EP0535708B1 - Steuerbarer Spannungsregler - Google Patents
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- EP0535708B1 EP0535708B1 EP92116935A EP92116935A EP0535708B1 EP 0535708 B1 EP0535708 B1 EP 0535708B1 EP 92116935 A EP92116935 A EP 92116935A EP 92116935 A EP92116935 A EP 92116935A EP 0535708 B1 EP0535708 B1 EP 0535708B1
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/577—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices for plural loads
Definitions
- the invention relates to a controllable voltage regulator according to the preamble of claim 1.
- Such voltage regulators are often used to supply power to microcontrollers or microprocessors in motor vehicles.
- a controllable voltage regulator is e.g. B. from the Siemens data book "ICs for industrial application” 91/92 on page 282 and ff.
- the voltage regulator shown in the upper FIG on page 282 has an inhibit input labeled 2.
- the voltage regulator can be switched on or off via this inhibit input.
- such a voltage regulator has an output 3, which generates a reset signal as soon as the output voltage at output 7 falls below a certain value.
- FIG on page 282 shows such a voltage regulator and a downstream microcontroller.
- the battery voltage is present at the input terminal 1 and is fed to the input 3a of the voltage regulator 3.
- This has an exit 3b on which the regulated supply voltage can be tapped.
- This is fed to the supply input 4a of a microcontroller 4.
- a second input 2 is provided, to which an input signal is supplied, which, for. B. is derived from the ignition lock and indicates whether the vehicle is in operation or not.
- This signal passes through a diode 5, which is switched in the direction of flow, to an inhibit input 3c of the voltage regulator 3.
- the voltage regulator 3 also has a connection 3d, which connects the voltage regulator 3 to ground.
- An output 3e is also provided, which is connected to a reset input 4b of the microcontroller 4.
- the microcontroller in turn has an output 4e which is connected to the input 3c of the voltage regulator 3 via a diode 7 which is connected in the direction of flow. Furthermore, this output 4e is connected to the supply voltage terminal 3b via a pull-up resistor 8. The microcontroller is also connected to ground via a connection 4d. Finally, an input 4e is provided which connects the microcontroller to the input terminal 2.
- Switching input 3c has an inhibit threshold with hysteresis, which ensures that the voltage regulator can only be switched on with a voltage greater than 5 V, but then remains active until approx. 3 V. In normal operation, there is a voltage greater than 5 V at input terminal 2 when the vehicle is activated, for. B. 7 V. This switches on the voltage regulator 3 and the microcontroller 4 is thereby activated.
- the voltage regulator 3 additionally has a reset circuit, the output signal of which brings the microcontroller into a defined state via the output 3e and the input 4e of the microcontroller 4.
- the microcontroller 4 in turn recognizes via the input 4c that the vehicle is in operation. If the vehicle is switched off and the ignition is switched off, the level at input 2 drops to 0 V.
- voltage regulator 3 remains switched on since it continues to have a signal with a voltage at its inhibit input 3c via output 4e of microcontroller 4 and diode 7 receives more than 3 V.
- the microcontroller 4 is now signaled that the ignition is switched off.
- the microcontroller 4 then backs up all the data that must be saved before switching off. Thereupon it switches the output 4e to 0 V. This in turn switches off the voltage regulator 3.
- the reset circuit contained in voltage regulator 3 detects the voltage drop at output 3b and in turn triggers a reset at output 3e. All current microcontrollers switch their internal outputs to a high-resistance state when they are reset.
- the output 4e is switched to the supply potential via the resistor. Since this is approximately 5 V, a voltage of approximately 4.3 V is now present at input 3c, taking into account the voltage drop across diode 7. This voltage is now not sufficient to reactivate the voltage regulator. The voltage regulator therefore remains switched off, as is provided for the standby mode.
- the disadvantage of such a solution is a relatively large effort to implement the inhibit threshold with hysteresis, which ensures that the voltage regulator can only be switched on with a voltage greater than 5 V, but then remains active up to approximately 3 V and at a voltage less than 3 V is turned off.
- Another disadvantage is the temperature dependence of the switching thresholds and the input current.
- the object of the invention is to provide an arrangement in which the controllable voltage regulator has an inhibit input which can be switched with a normal TTL level. This object is solved by the characterizing part of claim 1.
- FIG. 1 shows the arrangement according to the invention.
- the difference compared to the arrangement shown in FIG. 2 is that the external resistor 8 has been omitted and the reset input 4b is short-circuited to the output 4e of the microcontroller.
- the inhibit input 3c of the controllable voltage regulator 3 now has a switching threshold with TTL level.
- Operation with the ignition switched on corresponds to that described above. If the ignition is now switched off, a signal with 0 V is present at input 2. The output 4e of the microcontroller is in turn switched to the operating voltage and holds the controllable voltage regulator via the diode 7 in the switched-on state. At the input 4c, the microcontroller 4 again recognizes that the ignition has been switched off and begins to save the data. If the fuse is closed, it pulls the output 4e to 0 V. This causes the voltage regulator 3 to be switched off and the microcontroller 4 to be reset. As already mentioned, such a reset would switch the output 4e back to 5 V. and thereby reactivate the controllable voltage regulator 3. However, this is prevented by the output 4e being connected to the reset input 4b.
- the triggered reset causes the output 4e to be switched to high impedance, but the time is not sufficient to recharge the output 4e to the operating voltage. While the output voltage slowly increases at output 4e, the controllable voltage regulator remains switched off and the output voltage at output 3b drops. This quickly reaches the threshold at which the internal reset generator in the voltage regulator 3 itself generates a reset. As a result, the output 3e of the voltage regulator 3 is again pulled to ground and thus also the output 4e of the microcontroller. The time between the voltage regulator 3 being switched off by the microcontroller 4 and the detection of the reset circuit in the voltage regulator 3 is so short that the voltage at the output 4e of the microcontroller 4 is increased only insignificantly. This is due to the fact that the internal pull-up resistances of the microcontroller outputs are designed to be greater than 30 kOhm. The arrangement remains switched off until the ignition lock is activated again.
- the advantage of the arrangement according to the invention is a low circuit complexity in the inhibit circuit.
- the TTL-compatible switch-on threshold results in great freedom of use. It enables cost-effective external wiring, while the complete data backup of the microcontroller is guaranteed.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen steuerbaren Spannungsregler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Derartige Spannungsregler werden häufig zur Spannungsversorgung von Mikrokontrollern bzw. Mikroprozessoren in Kraftfahrzeugen benutzt. Ein solcher steuerbarer Spannungsregler ist z. B. aus dem Siemens Datenbuch "ICs für industrielle Anwendung" 91/92 auf Seite 282 und ff. bekannt. Der in der oberen FIG dargestellte Spannungsregler auf Seite 282 weist einen mit 2 bezeichneten Inhibiteingang auf. Über diesen Inhibiteingang kann der Spannungsregler ein- bzw. ausgeschaltet werden. Desweiteren weist ein derartiger Spannungsregler einen Ausgang 3 auf, der ein Resetsignal erzeugt sobald die Ausgangsspannung am Ausgang 7 einen bestimmten Wert unterschreitet.
- In Fahrzeugen sind oft mehrere Systeme fest mit der Batterie verbunden und werden somit nicht über das Zündschloß abgeschaltet. Im Leerlauf addiert sich die Stromaufnahme dieser Systeme derart, daß es zu einer ungewollten Entladung der Batterie kommen kann, wenn das Fahrzeug mehrere Tage nicht benutzt wird. Sinn und Zweck des Inhibiteingangs eines derartigen Spannungsreglers ist es die Stromaufnahme des Gesamtsystems auf ein Minimum zu reduzieren. Dem Spannungsregler nachgeschaltete Mikroprozessoren bzw. Mikrokontroller müssen jedoch vor Abschaltung des Spannungsreglers ihre Daten abgespeichert haben.
- Die in der oberen FIG auf Seite 282 dargestellte Anordnung ermöglicht dies. FIG 2 zeigt einen derartigen Spannungsregler sowie einen nachgeschalteten Mikrokontroller. An der Eingangsklemme 1 liegt die Batteriespannung an und wird dem Eingang 3a des Spannungsreglers 3 zugeführt. Dieser weist einen Ausgang 3b auf, an dem die geregelte Versorgungsspannung abgreifbar ist. Diese wird dem Versorgungseingang 4a eines Mikrokontrollers 4 zugeführt. Ein zweiter Eingang 2 ist vorgesehen, dem ein Eingangssignal zugeführt wird, das z. B. vom Zündschloß abgeleitet wird und anzeigt ob das Fahrzeug in Betrieb ist oder nicht. Dieses Signal gelangt über eine Diode 5, welche in Flußrichtung geschaltet ist, zu einem Inhibiteingang 3c des Spannungsreglers 3. Der Spannungsregler 3 weist weiterhin einen Anschluß 3d auf, welcher den Spannungsregler 3 mit Masse verbindet. Weiterhin ist ein Ausgang 3e vorgesehen, welcher mit einem Reseteingang 4b des Mikrokontrollers 4 verschaltet ist.
- Der Mikrokontroller seinerseits weist einen Ausgang 4e auf, welcher über eine Diode 7, die in Flußrichtung geschaltet ist, mit dem Eingang 3c des Spannungsreglers 3 verschaltet ist. Weiterhin ist dieser Ausgang 4e über einen Pull-up Widerstand 8 mit der Versorgungsspannungsklemme 3b verbunden. Ebenso ist der Mikrokontroller über einen Anschluß 4d mit Masse verbunden. Schließlich ist ein Eingang 4e vorgesehen, der den Mikrokontroller mit der Eingangsklemme 2 verbindet.
- Der Schalteingang 3c weist eine Inhibitschwelle mit Hysterese auf, die dafür sorgt, daß der Spannungsregler nur mit einer Spannung größer 5 V eingeschaltet werden kann, dann jedoch bis ca. 3 V aktiv bleibt. Im Normalbetrieb liegt an der Eingangsklemme 2 bei aktiviertem Fahrzeug eine Spannung größer 5 V, z. B. 7 V an. Diese schaltet den Spannungsregler 3 ein und dadurch wird der Mikrokontroller 4 aktiviert. Der Spannungsregler 3 weist zusätzlich einen Resetschaltkreis auf, dessen Ausgangssignal über den Ausgang 3e und den Eingang 4e des Mikrokontrollers 4 den Mikrokontroller in einen definierten Zustand bringt. Der Mikrokontroller 4 erkennt seinerseits über den Eingang 4c, daß das Fahrzeug in Betrieb ist. Wird das Fahrzeug abgestellt und die Zündung ausgeschaltet, so fällt der Pegel am Eingang 2 auf 0 V. Der Spannungsregler 3 bleibt aber eingeschaltet, da er an seinem Inhibiteingang 3c weiterhin über den Ausgang 4e des Mikrokontrollers 4 und die Diode 7 ein Signal mit einer Spannung größer 3 V erhält. Am Eingang 4e des Mikrokontrollers wird dem Mikrokontroller 4 nun signalisiert, daß die Zündung ausgeschaltet ist. Der Mikrokontroller 4 sichert daraufhin alle Daten, die vor dem Abschalten gesichert werden müssen. Daraufhin schaltet er den Ausgang 4e auf 0 V. Dies wiederum schaltet den Spannungsregler 3 ab. Die im Spannungsregler 3 enthaltene Resetschaltung erkennt den Spannungsabfall am Ausgang 3b und löst seinerseits einen Reset am Ausgang 3e aus. Alle derzeit gängigen Mikrokontroller schalten ihre internen Ausgänge bei einem Reset in einen hochohmigen Zustand. Dadurch wird der Ausgang 4e über den Widerstand auf das Versorgungspotential geschaltet. Da diese ungefähr 5 V beträgt, liegt nun am Eingang 3c mit Berücksichtigung des Spannungsabfalls an der Diode 7 eine Spannung von ca. 4,3 V an. Diese Spannung genügt nun nicht, um den Spannungsregler erneut zu aktivieren. Der Spannungsregler bleibt also ausgeschaltet, wie es für den Standby-Betrieb vorgesehen ist.
- Nachteil einer derartigen Lösung ist ein relativ großer Aufwand zur Realisierung der Inhibitschwelle mit Hysterese, die dafür sorgt, daß der Spannungsregler nur mit einer Spannung größer 5 V eingeschaltet werden kann, dann jedoch bis ca. 3 V aktiv bleibt und bei einer Spannung kleiner 3 V ausgeschaltet wird. Ein weiterer Nachteil ist die Temperaturabhängigkeit der Schaltschwellen und des Eingangsstroms.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, bei der der steuerbare Spannungsregler einen Inhibiteingang aufweist, der mit normalem TTL-Pegel schaltbar ist. Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer weiteren FIG 1 näher erläutert. FIG 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung. Der Unterschied gegenüber der in FIG 2 dargestellten Anordnung besteht darin, daß der externe Widerstand 8 weggelassen wurde und der Reseteingang 4b mit dem Ausgang 4e des Mikrokontrollers kurzgeschlossen ist. Der Inhibiteingang 3c des steuerbaren Spannungsreglers 3 weist nun eine Schaltschwelle mit TTL-Pegel auf.
- Der Betrieb bei eingeschalteter Zündung entspricht dem zuvor beschriebenen. Wird nun die Zündung ausgeschaltet, so liegt am Eingang 2 ein Signal mit 0 V an. Der Ausgang 4e des Mikrokontrollers ist wiederum auf Betriebsspannung geschaltet und hält den steuerbaren Spannungsregler über die Diode 7 im eingeschalteten Zustand. Am Eingang 4c erkennt der Mikrokontroller 4 wiederum, daß die Zündung ausgeschaltet wurde und beginnt mit der Sicherung der Daten. Ist die Sicherung abgeschlossen, so zieht er den Ausgang 4e auf 0 V. Dies bewirkt zum einen das Abschalten des Spannungsreglers 3 und zum anderen einen Reset des Mikrokontrollers 4. Wie bereits vorher erwähnt, würde ein derartiger Reset den Ausgang 4e wieder auf 5 V umschalten und dadurch den Steuerbaren Spannungsregler 3 wieder aktivieren. Dies wird jedoch dadurch verhindert, daß der Ausgang 4e mit dem Reseteingang 4b verbunden ist. Der ausgelöste Reset bewirkt zwar, daß der Ausgang 4e hochohmig geschaltet wird, jedoch genügt die Zeit nicht, um den Ausgang 4e wieder auf Betriebsspannung aufzuladen. Während die Ausgangsspannung langsam am Ausgang 4e ansteigt, bleibt der steuerbare Spannungsregler ausgeschaltet und die Ausgangsspannung am Ausgang 3b sinkt. Diese erreicht schnell die Schwelle, bei der der interne Resetgenerator im Spannungsregler 3 selbst einen Reset erzeugt. Dadurch wird der Ausgang 3e des Spannungsreglers 3 erneut auf Masse gezogen und damit auch der Ausgang 4e des Mikrokontrollers. Die Zeit zwischen Ausschalten des Spannungsreglers 3 durch den Microcontroller 4 und dem Erkennen der Resetschaltung im Spannungsregler 3 ist so kurz, daß die Spannung am Ausgang 4e des Microcontrollers 4 nur unwesentlich erhöht wird. Dies beruht auf der Tatsache, daß die internen Pull-up Widerstände der Microcontrollerausgänge größer 30 kOhm ausgebildet sind. Die Anordnung bleibt bis zum erneuten Aktivieren des Zündschlosses im ausgeschalteten Zustand.
- Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist ein geringer schaltungstechnischer Aufwand bei der Inhibitschaltung. Die TTL-kompatible Einschaltschwelle ergibt große Anwendungsfreiheiten. Sie ermöglicht eine kostengünstige Außenbeschaltung, wobei die vollständige Datensicherung des Mikrokontrollers garantiert bleibt.
Claims (1)
- Steuerbarer Spannungsregler (3) mit einem ersten Eingang (3a), dem über eine erste Eingangsklemme (1) eine ungeregelte Spannung zugeführt wird, mit einem ersten Ausgang (3a), an dem die geregelte Ausgangsspannung abgreifbar ist und der mit dem Versorgungsspannungsanschluß (4a) einer programmgesteuerten Einheit (4) verbunden ist, mit einem Steuereingang (3c) , dem über eine zweite Eingangsklemme (2) und eine in Stromflußrichtung geschaltete Diode (5) ein Steuersignal zugeführt wird, wobei das an der zweiten Eingangsklemme (2) anliegende Signal einem ersten Eingang (4c) der programmgesteuerten Einheit (4) zugeführt wird, mit einem zweiten Ausgang (3e), der mit dem Reseteingang (4b) der programmgesteuerten Einheit 4 verbunden ist, wobei die programmgesteuerte Einheit (4) ein Ausgangssignal (4e) erzeugt, das über eine zweite Diode (7) in Flußrichtung dem Steuereingang (3c) zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannungsregler (3) mit einer TTL-kompatiblen Schaltschwelle am Steuereingang (3c) ein- bzw. ausgeschaltet wird und der Reseteingang (4b) der programmgesteuerten Einheit (4) mit seinem Ausgang (4e) kurzgeschlossen ist.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4133019 | 1991-10-04 | ||
| DE4133019 | 1991-10-04 |
Publications (3)
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|---|---|
| EP0535708A2 EP0535708A2 (de) | 1993-04-07 |
| EP0535708A3 EP0535708A3 (en) | 1993-11-10 |
| EP0535708B1 true EP0535708B1 (de) | 1996-12-27 |
Family
ID=6442100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (2)
| Country | Link |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4812677A (en) * | 1987-10-15 | 1989-03-14 | Motorola | Power supply control with false shut down protection |
-
1992
- 1992-10-02 DE DE59207759T patent/DE59207759D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-10-02 EP EP92116935A patent/EP0535708B1/de not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Siemens Data Book 1991/92 of Industrial and Automotive ICs. TLE 4261, pages 277-283, Pub. Siemens AG, Bereich Halbleiter, Marketing-Kommunication, Balanstr. 73, D-8000 München 80. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0535708A2 (de) | 1993-04-07 |
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