WO2025252535A1 - Integrierte schaltung und bordnetz mit einer integrierten schaltung - Google Patents

Integrierte schaltung und bordnetz mit einer integrierten schaltung

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WO2025252535A1
WO2025252535A1 PCT/EP2025/064606 EP2025064606W WO2025252535A1 WO 2025252535 A1 WO2025252535 A1 WO 2025252535A1 EP 2025064606 W EP2025064606 W EP 2025064606W WO 2025252535 A1 WO2025252535 A1 WO 2025252535A1
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integrated circuit
integrated
power supply
star point
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Frank Zabbe
Thomas Meyer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of DC sources
    • H02J1/108—Parallel operation of DC sources having arrangements for blocking reverse current flow, e.g. using diodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
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    • H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire DC power distribution systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082—DC supplies with two or more different DC voltage levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering

Definitions

  • the present invention relates to an integrated circuit and a vehicle electrical system with an integrated circuit.
  • vehicles often use dual-voltage electrical systems, which consist of a low-voltage system (voltage less than the permissible touch voltage of 60 V, e.g., 12 V) and a high-voltage system (voltage greater than the permissible touch voltage, usually several hundred volts).
  • the high-voltage and low-voltage systems can be connected by means of a DC-DC converter.
  • Components critical to the operation of the vehicle can be redundantly supplied from both vehicle electrical systems, whereby the supply voltage usually corresponds to the low-voltage voltage and one supply connection of the component is connected to both the low-voltage network and the DC-DC converter supplied from the high-voltage network.
  • the invention proposes an integrated circuit with two external power supply pins, which are internally connected at a star point within the integrated circuit. By separating the power supply to two distinct connections, a short circuit to ground on one of the two connections can no longer disrupt the other connection and the sub-network connected to it.
  • an integrated circuit has a first power supply pin configured to receive a first supply voltage at a suitable level, and a second power supply pin configured to receive a second supply voltage, also at a suitable level.
  • Both the first and second supply voltages are DC voltages, and the first and second supply voltage levels can be low voltages (i.e., below 60 V), such as a typical 12 V vehicle supply voltage.
  • the integrated circuit also has at least one ground connection (e.g., a pin), with the supply voltage applied between the first and second power supply pins and the ground connection.
  • the integrated circuit further comprises at least one integrated functional component configured to provide a function of the integrated circuit, wherein the functional component has a voltage supply terminal configured to supply the functional component with a third supply voltage applied to the voltage supply terminal.
  • the function provided by the functional component can be a function selected from the group comprising a voltage regulation function, a voltage monitoring function, a watchdog function, a reset function, a communication function (e.g., bus interface (CAN bus, LIN bus, etc.)), a wake-up function (wake-up logic), and a power driver function.
  • a system-based chips which represent a preferred embodiment of the integrated circuit.
  • a system-based chip (SBC) is typically defined as an integrated circuit in which several functions necessary for the realization of an electronic assembly are combined. SBCs are used, for example, in many automotive control units.
  • the integrated circuit further features an integrated neutral point, wherein the first power supply pin is electrically connected to the neutral point via a first integrated blocking element, the second power supply pin is electrically connected to the neutral point via a second integrated blocking element, and the power supply terminal is electrically connected to the neutral point.
  • the function of a blocking element is to conduct current in only one direction and block it in the opposite direction. This is typically achieved by a diode, but can alternatively be implemented by a transistor, a circuit with diode functionality, or the like.
  • the blocking elements specifically block current flow from the first power supply pin to the second power supply pin and vice versa.
  • the on-board network has a first partial on-board network with a first partial on-board voltage level and a second partial on-board network with a second partial on-board voltage level that is higher than the first partial on-board voltage level.
  • the first sub-system is in particular a low-voltage system (voltage less than a permissible touch voltage of 60 V, e.g. 12 V) and the second sub-system is in particular a high-voltage system (voltage greater than the permissible touch voltage, usually several hundred volts).
  • the vehicle electrical system also includes a DC-DC converter, which is connected at one input to the second sub-system and is configured to output a voltage at the first sub-system voltage level, and a proposed integrated circuit.
  • the first power supply pin is connected to the first sub-system, and the second power supply pin is connected to the output of the DC-DC converter.
  • the integrated circuit further includes a capacitor pin that is electrically connected to the star point. If a buffer capacitor is necessary or advantageous for the operation of the integrated circuit, e.g., for attenuating high-frequency signals, it can be connected to the capacitor pin.
  • the integrated circuit further comprises a first integrated switch located in the electrical connection of the first voltage supply pin to the star point, and/or a second An integrated switch is located in the electrical connection between the second power supply pin and the star point.
  • This switch allows the electrical connection to be interrupted when necessary, for example, in the event of a fault such as overcurrent or overvoltage (i.e., the switch opens).
  • the switch is typically a semiconductor switch such as a MOSFET or IGBT.
  • the integrated circuit further comprises a first integrated current measuring device arranged in the electrical connection of the first voltage supply pin to the star point, wherein the integrated circuit is configured to open the first switch when the first current measuring device detects an overcurrent.
  • the integrated circuit further comprises a second integrated current measuring device which is arranged in the electrical connection of the second voltage supply pin to the star point, wherein the integrated circuit is configured to open the second switch when the second current measuring device detects an overcurrent.
  • An overcurrent is defined here as a current exceeding a permissible threshold current. This prevents damaging currents from flowing into the integrated circuit. Furthermore, the circuit components outside the integrated circuit that are causing the overcurrent can be protected from its negative effects by the shutdown.
  • the integrated circuit further comprises a first integrated voltage measuring device which is electrically connected to the first voltage supply pin, wherein the integrated circuit is configured to open the first switch when the first voltage measuring device detects an overvoltage.
  • the integrated circuit further comprises a second integrated voltage measuring device, which is electrically conductive with the second The power supply pin is connected, with the integrated circuit being configured to open the second switch when the second voltage measuring device detects an overvoltage.
  • Overvoltage in this context, refers to a voltage exceeding a permissible threshold voltage. This prevents damaging voltages at the integrated circuit and any circuits connected to it.
  • Figure 1 shows an embodiment of a vehicle electrical system according to the invention with an embodiment of an integrated circuit according to the invention.
  • Figure 2 shows another embodiment of a vehicle electrical system according to the invention with another embodiment of an integrated circuit according to the invention.
  • Figure 1 shows a schematic and circuit diagram-like embodiment of a vehicle electrical system according to the invention, and is generally designated by 100.
  • the on-board network 100 has a first sub-network 110 and a second sub-network 120.
  • the first sub-network 110 is supplied by a battery 111 with a voltage at a first sub-network voltage level
  • the second sub-network 120 is supplied by a second battery 121 with a voltage at a supplied to the second partial on-board voltage level.
  • the first partial on-board voltage level can be a low-voltage level with, for example, (nominally) 12 V
  • the second partial on-board voltage level can be a high-voltage level with, for example, 800 V.
  • the second battery 121 is connected to a DC voltage converter 130.
  • the vehicle electrical system 100 further comprises an embodiment of an integrated circuit 140 according to the invention.
  • the integrated circuit 140 has a first power supply pin 141, which is configured to connect the integrated circuit 140 to a first supply voltage, which in this case is provided from the first sub-vehicle electrical system 110.
  • the integrated circuit 140 has a second supply pin 142, which is configured to supply the integrated circuit 140 with a second supply voltage, which in this case is provided by the DC-DC converter 130.
  • the supply voltage level of the two supply voltages is the same and corresponds in particular to the first sub-vehicle electrical system voltage level, i.e., the low-voltage level of, for example, nominally 12 V.
  • the integrated circuit 140 also has a ground connection 144, which is connected to a reference potential (ground) for the supply voltage level.
  • the integrated circuit 140 comprises at least one integrated functional component 147, which is configured to provide a function of the integrated circuit 140.
  • the integrated circuit 147 has a voltage supply terminal 147a, which is configured to supply the functional component 147 with a third supply voltage applied to the voltage supply terminal 147a.
  • the third supply voltage is generated from the first and second supply voltages.
  • the integrated circuit 140 further comprises an integrated star point 143, wherein the first power supply pin 141 is electrically connected to the star point 143 via a first integrated current blocking element, which here is implemented as a diode 145, and the second power supply pin 142 is electrically connected via a second integrated current blocking element, which here is implemented as Diode 146 is connected to the star point 143, and the voltage supply connection 147a is also electrically connected to the star point 143.
  • a first integrated current blocking element which here is implemented as a diode 145
  • Diode 146 is connected to the star point 143
  • the voltage supply connection 147a is also electrically connected to the star point 143.
  • the functional component 147 of the integrated circuit 140 can be supplied redundantly and yet safely with the third supply voltage.
  • Figure 2 shows a schematic and circuit diagram-like representation of a second embodiment of a vehicle electrical system 200, in which a second embodiment 240 of an integrated circuit is arranged. The following explains only the differences from embodiment 100 according to Figure 1.
  • the integrated circuit 240 additionally features a capacitor pin 248, which is also electrically connected to the star point 143.
  • a buffer capacitor 260 is connected to capacitor pin 248, which improves the voltage supply of the functional component 147.
  • the integrated circuit includes a first integrated switch 249 and a second integrated switch 251, each located in the electrical connection of the first and second power supply pins 141 and 142, respectively, with the star point 143. These switches allow the star point 143, and thus the functional component 147, to be disconnected from the respective power supply pin 141 or 142, and therefore from the subnetwork connected to it, in the event of a fault.
  • a first integrated voltage measuring device 250 and a second integrated voltage measuring device 252 are provided, each electrically connected to the first power supply pin 141 and the second power supply pin 142, respectively, and configured to open the first switch 249 and the second switch 251, respectively, when an overvoltage is detected.
  • the switches 249 and 251 are primarily semiconductor switches, such as a MOSFET or IGBT.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung (140, 240), aufweisend einen ersten Spannungsversorgungspin (141), der dazu eingerichtet ist, dass an ihn eine erste Versorgungsspannung mit einem ersten Versorgungsspannungsniveau angelegt wird; einen zweiten Spannungsversorgungspin (142), der dazu eingerichtet ist, dass an ihn eine zweite Versorgungsspannung mit einem zweiten Versorgungsspannungsniveau angelegt wird; wenigstens eine integrierte funktionale Komponente (147), die dazu eingerichtet ist, eine Funktion der integrierten Schaltung (140, 240) bereitzustellen, wobei die funktionale Komponente (147) einen Spannungsversorgungsanschluss (147a) aufweist, der dazu eingerichtet ist, die funktionale Komponente (147) mit einer an dem Spannungsversorgungsanschluss (147a) anliegenden dritte Versorgungsspannung zu versorgen. Die integrierte Schaltung (140, 240) weist weiterhin einen integrierten Sternpunkt (143) auf, wobei der erste Spannungsversorgungspin (141) elektrisch leitend über ein erstes integriertes Stromsperrelement (145) mit dem Sternpunkt (143) verbunden ist, der zweite Spannungsversorgungspin (142) elektrisch leitend über ein zweites integriertes Stromsperrelement (146) mit dem Sternpunkt (143) verbunden ist und der Spannungsversorgungsanschluss (147a) elektrisch leitend mit dem Sternpunkt (143) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Titel
Integrierte Schaltung und Bordnetz mit einer integrierten Schaltung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung und ein Bordnetz mit einer integrierten Schaltung.
Hintergrund der Erfindung
Beispielsweise in Fahrzeugen sind sogenannte Zweispannungsbordnetze bekannt, die ein sogenanntes Niedervoltnetz (Spannung kleiner als eine zulässige Berührungsspannung von 60 V, z.B. 12 V) und ein sogenanntes Hochvoltnetz (Spannung größer als die zulässige Berührungsspannung, üblicherweise einige 100 Volt) aufweisen. Das Hochvoltnetz und das Niedervoltnetz können mittels eines Gleichspannungswandlers verbunden sein.
Für den Betrieb des Fahrzeugs kritische Komponenten, wie insbesondere wichtige Steuergeräte bzw. deren integrierte Schaltungen, können redundant aus beiden Bordnetzen versorgt werden, wobei üblicherweise die Versorgungsspannung der Niedervoltspannung entspricht und ein Versorgungsanschluss der Komponente sowohl mit dem Niedervoltnetz als auch mit dem aus dem Hochvoltnetz versorgten Gleichspannungswandler verbunden ist.
Durch diese redundante Versorgung wird jedoch auch eine Fehlerquelle geschaffen, da ein möglicher Kurzschluss des Versorgungsanschlusses der Komponente mit Masse im schlimmsten Fall beide Teilbordnetze kurzschließen und ggf. schädigen kann.
Offenbarung der Erfindung Erfindungsgemäß werden eine integrierte Schaltung und ein Bordnetz mit einer integrierten Schaltung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung schlägt eine integrierte Schaltung mit zwei externen Spannungsversorgungspins vor, die intern in der integrierten Schaltung an einem Sternpunkt zusammengeführt werden. Durch die Auftrennung der Spannungsversorgung auf zwei getrennte Anschlüsse kann ein Kurzschluss eines der beiden Anschlüsse mit Masse nicht mehr zur Störung des anderen Anschlusses und des daran angeschlossenen Teilbordnetzes führen.
Im Einzelnen wird eine integrierte Schaltung vorgeschlagen, die einen ersten Spannungsversorgungspin, der dazu eingerichtet ist, dass an ihn eine erste Versorgungsspannung mit einem ersten (geeigneten) Versorgungsspannungsniveau angelegt wird, und einen zweiten Spannungsversorgungspin, der dazu eingerichtet ist, dass an ihn eine zweite Versorgungsspannung ebenfalls mit einem zweiten (geeigneten) Versorgungsspannungsniveau angelegt wird. Bei der ersten und der zweiten Versorgungsspannung handelt es sich um eine Gleichspannung und bei dem ersten bzw. zweiten Versorgungsspannungsniveau kann es sich insbesondere um ein Niedervoltniveau (d.h. unter 60 V) handeln, beispielsweise um eine typische Fahrzeugversorgungsspannung von 12 V. Es versteht sich, dass die integrierte Schaltung auch mindestens einen Masseanschluss (z.B. auch als Pin) aufweist, wobei die Versorgungsspannung zwischen jeweils dem ersten bzw. zweiten Spannungsversorgungspin und dem Masseanschluss anliegt.
Die integrierte Schaltung weist weiterhin wenigstens eine integrierte funktionale Komponente auf, die dazu eingerichtet ist, eine Funktion der integrierten Schaltung bereitzustellen, wobei die funktionale Komponente einen Spannungsversorgungsanschluss aufweist, der dazu eingerichtet ist, die funktionale Komponente mit einer an dem Spannungsversorgungsanschluss anliegenden dritten Versorgungsspannung zu versorgen. Bei der Funktion, die von der funktionalen Komponente bereitgestellt wird, kann es sich in Ausgestaltungen der Erfindung um eine Funktion handeln, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die eine Spannungsregelfunktion, eine Spannungs- überwachungsfunktion, eine Watchdog-Funktion, eine Rücksetzfunktion, eine Kommunikationsfunktion (z.B. Businterface (CAN-Bus, LIN-Bus etc.)), eine Aufwachfunktion (Wakeup-Logik) und eine Leistungstreiberfunktion umfasst. Solche Funktionen werden insbesondere von sog. System-Basis-Chips bereitgestellt, was eine bevorzugte Ausführungsform der integrierten Schaltung darstellt. Als System-Basis-Chip (SBC) wird üblicherweise eine integrierte Schaltung bezeichnet, in der mehrere für die Realisierung einer Elektronik-Baugruppe notwendige Funktionen zusammengefasst sind. SBCs werden z.B. in vielen Automobil-Steuergeräten eingesetzt.
Die integrierte Schaltung weist weiterhin einen integrierten Sternpunkt auf, wobei der erste Spannungsversorgungspin elektrisch leitend über ein erstes integriertes Stromsperrelement mit dem Sternpunkt verbunden ist, der zweite Spannungsversorgungspin elektrisch leitend über ein zweites integriertes Stromsperrelement mit dem Sternpunkt verbunden ist und der Spannungsversorgungsanschluss elektrisch leitend mit dem Sternpunkt verbunden ist. Die Funktion eines Stromsperrelements liegt darin, Strom nur in einer Richtung zu leiten und in der Gegenrichtung zu sperren, und wird insbesondere von einer Diode bewirkt, kann alternativ aber auch durch einen Transistor oder eine Schaltung mit Diodenfunktion und dergleichen realisiert sein. Durch die Stromsperrelemente wird insbesondere ein Stromfluss von dem ersten Spannungsversorgungspin zu dem zweiten Spannungsversorgungspin und umgekehrt gesperrt. Insbesondere kann das erste Stromsperrelement einen Stromfluss von dem zweiten Spannungsversorgungspin zu dem ersten Spannungsversorgungspin sperren, und das zweite Stromsperrelement einen Stromfluss von dem ersten Spannungsversorgungspin zu dem zweiten Spannungsversorgungspin sperren. Auf diese Weise kann die dritte Versorgungsspannung zuverlässig und redundant aus der ersten und der zweiten Versorgungsspannung generiert werden. Das erfindungsgemäße Bordnetz weist ein erstes Teilbordnetz mit einem ersten Teilbordspannungsniveau und ein zweites Teilbordnetz mit einem zweiten Teilbordspannungsniveau, das höher als das erste Teilbordspannungsniveau ist, auf.
Bei dem ersten Teilbordnetz handelt es sich insbesondere um ein Niedervoltnetz (Spannung kleiner als eine zulässige Berührungsspannung von 60 V, z.B. 12 V) und bei dem zweiten Teilbordnetz handelt es sich insbesondere um ein Hochvoltnetz (Spannung größer als die zulässige Berührungsspannung, üblicherweise einige 100 Volt).
Das Bordnetz weist weiterhin einen Gleichspannungswandler, der an einem Eingang mit dem zweiten Teilbordnetz verbunden ist und dazu eingerichtet ist, an einem Ausgang eine Spannung mit dem ersten Teilbordspannungsniveau auszugeben, und eine vorgeschlagene integrierte Schaltung auf. Dabei ist der erste Spannungsversorgungspin mit dem ersten Teilbordnetz und der zweite Spannungsversorgungspin mit dem Ausgang des Gleichspannungswandlers verbunden.
Damit kann eine integrierte Schaltung, insbesondere eine funktionskritische inter- gierte Schaltung wie ein SBC, in einem Bordnetz redundant und ohne negative Rückwirkungen auf die unterschiedlichen Teilbordnetze versorgt werden.
Die nachfolgend erläuterten Merkmale und Vorteile gelten für die integrierte Schaltung und das Bordnetz gleichermaßen.
In einer Ausgestaltung weist die integrierte Schaltung weiterhin einen Kondensatorpin auf, der elektrisch leitend mit dem Sternpunkt verbunden ist. Ist für den Betrieb der intergierten Schaltung ein Pufferkondensator nötig oder vorteilhaft, z.B. zur Bedämpfung hochfrequenter Signale, kann dieser an dem Kondensatorpin angeschlossen werden.
In einer Ausgestaltung weist die integrierte Schaltung weiterhin einen ersten integrierten Schalter auf, der in der elektrischen Verbindung des ersten Spannungsversorgungspins mit dem Sternpunkt angeordnet ist, und/oder einen zweiten integrierten Schalter, der in der elektrischen Verbindung des zweiten Spannungsversorgungspins mit dem Sternpunkt angeordnet ist. Durch diese Schalter kann die elektrische Verbindung bei Bedarf, z.B. in einem Fehlerfall wie z.B. Überstrom oder Überspannung, getrennt werden (d.h. der Schalter wird geöffnet). Bei dem Schalter handelt es sich insbesondere um einen Halbleiterschalter wie z.B. einen MOSFET oder IGBT.
In einer Ausgestaltung weist die integrierte Schaltung weiterhin eine erste integrierte Stromstärkenmesseinrichtung, die in der elektrischen Verbindung des ersten Spannungsversorgungspins mit dem Sternpunkt angeordnet ist, auf, wobei die integrierte Schaltung dazu eingerichtet ist, den ersten Schalter zu öffnen, wenn die erste Stromstärkenmesseinrichtung einen Überstrom detektiert.
In einer Ausgestaltung weist die integrierte Schaltung weiterhin eine zweite integrierte Stromstärkenmesseinrichtung auf, die in der elektrischen Verbindung des zweiten Spannungsversorgungspins mit dem Sternpunkt angeordnet ist, wobei die integrierte Schaltung dazu eingerichtet ist, den zweiten Schalter zu öffnen, wenn die zweite Stromstärkenmesseinrichtung einen Überstrom detektiert.
Als Überstrom wird hier ein Strom mit einer Stromstärke, die über einer zulässigen Schwellenstromstärke liegt, angesehen. Damit können schädliche Ströme in die integrierte Schaltung vermieden werden. Des Weiteren können die den Überstrom verursachenden außerhalb der integrierten Schaltung liegenden Schaltungsteile durch die Abschaltung vor den negativen Auswirkungen der Überströme geschützt werden.
In einer Ausgestaltung weist die integrierte Schaltung weiterhin eine erste integrierte Spannungsmesseinrichtung auf, die elektrisch leitend mit dem ersten Spannungsversorgungspin verbunden ist, wobei die integrierte Schaltung dazu eingerichtet ist, den ersten Schalter zu öffnen, wenn die erste Spannungsmesseinrichtung eine Überspannung detektiert.
In einer Ausgestaltung weist die integrierte Schaltung weiterhin eine zweite integrierte Spannungsmesseinrichtung auf, die elektrisch leitend mit dem zweiten Spannungsversorgungspin verbunden ist, wobei die integrierte Schaltung dazu eingerichtet ist, den zweiten Schalter zu öffnen, wenn die zweite Spannungsmesseinrichtung eine Überspannung detektiert.
Als Überspannung wird hier eine Spannung mit einer Spannungshöhe, die über einer zulässigen Schwellenspannungshöhe liegt, angesehen. Damit können schädliche Spannungen an der integrierten Schaltung und den nachfolgend an der integrierten Schaltung angeschlossenen Schaltungen vermieden werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bordnetzes mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen intergierten Schaltung.
Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bordnetzes mit einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen intergierten Schaltung.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In Figur 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bordnetzes schematisch und Schaltplanartig dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet.
Das Bordnetz 100 weist ein erstes Teilbordnetz 110 und ein zweites Teilbordnetz 120 auf. Das erste Teilbordnetz 110 wird von einer Batterie 111 mit einer Spannung mit einem ersten Teilbordspannungsniveau versorgt, und das zweite Teilbordnetz 120 wird von einer zweiten Batterie 121 mit einer Spannung mit einem zweiten Teilbordspannungsniveau versorgt. Das erste Teilbordspannungsniveau kann ein Niedervoltniveau mit beispielsweise (nominell) 12 V sein, und das zweite Teilbordspannungsniveau kann ein Hochvoltniveau mit beispielsweise 800 V sein.
Die zweite Batterie 121 ist mit einem Gleichspannungswandler 130 verbunden.
Das Bordnetz 100 weist weiterhin eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen integrierten Schaltung 140 auf. Die integrierte Schaltung 140 weist einen ersten Spannungsversorgungspin 141 auf, der dazu eingerichtet ist, die integrierte Schaltung 140 mit einer ersten Versorgungsspannung zu verbinden, die vorliegend aus dem ersten Teilbordnetz 110 bereitgestellt wird. Weiterhin weist die integrierte Schaltung 140 einen zweiten Versorgungspin 142 auf, der dazu eingerichtet ist, die integrierte Schaltung 140 mit einer zweiten Versorgungsspannung zu versorgen, die vorliegend von dem Gleichspannungswandler 130 bereitgestellt wird. Das Versorgungsspannungsniveau der beiden Versorgungsspannungen ist gleich und entspricht insbesondere dem ersten Teilbordspannungsniveau, d.h. dem Niedervoltniveau von z.B. nominell 12 V. Die integrierte Schaltung 140 weist auch einen Masseanschluss 144 auf, der mit einem Bezugspotential (Masse) für das Versorgungsspannungsniveau verbunden ist.
Die integrierte Schaltung 140 weist wenigstens eine integrierte funktionale Komponente 147 auf, die dazu eingerichtet ist, eine Funktion der integrierten Schaltung 140 bereitzustellen. Dabei weist die integrierte Schaltung 147 einen Spannungsversorgungsanschluss 147a auf, der dazu eingerichtet ist, die funktionale Komponente 147 mit einer an dem Spannungsversorgungsanschluss 147a anliegenden dritten Versorgungsspannung zu versorgen. Die dritte Versorgungsspannung wird aus der ersten und der zweiten Versorgungsspannung generiert.
Die integrierte Schaltung 140 weist weiterhin einen integrierten Sternpunkt 143 auf, wobei der erste Spannungsversorgungspin 141 elektrisch leitend über ein erstes integriertes Stromsperrelement, das hier als Diode 145 ausgeführt ist, mit dem Sternpunkt 143 verbunden ist, der zweite Spannungsversorgungspin 142 elektrisch leitend über ein zweites integriertes Stromsperrelement, das hier als Diode 146 ausgeführt ist, mit dem Sternpunkt 143 verbunden ist, und der Spannungsversorgungsanschluss 147a ebenfalls elektrisch leitend mit dem Sternpunkt 143 verbunden ist.
Auf diese Weise kann die funktionale Komponente 147 der integrierten Schaltung 140 redundant und trotzdem sicher mit der dritten Versorgungsspannung versorgt werden.
In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform eines Bordnetzes 200 schematisch und schaltplanartig dargestellt, in welchem eine zweite Ausführungsform 240 einer integrierten Schaltung angeordnet ist. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu der Ausführungsform 100 gemäß Figur 1 erläutert.
Die integrierte Schaltung 240 weist zusätzlich einen Kondensatorpin 248 auf, der ebenfalls elektrisch leitend mit dem Sternpunkt 143 verbunden ist. An dem Kondensatorpin 248 ist ein Pufferkondensator 260 angeschlossen, der die Spannungsversorgung der funktionalen Komponente 147 verbessert.
Weiterhin weist die integrierte Schaltung einen ersten integrierten Schalter 249 und einen zweiten integrierten Schalter 251 auf, die jeweils in der elektrischen Verbindung des ersten bzw. zweiten Spannungsversorgungspins 141 , 142 mit dem Sternpunkt 143 angeordnet sind. Mittels dieser Schalter kann der Sternpunkt 143 und damit die funktionale Komponente 147 vom jeweiligen Spannungsversorgungspin 141 bzw. 142 und damit von dem an diesem angeschlossenen Teilbordnetz getrennt werden, falls beispielsweise ein Fehler auftritt.
In der gezeigten Ausführungsform 240 ist beispielsweise eine erste integrierte Spannungsmesseinrichtung 250 und eine zweite integrierte Spannungsmesseinrichtung 252 vorgesehen, die jeweils elektrisch leitend mit dem ersten Spannungsversorgungspin 141 bzw. dem zweiten Spannungsversorgungspin 142 verbunden ist und dazu eingerichtet ist, den ersten Schalter 249 bzw. den zweiten Schalter 251 zu öffnen, wenn eine Überspannung detektiert wird. Damit kann die funktionale Komponente 147 bzw. die integrierte Schaltung 240 vor schädlichen äußeren Spannungseinflüssen geschützt werden. Bei den Schaltern 249 und 251 handelt es sich insbesondere um Halbleiterschalter, wie einen MOSFET oder IGBT.
Mit den hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Wahrscheinlichkeit ei- ner Überlastung bis hin zu einem thermischen Event (thermal incident) reduziert werden und es kann dafür gesorgt werden, dass die jeweilige Spannungsquelle bzw. das jeweilige T eilbordspannungsnetz für weitere Funktionen, die aus diesen gespeist werden, weiter zur Verfügung steht.

Claims

Ansprüche
1. Integrierte Schaltung (140, 240), aufweisend
- einen ersten Spannungsversorgungspin (141), der dazu eingerichtet ist, dass an ihn eine erste Versorgungsspannung mit einem ersten Versorgungsspannungsniveau angelegt wird;
- einen zweiten Spannungsversorgungspin (142), der dazu eingerichtet ist, dass an ihn eine zweite Versorgungsspannung mit einem zweiten Versorgungsspannungsniveau angelegt wird;
- wenigstens eine integrierte funktionale Komponente (147), die dazu eingerichtet ist, eine Funktion der integrierten Schaltung (140, 240) bereitzustellen, wobei die funktionale Komponente (147) einen Spannungsversorgungsanschluss (147a) aufweist, der dazu eingerichtet ist, die funktionale Komponente (147) mit einer an dem Spannungsversorgungsanschluss (147a) anliegenden dritten Versorgungsspannung zu versorgen,
- einen integrierten Sternpunkt (143), wobei der erste Spannungsversorgungspin (141) elektrisch leitend über ein erstes integriertes Stromsperrelement (145) mit dem Sternpunkt (143) verbunden ist, der zweite Spannungsversorgungspin (142) elektrisch leitend über ein zweites integriertes Stromsperrelement (146) mit dem Sternpunkt (143) verbunden ist und der Spannungsversorgungsanschluss (147a) elektrisch leitend mit dem Sternpunkt (143) verbunden ist.
2. Integrierte Schaltung (140, 240) nach Anspruch 1 , weiterhin aufweisend einen Kondensatorpin (248), wobei der Kondensatorpin (248) elektrisch leitend mit dem Sternpunkt (143) verbunden ist.
3. Integrierte Schaltung (140, 240) nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin aufweisend einen ersten integrierten Schalter (249), der in der elektrischen Verbindung des ersten Spannungsversorgungspins (141) mit dem Sternpunkt (143) angeordnet ist.
4. Integrierte Schaltung (140, 240) nach Anspruch 3, weiterhin aufweisend eine erste integrierte Stromstärkenmesseinrichtung, die in der elektrischen Verbindung des ersten Spannungsversorgungspins (141) mit dem Sternpunkt (143) angeordnet ist, wobei die integrierte Schaltung (140, 240) dazu eingerichtet ist, den ersten Schalter (249) zu öffnen, wenn die erste Stromstärkenmesseinrichtung einen Überstrom detektiert.
5. Integrierte Schaltung (140, 240) nach Anspruch 3 oder 4, weiterhin aufweisend eine erste integrierte Spannungsmesseinrichtung (250), die elektrisch leitend mit dem ersten Spannungsversorgungspin (141) verbunden ist, wobei die integrierte Schaltung (140, 240) dazu eingerichtet ist, den ersten Schalter (249) zu öffnen, wenn die erste Spannungsmesseinrichtung (250) eine Überspannung detektiert.
6. Integrierte Schaltung (140, 240) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend einen zweiten integrierten Schalter (251), der in der elektrischen Verbindung des zweiten Spannungsversorgungspins (142) mit dem Sternpunkt (143) angeordnet ist.
7. Integrierte Schaltung (140, 240) nach Anspruch 6, weiterhin aufweisend eine zweite integrierte Stromstärkenmesseinrichtung, die in der elektrischen Verbindung des zweiten Spannungsversorgungspins (142) mit dem Sternpunkt (143) angeordnet ist, wobei die integrierte Schaltung (140, 240) dazu eingerichtet ist, den zweiten Schalter (251) zu öffnen, wenn die zweite Stromstärkenmesseinrichtung einen Überstrom detektiert.
8. Integrierte Schaltung (140, 240) nach Anspruch 6 oder 7, weiterhin aufweisend eine zweite integrierte Spannungsmesseinrichtung (252), die elektrisch leitend mit dem zweiten Spannungsversorgungspin (142) verbunden ist, wobei die integrierte Schaltung (140, 240) dazu eingerichtet ist, den zweiten Schalter (251) zu öffnen, wenn die zweite Spannungsmesseinrichtung (252) eine Überspannung detektiert.
9. Integrierte Schaltung (140, 240) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von der funktionalen Komponente (147) bereitgestellte Funktion ausgewählt ist aus der Gruppe, die eine Spannungsregelungsfunktion, eine Spannungsüberwachungsfunktion, eine Watchdog-Funktion, eine Rücksetzfunktion, eine Kommunikationsfunktion, eine Aufwachfunktion und eine Leistungstreiberfunktion umfasst.
10. Integrierte Schaltung (140, 240) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die als ein System-Basis-Chip ausgebildet ist.
11. Bordnetz (100, 200), aufweisend
- ein erstes Teilbordnetz (110) mit einem ersten Teilbordspannungsniveau,
- ein zweites Teilbordnetz (120) mit einem zweiten Teilbordspannungsniveau, das höher als das erste Teilbordspannungsniveau ist,
- einen Gleichspannungswandler (130), der an einem Eingang mit dem zweiten Teilbordnetz (120) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, an einem Ausgang eine Spannung mit dem ersten Teilbordspannungsniveau auszugeben, und
- eine integrierte Schaltung (140, 240) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Spannungsversorgungspin (141) mit dem ersten Teilbordnetz (110) und der zweite Spannungsversorgungspin (141) mit dem Ausgang des Gleichspannungswandlers (130) verbunden ist.
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