ES2211888T3 - Aparato de mando con una disposicion de circuito para proteccion del aparato de mando en el caso de interrupcion de la masa del aparato de mando. - Google Patents
Aparato de mando con una disposicion de circuito para proteccion del aparato de mando en el caso de interrupcion de la masa del aparato de mando.Info
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Abstract
SE DESCRIBE UN APARATO DE CONTROL CON UNA DISPOSICION DE CIRCUITO PARA PROTECCION DEL APARATO DE CONTROL EN CASO DE INTERRUPCION DE LA MASA DEL APARATO DE CONTROL, EN PARTICULAR EN AUTOMOVILES, CON AL MENOS UN INTERRUPTOR DE CARGA ELECTRONICO, CON UNA CARGA QUE ESTA DISPUESTA ENTRE EL POLO NEGATIVO DE UNA FUENTE DE TENSION Y UN PRIMER ELECTRODO DEL INTERRUPTOR DE CARGA Y PUEDE SER UNIDO A TRAVES DE UN SEGUNDO ELECTRODO DEL INTERRUPTOR DE CARGA CON EL POLO POSITIVO DE LA FUENTE DE TENSION, DISPONIENDOSE DE UN CIRCUITO DE CONTROL, QUE CONTROLA UN ELECTRODO DE CONTROL DE INTERRUPTOR DE CARGA PARA EL ACCIONAMIENTO DE ESTE INTERRUPTOR DE CARGA. EL APARATO DE CONTROL ESTA UNIDO CON UNA MASA DE APARATO DE CONTROL PROPIA. CUANDO SE INTERRUMPE ESTA MASA DE APARATO DE CONTROL SE UNE LA CONEXION DE MASA DEL APARATO DE CONTROL A TRAVES DE UNA DISPOSICION DE DIODOS CON UNA MASA AUXILIAR. CON ELLO SE EVITA DE FORMA ESPECIALMENTE SENCILLA Y DE MANERA ADECUADA DE COSTE LA APARICION DE SITUACION DE CONEXIONNO DEFINIDA, QUE PUEDE GUIAR A UNA DESTRUCCION DEL INTERRUPTOR DE CARGA ELECTRONICO.
Description
Aparato de mando con una disposición de circuito
para la protección del aparato de mando en el caso de interrupción
de la masa del aparato de mando.
La invención se refiere a un aparato de mando con
una disposición de circuito para la protección del aparato de mando
en el caso de interrupción de la masa del aparato de mando,
especialmente en automóviles, con al menos un conector de carga
electrónico, con, respectivamente, una carga que está dispuesta
entre el polo negativo de una fuente de alimentación y un primer
electrodo del respectivo conector de carga, y que puede ser
conectada, mediante un segundo electrodo del conector de carga, con
el polo positivo de la fuente de alimentación, y con un circuito de
mando que controla un electrodo de mando del respectivo conector de
carga para el accionamiento del mismo.
Un aparato de mando semejante es conocido de la
solicitud de patente europea 0 519 156. En este documento está
descrito ya un problema que resulta de que el aparato de mando y,
por consiguiente, el conector de carga, están unidos con otra línea
de masa. Una disposición semejante es usual especialmente en
automóviles, ya que se puede ahorrar así al menos una línea de masa
entre el aparato de mando y al menos una carga mandada.
Si se produce ahora una interrupción en la línea
de masa dirigida al aparato de mando, el potencial en el electrodo
de mando del conector de carga electrónico puede aumentar hasta que
éste se conecte parcialmente. Se origina así en el conector de
carga una potencia de pérdida relativamente elevada que puede
producir la destrucción del conector de carga.
Para evitar ésto es prevista para el aparato de
mando, según el documento EPA 0 519 156, la medida de protección
siguiente:
Si, por estirado o por deslizamiento de una
clavija de enchufe de conexión, es rota la línea de masa del
aparato de mando, una masa auxiliar es puesta internamente a
disposición del aparato de mando mediante un dispositivo de
protección configurado como diodo. Esta masa auxiliar es originada
de manera que, cuando está desconectado al menos un conector de
carga, la conexión de masa del aparato de mando, mediante al menos
una carga, y el dispositivo de protección configurado como diodo
sea conectado con la masa de sistema con la que también están
conectadas las cargas.
En el aparato de mando conocido anteriormente es
perjudicial que no esté protegido contra la polarización. Si se
intercambian la conexión de masa y la conexión de alimentación de
voltaje del aparato de mando al conectar con la fuente de voltaje,
por los diodos del dispositivo de protección y los conectores de
carga pasa una elevada corriente que puede producir una destrucción
de los conectores de carga.
Es, por tanto, finalidad de la invención
proporcionar un aparato de mando en el que, en el caso de una
rotura de la línea de masa, el o los conectores de carga puedan ser
protegidos, de forma especialmente sencilla y económica, contra la
sobrecarga, y que además estén protegidos contra una polarización de
la fuente de voltaje.
Se consigue esta finalidad mediante el hecho de
que entre los puntos de conexión de conectores de carga y las
cargas y la conexión de masa del aparato de mando está conectado un
dispositivo de protección que está constituido por un circuito en
serie, un diodo por cada punto de conexión y una resistencia
PTC.
Mediante la introducción de la resistencia PTC,
se puede realizar el aparato de mando de forma sorprendentemente
sencilla y segura en cuanto a polarización. Se necesita, de forma
ventajosa, también en el caso de varios conectores de carga a
proteger, solamente una resistencia PTC. Una ventaja especial
consiste en que durante el funcionamiento normal del aparato de
mando (es decir, sin rotura de la masa del aparato de mando), la
resistencia PTC puede controlar la temperatura del aparato de
mando.
De las Reivindicaciones subordinadas se deducen
otras configuraciones y variantes ventajosas.
Es ventajoso que el circuito de mando presente un
dispositivo de control de voltaje que controle un potencial
existente en el dispositivo de protección. En el caso de que esté
previsto que el aparato de mando pueda controlar simultáneamente
todas las cargas, se suprime en este caso la masa auxiliar en la
conexión de masa del aparato de mando.
Esto es reconocido por el dispositivo de control
de voltaje, después de lo cual el circuito de mando regula el otro
mando del conector de carga. Un control de voltaje semejante
integrado en el circuito de mando motiva solamente una fracción
insignificante del coste del circuito de mando.
La Fig. 1 muestra un primer ejemplo de
realización de un aparato de mando según la invención con
conectores de carga realizados separadamente.
La Fig. 2 muestra una segunda forma de
realización de un aparato de mando, según la invención, con
conectores de carga integrados.
La Fig. 3 muestra una tercera forma de
realización de un aparato de mando, según la invención, con un
dispositivo de protección modificado.
La Fig. 4 muestra un aparato de mando según el
estado de la técnica.
A partir de la Fig. 4 se describirá
detenidamente, en primer lugar, la problemática sobre la que está
basada la invención.
Al aparato de mando (SG) representado en la Fig.
4 pertenecen uno o varios conectores de carga (generalmente n
piezas) de los cuales están representados, por ejemplo, dos
conectores de carga (T1, Tn) en la Fig. 4. Los conectores de carga
están realizados aquí como transistores de efecto de campo MOS de
potencia. Como medida usual para la protección contra el
sobrevoltaje está conectado un diodo Zener (Z1, Zn) en paralelo con
el tramo fuente-puerta de cada conector de carga
(T1, Tn).
El aparato de mando (SG) puede conectar, mediante
los conectores de carga (T1, Tn), cargas (L1, Ln) con el polo
positivo (+) de una fuente de alimentación (B). Las cargas (L1, Ln)
dispuestas fuera del aparato de mando están conectadas con la masa
de sistema (GND) (por ejemplo, en un automóvil, de la carrocería del
mismo). El aparato de mando posee un circuito de mando (A) para el
mando de los conectores de carga (T1, Tn). Para la conexión de un
conector de carga (T1, Tn), el circuito de mando (A) impulsa el
electrodo de puerta (G) del conector de carga (T1, Tn) con un
potencial positivo, y para el bloqueo del conector de carga (T1,
Tn), con un potencial que se encuentra próximo al potencial de
masa.
Para ello el circuito de mando (A) está
conectado, tanto con el polo positivo (+) de la fuente de voltaje
(B), como, mediante la conexión de masa (M) del aparato de mando
(SG), con una línea propia de masa (designada, en lo sucesivo, masa
del aparato de mando GND1).
Si, debido a un fallo (rotura de cable, clavija
de enchufe de conexión deslizante o similar), se produce una
interrupción de la masa de aparato de mando (indicada en el dibujo
mediante un fragmento punteado de línea), el circuito de mando (A)
no puede poner el potencial necesario para el bloqueo a disposición
de los electrodos de mando (G) de los conectores de carga (T1,
Tn).
Mediante el circuito de mando (A) llega ahora un
potencial más o menos elevado a los electrodos de mando (G) de los
conectores de carga, lo que produce la conexión de las cargas.
Peor aún es que, en el caso de un potencial no lo
bastante elevado en los electrodos de mando (G) de los conectores
de carga (T1, Tn), se produzca un estado de conexión indefinido,
una conexión parcial de los conectores de carga, en la que aparezca
una elevada potencia de pérdida en los conectores de carga y
provoque su destrucción.
Son conocidos circuitos de protección para tales
aparatos de mando, en los que con cada conector de carga es
asociado otro transistor (no representado en la Figura) que, en el
caso de interrupción de la masa de aparato de mando, cortocircuita
el electrodo de puerta (G) y el electrodo de fuente (S) de cada
transistor de efecto de campo MOS y bloquea así el conector de
carga.
Estos transistores requeridos adicionalmente
representan un considerable factor de coste, especialmente en
aparatos de mando con un mayor número de conectores de carga.
A este respecto, es mucho más favorable en cuanto
a coste la solución según la invención representada en tres
ejemplos de realización en las Figs. 1 a 3.
La Fig. 1 muestra un aparato de mando (SG) con un
dispositivo de protección (SE) configurado según la invención. Con
cada conector de carga (T1, Tn) a proteger está asociado un diodo
(D1, Dn), cuyo cátodo está conectado con el punto de conexión (V1,
Vn) de conector de carga (T1, Tn) y carga (L1, Ln).
En el lado de ánodos todos los diodos (D1, Dn)
están conectados entre sí y con la conexión de masa (M) del aparato
de mando.
El dispositivo de protección (SE) configurado
mediante esta disposición de diodos (D1, Dn) pone a disposición una
masa auxiliar en el caso de una interrupción de la masa de aparato
de mando (GND1) el circuito de mando (A).
A continuación se describirá detalladamente, a
partir de la Fig. 1, la forma de funcionamiento de un aparato de
mando con un dispositivo de protección (SE) según la invención.
El circuito de mando (A) puede conectar cada
carga (L1, Ln) mediante impulsión del electrodo de mando (G) del
conector de carga (T1, Tn) con un elevado potencial con el polo
positivo (+) de la fuente de alimentación, o bien, bloquear los
conectores de carga (T1, Tn) mediante impulsión del electrodo de
mando con un bajo potencial y desconectar, por consiguiente, la
carga asociada (L1, Ln).
Si, debido a una interrupción de la masa del
aparato de mando (GND1), se suprime el potencial de masa en la
conexión de masa (M) del aparato de mando, y se supone que al menos
una de las cargas no está conectada, la conexión de masa (M) del
aparato de mando, mediante la carga no conectada (L1, Ln) y el
respectivo diodo (D1, Dn), recibe potencial de masa suministrado
por la masa de sistema (GND) y puede continuar realizando su
función.
No obstante el potencial de masa existente en la
conexión de masa (M) es suprimido en el caso de que el circuito de
mando controle simultáneamente todas las cargas. Si la función del
aparato de mando permite un control simultáneo de todas las cargas,
es previsto para el circuito de mando un dispositivo de control de
voltaje (SÜ). Este dispositivo de control de voltaje (SÜ) controla
el voltaje de funcionamiento existente en el circuito de mando (A)
y, por consiguiente, el potencial existente en la conexión de masa
del aparato de mando. Si ahora, con la masa de aparato de mando
(GND1) interrumpida, son conectadas simultáneamente todas las
cargas (L1, Ln), cae el voltaje en el dispositivo de control de
voltaje (SÜ). El circuito de mando (A), que puede estar realizado,
por ejemplo, mediante un microprocesador, reconoce, debido a la
caída de voltaje, que existe una interrupción de la masa del aparato
de mando y es impedido el mando adicional de las cargas (L1, Ln).
El dispositivo de protección así ampliado funciona también en el
caso de que la interrupción de masa aparezca en un momento en el que
están conectadas simultáneamente todas las cargas.
La Fig. 2 muestra un circuito análogo que, en
lugar de conectores de carga configurados separadamente, presenta
conectores de carga integrados (IC1, Icn) (los llamados
"High-Side-Drivers"). Tales
conectores de carga integrados (IC1, Icn) permiten un mando
simplificado, por lo que el circuito de mando empleado puede
presentar una estructura más sencilla. Este aparato de mando no se
diferencia, en el modo de funcionamiento fundamental, del
representado en la Fig. 1.
La Fig. 3 muestra una variante ventajosa del
aparato de mando representado en la Fig. 1. En ésta al dispositivo
de protección (SE) pertenece una resistencia PTC (PTC), que está
conectada en serie con los diodos (D1, Dn) conectados en el lado de
ánodo. Se protege así el aparato de mando contra la polarización.
Si, en un circuito según la Fig. 1 o la Fig. 2, se conecta, por
descuido, el polo positivo (+) de la fuente de alimentación (B) con
la conexión de masa (M) del aparato de mando y el polo negativo (-)
de la fuente de alimentación (B) con la entrada de alimentación de
voltaje (U+) del aparato de mando, pasa, a través del circuito en
serie de diodos y conectores de carga, una corriente muy elevada que
produce la destrucción de los conectores de carga (T1, Tn, IC1,
Icn).
En el circuito según la Fig. 3, la resistencia
PTC (PTC) actúa en este caso como resistencia limitadora de
corriente, que, debido a la corriente que pasa por la resistencia
PTC (PTC), calienta ésta y aumenta así más su resistencia. Se reduce
así la corriente que pasa por la resistencia PTC, diodos y
conectores de carga en un valor inofensivo para los conectores de
carga (T1, Tn, IC1, ICn).
Es ventajoso que el dispositivo de control de
voltaje (SÜ) del circuito de mando (A) controle el potencial en el
punto de conexión entre la resistencia PTC (PTC) y los diodos (D1,
Dn). Si el voltaje (U_{PTC}) no es superior a un valor prefijado,
el circuito de mando impide un mando adicional de los conectores de
carga. El circuito de mando reconoce aquí no solamente, en un
circuito según las Figs. 1 y 2, una línea de masa de aparato de
mando (GND1) interrumpida, sino también una carga excesiva de la
masa auxiliar, así como, en funcionamiento normal, un elevado
calentamiento inadmisible del aparato de mando.
Claims (6)
1. Aparato de mando (SG) con una disposición de
circuito para la protección del aparato de mando en el caso de
interrupción de la masa de aparato de mando (GND1), especialmente
en automóviles, con al menos un conector de carga electrónico (T1,
Tn, IC1, Icn), con, respectivamente, una carga (L1, Ln) que está
dispuesta entre el polo negativo (-) de una fuente de alimentación
(B) y un primer electrodo (S) del respectivo conector de carga (T1,
Tn, IC1, Icn) y que puede ser conectada, mediante un segundo
electrodo (D) del conector de carga (T1, Tn, IC1, Icn), con el polo
positivo (+) de la fuente de alimentación (B), y con un circuito de
mando (A) que controla un electrodo de mando (G) del respectivo
conector de carga (T1, Tn, IC1, Icn) para el accionamiento del
mismo, caracterizándose el aparato porque entre los puntos
de conexión (V1, Vn) de conectores de carga (T1, Tn, IC1, Icn) y
cargas y la conexión de masa (M) del aparato de mando (SG) está
conectado un dispositivo de protección (SE), que está constituido
por un circuito en serie, constituido por un diodo (D1, Dn) por cada
punto de conexión (V1, Vn) y una resistencia PTC (PTC).
2. Aparato de mando de acuerdo con la
Reivindicación 1, caracterizado porque al menos un conector
de carga electrónico está configurado como transistor de efecto de
campo MOS de potencia de canal n.
3. Aparato de mando de acuerdo con la
Reivindicación 1, caracterizado porque el al menos un
conector de carga electrónico está configurado como componente
High-Side-Driver (IC1, ICn)
integrado.
4. Aparato de mando de acuerdo con la
Reivindicación 1, caracterizado porque el aparato de mando
(SG) presenta varios conectores de carga (T1, Tn, IC1, ICn) para el
mando, respectivamente, de una carga (L1, Ln), y porque cada punto
de conexión (V1, Vn) entre carga (L1, Ln) y conector de carga (T1,
Tn, IC1, ICn) está conectado con la conexión de cátodo de un diodo
(D1, Dn) y porque entre las conexiones de ánodos de los diodos (D1,
Dn) conectadas y la conexión de masa (M) del aparato de mando (SG)
está conectada la resistencia PTC (PTC).
5. Aparato de mando de acuerdo con la
Reivindicación 1, caracterizado porque un dispositivo de
control de voltaje (SÜ) controla el potencial (U_{PTC}) existente
en el circuito de mando (A).
6. Aparato de mando de acuerdo con una de las
Reivindicaciones antes mencionadas, caracterizado porque el
dispositivo de control de voltaje (SÜ) controla el potencial
(U_{PTC}) en las conexiones de ánodos de los diodos (D1, Dn) y
porque el circuito de mando finaliza el control de todos los
conectores de carga (T1, Tn, IC1, ICn) cuando la diferencia de
potencial entre el potencial controlado (U_{PTC}) y el potencial
del polo positivo (+) de la fuente de alimentación (B) queda por
debajo de un valor prefijado.
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