[go: up one dir, main page]

DE19709717C1 - Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes

Info

Publication number
DE19709717C1
DE19709717C1 DE19709717A DE19709717A DE19709717C1 DE 19709717 C1 DE19709717 C1 DE 19709717C1 DE 19709717 A DE19709717 A DE 19709717A DE 19709717 A DE19709717 A DE 19709717A DE 19709717 C1 DE19709717 C1 DE 19709717C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
actuator
power mosfet
circuit
switch
additional
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19709717A
Other languages
English (en)
Inventor
Hartmut Gerken
Ralf Dr Foerster
Martin Hecker
Richard Pirkl
Christian Dr Hoffmann
Helmut Freudenberg
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to DE19709717A priority Critical patent/DE19709717C1/de
Priority to US09/038,639 priority patent/US6078198A/en
Priority to FR9802904A priority patent/FR2760489B1/fr
Application granted granted Critical
Publication of DE19709717C1 publication Critical patent/DE19709717C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/065—Large signal circuits, e.g. final stages
    • H02N2/067—Large signal circuits, e.g. final stages generating drive pulses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3005—Details not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2003—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2048—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit said control involving a limitation, e.g. applying current or voltage limits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ansteuern wenig­ stens eines kapazitiven Stellgliedes (Patentanspruch 1) und Verfahren zum Be­ treiben dieser Vorrichtung (Ansprüche 6 bis 8).
Die an ein kapazitives Stellglied, beispielsweise ein piezo­ elektrisch gesteuertes Kräftstoffeinspritzventil einer Brenn­ kraftmaschine, angelegte Spannung entspricht in etwa der me­ chanischen Auslenkung des Stellgliedes. Diese Spannung darf einen Grenzwert nicht überschreiten, da sonst das Stellglied zerstört werden kann.
Aus der DE 44 35 832 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur schnellen und verlustfreien Ladung und Entladung kapazitiver Lasten über eine elektrische Spule bekannt.
Eine Steuerschaltung zum Aufladen eines piezoelektrischen Elements aus einer Spannungsquelle über einen Kondensator, einen Lade- und einen Entladeschalter sowie eine Umladespule (Transformator) ist aus der DE 24 31 148 C2 bekannt.
Aus DE-Z "Elektronik", 1979, Heft 26, Seiten 66 bis 68 ist eine 'Integrierte Überspannungs-Schutzschaltung' bekannt, welche empfindliche elektronische Schaltungen vor Überspan­ nungsspitzen oder Spannungsreglerausfällen schützt, indem sie einen Thyristor triggert, welcher den Ausgang des Netzteils bzw. den Eingang der zu schützenden Schaltung kurzschließt.
Aus EP 0 173 108 A2, US 5,565,790 und US 5,086,365 schließ­ lich sind Schutzeinrichtungen für integrierte Schaltungen ge­ gen elektrostatische Entladungen bekannt, die ebenfalls bei einer Überspannung jeweils den Eingang der zu schützenden Schaltung kurzschließen.
Keiner der genannten Druckschriften ist die nachstehend ge­ nannte Aufgabe oder deren Lösung zu entnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes zu schaffen, mittels welcher
  • - eine Begrenzung der an das Stellglied anzulegenden Spannung ermöglicht wird,
  • - ein Ansteuervorgang bei einem auftretenden Fehler sofort abgebrochen werden kann,
  • - jedes Stellglied vor Aktivierung vollständig entladen wer­ den kann, und
  • - die volle Ladespannung bereits vor der ersten Stellgliedbe­ tätigung aufgebaut werden kann.
Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat neben der Schutzfunktion für das oder die Stellglieder hin­ sichtlich der Spannungsbegrenzung weitere Vorteile, die am Beispiel piezoelektrisch betriebener Kraftstoffeinspritzven­ tile einer Brennkraftmaschine beschrieben werden.
So kann bei einem in der Brennkraftmaschine bis hin zu den Leistungsendstufen der Einspritzventile auftretenden Fehler ein Einspritzvorgang auch beim Laden der Stellglieder sofort abgebrochen werden.
Da die Ausdehnung eines piezoelektrischen Stellgliedes ver­ lustbehaftet ist und das Stellglied bei mechanischer Bean­ spruchung als Sensor arbeitet (Strom erzeugt), verbleibt un­ mittelbar nach seinem Entladen an ihm eine Restspannung. Für eine vollständige Ausnutzung des Stellgliedhubes muß deshalb gewährleistet sein, daß an den zu aktivierenden Stellgliedern keine Restspannung anliegt. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, jedes Stellglied vollständig zu entladen.
Bei bisherigen Schaltungen zum Ansteuern kapazitiver Stell­ glieder (Schaltung nach Fig. 1 ohne Zusatzschaltung Z und Power-MOSFET-Schalter Mp) sind mehrere Einschwingvorgänge er­ forderlich, bis die volle Ladespannung auf die Stellglieder übertragen werden kann. Bei der Kraftstoffeinspritzung wird aber gefordert, daß bereits beim ersten Einspritzvorgang die volle Kraftstoffmenge eingespritzt werden kann. Dies wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: ein schematisches Schaltbild einer Ansteuervorrich­ tung für wenigstens ein kapazitives Stellglied,
Fig. 2: ein erstes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, und
Fig. 3: ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Vorrichtung zum Ansteuern von weiter nicht dargestellten n Kraftstoffein­ spritzventilen einer Brennkraftmaschine über piezoelektrische Stellglieder P1 bis Pn mittels einer Steuerschaltung ST, die Teil eines weiter nicht dargestellten mikroprozessor-gesteu­ erten Motorsteuergerätes ist.
Zwischen dem Pluspol +SNT und dem Minuspol GND einer geregel­ ten Spannungsquelle SNT, vorzugsweise eines Schaltnetzteils, ist ein Ladekondensator C1 angeschlossen. Parallel zum Lade­ kondensator C1 ist eine Reihenschaltung aus einem mit dem Pluspol +SNT verbundenen, von ihm weg stromdurchlässigen La­ deschalter X1 und einem mit dem Minuspol GND verbundenen, zu ihm hin stromdurchlässigen Entladeschalter X2 angeordnet.
Bei den Schaltern X1 und X2 handelt es sich um elektronische, nur in einer Richtung stromdurchlässige, aus wenigstens einem Halbleiterelement bestehende Schalter, vorzugsweise Thyri­ storschalter, die von der Steuerschaltung leitend gesteuert werden.
Zwischen dem Verbindungspunkt von Ladeschalter X1 und Entla­ deschalter X2 und dem Masseanschluß GND liegt eine Reihen­ schaltung aus einem Umladekondensator C2, einer mit dem Lade­ schalter X1 verbundenen Umschwingspule L, einem ersten Stell­ glied P1 und einem ersten, gesteuerten Power-MOSFET-Schalter T1.
Parallel zur Reihenschaltung aus dem Stellglied P1 und dem Power-MOSFET-Schalter T1 ist eine vom Masseanschluß GND zur Umschwingspule L hin stromdurchlässige Diode D angeordnet.
Für jedes weitere Stellglied P2 bis Pn ist eine Reihenschal­ tung aus diesem Stellglied und einem weiteren Power-MOSFET- Schalter T2 bis Tn der Reihenschaltung aus dem ersten Stell­ glied P1 und dem ersten Power-MOSFET-Schalter T1 parallel ge­ schaltet. Power-MOSFET-Schalter enthalten üblicherweise In­ versdioden, deren Funktion hier mitbenutzt wird.
Die Schalter X1, X2 und T1 bis Tn werden von der Steuerschal­ tung ST, abhängig von Steuersignalen st des Motorsteuergerä­ tes, von einem in diesem Ausführungsbeispiel in der Steuer­ schaltung ST gespeicherten oder ihr vom Motorsteuergerät zu­ geführten Sollwert US für die Spannung, mit welcher die Stellglieder P1 bis Pn aufgeladen werden sollen, und vom Ist­ wert UC2 der Spannung am Umladekondensator C2 gesteuert. Der Ladekondensator C1 kann als Ausgangskondensator des Schalt­ netzteils SNT betrachtet werden.
Ausgehend von einem Zustand, in welchem beispielsweise der Ladekondensator C1 auf UC1 = +60 V und der Umladekondensator C2 auf UC2 = +100 V, zusammen in Reihenschaltung also auf eine Sollspannung US = +160 V aufgeladen sind, die Umschwing­ spule L stromlos ist, alle Schalter X1, X2 und T1 bis Tn nichtleitend (hochohmig) und alle Stellglieder P1 bis Pn ent­ laden sind, soll das Stellglied P1 betätigt werden, um über das zugeordnete Einspritzventil Kraftstoff in einen Zylinder einzuspritzen. Der Wert der Sollspannung US ist in der Steu­ erschaltung ST gespeichert oder wird ihr vom nicht darge­ stellten Motorsteuergerät vorgegeben.
Zunächst wählt die Steuerschaltung das entsprechende Stell­ glied aus, indem sie den ihm zugeordneten Power-MOSFET-Schal­ ter T1 leitend steuert.
Bei Einspritzbeginn, der durch den Beginn eines Steuersignals st vorgegeben wird, wird von der Steuerschaltung ST der Lade­ schalter X1 gezündet. Dadurch entlädt sich die an der Reihen­ schaltung aus C1 und C2 liegende Spannung US = +160 V während einer kompletten Sinushalbschwingung über die Umschwingspule L in das Stellglied P1 und dieses öffnet das nicht darge­ stellte Einspritzventil. Das Schaltnetzteil SNT bleibt mit dem Ladekondensator C1 verbunden, so daß es auch Energie in den Umschwingkreis mit einspeist.
Nach dem Umschwingen verlischt der Ladeschalter X1, das Stellglied P1 bleibt geladen. Zum Entladen des Stellgliedes am Ende eines Steuersignals st wird der Entladeschalter X2 gezündet. Der Entladestromkreis schließt sich über die In­ versdiode des Power-MOSFET-Schalters T1. Die im Stellglied gespeicherte Energie schwingt über die Umschwingspule L in den Kondensator C2 zurück, der beispielsweise wieder auf UC2 = +100 V geladen wird, und kann für den folgenden Zyklus genutzt werden. Sobald das Stellglied auf die Schwellspannung der dem "aktiven" Kanal parallel liegenden Diode D entladen ist, setzt sich der noch fließende Strom über diese Diode fort, wodurch ein Aufladen des Stellgliedes auf eine negative Spannung verhindert wird. Anschließend verlischt der Entlade­ schalter X2.
Für den Ladezyklus des nächsten Stellgliedes müssen zunächst die entstandenen Verluste ausgeglichen werden. Dazu wird die Spannung UC2 des Umladekondensators C2 gemessen und anschlie­ ßend das Schaltnetzteil SNT auf einen Ausgangsspannungswert eingestellt (geregelt), der der Differenz (60 V) zwischen Sollwert US = +160 V und gemessener Spannung UC2 = +100 V ent­ spricht. Auf diese Spannung UC1 wird der mit dem Schaltnetz­ teil verbundene Ladekondensator C1 dementsprechend nachgela­ den. Damit steht für den nächsten Ladevorgang an der Reihen­ schaltung der Kondensatoren C1 und C2 wieder die volle Span­ nung US = +160 V zur Verfügung.
Wird die Vorrichtung nach längerer Pause in Betrieb genommen, so ist zunächst der Umladekondensator C2 entladen und der La­ dekondensator C1 wird auf die Ausgangsspannung des Schalt­ netzteils SNT aufgeladen, beispielsweise +60 V. Es finden ei­ nige Einschwingvorgänge statt (einige Ladezyklen), bis die beim Entladen des Stellgliedes rückgelieferte Spannung am Um­ schwingkondensator C2 nach jedem Umschwingvorgang den ange­ nommenen "stationären" Wert UC2 = +90 V erreicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht nun darin, daß par­ allel zu der wenigstens einen Reihenschaltung R aus Stell­ glied P1 und zugeordnetem Stellgliedschalter T1 ein gesteuer­ ter Power-MOSFET-Schalter Mp angeordnet ist, und daß eine Zu­ satzschaltung Z vorgesehen ist, von welcher der Power-MOSFET- Schalter Mp in den leitenden Zustand steuerbar ist.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 schematisch dargestellten Zusatzschaltung Z. Diese weist ei­ nen Transistor Ta auf, dessen Basisanschluß mit dem Abgriff eines an einem Bezugspotential von beispielsweise +5 V liegen­ den Spannungsteilers aus den Widerständen R3 und R4 verbunden ist, und dessen Emitteranschluß über einen Widerstand R2 mit dem Minuspol GND verbunden ist. Der Kollektoranschluß des Transistors Ta ist einerseits mit dem Gateanschluß G des Po­ wer-MOSFET-Schalters Mp und andererseits über einen Wider­ stand R5 mit einem Bezugspotential von beispielsweise +12 V verbunden.
Der Transistor Ta ist als Konstantstromsenke beschaltet, und zwischen dem Gateanschluß G und dem an der Stellgliedspannung Up liegenden Anschluß des Power-MOSFET-Schalters Mp ist ein Widerstand R1 vorgesehen.
Mit dieser Schaltung wird durch den über die Widerstände R1 und R2 fließenden Konstantstrom der Gateanschluß G des Power- MOSFET-Schalters Mp auf <+0,5 V gehalten, solange die Stell­ gliedspannung Up unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes Ug bleibt.
Wenn die Stellgliedspannung Up beim Überschreiten des vorge­ gebenen Grenzwertes Ug so groß wird, daß der Strom durch den widerstand R1 größer als der Konstantstrom wird, beginnt Transistor Ta zu sperren: der Power-MOSFET-Schalter Mp wird über seine Gatespannung leitend gesteuert und begrenzt damit die Stellgliedspannung.
Die Höhe des Konstantstromes bestimmt die Reaktionszeit des Power-MOSFET-Schalter Mp. Wenn eine kurze Reaktionszeit ge­ fordert wird, werden die Verluste im Widerstand R1 groß.
Dieser Nachteil kann durch die in Fig. 3 dargestellte Schal­ tung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Zusatzschaltung Z vermieden werden, welche neben der um den Transistor Ta und den Widerständen R2 bis R4 gebildeten Konstantstromsenke eine Stromspiegelschaltung mit den Transistoren Tb und Tc und den Widerständen R8 bis R10 aufweist.
Der Eingangsstrom Ie dieser Stromspiegelschaltung wird durch einen parallel zur Schaltstrecke des Power-MOSFET-Schalters Mp angeordneten Spannungsteiler aus den Widerständen R6 und R7 bestimmt, die entsprechend hochohmig ausgelegt werden kön­ nen und deshalb auch bei kurzen Reaktionszeiten des Power- MOSFET-Schalter Mp geringe Verluste verursachen. Der Aus­ gangsstrom Ia dieser Stromspiegelschaltung, in bekannter Wei­ se durch den Spiegelfaktor der Stromspiegelschaltung be­ stimmt, wird dem Kollektoranschluß des Transistors Ta zuge­ führt.
Mit dem Ausgangsstrom Ia der Stromspiegelschaltung wird, wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, der Gatean­ schluß G des Power-MOSFET-Schalters Mp auf <+0,5 V gehalten, solange die Stellgliedspannung Up unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes Ug bleibt.
Wird die Stellgliedspannung Up und damit der Ausgangsstrom Ia der Stromspiegelschaltung größer, so beginnt Transistor Ta zu sperren: der Power-MOSFET-Schalter Mp wird wieder über seine Gatespannung leitend gesteuert und begrenzt damit die Stell­ gliedspannung.
Durch einen in Fig. 2 dargestellten zusätzlichen Schalter, der durch einen Transistor Td realisiert ist, dessen Kollek­ tor-Emitterstrecke zwischen Basisanschluß des Transistors Ta und dem Minuspol GND geschaltet ist, kann der Power-MOSFET- Schalter Mp von Steuersignalen z der Steuerschaltung ST, die dem Basisanschluß dieses zusätzlichen Transistors Td zuge­ führt werden, leitend gesteuert werden.
Damit ist es auf einfache Weise möglich, beispielsweise bei Erkennen eines in der Brennkraftmaschine bis hin zu den Lei­ stungsendstufen der Einspritzventile auftretenden Fehlers, der eine sofortige Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung er­ fordert, dies über ein Steuersignal z der Steuerschaltung ST durchzuführen. Für die Dauer dieses Steuersignals z wird der Power-MOSFET-Schalter Mp leitend; über ihn und die Inversdi­ oden der Schalter T1 bis Tn werden die Stellglieder P1 bis Pn kurzschlußartig entladen, selbst dann, wenn gerade eine Auf­ ladung eines Stellgliedes stattfinden sollte.
Auf gleiche Weise kann eine durch mechanische Beanspruchung hervorgerufene Aufladung der Stellglieder bzw. eine nach dem Entladen verbliebene, für eine vollständige Ausnutzung des Stellgliedhubes schädliche Restspannung beseitigt werden, in­ dem zwischen den einzelnen Stellgliedbetätigungen mittels ei­ nes Steuersignals z der Power-MOSFET-Schalter Mp leitend ge­ schaltet wird und damit alle Stellglieder P1 bis Pn vollstän­ dig entladen werden.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es auch er­ möglicht, daß bereits beim ersten Einspritzvorgang die volle Kraftstoffmenge eingespritzt werden kann. Bisher waren, wie oben beschrieben, mehrere Einschwingvorgänge über die Stell­ glieder erforderlich, bis der Umladekondensator C2 geladen und die volle Ladespannung auf die Stellglieder übertragen werden konnte, wodurch zu Beginn nur Kraftstoff-Teilmengen eingespritzt werden konnten.
Werden nun beispielsweise sofort nach dem Einschalten der Spannungsversorgung der Steuerschaltung ST gleichzeitig der Ladeschalter X1 und der Power-MOSFET-Schalter Mp und an­ schließend der Entladeschalter X2 in dieser Reihenfolge ein- oder mehrmals (abhängig von der Dimensionierung der Kondensa­ toren C1 und C2) betätigt, so ist durch diese Vorgehensweise der Umladekondensator C2 bereits voll geladen, bevor der er­ ste Kraftstoffeinspritzvorgang gestartet wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes (P1 bis Pn), insbesondere eines piezoelektrisch betriebenen Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftma­ schine, mittels einer Steuerschaltung, (ST),
  • 1. mit einem zwischen Pluspol (+SNT) und Minuspol (GND) einer Spannungsquelle (SNT) angeordneten Ladekondensator (C1),
  • 2. mit einer parallel zum Ladekondensator (C1) angeordneten Reihenschaltung aus einem mit dem Pluspol (+SNT) verbundenen, von ihm weg stromdurchlässigen Ladeschalter (X1) und einem mit dem Minuspol (GND) verbundenen, zu ihm hin stromdurchläs­ sigen Entladeschalter (X2),
  • 3. mit einer zwischen dem Verbindungspunkt von Ladeschalter (X1) und Entladeschalter (X2) und dem Masseanschluß (GND) liegenden Reihenschaltung aus einem Umladekondensator (C2), einer Umschwingspule (L), einem ersten Stellglied (P1) und einem ersten, gesteuerten Power-MOSFET-Schalter (T1),
  • 4. mit einer der Reihenschaltung des ersten Stellgliedes (P1) und des ersten Power-MOSFET-Schalters (T1) parallel geschal­ teten, für jedes weitere Stellglied vorgesehenen Reihenschal­ tung aus diesem Stellglied (P2 bis Pn) und einem weiteren Po­ wer-MOSFET-Schalter (T2 bis Tn),
  • 5. mit einer parallel zu allen Reihenschaltungen aus Stell­ glied und Power-MOSFET-Schalter angeordneten, vom Massean­ schluß (GND) zur Umschwingspule (L) hin stromdurchlässigen Diode (D),
  • 6. mit einem zusätzlichen, gesteuerten Power-MOSFET-Schalter (Mp), der parallel zu der wenigstens einen Reihenschaltung (R) aus Stellglied (P1 bis Pn) und zugeordnetem Power-MOSFET-Schalter (T1 bis Tn) angeordnet ist, und
  • 7. mit einer Zusatzschaltung (Z), von welcher der zusätzliche Power-MOSFET-Schalter (Mp) in den leitenden Zustand steuerbar ist (Fig. 1).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zusatzschaltung (Z) einen als Konstantstromsenke beschalteten Transistor (Ta) aufweist,
dessen Kollektoranschluß mit dem Gateanschluß (G) des zusätzlichen Power-MOSFET-Schalters (Mp) verbunden ist,
dessen Basisanschluß mit dem Abgriff eines Spannungsteilers (R3, R4, D1) verbunden ist, und
dessen Emitteranschluß über einen Widerstand (R2) mit dem ge­ meinsamen Minuspol (GND) der Bezugsspannungen verbunden ist (Fig. 2).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Widerstand (R1) zwischen dem Gateanschluß (G) und dem an der Stellgliedspan­ nung (Up) liegenden Anschluß des zusätzlichen Power-MOSFET-Schalters (Mp) vorgesehen ist (Fig. 2).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zusatzschaltung (Z) eine Stromspiegelschaltung (Tb, Tc) aufweist,
deren Eingangsstrom (Ie) durch einen parallel zur Schalt­ strecke des zusätzlichen Power-MOSFET-Schalters (Mp) angeordneten Spannungsteiler (R6, R7) bestimmt ist, deren Ausgangsstrom, (Ia) durch den Spiegelfaktor der Stromspiegelschaltung (Tb, Tc) bestimmt ist, und
daß der Ausgangsstrom (Ia) der Stromspiegelschaltung (Tb, Tc) der Konstantstromsenke über den Kollektoranschluß des Transi­ stors (Ta) zugeführt wird (Fig. 3).
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein zusätzlicher Tran­ sistor (Td) vorgesehen ist, dessen Basisanschluß von Steuer­ signalen (st) der Steuerschaltung (ST) leitend gesteuert wird, und
dessen Kollektor-Emitterstrecke im leitenden Zustand den Ba­ sisanschluß des Transistors (Ta) mit dem Minuspol (GND) ver­ bindet und damit den zusätzlichen Power-MOSFET-Schalter (Mp) leitend steu­ ert.
6. Verfahren zum Betätigen der Vorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, wobei die Zusatzschaltung (Z) den zusätzlichen Power-MOSFET-Schalter (Mp) in den leitenden Zustand steuert, wenn die Stellgliedspannung (Up) einen vorgegebenen Grenzwert (Ug) überschreitet.
7. Verfahren zum Betätigen der Vorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, wobei die Zusatzschaltung (Z) bei Empfang eines Steuersignals (z) der Steuerschaltung (ST) den zusätzlichen Power-MOSFET-Schalter (Mp) in den leitenden Zustand steuert.
8. Verfahren zum Betätigen der Vorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, wobei sofort nach dem Einschalten der Span­ nungsversorgung der Steuerschaltung (ST) oder der Spannungs­ quelle (SNT) und vor der ersten Stellgliedbetätigung gleich­ zeitig der Ladeschalter (X1) und der zusätzliche Power-MOSFET- Schalter (Mp) und anschließend der Entladeschalter (X2) in dieser Reihenfolge wenigstens einmal betätigt werden.
DE19709717A 1997-03-10 1997-03-10 Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes Expired - Fee Related DE19709717C1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19709717A DE19709717C1 (de) 1997-03-10 1997-03-10 Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
US09/038,639 US6078198A (en) 1997-03-10 1998-03-10 Device and method for driving a capacitive actuator
FR9802904A FR2760489B1 (fr) 1997-03-10 1998-03-10 Dispositif et procede de commande d'au moins un organe de reglage capacitif, notamment pour soupape d'injection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19709717A DE19709717C1 (de) 1997-03-10 1997-03-10 Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19709717C1 true DE19709717C1 (de) 1998-09-24

Family

ID=7822792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19709717A Expired - Fee Related DE19709717C1 (de) 1997-03-10 1997-03-10 Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6078198A (de)
DE (1) DE19709717C1 (de)
FR (1) FR2760489B1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19843621A1 (de) * 1998-09-23 2000-04-06 Siemens Ag Entladeschaltung für ein kapazitives Stellglied
DE10155388A1 (de) * 2001-11-10 2003-05-22 Bosch Gmbh Robert Schaltungsanordnung zum Laden und Entladen von piezoelektrischen Elementen sowie zur Abschaltung einer Piezo-Endstufe
DE10331057A1 (de) * 2003-07-09 2005-02-03 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Leerhubs eines piezoelektrischen Aktors
DE102004040073A1 (de) * 2004-08-18 2006-03-09 Siemens Ag Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Piezoaktors
WO2007009862A1 (de) * 2005-07-19 2007-01-25 Vdo Automotive Ag Vorrichtung zum laden und entladen wenigstens eines piezoaktors für ein einspritzventil einer brennkraftmaschine
EP1139443B1 (de) * 2000-04-01 2009-09-23 Robert Bosch GmbH Verfahren und Einrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Kraftstoffeinspritzventils

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19652801C1 (de) * 1996-12-18 1998-04-23 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE19845037C2 (de) * 1998-09-30 2000-11-30 Siemens Ag Verfahren und Anordnung zum Ansteuern eines kapazitiven Aktors
DE10301978A1 (de) * 2003-01-20 2004-08-05 Eurocopter Deutschland Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Übertragen und Bereitstellen der Energie kapazitiver Aktuatoren
FR2861920B1 (fr) * 2003-10-31 2007-08-10 Renault Sas Dispositif de commande d'actionneurs piezo-electriques ultrasonores
ES2286926B1 (es) * 2005-09-07 2008-12-01 Kafloat, S.L. Dispositivo de flotacion, procedimiento de montaje y funcionamiento del mismo.
FR2899737B1 (fr) * 2006-04-10 2008-12-05 Renault Sas Dispositif et procede de pilotage d'un actionneur piezo-electrique ultrasonore.
DE102007014502A1 (de) * 2007-03-27 2008-10-02 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem und Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff
US7667371B2 (en) * 2007-09-17 2010-02-23 Motorola, Inc. Electronic device and circuit for providing tactile feedback

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2431148C2 (de) * 1973-06-28 1983-06-09 C.A.V. Ltd., Birmingham Steuerschaltung zum Aufladen eines Elementes aus piezoelektrischen Kristallen
EP0173108A2 (de) * 1984-08-20 1986-03-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Schutzschaltung mit variablem Schwellwert gegen elektrostatischen Durchschlag für MOS-Schaltung
US5086365A (en) * 1990-05-08 1992-02-04 Integrated Device Technology, Inc. Electostatic discharge protection circuit
DE4435832A1 (de) * 1994-10-07 1996-04-11 Univ Dresden Tech Schaltungsanordnung zur schnellen und verlustfreien Ladung und Entladung kapazitiver Lasten
US5565790A (en) * 1995-02-13 1996-10-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd ESD protection circuit with field transistor clamp and resistor in the gate circuit of a clamp triggering FET

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2475815A1 (fr) * 1980-02-12 1981-08-14 Renix Electronique Sa Circuit de protection d'un transistor de puissance contre les surtensions d'alimentation de longue duree
FR2586758B1 (fr) * 1985-09-04 1994-03-25 Nippon Soken Inc Injecteur de carburant et installation d'injection de carburant
JP2707804B2 (ja) * 1990-06-18 1998-02-04 トヨタ自動車株式会社 圧電素子の駆動装置
JP2890787B2 (ja) * 1990-10-09 1999-05-17 ブラザー工業株式会社 圧電素子の駆動回路
JP3085337B2 (ja) * 1993-01-19 2000-09-04 アイシン精機株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
US5672992A (en) * 1995-04-11 1997-09-30 International Rectifier Corporation Charge pump circuit for high side switch
DE19632872C2 (de) * 1996-08-14 1998-08-13 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2431148C2 (de) * 1973-06-28 1983-06-09 C.A.V. Ltd., Birmingham Steuerschaltung zum Aufladen eines Elementes aus piezoelektrischen Kristallen
EP0173108A2 (de) * 1984-08-20 1986-03-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Schutzschaltung mit variablem Schwellwert gegen elektrostatischen Durchschlag für MOS-Schaltung
US5086365A (en) * 1990-05-08 1992-02-04 Integrated Device Technology, Inc. Electostatic discharge protection circuit
DE4435832A1 (de) * 1994-10-07 1996-04-11 Univ Dresden Tech Schaltungsanordnung zur schnellen und verlustfreien Ladung und Entladung kapazitiver Lasten
US5565790A (en) * 1995-02-13 1996-10-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd ESD protection circuit with field transistor clamp and resistor in the gate circuit of a clamp triggering FET

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BERGMANN: Integrierte Überspannungs-Schutz- schaltung. in: Elektronik 1979, H.26, S.66-68 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19843621A1 (de) * 1998-09-23 2000-04-06 Siemens Ag Entladeschaltung für ein kapazitives Stellglied
US6333585B1 (en) 1998-09-23 2001-12-25 Siemens Aktiengesellschaft Discharge circuit for a capacitive actuator
DE19843621B4 (de) * 1998-09-23 2006-03-30 Siemens Ag Entladeschaltung für ein kapazitives Stellglied
EP1139443B1 (de) * 2000-04-01 2009-09-23 Robert Bosch GmbH Verfahren und Einrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Kraftstoffeinspritzventils
DE10155388A1 (de) * 2001-11-10 2003-05-22 Bosch Gmbh Robert Schaltungsanordnung zum Laden und Entladen von piezoelektrischen Elementen sowie zur Abschaltung einer Piezo-Endstufe
DE10331057A1 (de) * 2003-07-09 2005-02-03 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Leerhubs eines piezoelektrischen Aktors
DE10331057B4 (de) * 2003-07-09 2006-12-28 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Leerhubs eines piezoelektrischen Aktors
DE102004040073A1 (de) * 2004-08-18 2006-03-09 Siemens Ag Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Piezoaktors
US7301256B2 (en) 2004-08-18 2007-11-27 Siemens Aktiengesellschaft Method and circuit configuration for operating a piezoelectric actuator
DE102004040073B4 (de) * 2004-08-18 2008-04-30 Siemens Ag Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Piezoaktors
WO2007009862A1 (de) * 2005-07-19 2007-01-25 Vdo Automotive Ag Vorrichtung zum laden und entladen wenigstens eines piezoaktors für ein einspritzventil einer brennkraftmaschine
US7729848B2 (en) 2005-07-19 2010-06-01 Vdo Automotive Ag Device for charging and discharging at least one piezoactuator for an injection valve of an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
FR2760489A1 (fr) 1998-09-11
FR2760489B1 (fr) 2002-10-31
US6078198A (en) 2000-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0946998B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum ansteuern wenigstens eines kapazitiven stellgliedes
DE19709717C1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE19723932C1 (de) Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
EP0944925B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum ansteuern eines kapazitiven stellgliedes
EP0968535B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum ansteuern eines piezogesteuerten kraftstoffeinspritzventils
DE19632871C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE602004012591T2 (de) Steuerschaltung für eine injektoranordnung
DE60120891T2 (de) Piezoaktor-Ansteuervorrichtung mit Funktion zur Detektion von Abweichungen
WO1998027602A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum ansteuern wenigstens eines kapazitiven stellgliedes
DE19734895C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
EP1099260B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum ansteuern wenigstens eines kapazitiven stellgliedes
EP0986704B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum ansteuern wenigstens eines kapazitiven stellgliedes
DE19652809C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE2702493A1 (de) Thyristor-schalter mit einem ueber seine steuerelektrode ausschaltbaren thyristor
EP3317967B1 (de) Schaltungsanordnung zur ansteuerung eines transistors
DE19944249B4 (de) Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE10314566A1 (de) Ansteuerschaltung für piezoelektrische Bauteile
DE19709715A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
WO2006106094A1 (de) Schaltungsanordnung und verfahren zum betätigen eines auf- und entladbaren, elektromechanischen stellgliedes
EP1186897B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Simulieren des elektrischen Verhaltens eines piezoelektrischen Elements
DE19945945B4 (de) Schutzschaltung für wenigstens ein kapazitives Stellglied
DE19817498B4 (de) Spannungswandler
DE2430389C2 (de) Vorrichtung zur Erhöhung der Zündspannung in Zündeinrichtungen für Brennkraftmaschinen
DE10022954A1 (de) Ansteuerschaltung zur Ansteuerung wenigstens eines Magnetventils für die Kraftstoffzumessung in einer Brennkraftmaschine
CH698597B1 (de) Vorrichtung zur pulsförmigen bipolaren Ansteuerung eines Piezo-Aktors hoher Leistung.

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of patent without earlier publication of application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee