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Title:
DEVICE FOR PROTECTING AN ELECTRONIC CIRCUIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/038257
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for protecting an electronic circuit which is arranged in a housing and is insulated from the same. At least one connection is provided, by which means the electronic circuit is connected to a predetermined potential. A voltage-dependent resistance for protecting against ESD impulses and EMC irradiations is mounted between the housing and the at least one connection.

Inventors:
Wizemann, Thomas (Heimengasse 19, Ludwigsburg, 71642, DE)
Josten, Stefan (Piepesberg 2 a, Remscheid, 42897, DE)
Application Number:
PCT/DE2002/002694
Publication Date:
May 08, 2003
Filing Date:
July 23, 2002
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
Wizemann, Thomas (Heimengasse 19, Ludwigsburg, 71642, DE)
Josten, Stefan (Piepesberg 2 a, Remscheid, 42897, DE)
International Classes:
F02D9/10; F02D9/00; F02D11/10; F02D41/00; F02D41/30; H03F1/52; (IPC1-7): F02D11/10; H02H9/00
Foreign References:
EP0736682A2
US5270645A
DE4241020A1
US5745324A
US4862311A
US5544000A
DE4241020A1
DE4334963A1
DE19508625C1
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Schutz einer elektronischen Schaltung, die in einem Gehäuse (2) eingebaut ist, die gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert ist und der wenigstens ein An schluss zugeführt ist, der die elektronische Schaltung mit einem vorgegebenen Potential verbindet, wobei zwischen Ge häuse und diesem wenigstens einen Anschluss wenisgtens ein elektrische Bauelement eingebracht ist, welches Aufladungen des Gehäuses und/oder Einstahlungen in die elektronische Schaltung ableitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses elektrische Bauelement ein spannungsabhängiger Wider stand (Varistor) oder wenigstens eine Dioden oder Fun kenstrecke oder wenigstens ein Kondensator ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das Gehäuse das Gehäuse eines e lektrischen Drosselklappenstellers einer Brennkraftmaschine ist, wobei die elektronische Schaltung die Auswerteschaltung für einen Lagesensor ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Potential das Massepotential ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Massepotential das Massepotential eines Steuersystems zur Steuerung der Brennkraftmaschine ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung zur Auswertung von Meßsignalen von Sensoren dient, die potentio metrisch oder berührungslos die Stellung der Drosselklappe erfassen.
Description:
Vorrichtung zum Schutz einer elektronischen Schaltung Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz einer elektronischen Schaltung, insbesondere einer mit einem Stellelement einer Drosselklappe eines Verbrennungsmotors verbundenen elektronischen Schaltung, gegen elektro- statische Impulse und elektro-magnetische Einstrahlungen (ESD-Impulse (ESD = electrostatic discharge) ; EMV- Einstrahlungen (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit)).

Aus der DE 42 41 020 A1 ist eine Baueinheit für einen Stel- ler für eine Drosselklappe eines Antriebsmotors bekannt, die einen in einem Gehäuse angeordneten Antriebsmotor, eine auf einer Welle angeordnete Drosselklappe und einen Lagesensor zur Erfassung der Stellung der Drosselklappe umfasst. Lage- sensor und Antriebsmotors sind dabei mit der Drosselklappen- welle verbunden. Über Steckverbindungen werden die Ansteuer- signale der Baueinheit zugeführt sowie die ermittelten Stel- lungssignale zurückgeführt. Bei dem Lagesensor handelt es sich dabei um wenigstens ein Potentiometer. Die Baueinheit wird ins Saugrohr des Verbrennungsmotors eingebaut.

Bei der bekannten Lösung ist nur der Lagesensor selbst in das Gehäuse des Drosselklappenstellers integriert. Die er- fassten Spannungsrohsignale werden an eine Steuereinheit ü- bertragen, die diese auswertet. Zukünftig werden jedoch zu-

nehmend auch elektronische Bauteile in einem solches Stel- lergehäuse verbaut, z. B. Auswerteelektronik zur Auswertung und/oder Digitalwandlung des Sensorsignals, insbesondere bei berührungslosen Lagesensoren. Dies gilt nicht nur für einen Drosselklappensteller, sondern auch für andere Aggregate in Verbindung mit der Steuerung eines Verbrennungsmotors (z. B. eine Fahrpedaleinheit, vgl. z. B. DE-A 43 34 963).

Die elektronischen Schaltungen, die mit einer vorgegebenen Genauigkeit Meßsignalwerte liefern, in deren Abhängigkeit eine Steuerfunktion zur Motor-, Bremsen-oder Fahrzeugsteue- rung berechnet wird, müssen gegen EMV-Einstrahlungen und ESD-Impulse geschützt sein.

Aus der DE 195 08 625 Cl ist bekannt, elektrostatische Auf- ladungen über hochohmige Widerstände von dem Drosselgehäuse an die Masse des DC-Motors abzugeben. Diese Variante ist für unseren Fall nicht geeignet, da die hochohmigen Widerstände nicht geeignet sind für EMV und ESD-Schutz.

Vorteile der Erfindung Durch die Schaltung eines spannungsabhängigen Widerstandes (Varistor) oder eines ähnlichen elektrischen Bauelements zwischen dem Gehäuse des Aggregats und einem geeigneten An- schluss der elektronischen Schaltung, z. B. des Massean- schlusses der elektronischen Schaltung, wird diese wirkungs- voll gegen ESD-Impulse und EMV-Einstrahlungen geschützt.

In vorteilhafter Weise werden zusätzlich mit diesem Bauele- ment elektrostatische Aufladungen des Gehäuses des Aggre- gats, die z. B. durch die Luftströmung entstehen, abgeleitet.

In besonders vorteilhafter Weise wird der Schutz der elekt- ronischen Schaltung, insbesondere eines integrierten Schalt-

kreises, mit nur einem Bauteil bereitgestellt. Dabei können auch mehrere ICs, die über einen gemeinsamen Anschluss, z. B. einen gemeinsamen Massenanschluss, verfügen, gemeinsam mit einem Bauelement geschützt werden.

Die geringere Anzahl von Bauelementen bewirkt neben dem wirksamen Schutz der Schaltung auch eine Verbesserung der Verfügbarkeit und des Aufwandes, da durch die geringe Anzahl von elektrischen Bauelementen die Gefahr von Ausfällen und die Höhe der Kosten verringert ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be- schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Figur 1 zeigt dabei ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Dros- selklappensteller, in dessen Gehäuse unter anderem eine e- lektronische Schaltung, z. B. die Auswerteelektronik eines Lagesensors, untergebracht ist. Figur 2 zeigt ein bevorzug- tes Ausführungsbeispiel einer Schaltung zum Schutz einer solchen elektronischen Schaltung.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen Figur 1 zeigt ein Saugrohr 1, in welches ein Drosselklappen- stutzen 2 eingebaut ist. Das Gehäuse dieses Drosselklappen- stutzen besteht aus Metall. Er ist elektrisch isoliert, z. B. gegenüber Saugrohr (wenn das Saugrohr aus Kunststoff be- steht), Verbrennungsmotor oder Fahrzeugkarosserie, gelagert.

Der Drosselklappenstutzen umfasst eine Drosselklappe 3, die auf einer Welle 4 befestigt ist. Diese Welle 4 ist ferner mit der Antriebswelle eines elektrischen Motors 5 verbunden, der durch Drehen in der einen oder anderen Richtung die An- triebswelle und damit die Drosselklappe 3 dreht. Auf diese Weise wird der Öffnungsquerschnitt des Saugrohrs verändert.

Ferner ist auf der Welle, wie in Figur 1 schematisch darge- stellt, wenigstens ein Lagesensor 6,7 angebracht. Diese er- fassen entweder potentiometrisch oder berührungslos (z. B. nach Hallprinzip) die Stellung der Welle 4 und damit der Drosselklappe 3. Der Lagesensor 6,7 umfasst eine elektroni- sche Schaltung 8,9, welche das vom Sensor erfasste Meß- signal auswertet. Die elektrische Schaltung ist gegenüber dem Gehäuse des Drosselklappenstutzen elektrisch isoliert.

Die elektronischen Schaltungen sind im bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel als integrierte Schaltungen ausgeführt, in an- deren Ausführung auch als diskrete Schaltungen. Im bevorzug- ten Ausführungsbeispiel sind zwei Lagesensoren 6 und 7 vor- gesehen.

Ferner ist eine elektronische Steuereinheit 10 vorgesehen, welche in einem Ausführungsbeispiel wenigstens einen Mikro- computer umfasst, der nach Maßgabe von über Eingangsleitun- gen 11 bis 15 zugeführten Meßsignalen von Messeinrichtungen 16 bis 20 entsprechend seiner implementierten Programme u. a.

Ansteuersignale zur Betätigung des elektrischen Motors 5 ausgibt. In anderen Asuführungen umfasst die Steuereinheit 10 keinen Mikrocomputer, sondern andere Mittel zur Bildung von Ansteuersignalen. Diese Ansteuersignale werden über die Ansteuerleitungen 21 und 22 zum elektrischen Motor 5 ge- führt. Die elektronischen Schaltungen 8 bzw. 9 und gegebe- nenfalls die Sensoren 6 bzw. 7 werden von der Steuereinheit 10 über die Leitungen 23 und 24 mit Energie versorgt. Dabei stellt im gezeigten Ausführungsbeispiel die Leitung 23 die

Verbindung mit dem Pluspol einer Spannungsquelle dar, wäh- rend die Leitung 24 eine Masseverbindung repräsentiert.

Pluspol und Masseverbindung entsprechen dabei den entspre- chenden Verbindungen der Steuereinheit 10. Die aufbereiteten Meßsignale der Sensoren 6 bzw. 7 werden von den elektroni- schen Schaltungen 8 bzw. 9 über Leitungen 25 und 26 an die elektronische Steuereinheit 10 abgegeben, die diese Signale im Rahmen der Steuerung der Drosselklappe 3 bzw. anderer Funktionen berücksichtigt. Sensoren und elektronische Schal- tungen sind dabei gegenüber dem Gehäuse des Drosselklap- penstellers elektrisch isoliert.

In anderen Ausführungsbeispielen wird die Masseverbindung und/oder die Plusverbindung nicht aus der Steuereinheit vor- genommen, sondern aus anderen Komponenten oder direkt aus einer Spannungsquelle.

Aufgrund der geschilderten Bauart ist es notwendig, die e- lektronischen Schaltungen 8 bzw. 9 gegen elektrostatische Impulse und elektromagnetische Einstrahlungen zu schützen.

Für diesen Zweck wird ein elektrisches Bauelement wie einen spannungsabhängiger Widerstand, z. B. ein Varistor, oder Bau- elemente wie Dioden, Funkenstrecken, Kondensatoren zwischen das Gehäuse des Drosselklappen stutzen und einem geeigneten Anschluss eingebracht, z. B. des Masseanschluss der wenigs- tens einen elektronischen Schaltung. Ein Schutz ausschliess- lich gegen ESD-Impulse wird mit zwei in entgegengesetzter Richtung in Serie geschalteter Zener-Dioden erreicht.

Ein Beispiel hierfür ist in Figur 2 dargestellt. Dort sind die Sensoren 6 und 7 sowie die elektronischen Schaltungen 8 und 9 als integrierte Schaltungen IC1 und IC2 dargestellt und auf die in Figur 1 dargestellte Art und Weise verschal- tet. Zwischen der Masseleitung 23 der elektronischen Schal- tungen und dem Gehäuse 2 des Drosselklappenstutzen ist ein

spannungsabhängiger Widerstand 100 eingebracht. Elektrosta- tische Aufladungen des Gehäuses 2 werden demgemäß über den Varistor 100 nach Masse abgeleitet, während elektrostatische Impulse und elektromagnetische Einstrahlungen in die elekt- ronischen Schaltungen über den Varistor 100 abgeleitet wer- den.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Drosselklappenstel- lers beschrieben. In anderen Anwendungen wird bei einer e- lektronischen Schaltung, die in einem Gehäuse eines Aggre- gats elektrisch isoliert eingebaut ist und als Massenan- schluss nicht das Gehäuse des Aggregats verwendet, entspre- chend vorgegangen.

Anstelle von zwei integrierten Schaltungen, wie im bevorzug- ten Ausführungsbeispiel dargestellt, wird in anderen Ausfüh- rungen nur eine integrierte Schaltung oder drei und mehr Schaltungen eingesetzt.