用于提高电感负载的空载电压的电路装置以及输出级的制作方法

本发明涉及一种用于提高电感负载的空载电压的电路装置和一种具有这种电路装置的输出级。

背景技术：

用于操控负载的电路装置常常在机动车领域得以应用。例如，在机动车中可以设置负载，所述负载可以通过输出级中的高侧开关或低侧开关来操控。这种负载尤其也可以是电感负载、如磁性执行器、例如喷射阀。

例如，为了操控进气管喷射阀，可以使用输出级asic形式的mosfet低侧开关。这些阀通常在具有例如为50hz的最大频率的开/关模式中运行。为了精确地计量喷射量，需要阀的状态基本上没有延迟地跟随开关信号。us8468810b2提出：为了更快地关断废弃后处理系统的喷射器，借助于附加的电压源来提高阀上的电压。

为了实现快速的退磁，也可以在断开输出级（切换到不导通状态）之后容许尽可能高的空载电压（在断开开关之后的感应电压），以便经过阀的电流尽可能快地衰减并且该阀以限定的方式快速闭合。这种高空载电压例如由于保护布线而可能，所述保护布线包括沿截止方向运行的齐纳二极管，该齐纳二极管与并行于半导体开关的漏极-栅极段的二极管串联。由此，漏极-源极电压以及因此空载电压基本上被箝位到齐纳电压与二极管的阈电压之和上。

然而，最大空载电压通过输出级模块的结构形式、尤其是所使用的二极管来规定，其中这里例如为50v的值是可能的。如果期望更高的空载电压，则必须重新设计整个输出级模块。

技术实现要素：

按照本发明，提出了具有独立专利权利要求的特征的用于提高电感负载的空载电压的电路装置和具有这种电路装置的输出级。有利的构型方案是从属权利要求以及后续说明书的主题。

现在，在本发明的范围内，提出了一种电路装置，该电路装置可以接在常规的输出级模块之前，即例如接在负载与输出级模块的负载连接端之间，并且用于提高空载电压。输出级模块本身可以保持不变。所述输出级模块的功能、尤其是还有在故障（例如负载断开、开关被跨接、接地短路、电压电路）的诊断方面的功能未受损。接通过程也没有受到负面影响。因此，本发明提出了一种用于提高空载电压的有效的并且尤其是成本低廉的可能性。因此，一种输出级模块就可以被用于具有不同的空载电压的不同的应用。这尤其是在多重输出级模块的情况下是有利的，所述多重输出级模块具有大量相同的输出级电路，并且在这些大量相同的输出级电路中，只有一部分可以用符合设计的空载电压来运行而另一部分可以用提高的空载电压来运行。这同样是有利的，从而可以将同样的输出级模块用于不同的应用情况、例如具有不同的空载电压的不同的喷射阀。

这通过如下方式来实现：所述电路装置具有（至负载的）负载连接端和（至输出级模块的）接地连接端，半导体开关利用其两个工作连接端（例如漏极/源极或发射极/集电极）接在所述负载连接端和所述接地连接端之间，并且保护布线接在所述负载连接端和所述接地连接端之间，其中该保护布线接在半导体开关的控制连接端（例如栅极或基极）与该电路装置的负载连接端之间，并且被设置为将降落在负载连接端与控制连接端之间的电压箝位到空载电压升高值上。于是，总的空载电压由输出级模块容许的空载电压以及空载电压升高值组成。

优选地，所述保护布线具有沿截止方向运行的齐纳二极管，该齐纳二极管与二极管串联。于是，空载电压升高值总体基本上由齐纳电压、二极管的阈电压和在半导体开关的控制连接端与负载侧的工作连接端之间的电压（在moseft的情况下的栅极-源极电压）的大小组成。这里，有利的是非常小的降落延迟和简单的电路结构。

优选地，所述电路装置具有用于半导体开关的控制连接端的控制电压供应装置和在半导体开关的控制连接端与接地连接端之间的压降元件、尤其是电阻元件。这用于：根据附在接地连接端处的电位来接通半导体开关，并且该半导体开关因此可以跟随下游的输出级模块。如果在输出级模块中的开关接通，则在所述电路装置的接地连接端处出现地电位，并且控制电压基本上附在控制连接端处。所述电路装置的半导体开关同样接通。优选地，所述控制电压供应装置具有控制电压源，该控制电压源通过二极管被保护免受来自负载电路的反馈。

优选地，所述电路装置具有与半导体开关并联的导电元件，该导电元件对于半导体开关处在不导通状态的情况来说也保证了该电路装置在负载连接端与接地连接端之间的导电状态。特别优选地，简单的电阻元件就适合于此。该措施尤其保证了：下游的输出级模块的在关断状态中给负载施加电压的诊断功能继续发挥作用，所述诊断功能例如用于识别故障，如负载断开、开关被跨接、接地短路、电压短路。

本发明的其它优点和构型方案从说明书以及随附的附图中得出。

本发明依据实施例在附图中示意性地示出并且在下文参考附图予以描述。

附图说明

图1示出了按照本发明的具有常规输出级模块的输出级的优选实施方式和按照本发明的用于提高电感负载的空载电压的电路装置的优选实施方式。

具体实施方式

在图1中，按照本发明的输出级的优选实施方式以电路图来示出并且用100来表示。输出级100具有输出级模块10和接在该输出级模块10之前的电路装置20以用于提高电感负载1、例如喷射阀的空载电压。在所示出的示例中，涉及低侧电路，其中负载1与供电电压持久地连接并且输出级100接在负载1与地之间。

输出级模块10具有半导体开关s1，以便建立或拆开在工作连接端11与12之间的导电连接。为了操控半导体开关s1，输出级模块10拥有控制逻辑电路13，该控制逻辑电路除了操控半导体开关s1的功能f1之外还可以满足其它功能。在此尤其是涉及用于故障识别的诊断功能，例如过温f2、“负载断开”f3、接地短路f4、过流限制f5和供电电压短路f6。为了确保诊断功能，输出级模块10拥有诊断电路部分14。

为了针对由输出级模块10连接电感负载的情况提供足够高的空载电压，输出级模块10还拥有相对应的保护布线15，该保护布线15具有沿截止方向连接的齐纳二极管，该齐纳二极管与二极管串联。

现在，在其中由保护变15所限定的空载电压过低的情况下，电路装置20可以以前置模块的方式接在输出级模块10之前。

电路装置20拥有至负载1的负载连接端21和至输出级模块10的接地连接端22。半导体开关s2利用其两个工作连接端d、s（例如mosfet利用漏极和源极）接在负载连接端21与接地连接端22之间。半导体开关s2的控制连接端（栅极）g通过保护布线30与负载连接端21连接。保护布线30具有沿截止方向连接的齐纳二极管31，该齐纳二极管31与二极管32串联。保护布线30将降落的电压箝位到齐纳电压与二极管的阈电压的大小之和上。

保护布线20还具有用于半导体开关s2的控制连接端g的控制电压供应装置40。该控制电压供应装置具有：由控制电压源vs、电阻元件41和作为在控制连接端g处的反馈保护的二极管42构成的串联电路；以及在控制电压连接端g与接地连接端22之间的这里构造为电阻元件43的压降元件。

保护布线20还具有与半导体开关s2并联的导电元件，该导电元件这里构造为电阻元件50。电阻元件50对于半导体开关s2处在不导通状态的情况来说也保证了该电路装置在负载连接端21与接地连接端22之间的导电状态。由此，维持在输出级模块10中的诊断电路14的功能性。

最后，在当前的示例中，保护布线20还拥有用于esd保护（静电放电，英文：electrostaticdischarge）的电容器60。

基于在输出级模块10中的开关s1的断开状态，在接地连接端22处（根据电路装置20的构件的所参与的电阻和负载1）基本上出现电池电位ubat。在半导体开关s2处的栅极-源极电压为负，并且半导体开关s2同样不导通。

如果半导体开关s1被切换到导通状态中，则在接地连接端22处的电位朝着地的方向下降。在半导体开关s2处的栅极-源极电压在任何时候都是足够正的，并且半导体开关s2同样切换到导通状态中。

在半导体开关s1断开之后，在接地连接端22处的电位由于负载电流衰减而强烈升高，直至在半导体开关s1上的电压被箝位到由保护布线15所限定的值上。在半导体开关s2上的电压以同样方式升高，直至保护布线30被箝位到由此所限定的电压升高值上。因此，在负载1上的总（负的）空载电压由输出级模块10的端电压和电路装置20的端电压或空载升高电压之和减去供电电压ubat组成。

与在没有电路装置的情况下相比，通过这种方式可以引起对负载电流的更快的消除。