DE3535844C2

DE3535844C2 - Circuit arrangement for the electrical control of a consumer

Info

Publication number: DE3535844C2
Application number: DE19853535844
Authority: DE
Inventors: Matthias Moerbe
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-10-08
Filing date: 1985-10-08
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2005-10-09
Also published as: JP2545372B2; JPS62283715A; DE3535844A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur elektrischen Ansteuerung eines Verbrauchers mit induktiver Blindwiderstand- Komponente mit einem Ansteuersignal.The invention relates to a circuit arrangement for electrical Control of a consumer with inductive reactance Component with a control signal.

Aus der DE 31 20 695 A1 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, die einen Leistungstransistor aufweist, zwischen dessen Kollektor und dem einen Pol der Betriebsspannungsquelle der Verbraucher eingeschaltet ist. Es ist auch noch ein weiterer Transistor vorgesehen, dessen Emitter-Kollektor-Strecke zwischen dem gleichen Pol der Betriebsspannungsquelle und der Basis des Leistungstransistors eingeschaltet ist. Der Leistungstransistor wird über einen Ansteuertransistor angesteuert. Der oben erwähnte weitere Transistor wird beginnend mit dem Ansteuern des Leistungstransistors über seine Basis wenigstens eine Zeitlang auf Durchlaß gesteuert, um einen großen Strom an der Basis des Leistungstransistors zu bewirken. Der Ansteuertransistor bildet mit dem Leistungstransistor eine Darlingtonschaltung.From DE 31 20 695 A1 a circuit arrangement is known which has a power transistor, between the collector and the a pole of the operating voltage source of the consumer switched on is. A further transistor is also provided, the Emitter-collector path between the same pole of the Operating voltage source and the base of the power transistor is switched on. The power transistor is a Control transistor controlled. The other transistor mentioned above will start by driving the power transistor through its Base controlled to pass a large at least for a while To cause current at the base of the power transistor. Of the Control transistor forms a with the power transistor Darlington circuit.

Der oben angesprochene Verbraucher mit induktiver Komponente kann z. B. ein Elektromagnet sein und soll insbesondere ein Magnetventil sein. Bei der Ansteuerung solcher Ventile ist für deren Anzugszeit die über dem Ventil liegende Spannung ausschlaggebend. Bei Anwendung von Ventilen z. B. in Kraftfahrzeugen ist die Bordnetzspannung gering und starken Schwankungen unterlegen.The consumer with inductive component mentioned above can e.g. B. be an electromagnet and in particular should be a solenoid valve his. When controlling such valves is the for their tightening time The voltage above the valve is decisive. When using Valves z. B. in motor vehicles, the vehicle electrical system voltage is low and subject to strong fluctuations.

Es ist deshalb bei solchen Anwendungen von Interesse, die Schaltung so zu verbessern, daß trotz der beschränkten Spannung das Ventil schneller schaltet bzw. bei gleicher Schaltzeit das Ventil anders ausgelegt werden kann.It is therefore of interest in such applications that the circuit is so to improve that despite the limited voltage the valve switches faster or the valve switches differently at the same switching time can be interpreted.

Eine solche Verbesserung wird mit der Schaltungsordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung und ihre vorteilhaften Anwendungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung.Such an improvement is with the circuitry according to the Features of claim 1 achieved. Further refinements of the Invention and its advantageous applications are in the Subclaims described. Further advantages result from the following figure description.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 1 shows a first embodiment of the invention,

Fig. 2 zugehörige Diagramme, Fig 2 corresponding diagrams.,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 3 shows a further embodiment of the invention,

Fig. 4 zugehörige Diagramme. Fig. 4 associated diagrams.

In Fig. 1 ist mit 1 der eine Pol einer Betriebsspannungsquelle (z. B. des Bordnetzes) bezeichnet und mit 2 ein Magnetventil. Mit dem Magnetventil 2 in Reihe liegt die Emitter-Kollektorstrecke eines Leistungstransistors T2 und ein an Masse liegender Meßwiderstand.In FIG. 1, 1 denotes the one pole of an operating voltage source (for example the electrical system) and 2 denotes a solenoid valve. With the solenoid valve 2 in series is the emitter-collector path of a power transistor T2 and a measuring resistor connected to ground.

Der Leistungstransistor T2 bildet mit einem Treibertransistor 11 eine sogenannte Darlingtonschaltung. Durch Aussteuerung des Transistors T1 mit einem Schaltsignal an seiner Basis wird das Magnetventil 2 betätigt. Im vorliegenden Fall erfolgt die Ansteuerung durch ein Signal E auf einer Klemme 6, wodurch ein Regelkomperator 4 aktiviert wird, der dann über einen Regelverstärker 5 und den Transistor T1 den Leistungstransistor T2 durch schaltet. Der Stromanstieg durch das Magnetventil 2 erfolgt z. B. ent sprechend Kurve 20 der Fig. 2a. Der Meßwiderstand 3, der Regelkomperator 4 und der Regelverstärker 5 bewirken, daß jeweils bei Erreichen eines be stimmten Betriebsstromes durch das Magnetventil 2 (bei dem es geschaltet hat) die Ansteuerung 20 so kurzzeitig unterbrochen wird, daß das Ventil 2 angezogen bleibt.The power transistor T2 forms a so-called Darlington circuit with a driver transistor 11 . By controlling the transistor T1 with a switching signal at its base, the solenoid valve 2 is actuated. In the present case, the control is carried out by a signal E on a terminal 6 , whereby a control comparator 4 is activated, which then switches the power transistor T2 through via a control amplifier 5 and the transistor T1. The current increase through the solenoid valve 2 takes place, for. B. accordingly curve 20 of FIG. 2a. The measuring resistor 3 , the control comparator 4 and the control amplifier 5 cause that when a certain operating current is reached through the solenoid valve 2 (in which it has switched), the control 20 is interrupted so briefly that the valve 2 remains attracted.

Erfindungsgemäß ist zwischen dem Pol 1 und die Basis des Leistungstran sistors T2 (bzw. dem Emitter von T1) die Reihenschaltung der Emitter- Kollektorstrecke eines weiteren Transistors T3 und eines Begrenzungswider stand 7 eingeschaltet. Zu dessen Ansteuerung sind Inversionsglieder 8 und 9, ein bistabiles Glied 10 und ein Und-Gatter 11 vorgesehen.According to the invention, between the pole 1 and the base of the power transistor T2 (or the emitter of T1), the series connection of the emitter-collector path of a further transistor T3 and a limiting resistor 7 was switched on. To control it, inversion elements 8 and 9 , a bistable element 10 and an AND gate 11 are provided.

Das Anlegen des Steuersignals E an die Klemme 6 bewirkt über das Inversions glied 8 ein Schalten des bistabilen Glieds 10, so daß es am Q-Ausgang Signal abgibt (s. h. die Signalverläufe E und Q in Fig. 2b und c). Durch das Inver sionsglied 9 liegt auch Signal am zweiten Eingang des Und-Gatters 11, so daß der Transistor T3 angesteuert wird. Hierdurch wird an der Basis des Transistors T2 ein wesentlich höherer Strom als bei der üblichen Darlington schaltung bewirkt. Dieser wird durch den Widerstand 7 begrenzt. Die Spannung am Kollektor des Transistors T2 ist nunThe application of the control signal E to the terminal 6 causes a switching of the bistable element 10 via the inversion element 8 , so that it outputs a signal at the Q output (see the signal curves E and Q in FIGS. 2b and c). Through the Inver sionsglied 9 is also signal at the second input of the AND gate 11 , so that the transistor T3 is driven. This results in a much higher current than in the conventional Darlington circuit at the base of transistor T2. This is limited by the resistor 7 . The voltage at the collector of transistor T2 is now

U_T2 = U_{CE sat1} + I_E2·RM.U _T2 = U _{CE sat1} + I _E2 · RM.

Damit geht der Transistor T2 in die Sättigung. Die Sättigungsspannung als Funktion des Basis- und Kollektorstroms ist nunmehr jedoch wesentlich kleiner als beim Normaldarlington. In Fig. 2a ist der Verlauf des Stroms I_MV durch das Magnetventil 2 mit 21 bezeichnet. Man erkennt, daß der Strom anstieg größer als normal ist und auch der erreichbare Endwert (bei P₁) höher liegt. Damit schaltet das Magnetventil auch früher.The transistor T2 thus goes into saturation. However, the saturation voltage as a function of the base and collector currents is now significantly lower than that of normal Darlington. The course of the current I _MV through the solenoid valve 2 is designated by 21 in FIG. 2a. It can be seen that the current increase is greater than normal and the attainable end value (at P ₁ ) is higher. The solenoid valve also switches earlier.

Wird der vorgegebene Stromwert E bei P₃ erreicht (was durch den Komperator 4 festgestellt wird), so wird einmal die Ansteuerung des Transistors T₁ vom Regelverstärker 5 her für eine bestimmte Zeit unterbrochen, aber durch das Ausgangssignal des Regelkomperators 4 auch das bistabile Glied 10 rückge setzt und damit der Transistor T₃ unwirksam gemacht. Damit wird das Ventil 2 nicht mehr angesteuert und die Spannung am Ventil fällt langsam ab (s. h. Kurve U ab P₃); bevor es jedoch zum Abfallen des Magnetventils 2 kommt, erfolgt über den Regelkreis eine erneute Ansteuerung. Da das bistabile Glied 10 erst durch ein neu kommendes E-Signal wieder gesetzt werden kann, bleibt Transistor T3 gesperrt; er wird also immer nur bei der beginnenden Ansteuerung des Magnetventils 2 wirksam.If the predetermined current value E is reached at P ₃ (which is determined by the comparator 4 ), the activation of the transistor T ₁ by the control amplifier 5 is interrupted for a certain time, but also the bistable element 10 by the output signal of the control comparator 4 Rückge sets and thus the transistor T ₃ rendered ineffective. Thus valve 2 is no longer activated and the voltage at the valve slowly drops (see curve U from P ₃ ); However, before the solenoid valve 2 drops out, the control circuit is activated again. Since the bistable element 10 can only be set again by a new E signal, transistor T3 remains blocked; it is therefore only ever effective when the solenoid valve 2 is activated.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3, entsprechen die Bauteile 1′-11′ und T1′-T3′ den Bauteilen 1-11 und T₁ bis T₃ der Fig. 1 mit Ausnahme des Regelkomperators 4′ der nunmehr auf zwei Vergleichsschwellen schaltbar ist, das Bauteil 5′, das nun ein Steuerflip-flop ist und das Ventil 2′, das nunmehr drei Schaltstellungen haben soll. . '- 11' in the embodiment of Figure 3, the components 1 correspond to T1 'and T3' the components 1-11 and T ₁ to T ₃ of Figure 1 except for the Regelkomperators. 4 'is switchable now on two comparison thresholds, the component 5 ', which is now a control flip-flop and the valve 2 ', which should now have three switching positions.

Es ist nun aber noch eine zweite Ansteuerschaltung für den Transistor T3′ bestehend aus den Bauteilen 6′′-11′′ vorgesehen; beide Ansteuerschaltungen arbeiten über ein Oder-Gatter 30 auf den Transistor T3. Die an den Klemmen 6′ und 6′′ angelegten Signale E und A sollen das Ventil 2′ in unterschiedliche Arbeitsstellungen bringen. Dies wird dadurch realisiert, daß vom Regler 3′, 4′ und 5′ der Stromanstieg bei unterschiedlichen Stromwerten unterbrochen wird. Dies zeigt Fig. 4, wo gezeigt ist (0-6 msec), daß durch das E-Signal der Ventil-Strom anwächst und dann durch den Regelkreis 3′-5′ im Mittel auf einem Wert gehalten wird, und daß bei Auftreten des A-Signals der Strom weiter anwächst und dann (ab ca. 14 msec) wieder durch die Regelung im Mittel konstant gehalten wird. Man erkennt auch hier aufgrund des O-Signals (Ausgang von Oder-Gatter 30), daß T3 jeweils nur in den Anstiegsphasen wirksam gemacht wird. Die eingezeichneten gestrichelten Vorläufe zeigen den Anstieg ohne die Wirkung von T3. Die getaktete Regelung arbeitet wie folgt: Erreicht der Strom durch Widerstand 3′ einen von Eingang 6′ oder 6′′ vorgegebenen Wert, wird vom Komparator 4′ ein Impuls sowohl an das Steuerflip-flop 5′ als auch an die Flip-Flops 10′ und 10′′ gegeben. Das Steuerflip-flop 5′ sperrt Transistor T1 und T2 solange, bis über den Takt-Eingang ein Rück setzimpuls gegeben wird und folglich der Strom wieder über den Meßwiderstand 3′ fließt usw.But there is now a second drive circuit for the transistor T3 'consisting of the components 6 ''- 11 ''isprovided; both drive circuits operate on the transistor T3 via an OR gate 30 . The signals E and A applied to terminals 6 'and 6 ''are intended to bring valve 2 ' into different working positions. This is achieved in that the regulator 3 ', 4 ' and 5 'interrupt the current rise at different current values. This shows Fig. 4, where it is shown (0-6 msec) that the valve current increases by the E signal and then kept on average by the control circuit 3 '- 5 ', and that when the A signal, the current continues to grow and then (from approx. 14 msec) is kept constant again on average by the control. It can also be seen here from the O signal (output from OR gate 30 ) that T3 is only activated in the rising phases. The dashed preliminary runs show the increase without the effect of T3. The clocked control works as follows: If the current through resistor 3 'reaches a value specified by input 6 ' or 6 '', the comparator 4 'sends a pulse to both the control flip-flop 5 ' and the flip-flops 10 ' and 10 '' given. The control flip-flop 5 'blocks transistors T1 and T2 until a reset pulse is given via the clock input and consequently the current flows again via the measuring resistor 3 ', etc.

Die Abschaltung von T3 jeweils mit Erreichen des gewünschten Stroms hat den Vorteil, daß Verlustleistung nur entsteht, wenn die Funktion des Transistors gebraucht wird. Es wäre aus dem gleichen Grund auch denkbar, den Transistor T3 nur wirksam zu machen, wenn wegen einer augenblicklich zu niedrigen Bordnetzspannung ein schnellerer Stromanstieg besonders not wendig ist.T3 has been switched off when the desired current is reached the advantage that power loss only arises if the function of the Transistor is needed. It would also be conceivable for the same reason to make the transistor T3 effective only because of an instantaneous If the vehicle electrical system voltage is too low, a faster rise in current is particularly necessary is agile.

Claims

1. Circuit arrangement for the electrical control of a consumer ( 2 ) with an inductive reactance component with a control signal (E at terminal 6 ) containing a power transistor (T2), between the collector and the one pole ( 1 ) of the operating voltage source of the consumer ( 2 ) and Containing a further transistor (T3), the emitter collector path of which is switched on between the same pole ( 1 ) of the operating voltage source and the base of the power transistor (T2) and containing a drive transistor (T1) via which the power transistor is driven, the further transistor (T3 ) is controlled via its base with the control of the power transistor at least for a while on passage to control a large current at the base of the power transistor (T2), the control transistor (T1) forming a Darlington circuit with the power transistor (T2) and with a control circuit , in the when a certain operating current is reached by an electromagnet ( 2 ) representing the consumer, the control of the power transistor (T2) is briefly interrupted by means of a controller ( 3 , 4 , 5 ) and the further transistor (T3) is rendered ineffective until a new control signal occurs becomes.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized by a control circuit in which, when two predetermined different operating currents are reached by a magnet representing the consumer and controllable in two working positions ( 2 ) due to two different control signals (E, A), the control of the power transistor (T2) each is briefly interrupted by a controller ( 3 ', 4 ', 5 ') and that each further transistor (T3) is rendered ineffective when the different operating currents are reached and is only made effective again when a new control signal (E, A) occurs becomes.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a limiting resistor ( 7 ) is connected in series with the further transistor (T3).

4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the further transistor is only activated, when the operating voltage has dropped below a predetermined value is.