DE69835173T2

DE69835173T2 - Hochspannungsgerät für eine Entladungslampe

Info

Publication number: DE69835173T2
Application number: DE69835173T
Authority: DE
Inventors: Noboru Kariya-city Aichi-pref. Yamamoto; Kenji Kariya-city Aichi-pref. Yoneima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2018-05-16
Also published as: DE69835173D1; EP0878982A3; US20020047636A1; EP1309060A3; EP1152512A1; DE69805021D1; EP1309229A2; JP4252117B2; EP1309233A2; EP1814368A3; EP0878982A2; EP1309229A3; EP1309060A2; EP1309233A3; JPH10321390A; US6747422B2; EP1309230A2; EP1309232B1; DE69805021T2; EP1814368A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät für eine Entladungslampe zum Steuern einer Hochspannungsentladungslampe, die sich vorzugsweise und insbesondere in einem Vorderlicht für ein Kraftfahrzeug befindet.
Ein Gerät für eine Entladungslampe zum Einschalten einer Hochspannungsentladungslampe (Lampe), angewandt bei einem Vorderlicht für ein Fahrzeug, ist des Weiteren im Dokument JP-A 9-180888 (USSN 08/756 556) oder im Dokument JP-A 9-306684 vorgeschlagen worden.
Im vorgeschlagenen Gerät, wie es in 26 gezeigt ist, wird die Spannung einer Fahrzeugbatterie 300 in eine Hochspannung durch einen primärseitigen Transformator 302a und einen sekundärseitigen Transformator 302b transformiert, die an der Seite einer Starterschaltung 301 installiert sind, und ein Kondensator 303 wird von der in die Hochspannung transformierten Spannung geladen. Wenn des weiteren die Ladespannung des Kondensators 303 eine eingestellte Spannung oder eine höhere erreicht, wird eine Entladung bei einem Entladungsspalt 304 ausgeführt, die Ladespannung des Kondensators 301 wird weiter erhöht durch die Entladung vom Transformator 305a, 305b, und eine Hochspannung liegt an der Lampe 306 an. Dadurch wird die Lampe 306 eingeschaltet.
Des Weiteren wird die Lampe 306 eingeschaltet gehalten durch Anliefern vorbestimmter Leistung aus der Fahrzeug batterie 300 an die Primärseite zu einer Sekundärseite über einen sekundärseitigen Transformator 302c anstelle der Verwendung in einer direkten Stromversorgungsschaltung 307 getrennt von der Starterschaltung 301. Bei dieser Gelegenheit wird die Richtung des Entladestromes abwechselnd umgekehrt durch eine Inverterschaltung 310 mit einer H-Brückenschaltung 309, die über vier MOS-Transistoren 309a–309d verfügt, um die Lampe 306 durch Wechselstrom einzuschalten.
Ein Primärstrom I, der des Weiteren im primärseitigen Transformator 302a fließt, wird gesteuert von einem MOS-Transistor 311 für die Primärseite, der ein Halbleiterschaltelement ist. Das Ein/Ausschalten des MOS-Transistors 311 wird gesteuert durch eine PWM-Steuerschaltung 312. Die PWM-Steuerschaltung 312 führt eine Steuerung der relativen Einschaltdauer basierend auf der Lampenspannung VL durch, die an der Lampe 306 anliegt, und Lampenstrom IL, der in die Lampe 306 fließt und die Stromversorgung für die Sekundärseite gemäß einer Bedingung (beispielsweise Elektrodentemperatur) der Lampe 306 steuert.
Es tritt jedoch das Problem begrenzter Lebensdauer vom Spalt 304 auf, da der Spalt 304 als Schaltelement zum Einschalten der Lampe 306 verwendet wird.
Wenn beispielsweise das Spaltintervall durch Fremdstoffe, die am Spalt 304 kleben, verkürzt wird, tritt ein Problem des Verringerns der Einschaltleistung der Lampe 306 auf, da die Entladung im Spalt 304 für eine vorbestimmte Entladungsspannung durchgeführt wird, die erzielt wird, da die Entladungsspannung abgesunken ist. Wenn zwischenzeitlich das Spaltintervall durch Verschleiß des Spaltes 304 verlängert wird, tritt das Problem auf, bei dem die Spaltentladung nicht ausgeführt werden kann, da die Entladespannung höher wird.
Des Weiteren tritt ein Problem auf, bei dem innen im Spalt 306 Dichtgas mit der Häufigkeit der Benutzung der Lampe 306 gestört wird.
Zwischenzeitlich tritt auch ein Problem auf, bei dem die Kosten steigen, da die beiden Transformatoren 302b und 302c für die Starterschaltung 301 und die Gleichstromversorgungsschaltung 307 Verwendung finden.
Außerdem offenbart die Druckschrift gemäß dem Stand der Technik DE 40 31 388 eine Schaltungsanordnung, die einen Schutz gegen eine inverse Polarität einer Direktstromenergiequelle, die mit einer Last zu verbinden ist, bereitstellt. Es wird ein Transistor-FET verwendet, und die Drain-Source-Schaltung ist in die Minus-Leitung oder Positiv-Leitung zwischen der Direktstromenergiequelle und der Last verbunden. Das Gate des Transistors ist mit dem anderen Pol der Direktstromenergiequelle verbunden. Zusätzlich zu dem Transistor-FET werden Widerstände und Dioden in der Schaltungsanordnung verwendet und bilden eine Hilfsenergiequelle. Im Fall einer Verbindung mit umgekehrter Polarität wird die Gate-Kapazität des Transistor-FET durch eine zwischen dem Gate des Transistors und dem positiven Anschluss der Direktstromenergiequelle verbundene Diode entladen.
Deshalb besteht eine Aufgabe der Erfindung im Bereitstellen einer Lampenentladevorrichtung, die einen stabilen Betrieb bei niedrigen Kosten bereitstellt.
Die Erfindung wird durch eine Vorrichtung zum Schützen eines elektrischen Geräts für ein Fahrzeug erreicht, wie in den beiliegenden Patentansprüchen dargelegt.
Gemäß der Erfindung umfasst die Vorrichtung zum Schützen eines Geräts für ein Fahrzeug, in dem das elektrische Gerät für ein Fahrzeug durch eine Energie von einer bei dem Fahrzeug angebrachten Direktstromenergiequelle betrieben wird, und wobei ein induktives Gerät mit der Direktstromquelle parallel verbunden ist und eine umgekehrte Spannung negativer Polarität erzeugt, wenn ein Zündschalter ausgeschaltet wird, einen MOS-Transistor, dessen Gate mit einer Seite einer Anode der Direktstromenergiequelle verbunden ist und dessen Source und Drain mit einer Masseseite der Direktstromenergiequelle verbunden sind, wobei ein Anlegen einer umgekehrten Spannung an das elektrische Gerät für das Fahrzeug durch eine Sperrspannung zwischen dem Drain und der Source des MOS-Transistors unterbrochen wird, wenn die Direktstromenergiequelle bei dem Fahrzeug mit ihrer invertierten Polarität angebracht ist, eine Leiteinrichtung zum Bringen des MOS-Transistors in einen leitenden Zustand, selbst wenn die umgekehrte Spannung negativer Polarität auf der Anodenseite der Direktstromenergiequelle durch Ausschalten des Zündschalters des Fahrzeugs verursacht wird, wobei die Leiteinrichtung mit dem Gate-Source-Pfad des MOS-Transistors parallel verbunden ist und einen Kondensator enthält, der geladen wird, wenn das elektrische Gerät für das Fahrzeug betrieben wird, und einen Widerstand, der zwischen der Anodenseite der Direktstromspannungsquelle und dem Gate verbunden und mit der parallelen Verbindung des Gate-Source-Pfads des MOS-Transistors und des Kondensators in Serie verbunden ist, und der ein Fließen eines Stroms von dem Gate des MOS-Transistors zu dem Energiequellenanschluss ermöglicht.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung deutlich.
DIE ZEICHNUNG
1 ist ein Schaltbild eines Gerätes für eine Entladungslampe gemäß einem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockschaltbild, das ein Steuersystem eines Gerätes für eine Entladungslampe gemäß 1 zeigt; und
3 ist ein Schaltbild einer Verpolungsschutzschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel.
(Ausführungsbeispiel)
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird ein Gerät für eine Entladungslampe beim Vorderlicht eines Fahrzeugs eingesetzt, die gemäß den 1 und 2 aufgebaut ist.
In 1 bedeutet Bezugszeichen 1 eine Gleichstromversorgung (Batterie) mit einer ausgelegten Spannung VB (12 V), Bezugszeichen 1a bedeutet einen Stromquellenanschluss, Bezugszeichen 1b bedeutet einen Masseanschluss, und Bezugszeichen 2 bedeutet eine Hochspannungs-Entladungslampe (Lampe) des Metall-Halogenid-Typs oder dergleichen, die ein Vorderlicht für ein Fahrzeug ist. Das Bezugszeichen SW bedeutet einen Ein/Ausschalter zum Einstellen des Ein- oder Ausschaltens der Lampe 2 durch Betätigung von einem Anwender. Bezugszeichen 50 bedeutet eine Sicherung, die schmilzt, wenn Überströme in das Gerät für die Entladungslampe 100 fließt.
Wie in 1 gezeigt, ist das Gerät 100 zur Entladung versehen mit Schaltungsfunktionseinheiten einer Verpolungsschutzschaltung 3, einer Glättungsschaltung 4, einer Gleichstromversorgungsschaltung 5 mit einem Sperrwandeltransformator 29, einer Übernahmeschaltung 6, einer Inverterschaltung 7 mit einer H-Brückenschaltung 7a, einer Starterschaltung 8 und dergleichen.
Wie in 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel gezeigt, sind als Steuerschaltungen zum Steuern der Schaltungsfunktionseinheiten eine PWM-Steuerschaltung (Impulsbreitenmodulations-Steuerschaltung) 9, eine Lampenstromsteuerschaltung 10 zum Steuern der Lampenleistung auf eine gewünschte Leistung basierend auf der Lampenspannung VL und dem Lampenstrom IL, wie später beschrieben wird, eine H-Brückensteuerschaltung 11 zum Steuern der H-Brückenschaltung 7a und dergleichen installiert.
Des Weiteren vorgesehen ist im Ausführungsbeispiel als andere Steuerschaltungen ein Abtast-Halteglied 12 zum Abtasten und Halten der Lampenspannung VL auf zuvor gegebenen Zeiten, eine Hochspannungs-Erzeugungssteuerschaltung 13, die die Lampe 2 in einen dielektrischen Durchbruch zwischen den Elektroden durch Anlegen einer Hochspannung an die Lampe 2 versetzt, während die Starterschaltung 8 gesteuert wird, eine Ausfallsicherheitsschaltung 14, die die H-Brückenschaltung 7a durch die H-Brückensteuerschaltung 11 steuert, wenn das Gerät für die Entladungslampe 100 in einem anomalen Zustand versetzt ist, der später beschrieben wird, und eine Steckerunterbrechungs-Feststellschaltung 15, die eine Unterbrechung des Steckers 35 der Lampe 2 feststellt.
Obwohl die Leistung zum Ansteuern der jeweiligen Steuerschaltungen 9–15 auf der Grundlage der Batteriespannung VB oder dergleichen geliefert wird, ist das Gerät 100 für die Entladungslampe des Weiteren ebenfalls versehen mit einer Überspannungsschutzschaltung 16, die die jeweiligen Steuerschaltungen 9–15 vor Überspannung schützt, wenn die primärseitige Spannung eine Überspannung wird.
Hier wird zunächst eine Skizze der Arbeitsweise des Einschaltens vom Gerät 100 für eine Entladungslampe gegeben. Wenn der Ein/Ausschalter SW eingeschaltet wird, lässt die Batteriespannung VB den Sperrwandeltransformator 29 ansteigen, durch den ein Kondensator 53 der Startschaltung 8 durch die H-Brückenschaltung 7a aufgeladen wird. Wenn der Kondensator 53 aufgeladen ist, erfolgt des Weiteren eine Entladung der Ladung in der Starterschaltung 8, an der Lampe 2 liegt eine weiter erhöhte Spannung vom Transformator 47 an, und die Lampe 2 wird durch den dielektrischen Durchbruch zwischen den Elektroden eingeschaltet.
Wenn die Lampe 2 danach eingeschaltet ist, wird die Lampe 2 durch einen Wechselstrom durch abwechselnde Polaritätsumschaltung der Entladespannung eingeschaltet (Richtung des Entladestromes) zur Lampe 2 durch die H-Brückenschaltung 7a.
Die Verpolungsschutzschaltung 3 enthält einen Widerstand 17, einen Kondensator 19 und einen MOS-Transistor 21. Die Verpolungsschutzschaltung 3 schützt den MOS-Transistor 21, wenn eine hohe Spannung negativer Polarität am Stromversorgungsanschluss auftritt. Des Weiteren wird die Sicherung 15 vor Durchbrennen und Abschneiden im Falle umgekehrter Verbindung geschützt, wenn die Batterie 1 in einem Fahrzeug mit verkehrter Polarität angeschlossen ist.
Die Glättungsschaltung 4 glättet eine Spannung, die am Stromversorgungsanschluss 1a erzeugt wird, welche eine Glättungsschaltung des Kondensatoreingangstyps (Glättungsschaltung vom Drosseltyp) mit Kondensatoren 23 und 25 und einer Drossel 27 ist.
Die Gleichstromversorgungsschaltung 5 ist versehen mit dem Sperrwandeltransformator 29, bei dem sowohl die Primärseite als auch die Sekundärseite durch Wicklungen realisiert ist. Der Sperrwandeltransformator 29 ist mit der Primärwicklung 29a versehen, die sich auf der Seite der Batterie befindet, und mit einer Sekundärwicklung 29b, die sich auf der Seite der Lampe 2 befindet. Wie des Weiteren in 1 gezeigt, sind gemäß dem Sperrwandeltransformator 29, der Primärwicklung 29a und der Sekundärwicklung 29b elektrische Leitfähigkeit gegeben. Die Gleichstromversorgungsschaltung 5 ist mit dem MOS-Transistor 31 aufgebaut, dessen Schalten von der PWM-Schaltung 9 gesteuert wird. Der Primärstrom der Primärwicklung 29a wird vom MOS-Transistor 31 gesteuert.
Das heißt, wenn gemäß dem Sperrwandeltransformator 29 der MOS-Transistor 31 leitend geschaltet ist, fließt der Primärstrom in der Primärwicklung 29a, durch den Energie in der Primärwicklung 29a gespeichert wird. Wenn gemäß dem Sperrwandeltransformator 29 des Weiteren der MOS-Transistor 31 gesperrt ist, erfolgt das Liefern der Energie von der Primärwicklung 29a auf die Sekundärwicklung 29b.
Des Weiteren ist die Sekundärwicklung 29b der Gleichstromversorgungsschaltung 5 mit einer Diode 33 ausgerüs tet, die den Strom gleichrichtet, und einem Kondensator 35 zum Glätten des Stromes.
Die Übernahmeschaltung 6 enthält einen Kondensator 37 und einen Widerstand 39. Wenn der Ein/Ausschalter SW eingeschaltet ist, lädt elektrische Ladung den Kondensator 37. Die Übernahmeschaltung 6 dient den vorübergehenden Verschiebungen zur Bogenentladung, nachdem der dielektrische Durchbruch zwischen den Elektroden der Lampe 2 durch die Starterschaltung 8 verursacht ist.
Die Inverterschaltung 7 ist auf der Seite der Sekundärwicklung 29b des Sperrwandeltransformators 29 eingerichtet, der die Lampe 2 mit Wechselstrom durch Transformieren der Leistung aus der Batterie 1 in die des Wechselstromes einschaltet.
Die H-Brückenschaltung 7a, die die Inverterschaltung 7 enthält, invertiert abwechselnd die Richtung des Entladestromes zur Lampe 2. Die H-Brückenschaltung 7a enthält vier MOS-Transistoren 41a–41d, die eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen für eine Brücke bilden, die in der Gestalt einer H-Brücke angeordnet ist. Die vier MOS-Transistoren 41a–41d werden gesteuert durch Brückensteuerschaltungen (IC-Elemente in diesem Beispiel, IC-Elemente), die in der Figur mit den Bezugszeichen 43a und 43b versehen sind.
Die Brückensteuerschaltung 11 steuert das Umschalten der MOS-Transistoren 41b und 41c auf einer Diagonallinie in den leitenden Zustand, wenn die MOS-Transistoren 41a und 41d auf der Diagonallinie in der H-Brückenschaltung 7a in den Sperrzustand versetzt sind, und steuert das Umschalten der MOS-Transistoren 41a und 41d in den Sperrzustand, wenn die MOS-Transistoren 41b und 41c in den leitenden Zustand versetzt sind, durch Steuern der IC-Elemente 43a und 43b. Im Ergebnis wird die Richtung des Entladestroms zur Lampe 2 abwechselnd umgeschaltet. Mit anderen Worten, die Lampe 2 wird eingeschaltet von Wechselstrom durch Polaritätsumkehr der Spannung (Entladungsspannung), die an der Lampe 2 anliegt.
Die H-Brückenschaltung 7a schaltet die MOS-Transistoren 41a–41d zu einer langen konstanten Periode leitend und sperrend, wenn die Lampe 2 gestartet wird, eingeschaltet zu werden und schaltet die MOS-Transistoren 41a–41d zu einer kurzen konstanten Periode leitend oder sperrend. Bezugszeichen 45 bedeutet Kondensatoren zum Schutz der H-Brückenschaltung 7a gegen Hochspannungsimpulse, die beim Starten zum Einschalten der Lampe 2 aufkommen.
Die Starterschaltung 8 dient dem Starten zum Einschalten der Lampe 2 und ist zwischen einem Zwischenpotentialpunkt der H-Brückenschaltung 7a und dem Masseanschluss 1b geschaltet. Die Starterschaltung 8 verfügt über einen Transformator 47 mit einer Primärwicklung 47a und einer Sekundärwicklung 47b, über Dioden 49 und 51, einen Kondensator 53, einen Widerstand 55 und einen Thyristor 57, der ein Halbleiterelement ist, das nur in einer Richtung Strom leitet.
Der Thyristor 57 wird gesperrt, wenn man den Ein/Ausschalter SW einschaltet, wodurch der Kondensator 53 beginnt, geladen zu werden. Danach wird der Thyristor 57 von der Hochspannungs-Erzeugungssteuerschaltung 13 leitend geschaltet. Im Ergebnis beginnt der Kondensator 53 das Entladen. Dann wird die im Kondensator 53 gespeicherte Energie vom Transformator 47 in die Hochspannung transformiert, durch den die Hochspannung an die Lampe 2 angelegt wird. Im Ergebnis wird die Lampe 2 durch den elektrischen Durchbruch zwischen den Elektroden eingeschaltet.
Die PWM-Steuerschaltung 9 steuert die Zeitperioden des Leitend- und Sperrendschaltens vom MOS-Transistor 31, das heißt, das Einschaltverhältnis, indem ein Schwellwertpegel in Hinsicht auf eine Sägezahnwelle variabel gemacht wird.
Die Lampenleistungssteuerschaltung 10 steuert die Lampenleistung auf einen gewünschten Wert auf der Grundlage des Lampenstromes IL und der Lampenspannung VL, abgetastet und gehalten vom Abtast-Halteglied 12. Der Lampenstrom IL wird festgestellt durch einen Widerstand 59 zur Stromfeststellung, der zur H-Brückenschaltung 7a gehört.
Die Lampenleistungssteuerschaltung 10 hebt die Elektrodentemperatur mit einem großen Wert an (beispielsweise 75 W) von der Lampenleistung, senkt allmählich die Lampenleistung ab, wenn die Elektrodentemperatur allmählich angestiegen ist, und steuert die Lampenleistung konstant auf einen vorbestimmten Wert (35 W), wenn die Lampe 2 in einen stabilen Zustand gebracht ist, da wenn die Elektrodentemperatur der Lampe 2 beim Starten zum Einschalten der Lampe 2 niedrig ist, sie dem Ausgehen unterliegt.
Des Weiteren wird die Lampenspannung VL unmittelbar minimiert, nachdem die Lampenspannung VL auf die Hochspannung erhöht ist (beispielsweise 400 V), und die Lampe 2 wird gestartet, eingeschaltet zu werden, und danach wird die Lampenspannung VL allmählich erhöht. Zwischenzeitlich ist der Lampenstrom IL allmählich abgesunken, im Gegensatz zur Lampenspannung VL, unmittelbar nachdem die Lampe 2 zum Einschalten gestartet ist.
Um eine solche Lampenleistungssteuerung auszuführen, steuert die PWM-Steuerschaltung 9 des Weiteren die Lampenleistung, indem sie das Einschaltverhältnis vom Leitend- und Sperrendschalten des MOS-Transistors 31 durch Aufnehmen eines Befehlsignals aus der Lampenleistungssteuerschaltung 10 variabel macht.
Das Abtast-Halteglied 12 maskiert eine Stoßspannung der Lampenspannung VL, die erzeugt wird beim Umschalten der H-Brückenschaltung 7a, und lässt die Lampenleistungssteuerschaltung 10 die Lampenleistung genau steuern.
Die Ausfallsicherheitsschaltung 14 stoppt das Steuern der PWM-Steuerschaltung 9 und schaltet die Leitfähigkeit der MOS-Transistoren 41a–41d der H-Brückenschaltung 7a aus. Alle Steuerschaltungen 9–15 sind in einer integrierten Schaltung untergebracht.
(Verpolungsschutzschaltung 3)
In 3 ist eine elektrische Last 71, wie ein Wechselrichter oder dergleichen hinzugekommen, der eine elektrische Fahrzeugeinrichtung ist, zur Schaltung in 1.
Die Verpolungsschutzschaltung 3 ist zwischen Batterie 1 und Lampe 2 geschaltet. Das Gate (G) eines MOS-Transistors 21 ist mit der Anodenseite (Stromversorgungsanschluss 1a) der Batterie über den Widerstand 17 verbunden. Die Source (S) und der Drain (D) vom MOS-Transistor 21 sind mit der Seite des Masseanschlusses 1b verbunden und Strom, der durch die Entladungslampeneinrichtung 100 fließt, fließt von der Source zum Drain.
Wenn der Ein/Ausschalter SW eingeschaltet ist, wird die Gate-Spannung, die von der Batterie 1 anliegt, zum Gate (G) der MOS-Transistor 21 in einen Leitfähigkeitszustand versetzt, und der Strom von der Batterie 1 wird an die Entladungslampeneinrichtung 100 geliefert. Dadurch wird die Entladungslampeneinrichtung 100 betrieben.
Ein Kondensator 19, der ein leitfähiges Glied ist, ist zwischen das Gate und die Source vom MOS-Transistor 21 parallel geschaltet. Der Widerstand 17 ist zwischen den Stromversorgungsanschluss 1a und das Gate vom MOS-Transistor 21 in Serie geschaltet mit der Parallelschaltung vom MOS-Transistor 21 und dem Kondensator 19.
Wenn des Weiteren der Ein/Ausschalter SW eingeschalten ist, wird der Kondensator 19 über den Widerstand 17 aufgeladen. Als Weg des Stromes zum Laden des Kondensators 19 fließt Strom aus der Anodenseite der Batterie 1 zur Kathodenseite der Batterie 1 über den Widerstand 17, den Kondensator 19 und die Parasitärdiode zwischen der Source und dem Drain des MOS-Transistors 21. Wenn die Ladespannung des Kondensators 19 einen vorbestimmten Wert erreicht hat, wird des Weiteren der MOS-Transistor 21 leitend geschaltet. Auch Strom, der durch die Entladungslampeneinrichtung 100 fließt, durchquert die Parasitärdiode zwischen der Source und dem Drain des MOS-Transistors 21, bis der MOS-Transistor 21 leitet.
Der MOS-Transistor 21 ist mit einer Schutzfunktion versehen zum Schützen der Entladungseinrichtung 100 im nachstehenden Falle, so dass eine Umkehrspannung nicht anliegen kann.
Beispielsweise wird angenommen, dass beim Auswechseln der Batterie 1 die Batterie 1 versehentlich verpolt angeschlossen wird, und der Ein-/Ausschalter SW wird in diesem Zustand durch die Betätigung des Passagiers einge schaltet. In diesem Falle ist die Umkehrspannung, die an der Entladungslampeneinrichtung 100 anliegt, die Batteriespannung VB (erste Verpolungsspannung).
Wenn des Weiteren die Batterie 1 auf diese Weise verpolt an die Entladungslampeneinrichtung 100 angeschlossen wird, wird das Anlegen der Verpolungsspannung an die Entladungslampeneinrichtung 100 blockiert durch die Spannungsfestigkeit zwischen Drain und Source des MOS-Transistors 21, durch den die Entladungslampeneinrichtung 100 geschützt wird. Auf diese Weise fließt kein Überstrom in die Sicherung 50 über eine Zenerdiode im herkömmlichen Falle, und das Durchbrennen der Sicherung 50 kann zuvor verhindert werden.
Die Lichtmaschine 71 ist der Batterie 1 parallel geschaltet mit der Entladelampeneinrichtung 100. Die Lichtmaschine 71 ist eine induktive Last (elektrische Fahrzeugeinrichtung) mit einer Blindkomponente einer Erregerspule oder dergleichen, nicht dargestellt, die das Erzeugen von Elektrizität startet, wenn ein Zündschalter IG zum Starten einer Antriebsquelle zum Laufen des Fahrzeugs eingeschaltet ist.
Wenn der Zündschalter IG des Weiteren ausgeschaltet ist aus einem Zustand, bei dem der Zündschalter IG eingeschaltet ist und der Aus-/Einschalter SW eingeschaltet ist, wird eine große Impulsspannung der negativen Polarität bei dem Stromquellenanschluss 1a erzeugt, da der Strom, der in die Lichtmaschine 71 fließt, unterbrochen wird. Folglich wird eine umgekehrte Spannung, die größer ist als die Verpolung der Batterie 1, an die Entladungslampeneinrichtung 100 angelegt.
In diesem Falle wird jedoch die elektrische Ladung, die der Kondensator 19 aufgenommen hat, entladen durch eine Zeitkonstante, die sich aus dem Kondensator 19 und dem Widerstand 17 bestimmt. Die Gate-Spannung wird dadurch an das Gate des MOS-Transistors 21 für eine vorbestimmte Zeitdauer anliegen, und folglich wird der Leitfähigkeitszustand des MOS-Transistors 21 für eine vorbestimmte Zeitdauer beibehalten. Wenn eine große Impulsspannung plötzlich zwischen Stromversorgungsanschluss 1a und Masseanschluss 1b aufkommt, fließt des Weiteren ein Impulsstrom durch einen Stromweg der parasitären Diode zwischen der Source und dem Drain des MOS-Transistors 31 über den MOS-Transistor 21, der leitet, die Primärwicklung 29a des Sperrwandeltransformators 29 und die Spule 27, durch die die Energie des negativ gepolten Impulses verbraucht wird.
Wenn auf diese Weise eine große Verpolungsspannung erzeugt wird zwischen dem Stromversorgungsanschluss 1a und dem Masseanschluss 1b wird der MOS-Transistor 21 zwangsweise im leitenden Zustand gehalten durch den Kondensator 19, und folglich muss die Spannungsfestigkeit des MOS-Transistors 21 überhaupt nicht berücksichtigt werden.
Das heißt, die Spannungsfestigkeit kann bei einem Grad liegen, durch den die Umkehrspannung nicht an der Entladungslampeneinrichtung 100 anliegt, wenn die Batterie 1 verpolt angeschlossen ist (beispielsweise 12 V oder mehr).
Die Spannungsfestigkeit des MOS-Transistors 21 kann folglich bemerkenswert herabgesetzt werden, wodurch der Ansteuerwiderstand des MOS-Transistors 21 und der Leistungsverlust am MOS-Transistor reduziert werden können. Im Ergebnis kann die Chipgröße des MOS-Transistors 21 reduziert werden und ein kostengünstiger MOS-Transistor 21 kann eingesetzt werden.
Des Weiteren wird der MOS-Transistor 21 zwangsweise leitend geschaltet durch den Kondensator 19, und die Entladezeitdauer des Kondensators 19 lässt sich verlängert durch den Widerstand 17, da der Kondensator 19 und der Widerstand eine Zeitkonstantenschaltung bilden. Im Ergebnis kann die Zeitdauer des Leitens für den MOS-Transistor 21 verlängert werden, und folglich kann die Zerstörung des MOS-Transistors 21 sicher verhindert werden. Wenn des Weiteren die Zeitkonstante der Zeitkonstantenschaltung auf 0,01 Sekunden oder länger eingestellt wird, während einer Zeitdauer, bei der die Impulsspannung erzeugt wird, kann der MOS-Transistor 21 ohne Ausfall in seinen Leitendzustand versetzt werden, und die Entladungslampeneinrichtung 100 kann sicher geschützt werden.

Claims

Vorrichtung zum Schützen eines elektrischen Geräts für ein Fahrzeug, in dem das elektrische Gerät (100) für ein Fahrzeug durch eine Energie von einer bei dem Fahrzeug angebrachten Direktstromenergiequelle (1) betrieben wird, und wobei ein induktives Gerät (71) mit der Direktstromquelle (1) parallel verbunden ist und eine umgekehrte Spannung negativer Polarität erzeugt, wenn ein Zündschalter (IG) ausgeschaltet wird, wobei die Vorrichtung umfasst: einen MOS-Transistor (21), dessen Gate (G) mit einer Seite einer Anode der Direktstromenergiequelle (1) verbunden ist und dessen Source und Drain mit einer Masseseite der Direktstromenergiequelle (1) verbunden sind, wobei ein Anlegen einer umgekehrten Spannung an das elektrische Gerät (100) für das Fahrzeug durch eine Sperrspannung zwischen dem Drain und der Source des MOS-Transistors (21) unterbrochen wird, wenn die Direktstromenergiequelle (1) bei dem Fahrzeug mit ihrer invertierten Polarität angebracht ist, eine Leiteinrichtung (19) zum Bringen des MOS-Transistors (21) in einen leitenden Zustand, selbst wenn die umgekehrte Spannung negativer Polarität auf der Anodenseite der Direktstromenergiequelle (1) durch Ausschalten des Zündschalters des Fahrzeugs verursacht wird, wobei die Leiteinrichtung (19) mit dem Gate-Source-Pfad des MOS-Transistors (21) parallel verbunden ist und einen Kondensator (19) enthält, der geladen wird, wenn das elektrische Gerät (100) für das Fahrzeug betrieben wird, und einen Widerstand (17), der zwischen der Anodenseite der Direktstromspannungsquelle (1) und dem Gate (G) verbunden und mit der parallelen Verbindung des Gate-Source-Pfads des MOS-Transistors (21) und des Kondensators (19) in Serie verbunden ist, und der ein Fließen eines Stroms von dem Gate des MOS-Transistors zu dem Energiequellenanschluss (1a) ermöglicht.