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DE10236300A1 - Low-power loss decoupling circuit for collocated current branches in vehicle has parasitic FET source-drain decoupling diodes, circuit elements that switch FET on if current branch carrying current - Google Patents

Low-power loss decoupling circuit for collocated current branches in vehicle has parasitic FET source-drain decoupling diodes, circuit elements that switch FET on if current branch carrying current Download PDF

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DE10236300A1
DE10236300A1 DE2002136300 DE10236300A DE10236300A1 DE 10236300 A1 DE10236300 A1 DE 10236300A1 DE 2002136300 DE2002136300 DE 2002136300 DE 10236300 A DE10236300 A DE 10236300A DE 10236300 A1 DE10236300 A1 DE 10236300A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
decoupling
effect transistor
circuit
circuit arrangement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE2002136300
Other languages
German (de)
Inventor
Hans-Dieter Meilwes
Michael Strugholz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hella GmbH and Co KGaA
Original Assignee
Hella KGaA Huek and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hella KGaA Huek and Co filed Critical Hella KGaA Huek and Co
Priority to DE2002136300 priority Critical patent/DE10236300A1/en
Publication of DE10236300A1 publication Critical patent/DE10236300A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric 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
    • B60R16/02Electric 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 electric constitutive elements
    • B60R16/03Electric 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 electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

The circuit arrangement has a decoupling diode for each current branch in the form of the parasitic source-drain-diode of a field effect transistor (T220) and circuit elements that switch the relevant field effect transistor to the conducting state when its associated current branch is supplied with current. A microprocessor (MP) detects current flow in a branch and drives the associated FET.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur verlustleistungsarmen Entkopplung zusammengeführter Stromzweige in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to a circuit arrangement for low-loss decoupling of merged current branches in a motor vehicle.

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.To certain lighting functions if necessary, for example in the event of a fault, also with the current other lighting function, it is necessary to that the corresponding current branches are merged. This is a Decoupling necessary, to prevent mutual interference of the current branches.

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.A commonly used way to Decoupling of current branches consists in the use of decoupling diodes. Especially when used in a motor vehicle, e.g. B. in the decoupling of supply lines for Lighting functions, however, the use of diodes is disadvantageous, because of the relatively high currents, quite large power losses arise, which not only wastes electrical energy, but also expensive cooling measures required become.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Schaltungsanordnung zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile vermeidet.It is the object of the invention to create a circuit arrangement which has the aforementioned disadvantages avoids.

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.This object is achieved according to the invention solved, that the Decoupling diode each through the parasitic source-drain diode Field effect transistor is formed and that circuit elements are provided are, which the respective field effect transistor when energized control the current branch assigned to it.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous configurations and Further training is listed in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist in der Zeichnung dargestellt und soll im folgenden anhand der einzigen Figur näher erläutert werden.An embodiment of the circuit arrangement according to the invention is shown in the drawing and should be based on the following single figure closer explained become.

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.A section of is shown a control circuit for Lighting devices, for example in a trailer vehicle are arranged. The lighting device is only an example here a brake light shown; a realization of this circuit arrangement might control and monitor several lighting devices, all of which Functions controlled by the same microprocessor (MP) and all lights over the same bus line (S) can be supplied with voltage. The supply of lighting devices over a manifold (S) has the particular advantage that at one detected errors of a luminaire function, e.g. B. in the event of failure of Brake light (s), this function by controlling another Lamp groups can be simulated.

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.The lighting is controlled via a multi-core Connection from the tractor to the trailer vehicle, of which here only the brake light line is shown. As soon as a voltage signal with sufficient power on the brake light cable this about the parasitic Diode (DP) of the field effect transistor (T220), which is the function here decoupling diode, on the bus line (S) and can be assigned via an assigned circuit breaker (T200) energize the brake light.

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.The parasitic diode (DP) of the field effect transistor (T220) has quite good properties in terms of blocking capacity, forward voltage and forward current. It is in the direction of the river switched because the field effect transistor (T220) is installed inversely is. With the help of the control via the transistor (T221) becomes the field effect transistor (T220) one enough high gate voltage made to conduct. This reduces the voltage drop between source and drain of z. B. 0.7 V at Use as a diode depending on the current to a significantly lower value, so that with a current flow of exemplary 4 A the power loss of 2.8 W on the field effect transistor 0.16 W reduced.

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.In order to be able to check whether the Function is still present, it is necessary to use the field effect transistor (T220) again so that only still its parasitic Diode (DP) is effective. By suitable selection of the duty cycle let yourself keep the power loss low.

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.
The functioning of the circuit arrangement shown can be described as follows:
The microprocessor recognizes via an input variable measurement on the voltage divider arrangement (ST) whether a voltage signal is present on the brake light line.

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.If this is the case, the voltage signal is present from the brake light line via the parasitic Diode (DP) of the field effect transistor (T220) also on the bus (S) so that the Microprocessor (MP) by controlling the circuit breaker (T200) the brake light can turn on.

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.As long as no voltage signal on the brake light line is present, the parasitic diode (DP) of the field effect transistor (T220) used as a decoupling diode, which when energized the manifold over a (not shown) supply line of another lighting function, the Brake light line decoupled from the manifold.

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.As soon as a voltage signal is present on the brake light line, such decoupling becomes unnecessary. On the diode (DP) of the field effect transistor (T220), however, as with every diode, there is a voltage drop of approx. 0.7 V, which leads to a noteworthy power loss at the diode (DP) at currents of several amperes, whereby at least cooling measures would have to be taken with a simple decoupling diode ,

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.In the circuit arrangement shown this power loss by turning on the field effect transistor (T220) minimized. This happens in which the microprocessor (MP) drives a first transistor T222, whereby a second transistor T221 a charge pump (LP) with the control input of the field effect transistor (T220) is connected, whereby this switches through and thus the voltage drop between source and drain reduced to approx. 0.04 V.

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.Since the microprocessor is switched on Field effect transistor (T220) can no longer measure input variables, the microprocessor briefly triggers the control at regular intervals interrupt to by evaluating the voltage signal at the voltage divider arrangement (ST) to check if there is still a voltage signal on the brake light line.

DPDP
parasitäre Diodeparasitic diode
LPLP
Ladungspumpecharge pump
MPMP
Mikroprozessormicroprocessor
SS
Sammelleitungmanifold
STST
Spannungsteilervoltage divider
T200T200
Leistungsschalterbreakers
T220T220
FeldeftekttransistorFeldeftekttransistor
T221, T222T221, T222
Transistortransistor

Claims (5)

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.Circuit arrangement for low-loss decoupling of merged current branches in a motor vehicle, each with one decoupling diode per current branch, characterized in that the decoupling diode is in each case formed by the parasitic source-drain diode of a field-effect transistor (T220), and in that circuit elements are provided which correspond to the respective field-effect transistor Control (T220) when energizing the current branch assigned to it. 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.Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that too the circuit elements include a microprocessor (MP), which recognizes the energization of a current branch and the activation of the associated Field effect transistor (T220). Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungselemente eine Ladungspumpe (LP) ausbilden, deren Ausgangsspannung auf den Steuereingang des Feldeffekttransistors (T220) geschaltet werden kann.Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the Circuit elements form a charge pump (LP), the output voltage connected to the control input of the field effect transistor (T220) can be. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung Bestandteil eines Steuergerätes zur Ansteuerung und Überwachung von Beleuchtungsfunktionen in einem Anhängerfahrzeug ist.Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the Circuit arrangement part of a control device for control and monitoring of lighting functions in a trailer vehicle. 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.Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the Microprocessor (MP) temporarily activates the field effect transistor (T220) interrupts to check whether a control signal is still present on the supply line.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19509024C1 (en) * 1995-03-13 1996-10-31 Sgs Thomson Microelectronics Integrated semiconductor circuit (controllable semiconductor switch) with protection against negative potential
DE19548612A1 (en) * 1995-12-23 1997-06-26 Bosch Gmbh Robert Analogue electronic switch for temporary coupling several terminals

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