WO2009121960A1 - Vorrichtung zum betreiben einer schaltungsanordnung - Google Patents

Vorrichtung zum betreiben einer schaltungsanordnung Download PDF

Info

Publication number
WO2009121960A1
WO2009121960A1 PCT/EP2009/054022 EP2009054022W WO2009121960A1 WO 2009121960 A1 WO2009121960 A1 WO 2009121960A1 EP 2009054022 W EP2009054022 W EP 2009054022W WO 2009121960 A1 WO2009121960 A1 WO 2009121960A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coupled
ese
input
output stage
switching output
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/054022
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bastian Arndt
Ralf Förster
Gunther Wolfarth
Johann Falter
Franz Laberer
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Publication of WO2009121960A1 publication Critical patent/WO2009121960A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/12—Modifications for increasing the maximum permissible switched current
    • H03K17/122—Modifications for increasing the maximum permissible switched current in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/0185—Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
    • H03K19/018585—Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only programmable

Definitions

  • the invention relates to a device for operating a circuit arrangement having at least one switching output stage for driving an electrical load.
  • Switch output stages find a variety of uses. They are often used to control electrical consumers. The mode of operation of a switching output stage corresponds to the functioning of a switch with which the coupled electrical consumer can be switched on and off. When designing the switching output stage, care must be taken that a current provided by the latter is large enough to be able to operate the respectively coupled electrical consumer. The maximum current which a switching output stage can deliver to the electrical consumer is called current carrying capacity.
  • switching output stages in the form of integrated circuits are used as standard components.
  • the driven by the switching output stages in different applications consumers can have differences in terms of their current consumption. So that the switching output stages are designed for the largest possible number of consumers, they are oversized in terms of their current carrying capacity. In this way can be realized with a switching power amplifier various applications that are intended for consumers of different power consumption.
  • the object underlying the invention is to provide a device for operating a circuit arrangement with at least to provide a switching power amplifier for driving an electrical load, which allows reliable operation of the circuit arrangement.
  • Circuit comprising a first input and a driver output.
  • an internal switching output stage is designed for coupling via the driver output with an external switching output stage arranged outside the integrated circuit.
  • the circuit arrangement is designed to control the internal switching output stage, depending on an evaluation of a potential difference between the first input and a reference potential, or to control the coupled external switching output stage via the internal switching output stage. This allows a replacement of the internal
  • the internal switching output stage has a lower current carrying capacity than the external switching output stage.
  • the internal switching power amplifier is replaced by the external switching power amplifier with adapted current carrying capacity.
  • the first input which is not electrically contacted externally to the integrated circuit, is connected to an operating supply voltage. This allows operation of the internal switching output stage in the event that no external switching output stage with the integ- coupled circuit without the use of other components.
  • the external switching output stage is formed with a control input and a first load-side terminal, wherein the control input is coupled to the driver output and the first load-side terminal is coupled to the first input. This allows a coupling of the external switching output stage with the integrated circuit.
  • the integrated circuit is designed so that the first input is directly connected to the reference potential. This allows the evaluation of the potential difference and has the consequence that the coupled external switching output stage is detected.
  • the coupled coupled external switching output of the first input is coupled to the reference potential via a first measuring resistor.
  • the integrated circuit is formed with a diagnostic unit which determines various operating states of the external switching output stage.
  • the functions of the diagnostic unit can thereby be made available to the external switching output stage.
  • the first input is coupled to the diagnostic unit, which is designed to detect an overload of the external switching output stage. NEN, depending on a measurement of the voltage drop across the first measuring resistor. This offers the possibility to determine an overload of the external switching output stage.
  • the diagnostic unit comprises a diagnostic input which is electrically coupled to a second load-side terminal of the external switching output stage provided for coupling a load. This offers the possibility of the external switching output stage to provide further functions of the diagnostic unit.
  • the internal switching output stage comprises two field-effect transistors coupled to a push-pull stage.
  • a first terminal of the first field effect transistor is coupled to the operating supply voltage.
  • a second terminal of the first field effect transistor is coupled to a first terminal of the second field effect transistor and the first field effect transistor and the second field effect transistor are coupled via the common coupling to the driver output.
  • the circuit arrangement is designed such that when driving the internal switching output of the first field effect transistor is turned off and is switched off when driving the external switching output of the second field effect transistor.
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement with an integrated circuit
  • FIG. 2 shows a circuit arrangement with an integrated circuit and an external switching output stage coupled thereto
  • Figure 3 shows a circuit arrangement with an integrated circuit and coupled external switching output stage for detecting an overload
  • FIG. 4 shows a circuit arrangement with an integrated circuit, an external switching output stage coupled thereto and exemplary embodiments
  • FIG. 5 shows a control structure
  • a circuit arrangement (FIG. 1) comprises an integrated circuit IS, an electrical load LAST coupled thereto and an external voltage source Vbat coupled to the electrical load LAST.
  • the external supply voltage Vbat may be fourteen volts, for example.
  • the integrated circuit is designed, for example, as an application-specific integrated circuit (ASIC). It is designed with an internal switching output stage ISE and can be used, for example, in an automobile for controlling the electrical load LAST.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the integrated circuit IS comprises, in addition to the internal switching output stage ISE, a control structure STKR, a diagnostic unit DIAG and an interface I / O. Furthermore, the integrated circuit IS comprises a driver output IS OUT, via which it is coupled to the electrical load LAST, a first input IS_SENS and a diagnostic input IS_DIAG.
  • the internal switching output stage ISE is coupled to the driver output IS_AUS and controls the electrical
  • the first input IS SENS is internally coupled to an operating supply voltage source to which an operating supply voltage Vdd is applied.
  • the operating supply voltage Vdd is typically between 4.5 and 5.5 volts.
  • the first input IS SENS is coupled to the control structure STKR and to the diagnostic unit DIAG.
  • the control structure STKR is further coupled to the one with the internal switching power amplifier ISE and the other with the interface I / O.
  • the diagnostic unit DIAG is also coupled on the input side to the diagnostic input IS DIAG, a reference potential GND and the internal switching power amplifier ISE via an internal overload protection D_ISE.
  • the diagnostic unit DIAG is coupled to transmit a protection signal via the protection signal terminal D_SCHUTZ to the control structure STKR.
  • the diagnostic unit DIAG has a diagnostic interface D_IO, which couples it to the exchange of information in both directions with the interface I / O.
  • the circuit arrangement is designed to control the electrical load LAST.
  • the electrical load LAST is triggered by the internal switching output stage ISE or by a coupled external switching output stage ESE (FIG. 2) which is operated via the internal switching output stage ISE.
  • Whether the circuit arrangement for controlling the electrical load LAST operates the internal switching output stage ISE or the coupled external switching output stage ESE depends on an evaluation of the potential difference between the first input IS_SENS and the reference potential GND. The evaluation is carried out by the control structure STKR.
  • the diagnostic input IS_DIAG is coupled to the driver output IS_AUS and to the electrical load LAST.
  • the first input IS_SENS is not contacted externally.
  • the reference potential GND is coupled to a second input IS GND of the integrated circuit IS.
  • the reference potential GND may be, for example, a ground potential.
  • the electrical load LAST is controlled via the driver output IS_AUS by means of the internal switching output stage ISE.
  • FIG. 2 shows the circuit arrangement with the integrated circuit IS and coupled external switching output stage ESE.
  • the external switching output stage ESE is thoroughlybilet with a control input ESE_EIN, a first load-side terminal ESE_ANS1 and a second load-side connection ESE_ANS2. It is coupled on the one hand via the control input ESE ON to the driver output IS_AUS of the integrated circuit IS and, on the other hand, via the first load-side connection ESE ANSI to the first input IS_SENS of the integrated circuit IS.
  • the second load-side connection ESE ANS2 is coupled to the
  • the first input IS SENS is connected directly to the second input IS_GND of the integrated circuit IS. There is no voltage between the first input IS SENS and the second input IS GND. As a result, the evaluation of the control structure STKR leads to an activation of the external switching power amplifier ESE via the internal switching power amplifier ISE as will be explained later with reference to Figure 5.
  • the embodiment of the circuit arrangement shown in FIG. 2 is preferably used when currents are required to trigger the electrical load, which currents are greater than the current carrying capacity of the internal switching output stage ISE.
  • the electrical load is controlled by the internal switching output stage ISE of the external switching power amplifier ESE, wherein the external switching output stage
  • ESE in their current carrying capacity can be adapted to the power requirement of the electrical load LAST. This means that any consumers with different power consumption can be controlled by the combination of internal switching output stage ISE and external switching output stage ESE.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the circuit arrangement with the integrated circuit IS and the external switching output stage ESE coupled thereto for detecting an overload. Furthermore, the diagnostics unit DIAG is still running.
  • the first input IS_SENS is electrically coupled to the second input IS GND via a first measuring resistor Rl.
  • the voltage drop at the first measuring resistor Rl is evaluated by the diagnostic unit DIAG to the effect that when exceeding a predetermined limit value, an overload is detected.
  • the overload may be, for example, an overcurrent, but it may also be an over-temperature.
  • the evaluation of the potential difference takes place by means of the external overcurrent comparator ESE_OC of the diagnostic unit DIAG.
  • the voltage drop across the first measuring resistor R1 is compared with a reference voltage of an external measuring resistor R1. current threshold U_ESE_OC. If the voltage dropping across the first measuring resistor Rl exceeds the value of the external overcurrent threshold U_ESE_OC, the diagnostic unit DIAG detects an overload of the external switching output stage ESE and the external switching output stage ESE is switched off.
  • the switching off of the external switching output stage ESE is effected by the control structure STKR after transmission of a protection signal via the protective signal connection D PROTECTION of a diagnostic base unit DIAG B.
  • This circuit arrangement is preferably used when an overload of the external switching power amplifier ESE is to be detected.
  • the diagnostic unit DIAG can also detect an overload of the internal switching output stage ISE. This is made possible by the measurement of a voltage drop at a second measuring resistor R2 coupled to the internal switching output stage ISE in the event that the electrical load LAST is activated via the internal switching output stage ISE. The value of the voltage drop across the second measuring resistor R2 is compared by an internal overcurrent comparator ISE OC of the diagnostic unit DIAG with an internal overcurrent threshold U ISE OC. If the voltage dropping across the second measuring resistor R2 exceeds the value of the internal overcurrent threshold U_ISE_OC, the diagnostic unit DIAG detects an overload of the internal switching output stage ISE and the internal switching output stage ISE is switched off.
  • the threshold value at which an overload is detected depends on the coupled electrical load LAST and, depending on the application, lies, for example, between a few milliamperes and one ampere.
  • the internal switching output stage ISE is switched off by the control structure STKR after transmission of a protection signal via the protective signal connection D PROTECTION of the diagnostic base unit DI AG B.
  • the diagnostic unit DIAG is designed to detect further operating states of the external switching output stage ESE. This is possible by the coupling of the external switching output stage ESE with the diagnostic unit DIAG via the second load-side connection ESE ANS2 of the external switching output stage ESE and the diagnostic input IS_DIAG.
  • the diagnostic unit DIAG can detect a short circuit in the external switching output stage ESE.
  • the diagnostic unit DIAG can detect an open circuit.
  • the basic mode of operation for detecting the further operating states of the external switching output stage ESE is as follows.
  • the diagnostic unit DIAG has a diagnostic base unit DIAG_B, a threshold reference voltage U_SCH, a short-circuit comparator KLS KOMP and a load comparator VOL_KOMP and is designed so that the threshold reference voltage U SCH, the short-circuit comparator KLS KOMP and the load comparator VOL_KOMP are coupled to the diagnostic input IS_DIAG ,
  • the threshold reference voltage U_SCH has a predetermined value, for example 2.5 volts.
  • the short-circuit comparator KLS COMP compares the voltage dropping at the diagnostic input IS_DIAG with a reference short-circuit threshold U KLS. If the voltage measured at the diagnostic input IS_DIAG falls below the value of the reference short-circuit threshold U KLS, for example 2 volts, then the diagnostic unit DIAG detects a short circuit.
  • the load comparator VOL_KOMP compares the voltage dropping at the diagnostic input IS DIAG with a reference load threshold U_VOL. If the voltage measured at the diagnostic input IS_DIAG falls below the value of the reference load threshold U VOL, for example 3 volts, the diagnostic unit DIAG recognizes that no load is connected. For example, a voltage dropping at the diagnostic input IS DIAG when the load is open is 2.5 volts.
  • the diagnostic unit DIAG detects a short circuit between the external supply voltage Vbat and the reference potential GND by means of the short-circuit comparator KLS KOMP. If such a short circuit is diagnosed, the diagnostic unit DI-AG initiates the control structure STKR via the protective signal connection
  • the diagnostic unit DIAG can provide their functions of the internal switching power amplifier ISE at uncoupled external switching power amplifier ESE.
  • the internal switching output stage ISE is not switched off in this case by the diagnostic unit DIAG when an overload is diagnosed.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the circuit arrangement with the integrated circuit IS, coupled external switching output stage ESE and an embodiment of the interface I / O.
  • the interface I / O comprises a contact pin PIN of the integrated circuit IS and a standardized interface, which is formed for example by a serial peripheral interface SPI, which are coupled via a switch UMS with the control structure.
  • the interface I / O can also be designed differently. It is coupled with the diagnostic unit DIAG via the diagnostic interface D IO and the serial peripheral interface SPI and with the control structure STKR via the switch UMS.
  • the control of the electrical Load LAST be switched on and off both by the internal switching power amplifier ISE and by the external switching power amplifier ESE.
  • the internal switching output stage ISE and the external switching output stage ESE are formed by means of field-effect transistors.
  • field-effect transistors which are operated as low-side switches and field-effect transistors, which are operated as high-side switches, lies in the polarity with respect to their drain and source connections.
  • high-side switches the drain terminal of the field effect transistors is coupled to a higher potential than the source terminal.
  • the internal switching output stage ISE may, for example, comprise two field-effect transistors T 1 and T 2 coupled to a push-pull stage.
  • a first terminal Tl S of the first field effect transistor Tl is applied in this case to the operating supply voltage Vdd.
  • a second terminal Tl D of the first field effect transistor Tl is coupled to a first terminal T2 S of the second field effect transistor T2 and the first field effect transistor Tl and the second field effect transistor T2 are coupled via the common coupling to the driver output IS_AUS.
  • the second field effect transistor T2 is coupled via a second terminal T2 D of the second field effect transistor T2 and the second measuring resistor R2 with the reference potential GND.
  • the second terminal Tl D of the first field effect transistor Tl may be coupled to an anode (A) of a diode Dl, whose cathode (K) is coupled to the first terminal T2 S of the second field effect transistor and to the driver output IS OUT of the integrated one Circuit IS. This prevents a current flow from the source of the external supply voltage Vbat via the electrical load LAST and the first field effect transistor Tl into the source of the operating supply voltage Vdd.
  • Both field effect transistors Tl and T2 are coupled to the control structure STKR.
  • the first field effect transistor Tl is coupled to the control structure STKR via the gate T1_G of the first field effect transistor T1 and the second field effect transistor T2 via the gate T2_G of the second field effect transistor T2.
  • the circuit arrangement is designed such that upon actuation of the internal switching output stage ISE, the first field effect transistor T1 is switched off and the second field effect transistor T2 is switched off when the external switching output stage ESE is activated.
  • the field effect transistors Tl and T2 of the internal switching output stage ISE can be formed by means of the same charge type.
  • the field effect transistors Tl and T2 may both be n-channel field effect transistors. However, they can both be designed as p-channel field-effect transistors. However, it is also possible that the two field effect transistors Tl and T2 are formed by means of different charge types.
  • the structure of the control structure STKR can be simplified in that the control structure STKR only via an output for driving the internal switching power amplifier ISE has.
  • the internal switching output stage ISE can also be formed by means of bipolar transistors, for example.
  • the external switching output ESE can also be designed differently. When coupled external switching power amplifier ESE this is preferably formed by components of the same technology as the internal switching power amplifier ISE.
  • the external switching output stage ESE can, for example, comprise a switching network having a third field-effect transistor T3 and a third and a fourth resistor R3 and R4.
  • the third resistor R3 is coupled via the control input EE_EIN to the driver output IS_AUS.
  • the third resistor R3 forms a voltage divider with the fourth resistor R4 coupled to the reference potential GND.
  • the third field effect transistor T3 is coupled via a gate T3_G of the third field effect transistor T3 to the third and the fourth resistor R3 and R4.
  • a third source T3 S forms the second load side terminal EE_ANS2, and a third drain T3_D forms the first load side terminal EE_ANS1.
  • Switching between the internal switching output stage ISE and the external switching output stage ESE or between the second field effect transistor T2 and the first field effect transistor T1 is effected by the control structure STKR.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the control structure STKR.
  • the control structure STKR comprises a comparator COMP with a reference voltage source U_REF, an RS flip-flop FF, two AND gates AND1 and AND2 and an exclusive OR gate XOR.
  • the control structure STKR is coupled to the first input IS SENS, with the diagnostic unit DIAG via the protective signal terminal D_SCHUTZ of the diagnostic base unit DI AG_B and via the switch UMS with the interface I / O (FIG. 4).
  • the control structure STKR is coupled to the gate Tl G of the first field effect transistor Tl and to the gate T2_G of the second field effect transistor T2.
  • the evaluation of the potential difference between the first input IS SENS and the voltage applied to the reference potential GND second input IS_GND by means of the comparator KOMP is coupled on the input side to the first input IS_SENS and the voltage reference source U REF and compares the voltage dropping at the first input IS SENS with that of the voltage reference source U_REF. If the voltage present at the first input IS SENS is greater than the voltage applied to the reference voltage source U_REF, then the comparator outputs a logic zero at its output, otherwise a logical one.
  • the basic mode of operation of the control structure STKR is as follows.
  • the control structure STKR of the integrated circuit IS can be switched on and off via the interface I / O.
  • the control structure STKR is turned on, at zero it is off.
  • Diagnostic unit DIAG via the protective signal connection D_SCHUTZ of the diagnostic base unit DIAG B coupled input ensures that the respectively activated switching output stage is switched off in case the DIAG diagnostic unit evaluates an operating state by an error of the selected
  • Switching power amplifier detects.
  • the control structure STKR controls either the second field effect transistor T2 on, or the external switching output stage ESE via the first field effect transistor Tl.
  • the output of the comparator KOMP is coupled on the one hand to an input of the first AND gate AND1 and on the other hand to an input of the exclusive OR gate XOR.
  • the output of the first AND gate AND1 is coupled to the gate T1_G of the first field effect transistor T1.
  • the other input of the first AND gate AND1 is coupled to the other input of the exclusive OR gate XOR and to the output on the other hand of the second AND gate AND2.
  • the exclusive OR gate XOR is output coupled to the gate T2_G of the second field effect transistor T2.
  • the second AND gate AND2 is coupled on the input side via an input to the interface I / O and via the other input to the inverted output of the RS flip-flop FF.
  • the input S of the RS flip-flop FF is coupled to the protection signal D_SCHUTZ the diagnostic unit DIAG.
  • the input R of the RS flip-flop is coupled on the one hand to the other input of the second AND gate AND2 and on the other hand to the interface I / O.
  • the protective signal terminal D_SCHUTZ of the diagnostic base unit DIAG B has a logical zero.
  • the inverted output of the RS flip-flop signals a logical one, and with the logic one of the interface I / O, the second AND gate AND2 also signals a logical one.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Eine Schaltungsanordnung umfasst eine integrierte Schaltung (IS) mit einem ersten Eingang (IS_SENS) und einem Treiberausgang (IS_AUS). In der integrierten Schaltung (IS) ist eine interne Schaltendstufe (ISE) ausgebildet zur Kopplung über den Treiberausgang (IS_AUS) mit einer außerhalb der integrierten Schaltung (IS) angeordneten externen Schaltendstufe (ESE). Die Schaltungsanordnung ist dazu ausgebildet, abhängig von einer Auswertung einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten Eingang (IS_SENS) und einem Bezugspotential (GND) die interne Schaltendstufe (ISE) anzusteuern oder, über die interne Schaltendstufe (IS) die gekoppelte externe Schaltendstufe (ESE) anzusteuern.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Betreiben einer Schaltungsanordnung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Schaltungsanordnung mit mindestens einer Schaltendstufe zum Ansteuern eines elektrischen Verbrauchers.
Schaltendstufen finden vielfältigen Einsatz. Sie werden viel- fach eingesetzt zur Ansteuerung von elektrischen Verbrauchern. Die Funktionsweise einer Schaltendstufe entspricht der Funktionsweise eines Schalters, mit dem der gekoppelte elektrische Verbraucher ein- und ausgeschaltet werden kann. Bei der Auslegung der Schaltendstufe muss darauf geachtet werden, dass ein von dieser bereitgestellter Strom groß genug ist, um den jeweils gekoppelten elektrischen Verbraucher betreiben zu können. Der maximale Strom, den eine Schaltendstufe an den elektrischen Verbraucher abgeben kann, wird als Stromtragfähigkeit bezeichnet.
Um Herstellungskosten von Schaltendstufen gering zu halten, werden Schaltendstufen in Form von integrierten Schaltungen als Standardkomponenten eingesetzt. Die mittels der Schaltendstufen in unterschiedlichen Anwendungen angesteuerten Verbraucher können dabei bezüglich ihrer Stromaufnahme Unterschiede aufweisen. Damit die Schaltendstufen für eine möglichst große Anzahl von Verbrauchern ausgelegt sind, werden sie bezüglich ihrer Stromtragfähigkeit überdimensioniert. Auf diese Weise lassen sich mit einer Schaltendstufe verschiedene Anwendungen realisieren, die für Verbraucher unterschiedlicher Stromaufnahme bestimmt sind.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zum Betrieb einer Schaltungsanordnung mit mindestens einer Schaltendstufe zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers zu schaffen, die einen zuverlässigen Betrieb der Schaltungsanordnung ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Vorrichtung zum Betrieb einer Schaltungsanordnung, die eine integrierte
Schaltung mit einem ersten Eingang und einem Treiberausgang umfasst. In der integrierten Schaltung ist eine interne Schaltendstufe ausgebildet zur Kopplung über den Treiberausgang mit einer außerhalb der integrierten Schaltung angeord- neten externen Schaltendstufe. Die Schaltungsanordnung ist dazu ausgebildet, abhängig von einer Auswertung einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten Eingang und einem Bezugspotential die interne Schaltendstufe anzusteuern oder, über die interne Schaltendstufe die gekoppelte externe Schaltendstufe anzusteuern. Dies ermöglicht ein Ersetzen der internen
Schaltendstufe durch die externe Schaltendstufe unter Einsatz der integrierten Schaltung. Die interne Schaltendstufe weist eine geringere Stromtragfähigkeit auf als die externe Schaltendstufe. Zum Betrieb von Verbrauchern, deren Stromaufnahme größer ist als die Stromtragfähigkeit der internen Schaltendstufe, wird die interne Schaltendstufe durch die externe Schaltendstufe mit angepasster Stromtragfähigkeit ersetzt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt der an dem e- lektrisch extern zu der integrierten Schaltung nicht kontaktierte erste Eingang an einer Betriebsversorgungsspannung an. Dies ermöglicht einen Betrieb der internen Schaltendstufe für den Fall, dass keine externe Schaltendstufe mit der integ- rierten Schaltung gekoppelt ist, ohne die Verwendung weiterer Komponenten .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die externe Schaltendstufe ausgebildet mit einem Steuereingang und einem ersten lastseitigen Anschluss, wobei der Steuereingang gekoppelt ist mit dem Treiberausgang und der erste lastseitige Anschluss gekoppelt ist mit dem ersten Eingang. Dies ermöglicht eine Kopplung der externen Schaltendstufe mit der integrier- ten Schaltung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die integrierte Schaltung so ausgebildet, dass der erste Eingang direkt angeschlossen ist an das Bezugspotential. Dies ermög- licht die Auswertung der Potentialdifferenz und hat zur Folge, dass die gekoppelte externe Schaltendstufe erkannt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist bei gekoppelter externer Schaltendstufe der erste Eingang gekoppelt mit dem Bezugspotential über einen ersten Messwiderstand.
Dies bietet die Möglichkeit durch eine Messung des Spannungsabfalls an dem ersten Messwiderstand auf den durch die externe Schaltendstufe fließenden Strom zu schließen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die integrierte Schaltung mit einer Diagnoseeinheit ausgebildet, die verschiedene Betriebszustände der externen Schaltendstufe ermittelt. Die Funktionen der Diagnoseeinheit können hierdurch der externen Schaltendstufe zur Verfügung gestellt wer- den.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Eingang gekoppelt mit der Diagnoseeinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Überlast der externen Schaltendstufe zu erken- nen, abhängig von einer Messung des Spannungsabfalls an dem ersten Messwiderstand. Dies bietet die Möglichkeit eine Überlast der externen Schaltendstufe zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Diagnoseeinheit einen Diagnoseeingang, der elektrisch gekoppelt ist mit einem zum Ankoppeln einer Last vorgesehenen zweiten lastseitigen Anschluss der externen Schaltendstufe. Dies bietet die Möglichkeit der externen Schaltendstufe wei- tere Funktionen der Diagnoseeinheit zur Verfügung zu stellen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die interne Schaltendstufe zwei zu einer Gegentaktstufe gekoppelte Feldeffekttransistoren. Ein erster Anschluss des ersten FeId- effekttransistors ist gekoppelt mit der Betriebsversorgungsspannung. Ein zweiter Anschluss des ersten Feldeffekttransistors ist gekoppelt mit einem ersten Anschluss des zweiten Feldeffekttransistors und der erste Feldeffekttransistor und der zweite Feldeffekttransistor sind über die gemeinsame Kopplung mit dem Treiberausgang gekoppelt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schaltungsanordnung derart ausgebildet, dass bei Ansteuerung der internen Schaltendstufe der erste Feldeffekttransistor ausgeschaltet ist und bei Ansteuerung der externen Schaltendstufe der zweite Feldeffekttransistor ausgeschaltet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schaltungsanordnung mit einer integrierten Schaltung Figur 2 eine Schaltungsanordnung mit einer integrierten Schaltung und daran gekoppelter externer Schaltendstufe
Figur 3 eine Schaltungsanordnung mit einer integrierten Schaltung und daran gekoppelter externer Schaltendstufe zur Erkennung einer Überlast
Figur 4 eine Schaltungsanordnung mit einer integrierten Schaltung, daran gekoppelter externer Schaltendstufe und Aus- führungsbeispielen
Figur 5 eine Steuerstruktur
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren- übergreifend mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Schaltungsanordnung (Figur 1) umfasst eine integrierte Schaltung IS, einen daran gekoppelten elektrischen Verbraucher LAST und eine mit dem elektrischen Verbraucher LAST ge- koppelte externe Spannungsquelle Vbat . Die externe Versorgungsspannung Vbat kann beispielsweise vierzehn Volt betragen .
Die integrierte Schaltung ist beispielsweise ausgebildet als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) . Sie ist mit einer internen Schaltendstufe ISE ausgebildet und kann beispielsweise eingesetzt sein in einem Automobil zur Ansteuerung des elektrischen Verbrauchers LAST.
Die integrierte Schaltung IS umfasst zusätzlich zu der internen Schaltendstufe ISE eine Steuerstruktur STKR, eine Diagnoseeinheit DIAG und eine Schnittstelle I/O. Ferner umfasst die integrierte Schaltung IS einen Treiberausgang IS AUS, über den sie mit dem elektrischen Verbraucher LAST gekoppelt ist, einen ersten Eingang IS_SENS sowie einen Diagnoseeingang IS_DIAG.
Die interne Schaltendstufe ISE ist mit dem Treiberausgang IS_AUS gekoppelt und steuert über diesen den elektrischen
Verbraucher LAST an. Der erste Eingang IS SENS ist intern gekoppelt mit einer Betriebsversorgungsspannungsquelle, an der eine Betriebsversorgungsspannung Vdd anliegt. Die Betriebsversorgungsspannung Vdd beträgt typischerweise zwischen 4,5 und 5,5 Volt. Ferner ist der erste Eingang IS SENS gekoppelt mit der Steuerstruktur STKR und mit der Diagnoseeinheit DIAG.
Die Steuerstruktur STKR ist ferner gekoppelt zum einen mit der internen Schaltendstufe ISE und zum anderen mit der Schnittstelle I/O.
Die Diagnoseeinheit DIAG ist ferner gekoppelt eingangsseitig mit dem Diagnoseeingang IS DIAG, einem Bezugspotential GND und mit der internen Schaltendstufe ISE über einen internen Überlastschutz D_ISE. Ausgangsseitig ist die Diagnoseeinheit DIAG gekoppelt zur Übermittlung eines Schutzsignals über den Schutzsignalanschluss D_SCHUTZ mit der Steuerstruktur STKR. Ferner weist die Diagnoseeinheit DIAG eine Diagnoseschnittstelle D_IO auf, die sie zum Austausch von Informationen in beide Richtungen mit der Schnittstelle I/O koppelt.
Die Schaltungsanordnung ist dazu ausgebildet, den elektrischen Verbraucher LAST anzusteuern. Angesteuert wird der e- lektrische Verbraucher LAST durch die interne Schaltendstufe ISE oder durch eine gekoppelte externe Schaltendstufe ESE (Figur 2), die über die interne Schaltendstufe ISE betrieben wird. Ob die Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des elektrischen Verbrauchers LAST die interne Schaltendstufe ISE betreibt oder die gekoppelte externe Schaltendstufe ESE, hängt ab von einer Auswertung der Potentialdifferenz zwischen dem ersten Eingang IS_SENS und dem Bezugspotential GND. Die Auswertung wird von der Steuerstruktur STKR vorgenommen.
Bei nicht gekoppelter externer Schaltendstufe ESE ist der Di- agnoseeingang IS_DIAG gekoppelt mit dem Treiberausgang IS_AUS und mit dem elektrischen Verbraucher LAST. Der erste Eingang IS_SENS ist extern nicht kontaktiert.
In einer Ausführungsform ist das Bezugspotential GND gekop- pelt mit einem zweiten Eingang IS GND der integrierten Schaltung IS. Bei dem Bezugspotential GND kann es sich beispielsweise um ein Massepotential handeln. Der elektrische Verbraucher LAST wird über den Treiberausgang IS_AUS mittels der internen Schaltendstufe ISE angesteuert.
Figur 2 zeigt die Schaltungsanordnung mit der integrierten Schaltung IS und gekoppelter externer Schaltendstufe ESE. Die externe Schaltendstufe ESE ist ausgebilet mit einem Steuereingang ESE_EIN, einem ersten lastseitigen Anschluss ESE_ANS1 sowie einem zweiten lastseitigen Anschluss ESE_ANS2. Sie ist gekoppelt zum einen über den Steuereingang ESE EIN mit dem Treiberausgang IS_AUS der integrierten Schaltung IS und zum anderen über den ersten lastseitigen Anschluss ESE ANSI mit dem ersten Eingang IS_SENS der integrierten Schaltung IS. Der zweite lastseitige Anschluss ESE ANS2 ist gekoppelt mit dem
Diagnoseeingang IS_DIAG der integrierten Schaltung IS und mit dem elektrischen Verbraucher LAST.
Der erste Eingang IS SENS ist direkt an den zweiten Eingang IS_GND der integrierten Schaltung IS angeschlossen. Zwischen dem ersten Eingang IS SENS und dem zweiten Eingang IS GND fällt keine Spannung ab. Durch die Auswertung der Steuerstruktur STKR kommt es infolgedessen zu einer Ansteuerung der externen Schaltendstufe ESE über die interne Schaltendstufe ISE wie später anhand von Figur 5 erklärt wird.
Die in Figur 2 gezeigte Ausführung der Schaltungsanordnung kommt bevorzugt dann zum Einsatz, wenn zur Ansteuerung des elektrischen Verbrauchers LAST Ströme benötigt werden, die größer sind als die Stromtragfähigkeit der internen Schaltendstufe ISE. In diesem Fall wird der elektrische Verbraucher über die interne Schaltendstufe ISE von der externen Schalt- endstufe ESE angesteuert, wobei die externe Schaltendstufe
ESE in ihrer Stromtragfähigkeit dem Strombedarf des elektrischen Verbrauchers LAST angepasst werden kann. Damit können beliebige Verbraucher mit unterschiedlichem Stromverbrauch durch die Kombination von interner Schaltendstufe ISE und ex- terner Schaltendstufe ESE angesteuert werden.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführung der Schaltungsanordnung mit der integrierten Schaltung IS und daran gekoppelter externer Schaltendstufe ESE zur Erkennung einer Überlast. Fer- ner ist die Diagnoseeinheit DIAG weiter ausgeführt.
Der erste Eingang IS_SENS ist elektrisch gekoppelt mit dem zweiten Eingang IS GND über einen ersten Messwiderstand Rl. Der Spannungsabfall an dem ersten Messwiderstand Rl wird von der Diagnoseeinheit DIAG dahingehend ausgewertet, dass bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes eine Überlast erkannt wird. Bei der Überlast kann es sich beispielsweise um einen Überstrom handeln, es kann sich jedoch auch um eine Übertemperatur handeln.
Die Auswertung der Potentialdifferenz erfolgt mittels des externen Überstromkomparators ESE_OC der Diagnoseeinheit DIAG. Der Spannungsabfall über dem ersten Messwiderstand Rl wird verglichen mit einer Referenzspannung einer externen Über- stromschwelle U_ESE_OC. Überschreitet die an dem ersten Messwiderstand Rl abfallende Spannung den Wert der externen Über- stromschwelle U_ESE_OC, erkennt die Diagnoseeinheit DIAG eine Überlast der externen Schaltendstufe ESE und die externe Schaltendstufe ESE wird abgeschaltet. Das Abschalten der externen Schaltendstufe ESE erfolgt durch die Steuerstruktur STKR nach Übermittlung eines Schutzsignals über den Schutz- signalanschluss D SCHUTZ einer Diagnosebasiseinheit DIAG B.
Diese Schaltungsanordung kommt bevorzugt dann zum Einsatz, wenn eine Überlast der externen Schaltendstufe ESE erkannt werden soll.
Die Diagnoseeinheit DIAG kann auch eine Überlast der internen Schaltendstufe ISE erkennen. Dies wird ermöglicht durch die Messung eines Spannungsabfalls an einem mit der internen Schaltendstufe ISE gekoppelten zweiten Messwiderstand R2 für den Fall, dass der elektrische Verbraucher LAST über die interne Schaltendstufe ISE angesteuert wird. Der Wert, der an dem zweiten Messwiderstand R2 abfallenden Spannung wird verglichen von einem internen Überstromkomparator ISE OC der Diagnoseeinheit DIAG mit einer internen Überstromschwelle U ISE OC. Überschreitet die an dem zweiten Messwiderstand R2 abfallende Spannung den Wert der internen Überstromschwelle U_ISE_OC, erkennt die Diagnoseeinheit DIAG eine Überlast der internen Schaltendstufe ISE und die interne Schaltendstufe ISE wird abgeschaltet. Der Schwellwert, bei der eine Überlast erkannt wird, richtet sich nach dem gekoppelten elektrischen Verbraucher LAST und liegt je nach Anwendung beispielsweise zwischen einigen Milliampere und einem Ampere. Das Abschalten der internen Schaltendstufe ISE erfolgt durch die Steuerstruktur STKR nach Übermittlung eines Schutzsignals über den Schutzsignalanschluss D SCHUTZ der Diagnosebasiseinheit DI- AG B. Die Diagnoseeinheit DIAG ist dazu ausgebildet weitere Be- triebszustände der externen Schaltendstufe ESE zu erkennen. Dies ist möglich durch die Kopplung der externen Schaltend- stufe ESE mit der Diagnoseeinheit DIAG über den zweiten last- seitigen Anschluss ESE ANS2 der externen Schaltendstufe ESE und dem Diagnoseeingang IS_DIAG. So kann die Diagnoseeinheit DIAG beispielsweise einen Kurzschluss in der externen Schaltendstufe ESE erkennen. Ferner kann die Diagnoseeinheit DIAG einen offenen Kreislauf erkennen. Die prinzipielle Funktionsweise zur Erkennung der weiteren Betriebszustände der externen Schaltendstufe ESE ist wie folgt.
Die Diagnoseeinheit DIAG weist auf eine Diagnosebasiseinheit DIAG_B, eine Schwellenreferenzspannung U_SCH, einen Kurz- schlusskomparator KLS KOMP und einen Lastkomparator VOL_KOMP und ist so ausgebildet, dass die Schwellenreferenzspannung U SCH, der Kurzschlusskomparator KLS KOMP und der Lastkomparator VOL_KOMP mit dem Diagnoseeingang IS_DIAG ge- koppelt sind. Die Schwellenreferenzspannung U_SCH weist einen vorgegebenen Wert auf, beispielsweise 2,5 Volt.
Der Kurzschlusskomparator KLS KOMP vergleicht die am Diagnoseeingang IS_DIAG abfallende Spannung mit einer Referenzkurz- schlussschwelle U KLS. Unterschreitet die am Diagnoseeingang IS_DIAG gemessene Spannung den Wert der Referenzkurzschlussschwelle U KLS, beispielsweise 2 Volt, so erkennt die Diagnoseeinheit DIAG einen Kurzschluss.
Der Lastkomparator VOL_KOMP vergleicht die am Diagnoseeingang IS DIAG abfallende Spannung mit einer Referenzlastschwelle U_VOL . Unterschreitet die am Diagnoseeingang IS_DIAG gemessene Spannung den Wert der Referenzlastschwelle U VOL, beispielsweise 3 Volt, so erkennt die Diagnoseeinheit DIAG, dass keine Last angeschlossen ist. Eine bei offener Last an dem Diagnoseeingang IS DIAG abfallende Spannung beträgt beispielsweise 2,5 Volt.
Bei gekoppelter externer Schaltendstufe ESE erkennt die Diagnoseeinheit DIAG mittels des Kurzschlusskomparators KLS KOMP einen Kurzschluss zwischen der externen Versorgungsspannung Vbat und dem Bezugspotential GND. Wird ein solcher Kurzschluss diagnostiziert, so veranlasst die Diagnoseeinheit DI- AG die Steuerstruktur STKR über den Schutzsignalanschluss
D_SCHUTZ der Diagnosebasiseinheit DIAG_B die externe Schaltendstufe ESE abzuschalten.
Die Diagnoseeinheit DIAG kann bei nicht gekoppelter externer Schaltendstufe ESE ihre Funktionen der internen Schaltendstufe ISE zur Verfügung stellen. In einer bevorzugten Ausführung wird die interne Schaltendstufe ISE in diesem Fall von der Diagnoseeinheit DIAG bei Diagnose einer Überlast nicht abgeschaltet .
Figur 4 zeigt eine Ausführung der Schaltungsanordnung mit der integrierten Schaltung IS, daran gekoppelter externer Schaltendstufe ESE und einer Ausführung der Schnittstelle I/O.
Die Schnittstelle I/O umfasst einen Kontaktpin PIN der integrierten Schaltung IS und eine standardisierte Schnittstelle, die beispielsweise durch ein Serial Peripheral Interface SPI ausgebildet ist, die über einen Umschalter UMS mit der Steuerstruktur gekoppelt sind. Die Schnittstelle I/O kann jedoch auch anders ausgebildet sein. Sie ist gekoppelt zum einen mit der Diagnoseeinheit DIAG über die Diagnoseschnittstelle D IO und das Serial Peripheral Interface SPI und zum anderen mit der Steuerstruktur STKR über den Umschalter UMS. Mit der Schnittstelle I/O kann die Ansteuerung des elektrischen Verbrauchers LAST sowohl durch die interne Schaltendstufe ISE als auch durch die externe Schaltendstufe ESE ein- und ausgeschaltet werden.
Die interne Schaltendstufe ISE und die externe Schaltendstufe ESE sind mittels Feldeffekttransistoren ausgebildet.
Die nachfolgend beschriebene Ausführungsform wird beispielhaft ausgeführt mit Feldeffekttransistoren, die als Low-Side- Schalter ausgebildet sind. Die Schaltungsanordnung kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass die Feldeffekttransistoren als High-Side-Schalter ausgebildet sind.
Der Unterschied zwischen Feldeffekttransistoren, die als Low- Side-Schalter betrieben werden zu Feldeffekttransistoren, die als High-Side-Schalter betrieben werden liegt in der Polung bezüglich ihrer Anschlüsse Drain und Source. Bei High-Side- Schaltern ist der Drain-Anschluss der Feldeffekttransistoren gekoppelt an ein höheres Potential als der Source-Anschluss .
Die interne Schaltendstufe ISE kann beispielsweise zwei zu einer Gegentaktstufe gekoppelte Feldeffekttransistoren Tl und T2 umfassen. Ein erster Anschluss Tl S des ersten Feldeffekttransistors Tl liegt in diesem Fall an der Betriebsversor- gungsspannung Vdd an. Ein zweiter Anschluss Tl D des ersten Feldeffekttransistors Tl ist gekoppelt mit einem ersten Anschluss T2 S des zweiten Feldeffekttransistors T2 und der erste Feldeffekttransistor Tl und der zweite Feldeffekttransistor T2 sind über die gemeinsame Kopplung mit dem Treiber- ausgang IS_AUS gekoppelt.
Der zweite Feldeffekttransistor T2 ist gekoppelt über einen zweiten Anschluss T2 D des zweiten Feldeffekttransistors T2 und dem zweiten Messwiderstand R2 mit dem Bezugspotential GND.
Der zweite Anschluss Tl D des ersten Feldeffekttransistors Tl kann gekoppelt sein mit einer Anode (A) einer Diode Dl, deren Kathode (K) zum einen mit dem ersten Anschluss T2 S des zweiten Feldeffekttransistors gekoppelt ist und zum anderen mit dem Treiberausgang IS AUS der integrierten Schaltung IS. Dies verhindert einen Stromfluss von der Quelle der externen Ver- sorgungsspannung Vbat über den elektrischen Verbraucher LAST und den ersten Feldeffekttransistor Tl in die Quelle der Betriebsversorgungsspannung Vdd.
Beide Feldeffekttransistoren Tl und T2 sind gekoppelt mit der Steuerstruktur STKR. Der erste Feldeffekttransistoren Tl ist gekoppelt mit der Steuerstruktur STKR über das Gate T1_G des ersten Feldeffekttransistors Tl und der zweite Feldeffekttransistor T2 über das Gate T2_G des zweiten Feldeffekttransistors T2. Die Schaltungsanordnung ist derart ausgebildet, dass bei Ansteuerung der internen Schaltendstufe ISE der erste Feldeffekttransistor Tl ausgeschaltet ist und bei Ansteuerung der externen Schaltendstufe ESE der zweite Feldeffekttransistor T2 ausgeschaltet ist.
Die Feldeffekttransistoren Tl und T2 der internen Schaltendstufe ISE können mittels des gleichen Ladungstyps ausgebildet sein. Beispielsweise können die Feldeffekttransistoren Tl und T2 beide n-Kanal Feldeffekttransistoren sein. Sie können jedoch auch beide als p-Kanal Feldeffekttransistoren ausgebil- det sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die beiden Feldeffekttransistoren Tl und T2 mittels unterschiedlicher Ladungstypen ausgebildet sind. In diesem Fall kann der Aufbau der Steuerstruktur STKR dahingehend vereinfacht werden, dass die Steuerstruktur STKR nur über einen Ausgang zur Ansteuerung der internen Schaltendstufe ISE verfügt. Die interne Schaltendstufe ISE kann beispielsweise auch mittels Bipolartransistoren ausgebildet sein.
Die externe Schaltendstufe ESE kann auch anders ausgebildet sein. Bei gekoppelter externer Schaltendstufe ESE ist diese bevorzugt durch Komponenten gleicher Technologie ausgebildet wie die interne Schaltendstufe ISE. Die externe Schaltendstufe ESE kann beispielsweise ein Schaltnetzwerk umfassen mit einem dritten Feldeffekttransistor T3 sowie einem dritten und einem vierten Widerstand R3 und R4. Der dritte Widerstand R3 ist über den Steuereingang EE_EIN mit dem Treiberausgang IS_AUS gekoppelt. Der dritte Widerstand R3 bildet mit dem an das Bezugspotential GND ge- koppelten vierten Widerstand R4 einen Spannungsteiler aus.
Der dritte Feldeffekttransistor T3 ist über ein Gate T3_G des dritten Feldeffekttransistors T3 gekoppelt mit dem dritten und dem vierten Widerstand R3 und R4. Ein drittes Source T3 S bildet den zweiten lastseitigen Anschluss EE_ANS2 aus und ein drittes Drain T3_D bildet den ersten lastseitigen Anschluss EE_ANS1 aus.
Ein Umschalten zwischen der internen Schaltendstufe ISE und der externen Schaltendstufe ESE beziehungsweise zwischen dem zweiten Feldeffekttransistor T2 und dem ersten Feldeffekttransistor Tl erfolgt durch die Steuerstruktur STKR.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung der Steuerstruktur STKR. Die Steuerstruktur STKR umfasst einen Komparator KOMP mit einer Referenzspannungsquelle U_REF, ein RS-Flipflop FF, zwei UND-Gatter UNDl und UND2 und ein exklusives ODER- Gatter XODER. Eingangsseitig ist die Steuerstruktur STKR gekoppelt mit dem ersten Eingang IS SENS, mit der Diagnoseeinheit DIAG über den Schutzsignalanschluss D_SCHUTZ der Diagnosebasiseinheit DI- AG_B und über den Umschalter UMS mit der Schnittstelle I/O (Fig 4). Ausgangsseitig ist die Steuerstruktur STKR gekoppelt mit dem Gate Tl G des ersten Feldeffekttransistors Tl sowie mit dem Gate T2_G des zweiten Feldeffekttransistor T2.
Die Auswertung der Potentialdifferenz zwischen dem ersten Eingang IS SENS und dem an dem Bezugspotential GND anliegenden zweiten Eingang IS_GND erfolgt mittels des Komparators KOMP. Der Komparator KOMP ist eingangsseitig gekoppelt mit dem ersten Eingang IS_SENS und der Spannungsreferenzquelle U REF und vergleicht die an dem ersten Eingang IS SENS abfal- lende Spannung mit der der Spannungsreferenzquelle U_REF. Ist die an dem ersten Eingang IS SENS anliegende Spannung größer als die an der Referenzspannungsquell U_REF anliegende Spannung, dann gibt der Komparator eine logische null an seinem Ausgang aus, ansonsten eine logische eins.
Die prinzipielle Funktionsweise der Steuerstruktur STKR ist wie folgt. Über die Schnittstelle I/O kann die Steuerstruktur STKR der integrierten Schaltung IS ein- und ausgeschaltet werden. Bei einer logischen eins ist die Steuerstruktur STKR eingeschaltet, bei null ist sie ausgeschaltet. Der mit der
Diagnoseeinheit DIAG über den Schutzsignalanschluss D_SCHUTZ der Diagnosebasiseinheit DIAG B gekoppelte Eingang sorgt für ein Abschalten der jeweils angesteuerten Schaltendstufe für den Fall, dass die Diagnoseeinheit DIAG durch die Auswertung eines Betriebszustandes einen Fehler der angesteuerten
Schaltendstufe erkennt. Durch die Auswertung der Potentialdifferenz zwischen dem ersten Eingang IS_SENS und dem Bezugspotential GND mittels des Komparators KOMP steuert die Steuerstruktur STKR entweder den zweiten Feldeffekttransistor T2 an, oder die externe Schaltendstufe ESE über den ersten Feldeffekttransistor Tl.
Der Ausgang des Komparators KOMP ist gekoppelt zum einen mit einem Eingang des ersten UND-Gatters UNDl und zum anderen mit einem Eingang des exklusiven ODER-Gatters XODER. Der Ausgang des ersten UND-Gatters UNDl ist gekoppelt mit dem Gate T1_G des ersten Feldeffekttransistors Tl. Der andere Eingang des ersten UND-Gatters UNDl ist gekoppelt zum einen mit dem ande- ren Eingang des exklusiven ODER-Gatters XODER und zum anderen mit dem Ausgang des zweiten UND-Gatters UND2. Das exklusive ODER-Gatter XODER ist ausgangsseitig gekoppelt mit dem Gate T2_G des zweiten Feldeffekttransistors T2. Das zweite UND- Gatter UND2 ist eingangsseitig gekoppelt über einen Eingang mit der Schnittstelle I/O und über den anderen Eingang mit dem invertierten Ausgang des RS-Flipflops FF. Der Eingang S des RS-Flipflops FF ist gekoppelt mit dem Schutzsignal D_SCHUTZ der Diagnoseeinheit DIAG. Der Eingang R des RS- Flipflops ist gekoppelt zum einen mit dem anderen Eingang des zweiten UND-Gatters UND2 und zum anderen mit der Schnittstelle I/O.
Bei Normalbetrieb, das heisst bei eingeschalteter Steuerstruktur STKR und für den Fall, dass die Diagnoseeinheit DIAG dem aktuellen Betriebszustand keinen Fehlerfall zuordnet, weist der Schutzsignalanschluss D_SCHUTZ der Diagnosebasiseinheit DIAG B eine logische null auf. Infolgedessen signalisiert der invertierte Ausgang des RS-Flipflops eine logische eins und mit der logischen eins der Schnittstelle I/O signa- lisiert das zweite UND-Gatter UND2 ebenfalls eine logische eins .
Bei nicht gekoppelter externer Schaltendstufe ESE liegt, bedingt durch die Potentialdifferenz zwischen dem ersten Ein- gang IS_EIN und dem zweiten Eingang IS_GND, am Ausgang des Komparators KOMP eine logische null an, so dass das erste UND-Gatter UNDl am Ausgang logisch null ist, das exklusive ODER-Gatter jedoch am Ausgang eine eins ausgibt. Infolgedes- sen sperrt der mit dem ersten UND-Gatter UNDl gekoppelte erste Feldeffekttransistor Tl während der mit dem exklusiven 0- DER-Gatter gekoppelte zweite Feldeffekttransistor T2 leitet.
Bei gekoppelter externer Schaltendstufe ESE liegt am Ausgang des Komparators KOMP eine logische eins an. Infolgedessen leitet nun der erste Feldeffekttransistor Tl, während der zweite Feldeffekttransistor T2 sperrt.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung umfassend eine integrierte Schaltung (IS) mit einem ersten Eingang (IS SENS) und einem Treiberaus- gang (IS_AUS), in der eine interne Schaltendstufe (ISE) ausgebildet ist zur Kopplung über den Treiberausgang (IS_AUS) mit einer außerhalb der integrierten Schaltung (IS) angeordneten externen Schaltendstufe (ESE) , wobei die Schaltungsanordnung dazu ausgebildet ist, abhängig von einer Auswertung einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten Eingang
(IS_SENS) und einem Bezugspotential (GND) die interne Schaltendstufe (ISE) anzusteuern oder, über die interne Schaltendstufe (IS) die gekoppelte externe Schaltendstufe (ESE) anzusteuern .
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der an dem e- lektrisch extern zu der integrierten Schaltung (IS) nicht kontaktierten ersten Eingang (IS SENS) eine Betriebsversorgungsspannung (Vdd) anliegt.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die externe Schaltendstufe (ESE) ausgebildet ist mit einem Steuereingang (ESE EIN) und einem ersten lastseiti- gen Anschluss (ESE_ANS1), wobei der Steuereingang (ESE_EIN) gekoppelt ist mit dem Treiberausgang (IS_AUS) und der erste lastseitige Anschluss (ESE_ANS1) gekoppelt ist mit dem ersten Eingang (IS_SENS) .
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, bei der die integ- rierte Schaltung (IS) so ausgebildet ist, dass der erste Eingang (IS_SENS) direkt an das Bezugspotential (GND) angeschlossen ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, bei der der erste Eingang (IS SENS) gekoppelt ist mit dem Bezugspotential (GND) über einen ersten Messwiderstand (Rl).
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die integrierte Schaltung (IS) mit einer Diagnoseeinheit (DIAG) ausgebildet ist, die verschiedene Betriebs- zustände der externen Schaltendstufe (ESE) ermittelt.
7. Schaltungsanordnung nach dem Anspruch 6 in seinem Rückbezug auf Anspruch 5, bei der der erste Eingang (IS_SENS) gekoppelt ist mit der Diagnoseeinheit (DIAG) , die dazu ausgebildet ist eine Überlast der externen Schaltendstufe (ESE) zu erkennen, abhängig von einer Messung des Spannungsabfalls an dem ersten Messwiderstand (Rl).
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei der die Diagnoseeinheit (DIAG) einen Diagnoseeingang
(IS_DIAG) umfasst, der gekoppelt ist mit einem zum Ankoppeln einer Last vorgesehenen zweiten lastseitigen Anschluss (E- SE_ANS2) der externen Schaltendstufe (ESE) .
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die interne Schaltendstufe (ISE) zwei zu einer Gegentaktstufe gekoppelte Feldeffekttransistoren (Tl) und
(T2) umfasst, von denen ein erster Anschluss (T1_S) des ersten Feldeffekttransistors (Tl) gekoppelt ist mit der Betriebsversorgungsspannung (Vdd) , ein zweiter Anschluss (T1_D) des ersten Feldeffekttransistors (Tl) gekoppelt ist mit einem ersten Anschluss (T2_S) des zweiten Feldeffekttransistors
(T2) und der erste Feldeffekttransistor (Tl) und der zweite Feldeffekttransistor (T2) über die gemeinsame Kopplung mit dem Treiberausgang (IS AUS) gekoppelt sind.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, bei der bei Ansteuerung der internen Schaltendstufe (ISE) der erste Feldeffekttransistor (Tl) ausgeschaltet ist und bei Ansteuerung der externen Schaltendstufe (ESE) der zweite Feldeffekttransistor (T2) ausgeschaltet ist.
PCT/EP2009/054022 2008-04-03 2009-04-03 Vorrichtung zum betreiben einer schaltungsanordnung WO2009121960A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008017161.1 2008-04-03
DE200810017161 DE102008017161B4 (de) 2008-04-03 2008-04-03 Vorrichtung zum Betreiben einer Schaltungsanordnung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009121960A1 true WO2009121960A1 (de) 2009-10-08

Family

ID=40940165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/054022 WO2009121960A1 (de) 2008-04-03 2009-04-03 Vorrichtung zum betreiben einer schaltungsanordnung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008017161B4 (de)
WO (1) WO2009121960A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0288971A2 (de) * 1987-04-30 1988-11-02 Hitachi, Ltd. Monolithische integrierte Schaltung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2204445B (en) * 1987-03-06 1991-04-24 Texas Instruments Ltd Semiconductor switch
DE19545904C2 (de) * 1995-12-08 1998-01-15 Siemens Ag Integrierte Schaltung mit programmierbarem Pad-Treiber
US7518231B2 (en) * 2005-08-15 2009-04-14 Infineon Technologies Ag Differential chip performance within a multi-chip package

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0288971A2 (de) * 1987-04-30 1988-11-02 Hitachi, Ltd. Monolithische integrierte Schaltung

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"MAXIM 1989 Integrated Circuits Data Book", 1988, MAXIM INTEGRATED PRODUCTS, pages: 6-125 - 6-132, XP002542231 *
"MAXIM 1994 NEW RELEASES DATA BOOK Volume III", 1993, MAXIM INTEGRATED PRODUCTS, pages: 4-119 - 4-132, XP002542232 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008017161A1 (de) 2009-12-03
DE102008017161B4 (de) 2012-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19614354C2 (de) Steuerschaltung für eine MOS-Gate-gesteuerte Leistungshalbleiterschaltung
EP2649496B1 (de) Sicherheitsschaltgerät zum fehlersicheren abschalten eines elektrischen verbrauchers
EP0886783B1 (de) Schaltungsanordnung zur fehlerstromerkennung
EP1200846A1 (de) Aktoranordnung, insbesondere zur ansteuerung eines einspritzventils einer brennkraftmaschine
DE102019121794A1 (de) Intelligenter elektronischer schalter
DE102017109992A1 (de) Geschaltete hochspannungsabtast-schaltung für elektrofahrzeuge
DE102014222673A1 (de) Schützschalterüberwachung bei elektrofahrzeugbatterie
DE102019119975B3 (de) Intelligenter elektronischer schalter
DE102007015728A1 (de) Ansteuerschaltung
EP3612846B1 (de) Vorrichtung zur stromversorgung für ein steuergerät und verfahren zur überwachung einer stromversorgung
EP0413938B1 (de) Schaltung zur Überwachung des Schaltstatus eines Leistungstransistors
DE102011015498B4 (de) Eingangsschaltung für eine Eingangsbaugruppe und Verfahren zum Betreiben einer Eingangsschaltung
EP1363306A2 (de) Sicherheitsschalter, Sicherheitskreis mit Sicherheitsschaltern und Verfahren zum Betrieb eines Sicherheitsschalters
DE102016105036A1 (de) Leistungsschaltervorrichtung
DE102007050298A1 (de) Verfahren zum Erkennen eines Lastabfalls
DE10249599B4 (de) Sicherheitsschaltung für analoge Sensoren
DE102019119973B3 (de) Intelligenter elektronischer schalter
DE112020004038T5 (de) Treibervorrichtung
EP3704776B1 (de) Verpolschutzanordnung, verfahren zum betrieb der verpolschutzanordnung und korrespondierende verwendung
EP3669145B1 (de) Steuergerät mit schaltung und verfahren zum kurzschlussschutz von masseleitungen und sensoren
DE102008017161B4 (de) Vorrichtung zum Betreiben einer Schaltungsanordnung
DE102008043835A1 (de) Elektrische Vollbrückenschaltungsanordnung
EP1536563B1 (de) Lastschaltvorrichtung und Verfahren zur Diagnose eines Laststromkreises mit einer Lastschaltvorrichtung
DE10211099A1 (de) Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektrischen Last
EP1308734A2 (de) Elektrische Schaltungsanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09727780

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09727780

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1