatoren, die das Messpotenzial jeweils mit einem unteren und einem oberen Diagnosepotenzial Vl, V2 verglei¬ chen. Dann ist feststellbar, ob ein Messpotenzial VM an dem Schaltanschluss 5 in dem Open-Load-Potenzialbereich V2-V1 vorliegt. In der Figur 6 ist ein entsprechender optionaler Komparator 17' mit einem ersten und einem zweiten Eingang
18', 19' dargestellt, der ein zweites Vergleichsergebnis CPR' an die Steuereinrichtung 20 liefert. Der zweite Eingang 18' ist dabei an das untere Diagnosepotenzial Vl verbunden, und der erste Eingang 18' an den Schaltanschluss 5.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eignet sich insbe¬ sondere zur Integration auf einem Halbleiter-Chip zum Einsatz im Kraftfahrzeugbereich, wo häufig Leistungsschalter als High- oder Low-Side-Schalter eingesetzt werden. Durch das er- findungsgemäße Zuschalten der Zusatzstromquelle ergibt sich eine verbesserte Diagnosefähigkeit zum Erkennen von bei¬ spielsweise Open-Load-Zuständen der vorgesehen Lasteinrichtung.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht darauf be¬ schränkt sondern vielfältig modifizierbar. Die angegebenen Stromstärken und Spannungen sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Es ist ferner denkbar, mehrere entsprechende High- Side- oder Low-Side-Schalter in einem integrierten Halbleiterbaustein auszuführen, wobei jeweils ein Fehlerausgang den Zustand oder Status der jeweiligen angeschlossenen Last ausgibt. Die Erfindung ist zudem einfach implementierbar, da eine zusätzliche oder zeitweise zugeschaltete Stromquelle kei- nen nennenswerten Schaltungsmehraufwand darstellt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Detektieren des Zustandes einer an einen Schaltanschluss (5) verbindbaren Lasteinrichtung (2), wobei der Schaltanschluss (5) an ein vorgegebenes Schaltpotenzial (GND, VBR) koppelbar und entkoppelbar ist, wobei ein Verbundensein der Lasteinrichtung (2) an dem Schaltanschluss (5), ein nicht Verbundensein der Lasteinrichtung (2) an dem Schaltanschluss (5) oder ein Kurzschluss zwischen dem Schalt¬ anschluss (5) und einem ersten oder einem zweiten Schaltpotenzial (GND, VBR) in Abhängigkeit von einem Spannungsabfall an dem Schaltanschluss (5) erkannt wird, und wobei zeitgleich mit einem Entkoppeln des Schaltanschlusses (5) von dem vorge- gebenen Schaltpotenzial (GND, VBR) eine Zusatzstromquelle (10) an den Schaltanschluss (5) verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, da du r ch ge k e n n z e i ch n e t , dass der Spannungsabfall mittels einem zwischen dem Schaltan¬ schluss (5) und dem ersten Schaltpotenzial (GND) verbundenen Kondensator (3) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da du r ch ge k e n n z e i ch n e t , dass die Zusatzstromquelle (10) für einen vorbestimmten Fil¬ terzeitraum (T) an den Schaltanschluss (5) verbunden wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zusatzstromquelle (10) von dem Schaltanschluss ent¬ fernt wird, falls ein an dem Schaltanschluss (5) gemessenes Messpotenzial (VM) einem Diagnosepotenzial (Vl, V2) ent¬ spricht .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verfahren die folgenden Verfahrenschritte aufweist: a) Entkoppeln der Lasteinrichtung (2) von dem Schaltanschluss (5);
b) Anlegen eines Referenzpotenzials (VREF) an den Schaltanschluss (5) ; und
c) Zuschalten einer Zusatzstromquelle (10) zwischen einem Einstellpotenzial (VN, VP) und dem Schaltanschluss (5) bis ein Messpotenzial (VM) an dem Schaltanschluss (5) einem Diag¬ nosepotenzial (Vl, V2 ) entspricht oder bis eine vorgegebene Filterzeit (T) abgelaufen.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, da du r ch ge k e n n z e i ch n et , dass ferner die Verfahrensschritte vorgesehen sind:
d) Messen des an dem Schaltanschluss (5) vorliegenden Messpo¬ tenzials (VM) ;
e) Vergleichen des Messpotenzials (VM) mit dem Diagnosepotenzial (Vl, V2);
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Lasteinrichtung (2) zwischen dem Schaltanschluss (5) und einem Massepotenzial (GND) als vorgegebenes Schaltpoten¬ zial vorgesehen ist und der Schaltanschluss (5) mittels einem steuerbaren Schalter (4) an ein Batteriepotenzial (VBR) kop- pelbar ist, wobei nach dem Entkoppeln der Lasteinrichtung (2) von dem Batteriepotenzial (VBR) ein nicht Verbundensein der Lasteinrichtung (2) mit dem Schaltanschluss und/oder mit dem Massepotenzial (GND) detektiert wird, falls das Messpotenzial (VM) innerhalb des Filterzeitraums (T) in einem vorgegeben Open-Load-Potenzialbereich (V2-V1) liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Lasteinrichtung (2) zwischen dem Schaltanschluss (5) und einem Batteriepotenzial (VBR) als vorgegebenes Schaltpo¬ tenzial (5) vorgesehen ist und der Schaltanschluss mittels einem steuerbaren Schalter (4) an ein Massepotenzial (GND) koppelbar ist, wobei nach dem Entkoppeln der Lasteinrichtung (2) von dem Massepotenzial (GND) ein nicht Verbundensein der Lasteinrichtung (2) mit dem Schaltanschluss (5) und/oder mit dem Batteriepotenzial (VBR) detektiert wird, falls das Mess¬ potenzial (VM) innerhalb des Filterzeitraums (T) in einem vorgegeben Open-Load-Potenzialbereich (V2-V1) liegt.
9 . Verfahren nach e inem der Ansprüche 2 - 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der vorgegebene Filterzeitraum (T) derart gewählt ist, dass durch Laden oder Entladen des Kondensators (3) innerhalb des Filterzeitraums (T) mittels dem angelegten Referenzpoten¬ zial (VREF) und der Zusatzstromquelle (10) der Schaltan¬ schluss (5) auf das Referenzpotenzial (VREF) gebracht wird.
10. Schaltungsanordnung (1, 200) zur Detektion des Zustandes einer zwischen einem Schaltanschluss (5) und einem ersten Schaltpotenzial (GND) verbindbaren Lasteinrichtung (2) mit:
a) einem steuerbaren Schalter (4), welcher zwischen dem Schaltanschluss (5) und einem zweiten Schaltpotenzial (VBR) verbunden ist;
b) einer ersten Stromquelle (6), welche zwischen einem ersten Einstellpotenzial (VN) und dem Schaltanschluss (5) verbunden ist, und einer zweiten Stromquelle (8), welche zwischen dem Schaltanschluss (5) und einem zweiten Einstellpotenzial (VP) verbunden ist, wobei zwischen der ersten und der zweiten Stromquelle (6, 8) an dem Schaltanschluss (5) ein Referenzpo¬ tenzial (VREF) abgreifbar ist; und mit
c) einer Zusatzstromquelle (10), welche zwischen dem ersten Einstellpotenzial (VN) und dem Schaltanschluss (5) zuschalt¬ bar ist.
11. Schaltungsanordnung (100) zur Detektion des Zustandes einer an einen Schaltanschluss (5) verbindbaren Lasteinrichtung (2) mit:
a) einem steuerbaren Schalter (4), welcher zwischen dem Schaltanschluss (5) und einem ersten Schaltpotenzial (GND) verbunden ist;
b) einer ersten Stromquelle (6), welche zwischen einem ersten Einstellpotenzial (VN) und dem Schaltanschluss (5) verbunden ist, und einer zweiten Stromquelle (8), welche zwischen dem Schaltanschluss (5) und einem zweiten Einstellpotenzial (VP) verbunden ist, wobei zwischen der ersten und der zweiten Stromquelle (6, 8) an dem Schaltanschluss (5) ein Referenzpo¬ tenzial (VREF) abgreifbar ist; und mit
c) einer Zusatzstromquelle (10), welche zwischen dem zweiten Einstellpotenzial (VP) und dem Schaltanschluss (5) zuschalt- bar ist;
wobei die Lasteinrichtung (2) zwischen dem Schaltanschluss (5) und einem zweiten Schaltpotenzial (VBR) verbindbar ist.
12. Schaltungsanordnung (1, 100, 200) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , dass zwischen dem Schaltanschluss (5) und dem ersten Schalt¬ potenzial (GND) ein Kondensator (3) verbunden ist.
13. Schaltungsanordnung (1, 100, 200) nach einem der Ansprüche 10 - 12, dadurch gekennzeichnet , dass der steuerbare Schalter (4) als MOSFET, insbesondere als P-Kanal- oder N-Kanal-MOSFET, ausgeführt ist.
14. Schaltungsanordnung (1, 100, 200) nach einem der Ansprüche 10 - 13, dadurch gekenn ze i chnet , dass die erste, zweite Stromquelle (6, 8) und/oder die Zu¬ satzstromquelle (10) als zuschaltbare, steuerbare Stromquel¬ len ausgeführt sind.
15. Schaltungsanordnung (200) nach einem der Ansprüche 10 - 14, dadurch gekenn ze i chnet , dass eine an den Schaltanschluss (5) gekoppelte Steuerein- richtung (22) vorgesehen ist, welche derart ausgeführt ist, das ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9 durchgeführt wird.
16. Schaltungsanordnung (200) nach Anspruch 15, da du r ch ge k e n n z e i ch n e t , dass die Steuereinrichtung (22) mindestens eine Vergleichseinrichtung (17) zum Vergleichen des Messpotenzials (VM) mit dem Diagnosepotenzial (Vl, V2) aufweist.
17. Schaltungsanordnung (1, 100, 200) nach einem der Ansprüche 10 - 16, dadurch gekennzeichnet , dass die Schaltungsanordnung (1, 100, 200) als integrierter High-Side-Schalter oder Low-Side-Schalter ausgeführt ist, wo- bei der steuerbare Schalter (4), die erste und zweite Strom¬ quelle (6, 8), die Zusatzstromquelle (10) und die Steuerein¬ richtung (22) integriert in einem Chip ausgebildet sind.
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