WO2016166146A1 - Electronic control device protected against overvoltage - Google Patents

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WO2016166146A1
WO2016166146A1 PCT/EP2016/058095 EP2016058095W WO2016166146A1 WO 2016166146 A1 WO2016166146 A1 WO 2016166146A1 EP 2016058095 W EP2016058095 W EP 2016058095W WO 2016166146 A1 WO2016166146 A1 WO 2016166146A1
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WO
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transistor
overvoltage
voltage
control
control device
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/058095
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Laszlo Molnar
Octavian Luca
Harald Schmauss
Bogdan DAN
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Priority to CN201680021701.0A priority Critical patent/CN107431348B/en
Publication of WO2016166146A1 publication Critical patent/WO2016166146A1/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/20—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned

Definitions

  • the invention relates to an electronic control unit having an electronic component and to a protective circuit for protecting the component from an overvoltage.
  • ASIC English Application Specific inte- rated Circuit, ASIC English
  • ASIC English Application Specific inte- rated Circuit, ASIC English
  • such an electronic control unit is provided to determine and control the injection quantities and times for respective injectors of an internal combustion engine of the commercial and motor vehicle.
  • the building blocks are for use in a vehicle electrical system with a
  • Onboard voltage for commercial vehicles the electronic components that are designed for operation in vehicles with a lower vehicle electrical system voltage of 12 V, in the event of a short circuit with the commercial vehicle electrical system voltage (24 V) do not survive the overvoltage occurring.
  • an overvoltage protection circuit in which a controlled by a control transistor series transistor, which is connected in series with a fuse, is connected between the inputs and outputs of the protection circuit. The output is protected against a defined overvoltage at the input of the protection circuit.
  • the control transistor controls the series transistor so that it is turned off.
  • the fuse connected in series with the series transistor ensures that even an overcurrent can be kept away from the output. If the current is too high, the fuse trips.
  • Control unit is intended for use in a vehicle electrical system of a commercial vehicle, in which the supply voltage typically 24V.
  • the device provided in the control unit according to the invention is designed for operation in a control device for a supply voltage of 12 V. That is, the device is designed by its components and its internal protection mechanisms to operate at a voltage lower than the supply voltage in a commercial vehicle.
  • the electronic module is, for example, an application-specific inte grated ⁇ circuit (ASIC) for use in a motor vehicle.
  • ASIC application-specific inte grated ⁇ circuit
  • the protective circuit includes an input terminal for Ver ⁇ connection to an output terminal of the chip of the STEU ⁇ er réelles, wherein a control signal is applied to the input terminal through the block in the operation of the controller.
  • the protection circuit further comprises an output terminal for connection to a load.
  • the output terminal of the protection circuit can simultaneously represent the output of the electronic control unit.
  • the protection circuit is thus connected between the electronic component (ASIC) and the load.
  • the load may be an injector in the environment of motor vehicles or utility vehicles. Other loads can be controlled with an electronic control unit according to the invention.
  • the protection circuit further comprises an overvoltage detection unit with means for detecting an overvoltage at the output terminal, which provides a drive signal. Further, a protection switching unit having a controllable series transistor connected between the input terminal and the
  • Output terminal is connected, and a control transistor which, depending on the drive signal of the Matternapssde- tektionsiser the series transistor turns on or off, provided.
  • a control transistor which, depending on the drive signal of the Matternapssde- tektionsiser the series transistor turns on or off.
  • the protective switching unit comprises a first capacitor, which is connected between the input terminal and a reference potential of the protective switching unit or the control unit and which is designed such that during or shortly after the Sperrendsciens of the series transistor due to a detected at the output terminal overvoltage at the input terminal a in its height and minimum duration pre ⁇ given voltage pulse is generated, which can be detected by the block and processed to output an error signal.
  • the use of electronic components in an electronic control unit is possible if the controller is intended for operation in a vehicle electrical system with a high voltage, although the electronic module used in the control unit only has protection mechanisms for a smaller voltage range.
  • the electronic module used in the control unit only has protection mechanisms for a smaller voltage range.
  • existing internal protection mechanisms for detecting an overvoltage can be activated in the electronic module.
  • the electronic module regardless of the fact that the protection switching unit disconnects a connection of the block to the load, be converted into a safe state. In order to enable the protection mechanisms of the electronic device, it is not sufficient to just disconnect the electrical connection between the device output and the load.
  • the voltage applied to the output terminal of the module voltage at the moment of the occurrence of the error must be such that it is recognized as over ⁇ voltage, but the maximum allowable, specified voltage of the output terminal in any case may be exceeded.
  • This is caused by the generation of the predetermined voltage pulse by means of the measures provided in the protective ⁇ switching unit first capacitor, which ensures that the voltage pulse is sufficiently large, but smaller than the maximum allowable voltage value at the output terminal of the chip in its height and at the same time the voltage pulse for such a period of time at the output terminal that an internal logic of the device can reliably detect the case of overvoltage.
  • the height of the voltage pulse is larger by a predetermined amount than a supply voltage of the module and smaller than a maximum permissible voltage value at the output terminal of the module. More specifically, the magnitude of the voltage pulse is selected to be greater than 0.5V as the electronic device power supply voltage and less than 30V to 40V as the maximum allowable voltage level at the device's output terminal.
  • the stated maximum voltage value in the range of 30 V to 40 V is the typical maximum value for use in a 12 V electrical system of electronic components.
  • a second capacitor in the overvoltage detection unit is provided for setting the switching speed of the control transistor.
  • the second capacitor is suitably serially connected to a Zener diode of
  • Overvoltage detection unit interconnected, wherein the Se ⁇ rienscrien is provided between a control terminal of the control transistor and the reference potential for detecting the voltage at the output terminal.
  • the overvoltage is detected at the output terminal. If, at the output terminal, the occurring voltage is greater than a control voltage of the control transistor plus the
  • Zener voltage (breakdown voltage) of the zener diode is the Control transistor controlled such that this is a
  • the switching speed of the STEU ⁇ ertransistors can be adjusted by means of the second capacitor.
  • a resistor may be connected in parallel with the second capacitor, limiting the current flowing through the Zener diode in the event of an overvoltage.
  • the resistor thus contributes to adjusting the current flowing through the zener diode so that the zener diode is operated in its zener region.
  • the protection circuit may be connected in parallel with a diode. Through the diode transient negative pulses can be cut off. Positive transient pulses are cut off by the protection circuit itself. As a result, the protection circuit has a good electromagnetic behavior (EMC).
  • EMC electromagnetic behavior
  • Control transistor a bipolar transistor with a high
  • a resistor for driving the control transistor in the case of an overvoltage between its base and emitter is connected. In the event of an overvoltage at the output terminal, this resistor activates the bipolar transistor (control transistor). The determined by the resistance base current in this case represents the riding ⁇ be provided by the overvoltage detection unit drive signal.
  • a third capacitor is connected between the input terminal and a control terminal of the series transistor, through which the Speed of Sperrendschalts the series transistor is adjustable.
  • the third capacitor makes it possible to compensate for variations in the production of variations in the internal capacitance of the series transistor for various series transistors used in different electronic controllers.
  • the capacitance value of the third capacitor is substantially greater than the internal capacitance of the longitudinal ⁇ transistor, thereby ensuring that a desired turn-on and turn-off of the L josstran ⁇ sistor is made possible. This is expedient in order to be able to generate the voltage pulse described above at the input terminal of the protective circuit in the desired manner.
  • another advantageous embodiment is a
  • Over-voltage can be supplied. This makes it possible for the electronic module, at a time when it is not able to detect the voltage pulse applied to the output terminal of the module due to the control signal currently applied to its output terminal, be aware of the
  • 1 is a schematic representation of an electronic control device according to the invention for the parallel control of exemplary four loads
  • 2 is a schematic representation of an electronic control device according to the invention, in which the structure of a protection circuit according to the invention for driving a single load is shown
  • Fig. 3 is an electrical block diagram of a fiction, ⁇ contemporary electronic control unit to control a single load, the time course of the voltage at nowadayssan- the protection circuit connection when an overvoltage occurs as a function of the dimensioning of a first capacitor of the protection circuit, the time course of effect on Voltage at the input terminal of the protective voltage as a function of the dimensioning of a second capacitor in an overvoltage detection unit, the effect on the time course of the voltage at the input terminal of the protective circuit according to the invention in response to a third capacitor in the protective switching unit.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a modern fiction, ⁇ electronic controller 1000.
  • the electronic controller 1000 will be referred to as Electronic Control Unit (ECU). It is intended for use in a vehicle electrical system of a commercial vehicle.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the rated vehicle electrical system voltage of commercial vehicles is currently 48 V.
  • the electronic control unit 1000 serves as an example for the control of four (generally a number) in Fig. 1, not shown ignition coils. From the perspective of the electronic controller 1000, a respective ignition coil constitutes a load. The loads are connected to a connector 1010.
  • the electronic control unit 1000 comprises an electronic module 200 in the form of an application-specific inte- Integrated Circuit (Application Specific Integrated Circuit, ASIC).
  • the electronic module 200 is designed for operation in a control unit for use in a vehicle electrical system of a motor vehicle, wherein the nominal vehicle electrical system voltage of a motor vehicle is 12 V.
  • the nominal vehicle electrical system voltage of a motor vehicle is 12 V.
  • an overvoltage due to a failure may occur in that a line connected to a respective load comes into contact with a power supply line.
  • the electronic component 200 which is designed for operation with a lower supply voltage, may suffer damage without further measures.
  • the electronic control unit 1000 in addition to the electronic device 200 includes a number of protection circuits 100a, 100d.
  • the respective protection circuits 100a, 100d are arranged between a respective output terminal of the controller 1000 connected to an associated load and an output of the electronic device 200.
  • Fig. 2 shows a further schematic representation of a he ⁇ inventive electronic control unit 1000, where the configuration of the protection circuit 100 is executed (representative of the protection circuits 100a, 100b, 100c, lood) closer for connecting to a single load 300th It is understood that the protection circuit 100 shown in Fig. 2 must be provided in a corresponding manner for each to be connected to the control unit 1000 load.
  • the protection circuit 100 includes a protection circuit unit 110, an excess voltage detection unit 120 as well as an optional diagnostic unit 130.
  • the protection ⁇ switching unit 110 is disposed between an input terminal 101 and an output terminal 102 of the protection circuit 100th
  • the protective switching unit 110 comprises a controllable series transistor not shown in detail in FIG.
  • Input terminal 101 and the output terminal 102 is connected.
  • the output terminal 102 of the protection circuit 100 simultaneously represents an output terminal of the controller 1000, which is represented by a connector 1010, for example.
  • the input terminal 101 of the protection circuit 100 is connected to an output terminal 202 of the electronic module 200.
  • a control signal DRV is generated by the module 200, which is transmitted to the load 300 through the protective circuit 100 when the series-connected, series transistor of the protective switching unit 110 is switched on.
  • the control signal DRV is a periodic signal to periodically turn the load 300 on and off.
  • the overvoltage detection unit 120 is equipped with means for detecting an overvoltage at the output terminal 102. It is designed to switch via a drive signal to the series transistor of the protective switching unit conductive or blocking. Asperrendexcellent the series transistor is carried out when the output terminal 102 of the
  • Protection circuit 100 an overvoltage is detected.
  • An overvoltage at the output terminal 102 occurs, for example, when a line 310 connecting the output terminal 102 to the load 300 is connected to the supply voltage of the commercial vehicle, e.g. due to an error in contact, i. a short circuit occurs.
  • the coupled to said overvoltage detection unit 120 diagnostic unit 130 are in the case of the detection of a signal at the off ⁇ input terminal 102 of the protection circuit occurring overvoltage, which is evaluated by an arithmetic unit 400 (eg, a microcontroller) and transmitted to the block 200th Irrespective of an internal diagnostic logic of the overvoltage detection module 200, the arithmetic unit 400 informs it of the presence of an overvoltage at the output terminal 102, whereupon the module 200 can switch off the control signal for the load 300.
  • an arithmetic unit 400 eg, a microcontroller
  • the electronic module 200 comprises two serially connected between a voltage source 40 and interconnected to a reference potential of semiconductor switching elements 210, 220.
  • a connection point Zvi ⁇ rule the two switching elements 210, 220 is connected to the output terminal 202 of the block 200th
  • the series ⁇ circuit of the two switching elements 210, 220 forms a push-pull stage, through which the output terminal 202 can be connected either to the provided by a voltage source 240 voltage Vcc or another potential.
  • the voltage Vcc provided by the voltage source 240 is generally much smaller than the vehicle electrical system voltage, since the voltage provided at the output terminal 202 is merely a drive signal.
  • a diode 230 is connected as a protective diode (back ⁇ supply protection). Furthermore, the electronic module 200 comprises a first driver 211 and a second driver 221.
  • the first driver 211 provides at its output information about the switching state of the switching element 210, the function of which will be described below.
  • the second driver 221 controls the switching state of the second, connected to reference potential switching element (low side switching element).
  • the output terminal 202 of the module 200 is connected to the input terminal 101 of the protection circuit 100.
  • the input terminal 101 provides an input 111 of the protection ⁇ switching unit 110.
  • the protective circuit unit 110 by way of example comprises a series transistor a normally-off p-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field oxide transistor) having its drain terminal D to the terminal 101 and its Sour. - ce terminal S is connected to an output 112 of the protective switching unit 110. Between the drain terminal D and the gate terminal G of the series transistor Tl, a capacitor C16 is connected.
  • the voltage measuring device connected between the source terminal S and the gate terminal G serves merely to verify the mode of operation and is at one real protection switching unit 110 is not required or seen before ⁇ .
  • the gate terminal G of the series transistor Tl is further connected via a resistor R24 to the reference potential of the elekt ⁇ ronic control device. Between the input terminal 111 and the reference potential, a further capacitor C13 is also connected. All of the reference potentials shown in FIG. 3 have the same potential.
  • a control transistor T2 in the form of a bipolar transistor is connected between the source terminal S of the series transistor T1 or the output 112 and the gate terminal G of the series transistor T1.
  • the emitter E of the control transistor T2 is connected to the source terminal S and the collector K to the gate terminal G of the series transistor Tl.
  • the base B of the control transistor T2 receives a drive signal STS from the overvoltage detection unit 120 described below.
  • the overvoltage detection unit 120 includes, as the voltage detecting element at the output terminal 102, a Zener diode Dzl and a capacitor C15 connected between an anode terminal of the Zener diode Dzl and the reference potential. In parallel with the capacitor C15, a resistor R26 is connected between the node between the Zener diode Dzl and the capacitor C15 and the reference potential. The cathode terminal of the Zener diode Dzl is connected via a resistor R25 to the input of the overvoltage detection unit 120. The input 121 is directly connected to the output 122 of the overvoltage detection unit 120.
  • a series circuit of diodes Dl, D2 is connected, wherein the cathode terminal of the diode Dl is connected to the input 121 and output 122 of the overvoltage detection unit 120.
  • the anode terminal of the diode D2 is connected to a node connected to the control output 123 at which the drive signal STS is output.
  • the node point is formed between the cathode terminal of the Zener diode Dzl the resistor R25 and the anode terminal of the diode D2.
  • the output 122 of the overvoltage detection unit 120 is connected to the output terminal 102 of the protection circuit 100 via an optional resistor R20. Between the output terminal 102 and the reference potential, a likewise optional capacitor C6 is connected. Between the junction of
  • Output 122 of overvoltage detection unit 120 and resistor R20 and the reference potential is connected to a diode D3, whose anode terminal is connected to the reference potential and whose cathode terminal is connected to said node.
  • the diagnostic unit 130 comprises an AD converter 134, which converts the analog signal applied to the input 131 into a digital signal and supplies it to a first input of an AND gate 135.
  • the second input of the AND gate 135 is connected to an input 133 of the diagnostic unit 130.
  • the input 133 receives the signal output by the driver 211 of the device 200 and is connected thereto for this purpose.
  • the output of the AND gate 135 is connected to an output 132 of the diagnostic unit 130. This is connected to an input 206 of the module 200, which is connected inside the module with a computing unit.
  • Protection circuit 100 is referred to.
  • a current measuring source is connected to the measuring point "3", with which the current I_DRV is detected and which is present only to describe the functionality of the protection circuit 100.
  • the switching element 210 is closed and the switching element 220 is closed. opens, ie at the output terminal 201 is a logic signal "high".
  • the series transistor Tl is controlled itself and begins to conduct. If the output terminal 102 (measuring point "1"), the voltage to ⁇ gur the Zener voltage of diode DZL is higher than the base-emitter voltage of the control transistor T2 (VBE, T2 + V DZ I), the control transistor begins to conduct to T2, whereby the series transistor Tl conducts slightly less until it is finally turned off.
  • the output terminal 202 of the module 200 is protected from the overvoltage by the output terminal 102 (measuring point "1", which now has an overvoltage).
  • the capacitor C13 constitutes a so-called diagnostic capacitor. This is because the voltage at the measuring point "3", i. at the output terminal 202 of the device or input terminal 101 of the protection circuit 100 rises to a certain threshold defined by the capacitors C15 and C16, while the series transistor Tl is completely blocked by the control transistor T2. This threshold of the voltage pulse produced at the output terminal 202 must be lower than the maximum voltage permitted at the output terminal 202.
  • the module 200 has an internal overvoltage detection unit 120 for detecting a short circuit to the supply voltage of the vehicle electrical system. In order for this diagnosis can appeal to ⁇ , is "stored” for a short time by the capacitor C13, a voltage pulse, so that they can de- internal tektionsmother the block 200 (not shown) detect the over ⁇ tension. This internal overvoltage detection unit is passed through the module 200 without further
  • the voltage pulse is shaped in amplitude and in duration for a safe period of time. This means that it must be greater than the minimum overvoltage detection threshold (eg 0.5 V plus the supply voltage Vcc of the voltage source 210). of the device 200 and less than the maximum allowable voltage at the output 202 (typically between 30V and 40V).
  • the minimum time duration is 200 ms, for example. For this reason, it is necessary to shape the voltage pulse so as to satisfy these conditions.
  • the effect of the dimensioning of the capacitor C13 is shown in FIG. 4, the temporal profiles of three signals CMD_D, SC and DS as well as the voltage U_DRV present at the measuring point "3" and the gate-source voltage U G s of the series transistor T1 are shown one above the other.
  • the signal CMD_D is the control signal for the switching element 210. If the switching element 210 is opened, a signal is logical "0", the switching element 210 is closed by the control signal CMD_D, a signal is logic "1", ie the output terminal 202 of Module 200 and thus the measuring point "3" is connected to the supply voltage Vcc of the voltage source 240.
  • the signal SC assumes the state logic "0" when at the output of the protection circuit 100, ie the measuring point "1" no short circuit and thus no
  • the signal SC is logic "1" in the event of a short circuit, i. if an overvoltage is present at measuring point "1".
  • the signal SC is nowhere transmitted or generated in the electronic circuit shown in FIG. 3, it merely serves to illustrate the operation.
  • the signal DS is the diagnostic signal supplied by the diagnostic unit 130 to the module 200.
  • switching element 210 changes state from off-state to closed, causing CMD_D to change state from logic "0" to logic "1".
  • CMD_D As already be ⁇ wrote the series transistor Tl at time t begins to conduct, as the gate-source voltage U GS can be removed.
  • Vcc the voltage at the input terminal of the
  • Protection circuit 100 to Vcc which can be taken from the waveform of U_DRV.
  • a short circuit occurs at measuring point "1", ie at output 102 of protective circuit 100, ie signal SC changes from logic "0" to logic "1".
  • the voltage U-DRV at the measuring point "3" increases due to the presence of the capacitor C13.
  • the diagnostic unit 130 outputs the signal DS by changing the value from logic "0" to logic "1", whereby the module 200 compulsorily turns off regardless of its internal diagnosis mentioned above.
  • the switching element 210 is opened, that is, the signal CMD_D assumes the value logic "0".
  • Protection switching unit 110 is turned off, i. its gate-source voltage goes back to the value 0.
  • control transistor T2 switch the series transistor Tl in the case of a short circuit of the terminal from ⁇ gear 102 with the supply voltage (battery) off.
  • the amplitude of the pulse generated with the power cycle (see the timing chart of U_DRV) which is stored by the capacitor C13 can be adjusted by the Wennge ⁇ speed of the control transistor T2.
  • the switching speed of the control transistor T2 is increased by the presence of the capacitor C15 in the overvoltage detection unit 120.
  • the control transistor T2 it is expedient for the control transistor T2 to have a high current amplification factor ⁇ .
  • the effect of the presence of the capacitor C15 can be qualitatively seen in FIG.
  • the time course of the signals CMD_D, SC and DS is shown, together with the time course of the voltage U_DRV and the current I_DRV at the measuring point "3" and the gate-source voltage of the series transistor Tl.
  • the voltage U_DRV at the measuring point "3" again is shown by way of example for four different dimensions of the capacitor C15, the different dimensions being represented by C15-1, C15-2, C15-3 and C15-4. If the value of the capacitor C15 is set too low (C15-1), the voltage at the output terminal 202 exceeds the maximum allowable voltage, moreover, the series transistor Tl is turned off too slowly. At a high dimensioning the maximum permissible voltage at starting terminal 202 is not exceeded (for example, C15-4) turning off at the same time with increasing capacitance value ⁇ be accelerated.
  • the capacitor C16 is provided in the protective switching unit 110 between the drain terminal D and the gate terminal G of the series transistor T1. Too fast switching off of the series transistor Tl leads to a too low voltage pulse, too slow switching off leads to a large voltage pulse at the measuring point "3", as can be seen from the time profiles of FIG.
  • Resistor R20 is a current limiter. Resistor R20 is optional. It makes sense with regard to a current limitation with negative voltages at the output terminal 102.
  • the resistor R25 serves to control the bipolar transistor T2 in the event of an overvoltage at the output terminal 102.
  • the resistor R26 ensures that the zener diode Dzl operates in its zener region.
  • the resistor R24 limits the Kol ⁇ lecturer current of the control transistor T2 and represents a reference ⁇ reference for the gate of the pass transistor Tl.
  • the internal diagnostics of the device 200 at the output terminal 202 of the device can not detect the overvoltage.
  • the output terminal 202 is nevertheless protected by the already described function of the protection circuit 100, since the series transistor Tl the Connection between the output terminal 202 and the output terminal 102 has separated.
  • the overvoltage is detected and supplied to the diagnostic unit 130. This digitizes the voltage which occurs due to the overvoltage at the junction of the resistors R18 and R19 and supplies them to the AND gate 135.
  • the second input of the AND gate 135 receives the information about the switching state of the switching element 210 of the block 200. By processing these two pieces of information in the described situation (switching element 210 is turned off, switching element 220 is conductive), the block 200 receives the information about the presence of an overvoltage.
  • the device 200 is thus enabled to distinguish between an overvoltage and an open load (English: Open Load).
  • the signal DS is thus used to inform the module 200 of the presence of an overvoltage at the output terminal 202.

Landscapes

  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to an electronic control device (1000) having an electronic component (200) that is protected against an overvoltage by a protection circuit (100). The invention comprises an input terminal (101) for connection to an output terminal (202) of the component (200), an output terminal (102) for connection to a load (300), an overvoltage detection unit (120), a protection switching unit (110) having a controllable series transistor (T1), which is connected between the input terminal (101) and the output terminal (102), and a control transistor (T2) that as a function of the control signal (STS) of the overvoltage detection unit (120), switches the series transistor (T1) to conduct or to block. The protection switching unit (110) comprising a first capacitor (C13) connected between the input terminal (101) and a reference potential that is configured such that during or shortly after the end blocking switching of the series transistor (T1) due to an overvoltage detected on the output terminal (102), a voltage pulse that is predetermined with regard to its height and minimum duration is generated on the input terminal (101), which can be detected by the component (200) and can be processed for the output of an error signal.

Description

Beschreibung description
Gegen Überspannung geschütztes elektronisches Steuergerät Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät mit einem elektronischen Baustein und mit einer Schutzschaltung zum Schutz des Bausteins vor einer Überspannung. The invention relates to an electronic control unit having an electronic component and to a protective circuit for protecting the component from an overvoltage.
In elektronischen Steuergeräten für Nutz- und Kraftfahrzeuge werden als elektronische Bausteine anwendungsspezifische in¬ tegrierte Schaltungen (englisch: Application Specific Integ- rated Circuit, ASIC) eingesetzt, um Steuerungsaufgaben zu übernehmen. Beispielsweise ist ein solches elektronisches Steuergerät dazu vorgesehen, die Einspritzmengen und -Zeitpunkte für jeweilige Injektoren einer Verbrennungskraftmaschine des Nutz- und Kraftfahrzeugs zu ermitteln und steuern. (: Application Specific inte- rated Circuit, ASIC English) used to take over control tasks in electronic control units for commercial and motor vehicles are as electronic devices in application-specific ¬ tegrated circuits. For example, such an electronic control unit is provided to determine and control the injection quantities and times for respective injectors of an internal combustion engine of the commercial and motor vehicle.
Solche anwendungsspezifischen Bausteine werden für Kraftfahrzeuge in hohen Stückzahlen produziert. Dabei sind die Bausteine auf die Verwendung in einem Bordnetz mit einerSuch application-specific components are produced for motor vehicles in large quantities. The building blocks are for use in a vehicle electrical system with a
Versorgungsspannung von 12 V ausgelegt. Damit der elektronische Baustein bei einem auftretenden Fehler, wie z.B. einer Überspannung aufgrund der Verbindung einer zur Last führenden Leitung mit dem Versorgungspotential des Energiespeichers (d.h. Supply voltage of 12 V designed. In order for the electronic device to fail in the event of an error, e.g. an overvoltage due to the connection of a line leading to the load with the supply potential of the energy store (i.e.
Kurzschluss zur Batterie) nicht beschädigt wird, ist der elektronische Baustein auf solche Fehler ausgelegt. Short circuit to the battery) is not damaged, the electronic component is designed for such errors.
In entsprechender Weise gilt dies auch für elektronische Steuergeräte für Nutzfahrzeuge. Im Unterschied zu Kraftfahr- zeugen beträgt die Versorgungsspannung des Energiebordnetzes bei Nutzfahrzeugen jedoch nicht 12 V, sondern 24 V. Dies erfordert daher andere Schutzmechanismen, um die für ein Nutzfahrzeug vorgesehenen elektronischen Steuergeräte gegen Überspannung zu schützen. Da die Stückzahl der benötigten elektronischen Steuergeräte für Nutzfahrzeuge jedoch wesentlich geringer als die Stückzahl von Kraftfahrzeugen ist, sind insbesondere die für Nutzfahrzeug-Steuergeräte benötigten elektronischen anwendungsspezifischen Bausteine sehr viel teurer. Es besteht daher ein Bedürfnis, die wesentlich kostengünstigeren elektronischen Bausteine von elektronischen Steuergeräten für Kraftfahrzeuge auch in elektronischen Steuergeräten für Nutzfahrzeuge einsetzen zu können. Ein dabei zu lösendes Problem besteht jedoch darin, dass aufgrund der doppelt so hohenCorrespondingly, this also applies to electronic control units for commercial vehicles. However, in contrast to motor vehicles, the supply voltage of the power supply system in commercial vehicles is not 12 V, but 24 V. This therefore requires other protective mechanisms to protect the intended for a commercial vehicle electronic control units against overvoltage. However, since the number of required electronic control devices for commercial vehicles is much smaller than the number of vehicles, the electronic application-specific components required for commercial vehicle control units are much more expensive in particular. There is therefore a need to be able to use the much cheaper electronic components of electronic control units for motor vehicles in electronic control units for commercial vehicles. However, a problem to be solved is that due to twice as high
Bordnetzspannung bei Nutzfahrzeugen die elektronischen Bausteine, die für den Betrieb in Kraftfahrzeugen mit einer geringeren Bordnetzspannung von 12 V ausgelegt sind, im Falle eines Kurzschlusses mit der Nutzfahrzeug-Bordnetzspannung (24 V) die dabei auftretende Überspannung nicht überstehen. Onboard voltage for commercial vehicles, the electronic components that are designed for operation in vehicles with a lower vehicle electrical system voltage of 12 V, in the event of a short circuit with the commercial vehicle electrical system voltage (24 V) do not survive the overvoltage occurring.
Aus der US 2014/0002941 AI ist eine Überspannungsschutzschaltung bekannt, bei der ein von einem Steuertransistor angesteuerter Längstransistor, der seriell mit einer Sicherung verbunden ist, zwischen den Ein- und Ausgängen der Schutzschaltung verschaltet ist. Der Ausgang ist dabei gegenüber einer definierten Überspannung am Eingang der Schutzschaltung geschützt. Beim Auftreten einer Überspannung steuert der Steuertransistor den Längstransistor derart an, dass dieser sperrend geschaltet ist. Die mit dem Längstransistor seriell verschaltete Sicherung sorgt dafür, dass auch ein Überstrom von dem Ausgang fern gehalten werden kann. Bei einem zu hohen Strom löst die Sicherung aus. From US 2014/0002941 AI an overvoltage protection circuit is known, in which a controlled by a control transistor series transistor, which is connected in series with a fuse, is connected between the inputs and outputs of the protection circuit. The output is protected against a defined overvoltage at the input of the protection circuit. When an overvoltage occurs, the control transistor controls the series transistor so that it is turned off. The fuse connected in series with the series transistor ensures that even an overcurrent can be kept away from the output. If the current is too high, the fuse trips.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Steuergerät anzugeben, das funktional und/oder baulich derart verbessert ist, dass die in dem elektronischen Steuergerät verbauten Komponenten zuverlässig gegenüber einer auftretende Überspannung geschützt sind. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektronisches Steuergerät gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Aus¬ gestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. It is an object of the present invention to provide an electronic control unit, which is functionally and / or structurally improved in such a way that the components installed in the electronic control unit are reliably protected against an occurring overvoltage. This object is achieved by an electronic control device according to the features of claim 1. Advantageous Aus ¬ designs result from the dependent claims.
Es wird ein elektronisches Steuergerät mit einem elektronischen Baustein und mit einer Schutzschaltung zum Schutz des Bausteins vor einer Überspannung vorgeschlagen. Das elektronische It is proposed an electronic control unit with an electronic component and with a protection circuit to protect the device from an overvoltage. The electronic
Steuergerät ist für die Verwendung in einem Bordnetz eines Nutzfahrzeugs vorgesehen, bei dem die Versorgungsspannung typischerweise 24 V beträgt. Demgegenüber ist der in dem erfindungsgemäßen Steuergerät vorgesehene Baustein auf den Betrieb in einem Steuergerät für eine Versorgungsspannung von 12 V ausgelegt. Dies bedeutet, der Baustein ist von seinen Komponenten und seinen internen Schutzmechanismen für den Betrieb auf eine Spannung ausgelegt, die geringer als die Versorgungsspannung in einem Nutzfahrzeug ist. Bei dem elektronischen Baustein handelt es sich beispielsweise um eine applikationsspezifische inte¬ grierte Schaltung (ASIC) für die Verwendung in einem Kraft- fahrzeug. Control unit is intended for use in a vehicle electrical system of a commercial vehicle, in which the supply voltage typically 24V. In contrast, the device provided in the control unit according to the invention is designed for operation in a control device for a supply voltage of 12 V. That is, the device is designed by its components and its internal protection mechanisms to operate at a voltage lower than the supply voltage in a commercial vehicle. In the electronic module is, for example, an application-specific inte grated ¬ circuit (ASIC) for use in a motor vehicle.
Die Schutzschaltung umfasst einen Eingangsanschluss zur Ver¬ bindung mit einem Ausgangsanschluss des Bausteins des Steu¬ ergeräts, wobei durch den Baustein im Betrieb des Steuergeräts ein Steuersignal an den Eingangsanschluss gelegt wird. Die Schutzschaltung umfasst weiter einen Ausgangsanschluss zur Verbindung mit einer Last. Der Ausgangsanschluss der Schutzschaltung kann gleichzeitig den Ausgang des elektronischen Steuergeräts darstellen. Im Ergebnis ist die Schutzschaltung damit zwischen dem elektronischen Baustein (ASIC) und der Last verschaltet. Bei der Last kann es sich beispielsweise im Umfeld von Kraft- bzw. Nutzfahrzeugen um einen Injektor handeln. Auch andere Lasten können mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Steuergerät angesteuert werden. The protective circuit includes an input terminal for Ver ¬ connection to an output terminal of the chip of the STEU ¬ ergeräts, wherein a control signal is applied to the input terminal through the block in the operation of the controller. The protection circuit further comprises an output terminal for connection to a load. The output terminal of the protection circuit can simultaneously represent the output of the electronic control unit. As a result, the protection circuit is thus connected between the electronic component (ASIC) and the load. For example, the load may be an injector in the environment of motor vehicles or utility vehicles. Other loads can be controlled with an electronic control unit according to the invention.
Die Schutzschaltung umfasst ferner eine Überspannungsdetek- tionseinheit mit Mitteln zur Detektion einer Überspannung an dem Ausgangsanschluss, welche ein Ansteuersignal bereitstellt. Ferner ist eine Schutzschalteinheit mit einem steuerbaren Längstransistor, der zwischen dem Eingangsanschluss und demThe protection circuit further comprises an overvoltage detection unit with means for detecting an overvoltage at the output terminal, which provides a drive signal. Further, a protection switching unit having a controllable series transistor connected between the input terminal and the
Ausgangsanschluss verschaltet ist, und einem Steuertransistor, der in Abhängigkeit des Ansteuersignais der Überspannungsde- tektionseinheit den Längstransistor leitend oder sperrend schaltet, vorgesehen. Bei einer detektierten Überspannung am Ausgangsanschluss wird mittels des von der Überspannungsde- tektionseinheit bereitgestellten Ansteuersignais der Ein¬ gangsanschluss der Schutzschaltung von deren Ausgangsanschluss getrennt. Liegt kein Fehlerfall, d.h. keine detektierte Überspannung am Ausgangsanschluss vor, sind der Eingangsan- schluss und der Ausgangsanschluss der Schutzschaltung elektrisch miteinander verbunden, so dass das von dem Baustein an den Eingangsanschluss gelegte Steuersignal an den Ausgangsanschluss und damit die Last weitergeleitet werden kann. Output terminal is connected, and a control transistor which, depending on the drive signal of the Überspannungsde- tektionseinheit the series transistor turns on or off, provided. When a detected overvoltage on the output terminal of the A ¬ input terminal of the protection circuit of the output terminal is separated by means of tektionseinheit provided by the drive signal Überspannungsde-. If there is no error, ie no detected Overvoltage at the output terminal before, the input terminal and the output terminal of the protection circuit are electrically connected to each other, so that the control signal applied by the block to the input terminal to the output terminal and thus the load can be forwarded.
Erfindungsgemäß umfasst die Schutzschalteinheit einen ersten Kondensator, der zwischen dem Eingangsanschluss und einem Bezugspotential der Schutzschalteinheit bzw. des Steuergeräts verschaltet ist und der derart ausgelegt ist, dass während oder kurz nach dem Sperrendschalten des Längstransistors aufgrund einer an dem Ausgangsanschluss detektierten Überspannung an dem Eingangsanschluss ein in seiner Höhe und Mindestdauer vorge¬ gebener Spannungspuls erzeugt wird, der durch den Baustein detektiert und zur Ausgabe eines Fehlersignals verarbeitet werden kann. According to the invention, the protective switching unit comprises a first capacitor, which is connected between the input terminal and a reference potential of the protective switching unit or the control unit and which is designed such that during or shortly after the Sperrendschaltung of the series transistor due to a detected at the output terminal overvoltage at the input terminal a in its height and minimum duration pre ¬ given voltage pulse is generated, which can be detected by the block and processed to output an error signal.
Hierdurch ist die Nutzung von elektronischen Bausteinen in einem elektronischen Steuergerät möglich, wenn das Steuergerät für den Betrieb in einem Bordnetz mit einer hohen Spannung vorgesehen ist, obwohl der in dem Steuergerät verwendete elektronische Baustein lediglich Schutzmechanismen für einen kleineren Spannungsbereich aufweist. Durch das Vorsehen des ersten Kondensators in der Schutzschalteinheit können in dem elektronischen Baustein vorhandene interne Schutzmechanismen zur Detektion einer Überspannung aktiviert werden. Dadurch kann der elektronische Baustein, unabhängig davon, dass die Schutzschalteinheit eine Verbindung des Bausteins zu der Last trennt, in einen sicheren Zustand überführt werden. Damit die Schutzmechanismen des elektronischen Bausteins aktiviert werden können, ist es nicht ausreichend, lediglich die elektrische Verbindung zwischen dem Ausgang des Bausteins und der Last zu trennen. Vielmehr muss die an dem Ausgangsanschluss des Bausteins anliegende Spannung im Moment des Auftretens des Fehler derart sein, dass diese als Über¬ spannung erkannt wird, wobei jedoch die maximal zulässige, spezifizierte Spannung des Ausgangsanschlusses auf keinen Fall überschritten werden darf. Dies wird durch die Erzeugung des vorgegebenen Spannungspulses mittels des in der Schutz¬ schalteinheit vorgesehenen ersten Kondensators bewirkt, der dafür sorgt, dass der Spannungspuls in seiner Höhe ausreichend groß, jedoch kleiner als der maximal zulässige Spannungswert an dem Ausgangsanschluss des Bausteins ist und gleichzeitig den Spannungspuls für eine solche Zeitdauer an dem Ausgangsanschluss anliegen lässt, dass eine interne Logik des Bausteins den Überspannungsfall zuverlässig erkennen kann. As a result, the use of electronic components in an electronic control unit is possible if the controller is intended for operation in a vehicle electrical system with a high voltage, although the electronic module used in the control unit only has protection mechanisms for a smaller voltage range. By providing the first capacitor in the protective switching unit, existing internal protection mechanisms for detecting an overvoltage can be activated in the electronic module. As a result, the electronic module, regardless of the fact that the protection switching unit disconnects a connection of the block to the load, be converted into a safe state. In order to enable the protection mechanisms of the electronic device, it is not sufficient to just disconnect the electrical connection between the device output and the load. Rather, the voltage applied to the output terminal of the module voltage at the moment of the occurrence of the error must be such that it is recognized as over ¬ voltage, but the maximum allowable, specified voltage of the output terminal in any case may be exceeded. This is caused by the generation of the predetermined voltage pulse by means of the measures provided in the protective ¬ switching unit first capacitor, which ensures that the voltage pulse is sufficiently large, but smaller than the maximum allowable voltage value at the output terminal of the chip in its height and at the same time the voltage pulse for such a period of time at the output terminal that an internal logic of the device can reliably detect the case of overvoltage.
Wie oben beschrieben, ist gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung die Höhe des Spannungspulses um einen vorgegebenen Betrag größer als eine Versorgungsspannung des Bausteins und kleiner als ein maximal zulässiger Spannungswert an dem Ausgangsanschluss des Bausteins. Genauer wird die Höhe des Spannungspulses derart gewählt, dass sie größer als 0,5 V als die Versorgungsspannung des elektronischen Bausteins und geringer als 30 V bis 40 V als maximal zulässiger Spannungswert an dem Ausgangsanschluss des Bausteins ist. Der genannte maximal zulässiger Spannungswert im Bereich von 30 V bis 40 V ist der typische Höchstwert, für die Verwendung in einem 12 V-Bordnetz von elektronischen Bausteinen. As described above, according to an expedient embodiment, the height of the voltage pulse is larger by a predetermined amount than a supply voltage of the module and smaller than a maximum permissible voltage value at the output terminal of the module. More specifically, the magnitude of the voltage pulse is selected to be greater than 0.5V as the electronic device power supply voltage and less than 30V to 40V as the maximum allowable voltage level at the device's output terminal. The stated maximum voltage value in the range of 30 V to 40 V is the typical maximum value for use in a 12 V electrical system of electronic components.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Höhe des According to an expedient embodiment, the height of the
Spannungspulses durch die Schaltgeschwindigkeit zum Sperr- endschalten des Steuertransistors zur Ansteuerung des Längs¬ transistors einstellbar. Insbesondere kann hierzu vorgesehen sein, dass zur Einstellung der Schaltgeschwindigkeit des Steuertransistors ein zweiter Kondensator in der Überspan- nungsdetektionseinheit vorgesehen ist. Der zweite Kondensator ist zweckmäßiger Weise seriell mit einer Zenerdiode der Voltage pulse by the switching speed for Sperr- endschalt the control transistor for controlling the longitudinal ¬ transistor adjustable. In particular, it can be provided for this purpose that a second capacitor in the overvoltage detection unit is provided for setting the switching speed of the control transistor. The second capacitor is suitably serially connected to a Zener diode of
Überspannungsdetektionseinheit verschaltet, wobei die Se¬ rienschaltung zwischen einem Steueranschluss des Steuertransistors und dem Bezugspotential zur Erfassung der Spannung an dem Ausgangsanschluss vorgesehen ist. Mittels der Zenerdiode wird die Überspannung an dem Ausgangsanschluss detektiert. Wenn an dem Ausgangsanschluss die auftretende Spannung größer als eine Steuerspannung des Steuertransistors zuzüglich der Overvoltage detection unit interconnected, wherein the Se ¬ rienschaltung is provided between a control terminal of the control transistor and the reference potential for detecting the voltage at the output terminal. By means of the Zener diode, the overvoltage is detected at the output terminal. If, at the output terminal, the occurring voltage is greater than a control voltage of the control transistor plus the
Zenerspannung (Durchbruchspannung) der Zenerdiode ist, wird der Steuertransistor derart angesteuert, dass dies zu einem Zener voltage (breakdown voltage) of the zener diode is the Control transistor controlled such that this is a
Sperrendschalten des Längstransistors führt. Dabei kann mittels des zweiten Kondensators die Schaltgeschwindigkeit des Steu¬ ertransistors eingestellt werden. Sperrendschalten the series transistor leads. The switching speed of the STEU ¬ ertransistors can be adjusted by means of the second capacitor.
Parallel zu dem zweiten Kondensator kann ein Widerstand verschaltet sein, durch den im Falle einer Überspannung der durch die Zenerdiode fließende Strom begrenzt wird. Der Widerstand trägt damit dazu bei, den durch die Zenerdiode fließenden Strom derart einzustellen, dass die Zenerdiode in ihrem Zenerbereich betrieben wird. A resistor may be connected in parallel with the second capacitor, limiting the current flowing through the Zener diode in the event of an overvoltage. The resistor thus contributes to adjusting the current flowing through the zener diode so that the zener diode is operated in its zener region.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung kann der Schutzschaltung eine Diode parallel geschaltet sein. Durch die Diode können transiente negative Pulse abgeschnitten werden. Positive transiente Pulse werden durch die Schutzschaltung selbst abgeschnitten. Hierdurch weist die Schutzschaltung ein gutes elektromagnetisches Verhalten (EMV) auf. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist als According to a further expedient embodiment, the protection circuit may be connected in parallel with a diode. Through the diode transient negative pulses can be cut off. Positive transient pulses are cut off by the protection circuit itself. As a result, the protection circuit has a good electromagnetic behavior (EMC). According to another advantageous embodiment is as
Steuertransistor ein Bipolartransistor mit einem hohen Control transistor a bipolar transistor with a high
Stromverstärkungsfaktor (z.B. hFE>100) vorgesehen. Dieser begünstigt die erwünschte Einstellung der Schaltgeschwindigkeit des Steuertransistors und damit der Ausschaltgeschwindigkeit des Längstransistors. Current amplification factor (eg h FE > 100) provided. This favors the desired adjustment of the switching speed of the control transistor and thus the turn-off of the series transistor.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist ein Widerstand zur Ansteuerung des Steuertransistors im Fall einer Überspannung zwischen dessen Basis und Emitter verschaltet. Durch diesen Widerstand wird im Falle einer Überspannung am Ausgangsanschluss der Bipolartransistor (Steuertransistor) angesteuert. Der durch den Widerstand festgelegte Basisstrom stellt dabei das von der Überspannungsdetektionseinheit be¬ reitgestellte Ansteuersignal dar. According to a further expedient embodiment, a resistor for driving the control transistor in the case of an overvoltage between its base and emitter is connected. In the event of an overvoltage at the output terminal, this resistor activates the bipolar transistor (control transistor). The determined by the resistance base current in this case represents the riding ¬ be provided by the overvoltage detection unit drive signal.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist ein dritter Kondensator zwischen dem Eingangsanschluss und einem Steuer- anschluss des Längstransistors verschaltet, durch den die Geschwindigkeit des Sperrendschaltens des Längstransistors einstellbar ist. Durch den dritten Kondensator können für verschiedene Längstransistoren, die in unterschiedlichen elektronischen Steuergeräten zum Einsatz kommen, Fertigungs- Schwankungen im Hinblick auf durch die Produktion verursachte Schwankungen der internen Kapazität des Längstransistors ausgeglichen werden. Der Kapazitätswert des dritten Kondensators ist wesentlich größer als die interne Kapazität des Längs¬ transistors, so dass hierdurch sichergestellt ist, dass ein erwünschtes Einschalt- und Ausschaltverhalten des Längstran¬ sistors ermöglicht wird. Dies ist zweckmäßig, um den eingangs beschriebenen Spannungspuls am Eingangsanschluss der Schutz¬ schaltung in gewünschter Weise erzeugen zu können. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist ein According to a further expedient embodiment, a third capacitor is connected between the input terminal and a control terminal of the series transistor, through which the Speed of Sperrendschalts the series transistor is adjustable. The third capacitor makes it possible to compensate for variations in the production of variations in the internal capacitance of the series transistor for various series transistors used in different electronic controllers. The capacitance value of the third capacitor is substantially greater than the internal capacitance of the longitudinal ¬ transistor, thereby ensuring that a desired turn-on and turn-off of the Längstran ¬ sistor is made possible. This is expedient in order to be able to generate the voltage pulse described above at the input terminal of the protective circuit in the desired manner. According to another advantageous embodiment is a
Spannungsteiler aus zwei seriell verschalteten Widerständen mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt, wobei die an dem Knotenpunkt zwischen den zwei Widerständen anliegende Spannung einer Recheneinheit zugeführt wird, deren digitalisiertes Ausgangs- signal dem Baustein zur Plausibilisierung der detektierten Voltage divider of two serially connected resistors coupled to the output terminal, wherein the voltage applied to the node between the two resistors voltage is supplied to a computing unit whose digitized output signal to the block for plausibility of the detected
Überspannung zuführbar ist. Hierdurch wird es dem elektronischen Baustein ermöglicht, zu einem Zeitpunkt, zu dem dieser aufgrund des gerade an seinem Ausgangsanschluss anliegenden Steuersignals nicht in der Lage ist, den am Ausgangsanschluss des Bausteins anlegenden Spannungspuls zu detektieren, Kenntnis von derOver-voltage can be supplied. This makes it possible for the electronic module, at a time when it is not able to detect the voltage pulse applied to the output terminal of the module due to the control signal currently applied to its output terminal, be aware of the
Überspannung zu erhalten. Insbesondere ist dadurch auch eine Unterscheidung zwischen Überspannung und offener Leitung (englisch: Open Load) möglich. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert. Es zeigen: To get over voltage. In particular, thereby a distinction between overvoltage and open line (English: Open Load) is possible. Further embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the description of an embodiment of the invention. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektronischen Steuergeräts zur parallelen An- steuerung von beispielhaft vier Lasten, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektronischen Steuergeräts, bei dem der Aufbau einer erfindungsgemäßen Schutzschaltung zur Ansteuerung einer einzelnen Last dargestellt ist, 1 is a schematic representation of an electronic control device according to the invention for the parallel control of exemplary four loads, 2 is a schematic representation of an electronic control device according to the invention, in which the structure of a protection circuit according to the invention for driving a single load is shown,
Fig. 3 ein elektrisches Blockschaltbild eines erfindungs¬ gemäßen elektronischen Steuergeräts zur Ansteuerung einer einzelnen Last, den zeitlichen Verlauf der Spannung am Eingangsan- schluss der Schutzschaltung beim Auftreten einer Überspannung in Abhängigkeit der Dimensionierung eines ersten Kondensators der Schutzschaltung, den zeitlichen Verlauf der Auswirkung auf die Spannung am Eingangsanschluss der Schutzspannung in Abhängigkeit der Dimensionierung eines zweiten Kondensators in einer Überspannungsdetektionseinheit , die Auswirkung auf den zeitlichen Verlauf der Spannung am Eingangsanschluss der erfindungsgemäßen Schutzschaltung in Abhängigkeit eines dritten Kondensators in der Schutzschalteinheit. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungs¬ gemäßen elektronischen Steuergeräts 1000. Das elektronische Steuergerät 1000 wird auch als Electronic Control Unit (ECU) bezeichnet. Es ist zur Verwendung in einem Bordnetz eines Nutzfahrzeugs vorgesehen. Die Nenn-Bordnetzspannung von Nutz- fahrzeugen beträgt derzeit 48 V. Das elektronische Steuergerät 1000 dient beispielhaft zur Ansteuerung von vier (allg.: einer Anzahl) in Fig. 1 nicht näher dargestellten Zündspulen. Aus Sicht des elektronischen Steuergeräts 1000 stellt ein jeweilige Zündspule eine Last dar. Die Lasten werden an einen Verbinder 1010 angeschlossen. Fig. 3 is an electrical block diagram of a fiction, ¬ contemporary electronic control unit to control a single load, the time course of the voltage at Eingangsan- the protection circuit connection when an overvoltage occurs as a function of the dimensioning of a first capacitor of the protection circuit, the time course of effect on Voltage at the input terminal of the protective voltage as a function of the dimensioning of a second capacitor in an overvoltage detection unit, the effect on the time course of the voltage at the input terminal of the protective circuit according to the invention in response to a third capacitor in the protective switching unit. Fig. 1 shows a schematic representation of a modern fiction, ¬ electronic controller 1000. The electronic controller 1000 will be referred to as Electronic Control Unit (ECU). It is intended for use in a vehicle electrical system of a commercial vehicle. The rated vehicle electrical system voltage of commercial vehicles is currently 48 V. The electronic control unit 1000 serves as an example for the control of four (generally a number) in Fig. 1, not shown ignition coils. From the perspective of the electronic controller 1000, a respective ignition coil constitutes a load. The loads are connected to a connector 1010.
Das elektronische Steuergerät 1000 umfasst einen elektronischen Baustein 200 in Gestalt einer applikationsspezifischen inte- grierten Schaltung (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) . Der elektronische Baustein 200 ist auf den Betrieb in einem Steuergerät für die Verwendung in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs ausgelegt, wobei die Nenn-Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs 12 V beträgt. Beim Betrieb des elektronischen Steuergeräts 1000 in ein Nutzfahrzeug können Spannungen von bis zu 70 V auftreten. Darüber hinaus kann eine Überspannung aufgrund eines Defekts auftreten, indem eine mit einer jeweiligen Last verbundene Leitung mit einer Versorgungsspannungsleitung in Kontakt kommt. Bei den dabei auftretenden Überspannungen kann der elektronische Baustein 200, der für den Betrieb mit einer geringeren Versorgungsspannung ausgelegt ist, ohne weitere Maßnahmen Schaden erleiden. Aus diesem Grund umfasst das elektronische Steuergerät 1000 neben dem elektronischen Baustein 200 eine Anzahl an Schutzschaltungen 100a, lOOd. Die jeweiligen Schutzschaltungen 100a, lOOd sind zwischen einem jeweiligen Ausgangsanschluss des Steuergeräts 1000, der mit einer zugeordneten Last verbunden ist, und einem Ausgang des elektronischen Bausteins 200 angeordnet. The electronic control unit 1000 comprises an electronic module 200 in the form of an application-specific inte- Integrated Circuit (Application Specific Integrated Circuit, ASIC). The electronic module 200 is designed for operation in a control unit for use in a vehicle electrical system of a motor vehicle, wherein the nominal vehicle electrical system voltage of a motor vehicle is 12 V. When operating the electronic control unit 1000 in a commercial vehicle voltages of up to 70 V may occur. Moreover, an overvoltage due to a failure may occur in that a line connected to a respective load comes into contact with a power supply line. In the event of overvoltages, the electronic component 200, which is designed for operation with a lower supply voltage, may suffer damage without further measures. For this reason, the electronic control unit 1000 in addition to the electronic device 200 includes a number of protection circuits 100a, 100d. The respective protection circuits 100a, 100d are arranged between a respective output terminal of the controller 1000 connected to an associated load and an output of the electronic device 200.
Fig. 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines er¬ findungsgemäßen elektronischen Steuergeräts 1000, wobei die Ausgestaltung der Schutzschaltung 100 (stellvertretend für die Schutzschaltungen 100a, 100b, 100c, lOOd) für die Verbindung mit einer einzigen Last 300 näher ausgeführt ist. Es versteht sich, dass die in Fig. 2 gezeigte Schutzschaltung 100 in entsprechender Weise für jede an das Steuergerät 1000 anzuschließende Last vorgesehen werden muss. Die Schutzschaltung 100 umfasst eine Schutzschalteinheit 110, eine Überspannungsdetektionseinheit 120 sowie eine optionale Diagnoseeinheit 130. Die Schutz¬ schalteinheit 110 ist zwischen einem Eingangsanschluss 101 und einem Ausgangsanschluss 102 der Schutzschaltung 100 angeordnet. Die Schutzschalteinheit 110 umfasst einen in Fig. 2 nicht näher dargestellten steuerbaren Längstransistor, der zwischen demFig. 2 shows a further schematic representation of a he ¬ inventive electronic control unit 1000, where the configuration of the protection circuit 100 is executed (representative of the protection circuits 100a, 100b, 100c, lood) closer for connecting to a single load 300th It is understood that the protection circuit 100 shown in Fig. 2 must be provided in a corresponding manner for each to be connected to the control unit 1000 load. The protection circuit 100 includes a protection circuit unit 110, an excess voltage detection unit 120 as well as an optional diagnostic unit 130. The protection ¬ switching unit 110 is disposed between an input terminal 101 and an output terminal 102 of the protection circuit 100th The protective switching unit 110 comprises a controllable series transistor not shown in detail in FIG
Eingangsanschluss 101 und dem Ausgangsanschluss 102 verschaltet ist . Der Ausgangsanschluss 102 der Schutzschaltung 100 stellt gleichzeitig einen Ausgangsanschluss des Steuergeräts 1000 dar, welcher beispielsweise durch einen Verbinder 1010 repräsentiert ist. Der Eingangsanschluss 101 der Schutzschaltung 100 ist mit einem Ausgangsanschluss 202 des elektronischen Bausteins 200 verbunden. Durch den Baustein 200 wird im Betrieb des Steuergeräts 1000 ein Steuersignal DRV erzeugt, das bei leitend geschaltetem Längstransistor der Schutzschalteinheit 110 durch die Schutzschaltung 100 hindurch an die Last 300 übertragen wird. Das Steuersignal DRV ist beispielsweise ein periodisches Signal, um die Last 300 periodisch ein- und auszuschalten. Input terminal 101 and the output terminal 102 is connected. The output terminal 102 of the protection circuit 100 simultaneously represents an output terminal of the controller 1000, which is represented by a connector 1010, for example. The input terminal 101 of the protection circuit 100 is connected to an output terminal 202 of the electronic module 200. During operation of the control device 1000, a control signal DRV is generated by the module 200, which is transmitted to the load 300 through the protective circuit 100 when the series-connected, series transistor of the protective switching unit 110 is switched on. For example, the control signal DRV is a periodic signal to periodically turn the load 300 on and off.
Die Überspannungsdetektionseinheit 120 ist mit Mitteln zur Detektion einer Überspannung an dem Ausgangsanschluss 102 ausgestattet. Sie ist dazu ausgebildet über ein Ansteuersignal den Längstransistor der Schutzschalteinheit leitend oder sperrend zu schalten. Ein Sperrendschalten des Längstransistors erfolgt dabei dann, wenn am Ausgangsanschluss 102 der The overvoltage detection unit 120 is equipped with means for detecting an overvoltage at the output terminal 102. It is designed to switch via a drive signal to the series transistor of the protective switching unit conductive or blocking. A Sperrendschalten the series transistor is carried out when the output terminal 102 of the
Schutzschaltung 100 eine Überspannung detektiert ist. Eine Überspannung am Ausgangsanschluss 102 tritt beispielsweise dann auf, wenn eine Leitung 310, die den Ausgangsanschluss 102 mit der Last 300 verbindet, mit der Versorgungsspannung des Nutzfahrzeugs, z.B. aufgrund eines Fehlers in Kontakt gerät, d.h. ein Kurzschluss entsteht. Protection circuit 100 an overvoltage is detected. An overvoltage at the output terminal 102 occurs, for example, when a line 310 connecting the output terminal 102 to the load 300 is connected to the supply voltage of the commercial vehicle, e.g. due to an error in contact, i. a short circuit occurs.
Die mit der Überspannungsdetektionseinheit 120 gekoppelte Diagnoseeinheit 130 gibt im Fall der Detektion einer am Aus¬ gangsanschluss 102 der Schutzschaltung auftretenden Überspannung ein Signal aus, das durch eine Recheneinheit 400 (z.B. ein MikroController) ausgewertet und an den Baustein 200 übertragen wird. Unabhängig von einer internen Diagnoselogik des Bausteins 200 zur Überspannungsdetektion wird diesem durch die Recheneinheit 400 das Vorhandensein einer Überspannung am Ausgangsanschluss 102 mitgeteilt, woraufhin der Baustein 200 das Steuersignal für die Last 300 abschalten kann. The coupled to said overvoltage detection unit 120 diagnostic unit 130 are in the case of the detection of a signal at the off ¬ input terminal 102 of the protection circuit occurring overvoltage, which is evaluated by an arithmetic unit 400 (eg, a microcontroller) and transmitted to the block 200th Irrespective of an internal diagnostic logic of the overvoltage detection module 200, the arithmetic unit 400 informs it of the presence of an overvoltage at the output terminal 102, whereupon the module 200 can switch off the control signal for the load 300.
Die genaue Funktionsweise und ein exemplarischer Ausbau der Realisierung einer Schutzschaltung für ein erfindungsgemäßes elektronisches Steuergerät wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. The exact operation and an exemplary development of the realization of a protection circuit for an inventive Electronic control unit will be described below with reference to FIG. 3.
Der elektronische Baustein 200 umfasst zwei seriell zwischen einer Spannungsquelle 40 und einem Bezugspotential verschaltete Halbleiterschaltelemente 210, 220. Ein Verbindungspunkt zwi¬ schen den beiden Schaltelementen 210, 220 ist mit dem Ausgangsanschluss 202 des Bausteins 200 verbunden. Die Serien¬ schaltung der beiden Schaltelemente 210, 220 bildet eine Push-Pull-Stufe, durch die der Ausgangsanschluss 202 entweder mit der von einer Spannungsquelle 240 bereitgestellten Spannung Vcc oder einem anderen Potential verbunden werden kann. Die von der Spannungsquelle 240 bereitgestellte Spannung Vcc ist in der Regel wesentlich kleiner als die Bordnetzspannung, da die an dem Ausgangsanschluss 202 zur Verfügung gestellte Spannung lediglich ein Ansteuersignal ist. Zwischen der Spannungsquelle 240 und der Push-Pull-Stufe ist eine Diode 230 als Schutzdiode (Rück¬ speiseschutz) verschaltet. Ferner umfasst der elektronische Baustein 200 einen ersten Treiber 211 und einen zweiten Treiber 221. Der erste Treiber 211 stellt an seinem Ausgang eine Information über den Schaltzustand des Schaltelements 210 bereit, dessen Funktion weiter unten beschrieben wird. Der zweite Treiber 221 steuert den Schaltzustand des zweiten, mit Bezugspotential verbundenen Schaltelements (Low Side-Schaltelement ) . The electronic module 200 comprises two serially connected between a voltage source 40 and interconnected to a reference potential of semiconductor switching elements 210, 220. A connection point Zvi ¬ rule the two switching elements 210, 220 is connected to the output terminal 202 of the block 200th The series ¬ circuit of the two switching elements 210, 220 forms a push-pull stage, through which the output terminal 202 can be connected either to the provided by a voltage source 240 voltage Vcc or another potential. The voltage Vcc provided by the voltage source 240 is generally much smaller than the vehicle electrical system voltage, since the voltage provided at the output terminal 202 is merely a drive signal. Between the voltage source 240 and the push-pull stage, a diode 230 is connected as a protective diode (back ¬ supply protection). Furthermore, the electronic module 200 comprises a first driver 211 and a second driver 221. The first driver 211 provides at its output information about the switching state of the switching element 210, the function of which will be described below. The second driver 221 controls the switching state of the second, connected to reference potential switching element (low side switching element).
Der Ausgangsanschluss 202 des Bausteins 200 ist mit dem Ein- gangsanschluss 101 der Schutzschaltung 100 verbunden. Der Eingangsanschluss 101 stellt einen Eingang 111 der Schutz¬ schalteinheit 110 dar. Die Schutzschalteinheit 110 umfasst als Längstransistor beispielhaft einen normal-sperrenden p-Kanal MOSFET (Metall Oxid Semiconductor Field Oxid Transistor) , dessen Drain-Anschluss D mit dem Anschluss 101 und dessen Sour- ce-Anschluss S mit einem Ausgang 112 der Schutzschalteinheit 110 verbunden ist. Zwischen dem Drain-Anschluss D und dem Ga- te-Anschluss G des Längstransistors Tl ist ein Kondensator C16 verschaltet. Die zwischen dem Source-Anschluss S und dem Ga- te-Anschluss G verschaltete Spannungsmessvorrichtung dient lediglich der Verifikation der Funktionsweise und ist bei einer realen Schutzschalteinheit 110 nicht erforderlich bzw. vor¬ gesehen. Der Gate-Anschluss G des Längstransistors Tl ist ferner über einen Widerstand R24 mit dem Bezugspotential des elekt¬ ronischen Steuergeräts verbunden. Zwischen dem Eingangsan- schluss 111 und dem Bezugspotential ist ferner ein weiterer Kondensator C13 verschaltet. Sämtliche in Fig. 3 gezeigten Bezugspotentiale weisen das gleiche Potential auf. The output terminal 202 of the module 200 is connected to the input terminal 101 of the protection circuit 100. The input terminal 101 provides an input 111 of the protection ¬ switching unit 110. The protective circuit unit 110 by way of example comprises a series transistor a normally-off p-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field oxide transistor) having its drain terminal D to the terminal 101 and its Sour. - ce terminal S is connected to an output 112 of the protective switching unit 110. Between the drain terminal D and the gate terminal G of the series transistor Tl, a capacitor C16 is connected. The voltage measuring device connected between the source terminal S and the gate terminal G serves merely to verify the mode of operation and is at one real protection switching unit 110 is not required or seen before ¬ . The gate terminal G of the series transistor Tl is further connected via a resistor R24 to the reference potential of the elekt ¬ ronic control device. Between the input terminal 111 and the reference potential, a further capacitor C13 is also connected. All of the reference potentials shown in FIG. 3 have the same potential.
Ein Steuertransistor T2 in Gestalt eines Bipolartransistors ist zwischen dem Source-Anschluss S des Längstransistors Tl bzw. dem Ausgang 112 und dem Gate-Anschluss G des Längstransistors Tl verschaltet. Dabei ist der Emitter E des Steuertransistors T2 mit dem Source-Anschluss S und dem Kollektor K mit dem Gate-Anschluss G des Längstransistors Tl verschaltet. Die Basis B des Steu- ertransistors T2 empfängt ein Ansteuersignal STS von der nachfolgend beschriebenen Überspannungsdetektionseinheit 120. A control transistor T2 in the form of a bipolar transistor is connected between the source terminal S of the series transistor T1 or the output 112 and the gate terminal G of the series transistor T1. In this case, the emitter E of the control transistor T2 is connected to the source terminal S and the collector K to the gate terminal G of the series transistor Tl. The base B of the control transistor T2 receives a drive signal STS from the overvoltage detection unit 120 described below.
Die Überspannungsdetektionseinheit 120 umfasst als die Spannung am Ausgangsanschluss 102 detektierendes Element eine Zenerdiode Dzl sowie einen Kondensator C15, der zwischen einem Anoden- anschluss der Zenerdiode Dzl und dem Bezugspotential verschaltet ist. Parallel zu dem Kondensator C15 ist ein Widerstand R26 zwischen dem Knotenpunkt zwischen der Zenerdiode Dzl und dem Kondensator C15 sowie dem Bezugspotential verschaltet. Der Kathodenanschluss der Zenerdiode Dzl ist über einen Widerstand R25 mit dem Eingang der Überspannungsdetektionseinheit 120 verschaltet. Der Eingang 121 ist mit dem Ausgang 122 der Überspannungsdetektionseinheit 120 direkt verbunden. Parallel zu dem Widerstand R25 ist eine Serienschaltung aus Dioden Dl, D2 verschaltet, wobei der Kathodenanschluss der Diode Dl mit dem Eingang 121 bzw. Ausgang 122 der Überspannungsdetektionseinheit 120 verbunden ist. Der Anodenanschluss der Diode D2 ist mit einem Knotenpunkt verbunden, der mit dem Steuerausgang 123, an dem das Ansteuersignal STS ausgegeben wird, verbunden ist. Der Kno- tenpunkt ist zwischen dem Kathodenanschluss der Zenerdiode Dzl dem Widerstand R25 und dem Anodenanschluss der Diode D2 gebildet . Der Ausgang 122 der Überspannungsdetektionseinheit 120 ist über einen optionalen Widerstand R20 mit dem Ausgangsanschluss 102 der Schutzschaltung 100 verbunden. Zwischen dem Ausgangsanschluss 102 und dem Bezugspotential ist ein ebenfalls optionaler Kondensator C6 verschaltet. Zwischen dem Knotenpunkt desThe overvoltage detection unit 120 includes, as the voltage detecting element at the output terminal 102, a Zener diode Dzl and a capacitor C15 connected between an anode terminal of the Zener diode Dzl and the reference potential. In parallel with the capacitor C15, a resistor R26 is connected between the node between the Zener diode Dzl and the capacitor C15 and the reference potential. The cathode terminal of the Zener diode Dzl is connected via a resistor R25 to the input of the overvoltage detection unit 120. The input 121 is directly connected to the output 122 of the overvoltage detection unit 120. Parallel to the resistor R25, a series circuit of diodes Dl, D2 is connected, wherein the cathode terminal of the diode Dl is connected to the input 121 and output 122 of the overvoltage detection unit 120. The anode terminal of the diode D2 is connected to a node connected to the control output 123 at which the drive signal STS is output. The node point is formed between the cathode terminal of the Zener diode Dzl the resistor R25 and the anode terminal of the diode D2. The output 122 of the overvoltage detection unit 120 is connected to the output terminal 102 of the protection circuit 100 via an optional resistor R20. Between the output terminal 102 and the reference potential, a likewise optional capacitor C6 is connected. Between the junction of
Ausgangs 122 der Überspannungsdetektionseinheit 120 und dem Widerstand R20 und dem Bezugspotential ist eine Diode D3 verschaltet, wobei deren Anodenanschluss mit dem Bezugspotential und deren Kathodenanschluss mit dem genannten Knotenpunkt verbunden ist. Output 122 of overvoltage detection unit 120 and resistor R20 and the reference potential is connected to a diode D3, whose anode terminal is connected to the reference potential and whose cathode terminal is connected to said node.
Parallel zur Diode D3 ist ein Spannungsteiler aus den Widerständen R18, R19 verschaltet. Ein Knotenpunkt zwischen den Widerständen R18, R19 ist mit einem Eingang 131 der bereits erwähnten, optionalen Diagnoseeinheit 130 verbunden. Die Diagnoseeinheit 130 umfasst einen AD-Wandler 134, der das am Eingang 131 anliegende Analogsignal in ein digitales Signal wandelt und einem ersten Eingang eines UND-Gatters 135 zuführt. Der zweite Eingang des UND-Gatters 135 ist mit einem Eingang 133 der Diagnoseeinheit 130 verbunden. Der Eingang 133 empfängt das von dem Treiber 211 des Bausteins 200 abgegebene Signal und ist zu diesem Zweck entsprechend mit diesem verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters 135 ist mit einem Ausgang 132 der Diagnoseeinheit 130 verbunden. Dieser ist mit einem Eingang 206 des Bausteins 200 verbunden, welcher im Inneren des Bausteins mit einer Recheneinheit verbunden ist. Parallel to the diode D3, a voltage divider of the resistors R18, R19 is connected. A node between the resistors R18, R19 is connected to an input 131 of the optional diagnostic unit 130 already mentioned. The diagnostic unit 130 comprises an AD converter 134, which converts the analog signal applied to the input 131 into a digital signal and supplies it to a first input of an AND gate 135. The second input of the AND gate 135 is connected to an input 133 of the diagnostic unit 130. The input 133 receives the signal output by the driver 211 of the device 200 and is connected thereto for this purpose. The output of the AND gate 135 is connected to an output 132 of the diagnostic unit 130. This is connected to an input 206 of the module 200, which is connected inside the module with a computing unit.
In der Schutzschaltung 100 sind ferner drei mit den Bezugszeichen "1", "2" und "3" gekennzeichnete Messpunkte eingezeichnet, auf die in der nachfolgenden Beschreibung der Funktion der In the protective circuit 100, three measuring points labeled "1", "2" and "3" are further drawn, to which in the following description of the function of the
Schutzschaltung 100 Bezug genommen wird. Zu diesem Zweck ist auch eine Strommessquelle an dem Messpunkt "3" angeschlossen, mit der der Strom I_DRV erfasst wird und welche lediglich zur Beschreibung der Funktionalität der Schutzschaltung 100 vorhanden ist.  Protection circuit 100 is referred to. For this purpose, a current measuring source is connected to the measuring point "3", with which the current I_DRV is detected and which is present only to describe the functionality of the protection circuit 100.
Zu einem Zeitpunkt des normalen, ungestörten Betriebs ist das Schaltelement 210 geschlossen und das Schaltelement 220 ge- öffnet, d.h. am Ausgangsanschluss 201 liegt ein logisches Signal "hoch" an. Durch seine interne Diode (Body-Diode) ist der Längstransistor Tl selbst angesteuert und fängt zum Leiten an. Wenn am Ausgangsanschluss 102 (Messpunkt "1") die Spannung höher als die Basis-Emitter-Spannung des Steuertransistors T2 zu¬ züglich der Zenerspannung der Diode Dzl ist (VBE , T2 +VD Z I) , fängt der Steuertransistor T2 an zu leiten, wodurch der Längstransistor Tl etwas weniger leitet, bis er schließlich sperrend geschaltet ist. Dadurch wird der Ausgangsanschluss 202 des Bausteins 200 von dem Ausgangsanschluss 102 (Messpunkt "1", an dem nun eine Überspannung vorliegt) vor der Überspannung geschützt. At a time of normal, undisturbed operation, the switching element 210 is closed and the switching element 220 is closed. opens, ie at the output terminal 201 is a logic signal "high". By its internal diode (body diode), the series transistor Tl is controlled itself and begins to conduct. If the output terminal 102 (measuring point "1"), the voltage to ¬ züglich the Zener voltage of diode DZL is higher than the base-emitter voltage of the control transistor T2 (VBE, T2 + V DZ I), the control transistor begins to conduct to T2, whereby the series transistor Tl conducts slightly less until it is finally turned off. As a result, the output terminal 202 of the module 200 is protected from the overvoltage by the output terminal 102 (measuring point "1", which now has an overvoltage).
Der Kondensator C13 stellt einen sog. Diagnose-Kondensator dar. Dies deshalb, da die Spannung am Messpunkt "3", d.h. am Aus- gangsanschluss 202 des Bausteins bzw. Eingangsanschluss 101 der Schutzschaltung 100 bis zu einer bestimmten, durch die Kondensatoren C15 und C16 festgelegten Schwelle ansteigt, während der Längstransistor Tl durch den Steuertransistor T2 vollständig gesperrt wird. Diese Schwelle des am Ausgangsanschluss 202 entstehenden Spannungspulses muss geringer als die maximal am Ausgangsanschluss 202 erlaubte Spannung sein. The capacitor C13 constitutes a so-called diagnostic capacitor. This is because the voltage at the measuring point "3", i. at the output terminal 202 of the device or input terminal 101 of the protection circuit 100 rises to a certain threshold defined by the capacitors C15 and C16, while the series transistor Tl is completely blocked by the control transistor T2. This threshold of the voltage pulse produced at the output terminal 202 must be lower than the maximum voltage permitted at the output terminal 202.
Der Baustein 200 weist eine interne Überspannungsdetektions- einheit 120 zur Detektion eines Kurzschlusses zur Versor- gungsspannung des Bordnetzes auf. Damit diese Diagnose an¬ sprechen kann, wird durch den Kondensator C13 ein Spannungspuls für eine kurze Zeit "gespeichert", damit diese interne De- tektionseinheit des Bausteins 200 (nicht gezeigt) die Über¬ spannung detektieren kann. Diese interne Überspannungsdetek- tionseinheit wird durch den Baustein 200 ohne weitere The module 200 has an internal overvoltage detection unit 120 for detecting a short circuit to the supply voltage of the vehicle electrical system. In order for this diagnosis can appeal to ¬, is "stored" for a short time by the capacitor C13, a voltage pulse, so that they can de- internal tektionseinheit the block 200 (not shown) detect the over ¬ tension. This internal overvoltage detection unit is passed through the module 200 without further
Schutzbeschaltung genutzt, wenn dieser in einem Steuergerät für ein Kraftfahrzeug und nicht für ein Nutzfahrzeug, wie hier beschrieben, eingebaut ist. Der Spannungspuls ist in seiner Amplitude und in seiner Dauer für eine sichere Zeitdauer geformt. Dies bedeutet, er muss größer sein als die minimale Überspannungserkennungsschwelle (z.B. 0,5 V zuzüglich der Versorgungsspannung Vcc der Spannungsquelle 210) des Bausteins 200 und geringer als die maximale erlaubte Spannung am Ausgang 202 (in der Regel zwischen 30 V und 40 V) . Die minimale Zeitdauer beträgt beispielsweise 200 ms. Aus diesem Grund ist es erforderlich, den Spannungspuls derart zu formen, dass diese Bedingungen erfüllt sind. Protective circuit used when it is installed in a control unit for a motor vehicle and not for a commercial vehicle, as described here. The voltage pulse is shaped in amplitude and in duration for a safe period of time. This means that it must be greater than the minimum overvoltage detection threshold (eg 0.5 V plus the supply voltage Vcc of the voltage source 210). of the device 200 and less than the maximum allowable voltage at the output 202 (typically between 30V and 40V). The minimum time duration is 200 ms, for example. For this reason, it is necessary to shape the voltage pulse so as to satisfy these conditions.
Die Auswirkung der Dimensionierung des Kondensators C13 wird in Fig. 4 dargestellt. In Fig. 4 sind übereinander die zeitlichen Verläufe dreier Signale CMD_D, SC und DS sowie die am Messpunkt "3" anliegende Spannung U_DRV sowie die Gate-Source-Spannung UGs des Längstransistors Tl dargestellt. Das Signal CMD_D ist das Steuersignal für das Schaltelement 210. Ist das Schaltelement 210 geöffnet, liegt ein Signal logisch "0" an, ist das Schaltelement 210 durch das Steuersignal CMD_D geschlossen, liegt ein Signal logisch "1" an, d.h. der Ausgangsanschluss 202 des Bausteins 200 und damit der Messpunkt "3" ist mit der Versorgungsspannung Vcc der Spannungsquelle 240 verbunden. Das Signal SC nimmt den Zustand logisch "0" an, wenn am Ausgang der Schutzschaltung 100, d.h. der Messpunkt "1" kein Kurzschluss und damit keine The effect of the dimensioning of the capacitor C13 is shown in FIG. 4, the temporal profiles of three signals CMD_D, SC and DS as well as the voltage U_DRV present at the measuring point "3" and the gate-source voltage U G s of the series transistor T1 are shown one above the other. The signal CMD_D is the control signal for the switching element 210. If the switching element 210 is opened, a signal is logical "0", the switching element 210 is closed by the control signal CMD_D, a signal is logic "1", ie the output terminal 202 of Module 200 and thus the measuring point "3" is connected to the supply voltage Vcc of the voltage source 240. The signal SC assumes the state logic "0" when at the output of the protection circuit 100, ie the measuring point "1" no short circuit and thus no
Überspannung vorliegt. Demgegenüber ist das Signal SC logisch "1" bei einem Kurzschluss, d.h. wenn eine Überspannung am Messpunkt "1" vorliegt. Das Signal SC wird in der in Fig. 3 gezeigten elektronischen Schaltung nirgends übertragen oder erzeugt, es dient lediglich zur Illustration der Funktionsweise. Das Signal DS ist das von der Diagnoseeinheit 130 an den Baustein 200 gelieferte Diagnosesignal. Overvoltage is present. In contrast, the signal SC is logic "1" in the event of a short circuit, i. if an overvoltage is present at measuring point "1". The signal SC is nowhere transmitted or generated in the electronic circuit shown in FIG. 3, it merely serves to illustrate the operation. The signal DS is the diagnostic signal supplied by the diagnostic unit 130 to the module 200.
Zum Zeitpunkt ti wechselt das Schaltelement 210 seinen Zustand von Sperrend zu Geschlossen, wodurch CMD_D den Zustand von logisch "0" zu logisch "1" wechselt. Wie oben bereits be¬ schrieben, beginnt der Längstransistor Tl zum Zeitpunkt ti zu leiten, wie der Gate-Source-Spannung UGs entnommen werden kann. Durch entsprechende Verbindung der Spannung Vcc mit dem Messpunkt "3" steigt auch die Spannung am Eingangsanschluss der At time ti, switching element 210 changes state from off-state to closed, causing CMD_D to change state from logic "0" to logic "1". As already be ¬ wrote the series transistor Tl at time t begins to conduct, as the gate-source voltage U GS can be removed. By appropriate connection of the voltage Vcc with the measuring point "3", the voltage at the input terminal of the
Schutzschaltung 100 auf Vcc an, was dem Signalverlauf von U_DRV entnommen werden kann. Zum Zeitpunkt t2 tritt am Messpunkt "1", d.h. am Ausgang 102 der Schutzschaltung 100 ein Kurzschluss auf, d.h. das Signal SC wechselt von logisch "0" nach logisch "1". Damit verbunden steigt die Spannung U-DRV am Messpunkt "3" aufgrund des Vorhandenseins des Kondensators C13 an. Protection circuit 100 to Vcc, which can be taken from the waveform of U_DRV. At time t 2 , a short circuit occurs at measuring point "1", ie at output 102 of protective circuit 100, ie signal SC changes from logic "0" to logic "1". Associated with this, the voltage U-DRV at the measuring point "3" increases due to the presence of the capacitor C13.
In dem mittleren Zeitverlauf, das den Verlauf der Spannung U_DRV wiedergibt, sind die Spannungsverläufe für unterschiedliche Dimensionierungen des Kondensators C13 dargestellt. Die un¬ terschiedlichen Dimensionierungen sind mit C13-1, C13-4 dargestellt. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, ist die Di¬ mensionierung des Kondensators C13-1 nicht korrekt, da die maximale Spannung bei 80 V über dem maximal zulässigen Spannungswert des Ausgangsanschlusses 202 liegt. Die anderen Di¬ mensionierungen C13-2, C13-4 bleiben jedoch unterhalb der geforderten Schwelle von etwa 30 V, so dass jede der Dimensionierungen in Betracht kommt. In the middle time curve, which shows the course of the voltage U_DRV, the voltage curves for different dimensions of the capacitor C13 are shown. The un ¬ terschiedlichen dimensions are presented with C13-1, C13-4. As further can be seen without the di ¬ dimensioning of the capacitor C13-1 is not correct, because the maximum voltage at 80 V is higher than the maximum allowable voltage value of the output terminal 202nd However, the other Di ¬ mensionierungen C13-2, C13-4 remain below the required threshold of about 30 V, so that each of the dimensions can be considered.
Zum Zeitpunkt t3 gibt die Diagnoseeinheit 130 das Signal DS aus, indem dieses den Wert von logisch "0" nach logisch "1" wechselt, wodurch der Baustein 200 zwingend abschaltet, unabhängig von seiner internen Diagnose, die oben erwähnt wurde. Zu diesem Zeitpunkt wird das Schaltelement 210 geöffnet, d.h. das Signal CMD_D nimmt den Wert logisch "0" an. Wie auch aus Fig. 4 hervorgeht, wird der Längstransistor Tl zum Zeitpunkt t2 mit dem Auftreten der Überspannung am Messpunkt "1" durch die At the time t3, the diagnostic unit 130 outputs the signal DS by changing the value from logic "0" to logic "1", whereby the module 200 compulsorily turns off regardless of its internal diagnosis mentioned above. At this time, the switching element 210 is opened, that is, the signal CMD_D assumes the value logic "0". As is apparent from Fig. 4, the longitudinal transistor Tl at the time t 2 with the occurrence of the overvoltage at the measuring point "1" by the
Schutzschalteinheit 110 sperrend geschaltet, d.h. seine Ga- te-Source-Spannung geht zurück auf den Wert 0. Protection switching unit 110 is turned off, i. its gate-source voltage goes back to the value 0.
Wie beschrieben, ist es die Aufgabe des Steuertransistors T2, den Längstransistor Tl im Falle eines Kurzschlusses des Aus¬ gangsanschlusses 102 mit Versorgungsspannung (Batterie) ab- zuschalten. Die Amplitude des mit dem Ausschalten erzeugten Pulses (siehe Zeitdiagramm von U_DRV) , welcher durch den Kondensator C13 gespeichert wird, kann durch die Schaltge¬ schwindigkeit des Steuertransistors T2 eingestellt werden. Die Schaltgeschwindigkeit des Steuertransistors T2 wird durch das Vorhandensein des Kondensators C15 in der Überspannungsde- tektionseinheit 120 erhöht. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn der Steuertransistor T2 einen hohen Stromverstärkungsfaktor ß aufweist . Die Auswirkung des Vorhandenseins des Kondensators C15 kann in Fig. 5 qualitativ ersehen werden. Wiederum ist der zeitliche Verlauf der Signale CMD_D, SC und DS dargestellt, zusammen mit dem zeitlichen Verlauf der Spannung U_DRV und dem Strom I_DRV am Messpunkt "3" sowie der Gate-Source-Spannung des Längstransistors Tl. Die Spannung U_DRV am Messpunkt "3" ist wiederum beispielhaft für vier unterschiedliche Dimensionierungen des Kondensators C15 dargestellt, wobei die unterschiedlichen Dimensionierungen mit C15-1, C15-2, C15-3 und C15-4 reprä- sentiert sind. Wenn der Wert von dem Kondensator C15 zu klein gewählt wird (C15-1) übersteigt die Spannung am Ausgangsan- schluss 202 die maximal zulässige Spannung, darüber hinaus wird der Längstransistor Tl zu langsam abgeschaltet. Bei einer hohen Dimensionierung wird die maximal zulässige Spannung am Aus- gangsanschluss 202 nicht überschritten (z.B. C15-4) gleichzeitig wird mit größer werdendem Kapazitätswert das Ausschalten be¬ schleunigt . As described, it is the object of the control transistor T2, switch the series transistor Tl in the case of a short circuit of the terminal from ¬ gear 102 with the supply voltage (battery) off. The amplitude of the pulse generated with the power cycle (see the timing chart of U_DRV) which is stored by the capacitor C13 can be adjusted by the Schaltge ¬ speed of the control transistor T2. The switching speed of the control transistor T2 is increased by the presence of the capacitor C15 in the overvoltage detection unit 120. For this purpose, it is expedient for the control transistor T2 to have a high current amplification factor β. The effect of the presence of the capacitor C15 can be qualitatively seen in FIG. Again, the time course of the signals CMD_D, SC and DS is shown, together with the time course of the voltage U_DRV and the current I_DRV at the measuring point "3" and the gate-source voltage of the series transistor Tl. The voltage U_DRV at the measuring point "3" again is shown by way of example for four different dimensions of the capacitor C15, the different dimensions being represented by C15-1, C15-2, C15-3 and C15-4. If the value of the capacitor C15 is set too low (C15-1), the voltage at the output terminal 202 exceeds the maximum allowable voltage, moreover, the series transistor Tl is turned off too slowly. At a high dimensioning the maximum permissible voltage at starting terminal 202 is not exceeded (for example, C15-4) turning off at the same time with increasing capacitance value ¬ be accelerated.
Um eine zu schnelle Einschaltverzögerung des Steuertransistors T2 zu kompensieren, ist der Kondensator C16 in der Schutzschalteinheit 110 zwischen dem Drain-Anschluss D und dem Ga- te-Anschluss G des Längstransistors Tl vorgesehen. Ein zu schnelles Ausschalten des Längstransistors Tl führt zu einem zu geringen Spannungspuls, ein zu langsames Ausschalten führt zu einem großen Spannungspuls an dem Messpunkt "3", wie aus den zeitlichen Verläufen der Fig. 6 ersichtlich ist. In order to compensate for an excessively fast turn-on delay of the control transistor T2, the capacitor C16 is provided in the protective switching unit 110 between the drain terminal D and the gate terminal G of the series transistor T1. Too fast switching off of the series transistor Tl leads to a too low voltage pulse, too slow switching off leads to a large voltage pulse at the measuring point "3", as can be seen from the time profiles of FIG.
Fig. 6 zeigt wiederum die Signale CMD_D, SC und DS, zusammen mit der Spannung U_DRV am Messpunkt "3" und der Gate-Source-Spannung des Längstransistors Tl. Zwischen ti und t2 ist wiederum der reguläre Betrieb ersichtlich, zum Zeitpunkt t2 tritt der Kurzschluss zur Versorgungsspannung, d.h. Batterie am Messpunkt "1" bzw. dem Ausgangsanschluss 102 der Schutzschaltung 100 auf. Unterschiedliche Dimensionierungen des Kondensators C16 sind wiederum mit C16-1, C16-4 dargestellt. Bei einer zu großen Kapazität des Kondensators Cl 6 (C16-4) wird die maximal zulässige Spannung am Messpunkt "3" und damit am Ausgangsanschluss 202 des Bausteins 200 überschritten. Die anderen Dimensionierungen C16-3, Cl 6-2 und Cl 6-1 bleiben im erlaubten Bereich . Demgegenüber entsteht jedoch bei einer nicht vorhandenen Kapazität (re¬ präsentiert durch den Verlauf von C16-1 kein Spannungspuls, wodurch die interne Diagnostik des Bausteins 200 nicht ansprechen kann) . Für eine korrekte Dimensionierung wird daher ein Kapazitätswert entsprechend C16-2 oder C16-3 gewählt. Der Verlauf der Gate-Source-Spannung UGs zeigt, dass der Längstransistor Tl ab dem Zeitpunkt t2 sperrend geschaltet ist. Die Dioden Dl und D2 schützen den Steuertransistor T2 gegen eine Umkehr-Basis-Emitter-Spannung. Die Diode D3 sorgt dafür, dass die Schutzschaltung 100 EMV Erfordernisse erfüllt. Dabei schneidet die Diode D3 negative Pulse ab, während positive Pulse durch die Schutzschalteinheit 110 selbst abgeschnitten bzw. vom Baustein 200 ferngehalten werden. 6 again shows the signals CMD_D, SC and DS, together with the voltage U_DRV at the measuring point "3" and the gate-source voltage of the series transistor Tl. Between t 1 and t 2 , the regular mode is again visible, at time t 2 If the short circuit to the supply voltage, ie battery at the measuring point "1" or the output terminal 102 of the protection circuit 100 occurs. Different dimensions of the capacitor C16 are again represented by C16-1, C16-4. If the capacitance Cl 6 (C16-4) is too large, the maximum permissible voltage at the measuring point "3" and thus at the output terminal 202 of the module 200 is exceeded. The other dimensions C16-3, Cl 6-2 and Cl 6-1 remain within the permitted range. In contrast, however, arises at a non-existent capacity (re ¬ presented by the course of C16-1 no voltage pulse, whereby the internal diagnostics of the block 200 can not respond). For correct sizing, therefore, a capacitance value corresponding to C16-2 or C16-3 is selected. The course of the gate-source voltage U G s shows that the series transistor Tl is switched off from the time t 2 . The diodes D1 and D2 protect the control transistor T2 against a reverse base-emitter voltage. The diode D3 ensures that the protection circuit 100 fulfills EMC requirements. In this case, the diode D3 cuts off negative pulses, while positive pulses are cut off by the protective switching unit 110 itself or kept away from the module 200.
Der Widerstand R20 stellt einen Strombegrenzer dar. Der Widerstand R20 ist optional. Er ist sinnvoll im Hinblick auf eine Strombegrenzung bei negativen Spannungen am Ausgangsanschluss 102. Resistor R20 is a current limiter. Resistor R20 is optional. It makes sense with regard to a current limitation with negative voltages at the output terminal 102.
Der Widerstand R25 dient zum Steuern des Bipolartransistors T2 im Falle einer Überspannung am Ausgangsanschluss 102. Der Widerstand R26 sorgt dafür, dass die Zenerdiode Dzl in ihrer Zenerregion arbeitet. Der Widerstand R24 limitiert den Kol¬ lektorstrom des Steuertransistors T2 und stellt eine Bezugs¬ referenz für das Gate des Längstransistors Tl dar. Im Falle des Auftretens eines Kurzschlusses des Ausgangsan¬ schlusses 102 mit der Folge einer Überspannung in einer "aus" Phase des Bausteins 200, in der das Schaltelement 210 sperrend und das Schaltelement 220 leitend geschaltet ist (der The resistor R25 serves to control the bipolar transistor T2 in the event of an overvoltage at the output terminal 102. The resistor R26 ensures that the zener diode Dzl operates in its zener region. The resistor R24 limits the Kol ¬ lecturer current of the control transistor T2 and represents a reference ¬ reference for the gate of the pass transistor Tl. In the case of the occurrence of a short circuit of the Ausgangsan ¬ circuit 102 with the result of an overvoltage in an "off" phase of the block 200 in which the switching element 210 blocking and the switching element 220 is turned on (the
Lowside-Treiber 221 ist ein) kann die interne Diagnostik des Bausteins 200 am Ausgangsanschluss 202 des Bausteins (Messpunkt "3") die Überspannung nicht detektieren. Der Ausgangsanschluss 202 ist dennoch durch die bereits beschriebene Funktion der Schutzschaltung 100 geschützt, da der Längstransistor Tl die Verbindung zwischen dem Ausgangsanschluss 202 und dem Aus- gangsanschluss 102 aufgetrennt hat. Low-side driver 221 is on), the internal diagnostics of the device 200 at the output terminal 202 of the device (measurement point "3") can not detect the overvoltage. The output terminal 202 is nevertheless protected by the already described function of the protection circuit 100, since the series transistor Tl the Connection between the output terminal 202 and the output terminal 102 has separated.
Mittels des Spannungsteilers aus den Widerständen R18 und R19 wird die Überspannung detektiert und der Diagnoseeinheit 130 zugeführt. Diese digitalisiert die aufgrund der Überspannung auftretende Spannung am Knotenpunkt der Widerstände R18 und R19 und führt diese dem UND-Gatter 135 zu. Der zweite Eingang des UND-Gatters 135 erhält die Information über den Schaltzustand des Schaltelements 210 des Bausteins 200. Durch die Verarbeitung dieser beiden Informationen in der geschilderten Situation (Schaltelement 210 ist sperrend geschaltet, Schaltelement 220 ist leitend) erhält der Baustein 200 die Information über das Vorliegen einer Überspannung. Der Baustein 200 wird damit in die Lage versetzt, zwischen einer Überspannung und einer offenen Last (englisch: Open Load) zu unterscheiden. Das Signal DS wird somit dazu genutzt, dem Baustein 200 das Vorliegen einer Überspannung am Ausgangsanschluss 202 mitzuteilen. By means of the voltage divider from the resistors R18 and R19, the overvoltage is detected and supplied to the diagnostic unit 130. This digitizes the voltage which occurs due to the overvoltage at the junction of the resistors R18 and R19 and supplies them to the AND gate 135. The second input of the AND gate 135 receives the information about the switching state of the switching element 210 of the block 200. By processing these two pieces of information in the described situation (switching element 210 is turned off, switching element 220 is conductive), the block 200 receives the information about the presence of an overvoltage. The device 200 is thus enabled to distinguish between an overvoltage and an open load (English: Open Load). The signal DS is thus used to inform the module 200 of the presence of an overvoltage at the output terminal 202.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektronisches Steuergerät (1000) mit einem elektronischen Baustein (200) und mit einer Schutzschaltung (100) zum Schutz des Bausteins (200) vor einer Überspannung, wobei die Schutzschaltung (100) umfasst: An electronic controller (1000) having an electronic device (200) and a protection circuit (100) for protecting the device (200) from overvoltage, the protection circuit (100) comprising:
einen Eingangsanschluss (101) zur Verbindung mit einem Ausgangsanschluss (202) des Bausteins (200) des Steuergeräts (1000), wobei durch den Baustein (200) im Betrieb des Steuergeräts (1000) ein Steuersignal (DRV) an den Ein¬ gangsanschluss (101) gelegt wird; an input terminal (101) for connection to an output terminal (202) of the block (200) of the control unit (1000), wherein by the block (200) during operation of the control device (1000) a control signal (DRV) to the A ¬ input terminal (101 ) is placed;
einen Ausgangsanschluss (102) zur Verbindung mit einer Last (300) ;  an output port (102) for connection to a load (300);
eine Überspannungsdetektionseinheit (120) mit Mitteln (Dzl, C15) zur Detektion einer Überspannung an dem Ausgangsanschluss (102), welche ein Ansteuersignal (STS) bereitstellt; eine Schutzschalteinheit (110) mit einem steuerbaren Längstransistor (Tl), der zwischen dem Eingangsanschluss (101) und dem Ausgangsanschluss (102) verschaltet ist, und einem Steuertransistor (T2), der in Abhängigkeit des An- steuersignals (STS) der Überspannungsdetektionseinheit (120) den Längstransistor (Tl) leitend oder sperrend schaltet ;  an overvoltage detection unit (120) having means (Dzl, C15) for detecting an overvoltage at the output terminal (102) which provides a drive signal (STS); a protection switching unit (110) having a controllable series transistor (T1), which is connected between the input terminal (101) and the output terminal (102), and a control transistor (T2), which is dependent on the control signal (STS) of the overvoltage detection unit (120 ) switches the series transistor (T1) on or off;
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
- die Schutzschalteinheit (110) einen ersten Kondensator (C13) umfasst, der zwischen dem Eingangsanschluss (101) und einem Bezugspotential verschaltet ist und der derart ausgelegt ist, dass während oder kurz nach dem Sperrendschalten des Längstransistors (Tl) aufgrund einer an dem Ausgangsan- schluss (102) detektierten Überspannung an dem Eingangsanschluss (101) ein in seiner Höhe und Mindestdauer vorgegebener Spannungspuls erzeugt wird, der durch den Baustein (200) detektiert und zur Ausgabe eines Fehlersignals verarbeitet werden kann. - The protection switching unit (110) comprises a first capacitor (C13), which is connected between the input terminal (101) and a reference potential and which is designed such that during or shortly after the Sperrendschalten the series transistor (Tl) due to a at the Ausgangsan- conclusion (102) detected overvoltage at the input terminal (101) a predetermined in its height and minimum duration voltage pulse is generated, which can be detected by the block (200) and processed to output an error signal.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Spannungspulses um einen vorgegeben Betrag größer als eine Versorgungsspannung des Bausteins (200) und kleiner als ein maximal zulässiger Spannungswert an dem Ausgangsanschluss (202) des Bausteins (200) ist. 2. Control device according to claim 1, characterized in that the height of the voltage pulse by a predetermined amount greater than a supply voltage of the module (200) and smaller than a maximum permissible voltage value at the output terminal (202) of the device (200).
3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Spannungspulses durch die Schaltgeschwin¬ digkeit zum Sperrendschalten des Steuertransistors (T2) zur Ansteuerung des Längstransistors (Tl) einstellbar ist. 3. Control device according to claim 1 or 2, characterized in that the height of the voltage pulse by the Schaltgeschwin ¬ ability to Sperrendschalten of the control transistor (T2) for driving the series transistor (Tl) is adjustable.
4. Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Schaltgeschwindigkeit des Steuertransistors4. Control device according to claim 3, characterized in that for adjusting the switching speed of the control transistor
(T2) ein zweiter Kondensator (C15) in der Überspannungsde- tektionseinheit (120) vorgesehen ist. (T2), a second capacitor (C15) is provided in the overvoltage detection unit (120).
5. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kondensator (C15) seriell mit einer Zenerdiode (Dzl) der5. Control device according to claim 4, characterized in that the second capacitor (C15) serially connected to a Zener diode (Dzl) of the
Überspannungsdetektionseinheit (120) verschaltet ist, wobei die Serienschaltung zwischen einem Steueranschluss des Steuertransistors (T2) und dem Bezugspotential zur Erfassung der Spannung an dem Ausgangsanschluss (102) vorgesehen ist. Overvoltage detection unit (120) is connected, wherein the series connection between a control terminal of the control transistor (T2) and the reference potential for detecting the voltage at the output terminal (102) is provided.
6. Steuergerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem zweiten Kondensator (C15) ein Widerstand (R26) verschaltet ist, durch den im Falle einer Überspannung der durch die Zenerdiode (Dzl) fließende Strom begrenzt wird. 6. Control device according to claim 4 or 5, characterized in that parallel to the second capacitor (C15), a resistor (R26) is connected, is limited by the current flowing through the zener diode (Dzl) in the event of an overvoltage.
7. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschaltung (120) eine Diode (D3) parallel geschaltet ist. 7. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the protective circuit (120) is a diode (D3) connected in parallel.
8. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuertransistor (T2) ein Bipolartransistor mit einem Stromverstärkungsfaktor hFE>100 vorgesehen ist . 8. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that a bipolar transistor having a current amplification factor h FE > 100 is provided as the control transistor (T2).
9. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstand (R25) zur Ansteuerung des Steuertransistors (T2) im Fall einer Überspannung zwischen dessen Basis und Emitter verschaltet ist. 9. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that a resistor (R25) for driving the control transistor (T2) is connected in the event of an overvoltage between the base and emitter.
10. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Kondensator (C16) zwischen dem Eingangsanschluss (101) und einem Steueranschluss des Längs¬ transistors (Tl) verschaltet ist, durch den die Geschwindigkeit des Sperrendschaltens des Längstransistors (Tl) einstellbar ist . 10. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that a third capacitor (C16) between the input terminal (101) and a control terminal of the longitudinal ¬ transistor (Tl) is connected, by the speed of Sperrendschaltens of the series transistor (Tl) adjustable is.
11. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungsteiler (R18, R19) aus zwei seriell verschalteten Widerständen mit dem Ausgangsanschluss (102) gekoppelt ist, wobei die an dem Knotenpunkt zwischen den zwei Widerständen (R18, R19) anliegende Spannung einer Re¬ cheneinheit (130) zugeführt wird, deren digitalisiertes Aus¬ gangssignal dem Baustein zur Plausibilisierung der detektierten Überspannung zuführbar ist. 11. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that a voltage divider (R18, R19) of two serially connected resistors to the output terminal (102) is coupled, wherein the voltage applied to the node between the two resistors (R18, R19) a Re ¬ cheneinheit (130) is supplied, the digitized Aus ¬ output signal to the block for plausibility of the detected overvoltage can be fed.
12. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Baustein (200) auf den Betrieb in einem Steuergerät (1000) für eine Versorgungsspannung von 12V ausgelegt ist. 12. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the module (200) is designed for operation in a control device (1000) for a supply voltage of 12V.
13. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1000) auf den Betrieb in einem in einem Bordnetz mit einer Versorgungsspannung von 24V ausgelegt ist. 13. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (1000) is designed for operation in a vehicle electrical system with a supply voltage of 24V.
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