[0001] Die Erfindung betrifft einen steuerbaren Spannungsregler gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
[0002] 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 bezeichneten Inhibiteingang auf. Überdiesen 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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 Mikrokontroller4 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 Mikrokontroller4 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 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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 dersteuerbare 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.
[0011] 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.
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.
