DE10236300A1 - Schaltungsanordnung zur verlustleistungsarmen Entkopplung zusammengeführter Stromzweige in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Schaltungsanordnung zur verlustleistungsarmen Entkopplung zusammengeführter Stromzweige in einem Kraftfahrzeug, mit jeweils einer Entkopplungsdiode pro Stromzweig, wobei die Entkopplungsdiode jeweils durch die parasitäre Source-Drain-Diode eines Feldeffekttransistors ausgebildet ist und wobei Schaltungselemente vorgesehen sind, die den jeweiligen Feldeffekttransistor bei Bestromung des ihm zugeordneten Stromzweiges durchsteuern. DOLLAR A Die Schaltungsanordnung ermöglicht eine Entkopplung von Stromzweigen, wobei die durch die Entkopplung entstehende Verlustleistung gering bleibt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur verlustleistungsarmen Entkopplung zusammengeführter Stromzweige in einem Kraftfahrzeug.
• Um bestimmte Beleuchtungsfunktionen gegebenenfalls, etwa in einem Fehlerfall, auch mit dem Strom einer anderen Beleuchtungsfunktion betreiben zu können, ist es erforderlich, daß die entsprechenden Stromzweige zusammengeführt werden. Hierzu ist eine Entkopplung nötig, um eine gegenseitige Beeinflussung der Stromzweige zu verhindern.
• Eine üblicherweise verwendete Möglichkeit zur Entkopplung von Stromzweigen besteht in der Verwendung von Entkopplungsdioden. Gerade bei einer Verwendung im Kraftfahrzeug, z. B. bei der Entkopplung der Versorgungsleitungen für Beleuchtungsfunktionen ist eine Verwendung von Dioden jedoch nachteilig, da aufgrund der relativ hohen Ströme recht große Verlustleistungen entstehen, wodurch nicht nur elektrische Energie verschwendet wird, sondern zudem aufwendige Kühlmaßnahmen erforderlich werden.
• Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Schaltungsanordnung zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile vermeidet.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Entkopplungsdiode jeweils durch die parasitäre Source-Drain-Diode eines Feldeffekttransistors ausgebildet ist und daß Schaltungselemente vorgesehen sind, die den jeweiligen Feldeffekttransistor bei Bestromung des ihm zugeordneten Stromzweiges durchsteuern.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
• Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist in der Zeichnung dargestellt und soll im folgenden anhand der einzigen Figur näher erläutert werden.
• Dargestellt ist ein Ausschnitt aus einer Ansteuerschaltung für Beleuchtungseinrichtungen, die beispielsweise in einem Anhängerfahrzeug angeordnet sind. Als Beleuchtungseinrichtung ist hier rein beispielhaft eine Bremsleuchte dargestellt; eine Realisierung dieser Schaltungsanordnung dürfte mehrere Beleuchtungseinrichtungen ansteuern und überwachen, wobei sämtliche Funktionen durch den gleichen Mikroprozessor (MP) gesteuert und sämtliche Leuchten über die gleiche Sammelleitung (S) mit Spannung versorgt werden. Die Versorgung von Beleuchtungseinrichtungen über eine Sammelleitung (S) bietet insbesondere den Vorteil, daß bei einem erkannten Fehler einer Leuchtenfunktion, z. B. beim Ausfall der Bremsleuchte(n), diese Funktion durch Ansteuerung einer anderen Lampengruppen simuliert werden kann.
• Die Beleuchtungssteuerung erfolgt über eine mehradrige Verbindung von der Zugmaschine zum Anhängerfahrzeug, von denen hier nur die Bremslichtleitung dargestellt ist. Sobald ein Spannungssignal mit ausreichender Leistung auf der Bremslichtleitung anliegt, gelangt dieses über die parasitäre Diode (DP) des Feldeffekttransistors (T220), welche hier die Funktion einer Entkopplungsdiode übernimmt, auf die Sammelleitung (S) und kann über einen zugeordneten Leistungsschalter (T200) die Bremsleuchte bestromen.
• Die parasitäre Diode (DP) des Feldeffekttransistors (T220) hat recht gute Eigenschaften hinsichtlich Sperrvermögen, Durchlaßspannung und Vorwärtsstrom. Sie ist in Flußrichtung geschaltet, da der Feldeffekttransistor (T220) invers eingebaut ist. Mit Hilfe der Ansteuerung über den Transistor (T221) wird der Feldeffekttransistor (T220) durch eine genügend hohe Gatespannung zum Leiten gebracht. Hierdurch reduziert sich der Spannungsabfall zwischen Source und Drain von z. B. 0,7 V bei Verwendung als Diode stromabhängig auf einen deutlich niedrigeren Wert, so daß bei einem Stromfluß von beispielhaft 4 A sich die Verlustleistung am Feldeffekttransistor von 2,8 W auf 0,16 W verringert.
• Um überprüfen zu können, ob eine Ansteuerung der Funktion noch vorliegt, ist es erforderlich, den Feldeffekttransistor (T220) wieder zu sperren, so daß nur noch seine parasitäre Diode (DP) wirksam ist. Durch geeignete Wahl des Tastverhältnisses läßt sich die Verlustleistung gering halten.
• Die Funktionsweise der dargestellten Schaltungsanordnung kann folgendermaßen beschrieben werden:
  Der Mikroprozessor erkennt über eine Eingangsgrößenmessung an der Spannungsteileranordnung (ST), ob ein Spannungssignal auf der Bremslichtleitung vorliegt.
• Ist dies der Fall, so liegt das Spannungssignal von der Bremslichtleitung über die parasitäre Diode (DP) des Feldeffekttransistors (T220) auch an der Sammelleitung (S) an, so daß der Mikroprozessor (MP) durch Ansteuerung des Leistungsschalters (T200) die Bremsleuchte einschalten kann.
• Solange kein Spannungssignal auf der Bremslichtleitung vorliegt, wird die parasitäre Diode (DP) des Feldeffekttransistors (T220) als Entkopplungsdiode genutzt, welche bei einer Bestromung der Sammelleitung über eine (nicht dargestellte) Versorgungsleitung einer anderen Beleuchtungsfunktion, die Bremslichtleitung von der Sammelleitung entkoppelt.
• Sobald ein Spannungssignal auf der Bremslichtleitung vorliegt, wird eine solche Entkopplung unnötig. An der Diode (DP) des Feldeffekttransistors (T220), entsteht aber, wie an jeder Diode, ein Spannungsabfall von ca. 0,7 V, was bei Stromstärken von mehreren Ampere zu einer nennenswerten Verlustleistung an der Diode (DP) führt, wodurch bei einer einfachen Entkopplungsdiode zumindest Kühlmaßnahmen zu treffen wären.
• Bei der dargestellten Schaltungsanordnung wird diese Verlustleistung durch das Durchsteuern des Feldeffekttransistors (T220) minimiert. Dies geschieht, in dem der Mikroprozessor (MP) einen ersten Transistor T222 ansteuert, wodurch über einen zweiten Transistor T221 eine Ladungspumpe (LP) mit dem Steuereingang des Feldeffekttransistors (T220) verbunden wird, wodurch dieser durchschaltet und damit den Spannungsabfall zwischen Source und Drain auf ca. 0,04 V verringert.
• Da der Mikroprozessor bei durchgesteuertem Feldeffekttransistor (T220) keine Eingangsgrößenmessung mehr vornehmen kann, wird der Mikroprozessor die Ansteuerung in regelmäßigen Abständen kurz unterbrechen, um durch Auswertung des Spannungssignals an der Spannungsteileranordnung (ST) zu überprüfen , ob weiterhin ein Spannungssignal auf der Bremslichtleitung anliegt.

DP

parasitäre Diode

LP

Ladungspumpe

MP

Mikroprozessor

S

Sammelleitung

ST

Spannungsteiler

T200

Leistungsschalter

T220

Feldeftekttransistor

T221, T222

Transistor

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zur verlustleistungsarmen Entkopplung zusammengeführter Stromzweige in einem Kraftfahrzeug, mit jeweils einer Entkopplungsdiode pro Stromzweig, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungsdiode jeweils durch die parasitäre Source-Drain-Diode eines Feldeffekttransistors (T220) ausgebildet ist, und daß Schaltungselemente vorgesehen sind, die den jeweiligen Feldeffekttransistor (T220) bei Bestromung des ihm zugeordneten Stromzweiges durchsteuern.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Schaltungselementen ein Mikroprozessor (MP) gehört, welcher die Bestromung eines Stromzweiges erkennt und die Ansteuerung des zugehörigen Feldeffekttransistors (T220) vornimmt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungselemente eine Ladungspumpe (LP) ausbilden, deren Ausgangsspannung auf den Steuereingang des Feldeffekttransistors (T220) geschaltet werden kann.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung Bestandteil eines Steuergerätes zur Ansteuerung und Überwachung von Beleuchtungsfunktionen in einem Anhängerfahrzeug ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (MP) die Ansteuerung des Feldeffekttransistors (T220) zeitweise unterbricht, um zu prüfen, ob ein Ansteuerungssignal auf der Versorgungsleitung noch anliegt.