CN104795786B - 区分过载条件和开路负载输入关断条件 - Google Patents
区分过载条件和开路负载输入关断条件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104795786B CN104795786B CN201510027086.1A CN201510027086A CN104795786B CN 104795786 B CN104795786 B CN 104795786B CN 201510027086 A CN201510027086 A CN 201510027086A CN 104795786 B CN104795786 B CN 104795786B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switching circuit
- voltage
- output
- switch
- pin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/0061—Details of emergency protective circuit arrangements concerning transmission of signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/02—Details
- H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/18—Modifications for indicating state of switch
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
本发明涉及区分过载条件和开路负载输入关断条件。描述用于确定开关电路是否经历锁存过载条件和没有输入电压的开路负载条件中的一个的技术。在技术中,如果开关电路经历锁存过载条件则输出第一诊断信号。而且,在技术中,如果开关电路经历没有输入电压的开路负载条件则输出第二、不同的诊断信号。
Description
技术领域
该公开内容涉及开关,并且更具体而言涉及在开关中的过载条件和开路负载输入关断(open load in off)条件。
背景技术
开关通常被用来驱动各种类型的负载。在一些示例中,开关存在于可以形成为集成电路(IC)芯片的开关电路。开关电路也可以被设计成提供诸如用于短路保护、过温度保护、以及电流感测和诊断能力的过载保护以限制流经开关的电流量。
额外地,开关电路可以输出诊断信号。比如,响应于启用诊断的信号,开关电路可以输出表示开关电路是否经历锁存过载条件的信号(例如电流或电压)。在一些示例中,开关电路也可以输出表示开关电路是否经历开路负载输入关断条件的信号。
发明内容
大体上,公开内容描述技术以区分当开关电路正指示锁存过载条件时的第一情形和当开关电路正指示没有输入电压的开路负载条件时的第二情形。第二情形也可以被称为开路负载输入关断条件。锁存过载条件可以是保护机制的部分,由此如果检测到过载条件则开关电路停止电流的流动。电流可以在锁存过载条件之后(例如在重设后)再次流动。开路负载输入关断条件可以是其中在开关电路上不存在输入电压(例如没有VIN)并且不存在连接到开关电路的负载的条件。
在该公开内容中描述的技术中,开关电路可以当开关电路检测到锁存过载条件时输出第一诊断信号,并且当开关电路检测到开路负载输入关断条件时输出第二、不同的诊断信号。比如,第一诊断信号可以是开关电路以第一振幅输出的电流,并且第二诊断信号可以是开关电路以第二、不同的振幅输出的电流。
通过区分锁存过载条件和没有输入电压的开路负载(例如开路负载输入关断条件),技术可以允许响应于锁存过载条件来重设开关电路,而不需要在开关电路上的额外的管脚。比如,技术可以允许用于特定目的开关电路的管脚也用于重设开关电路,从而针对开关电路不要求额外的、分离的重设管脚。
在一个示例中,公开内容涉及一种方法,所述方法包括:确定开关电路是否经历锁存过载条件和没有输入电压的开路负载条件中的一个;响应于确定开关电路经历锁存过载条件,输出指示开关电路经历锁存过载条件的第一诊断信号;并且响应于确定开关电路经历没有输入电压的开路负载条件,输出指示开关电路经历没有输入电压的开路负载条件的第二、不同的诊断信号。
在另一个示例中,公开内容涉及一种包括诊断输出管脚和开关控制器的开关电路。开关控制器被配置成:确定开关电路是否经历锁存过载条件和没有输入电压的开路负载条件中的一个;响应于确定开关电路经历锁存过载条件,经由诊断输出管脚输出指示开关电路经历锁存过载条件的第一诊断信号;并且响应于确定开关电路经历没有输入电压的开路负载条件,经由诊断输出管脚输出指示开关电路经历没有输入电压的开路负载条件的第二、不同的诊断信号。
在另一个示例中,公开内容涉及一种包括微控制器的系统,所述微控制器被配置成基于微控制器从开关电路接收第一诊断信号还是从开关电路接收第二、不同的诊断信号来确定开关电路经历锁存过载条件还是没有输入电压的开路负载条件。
在该公开内容中描述的一个或多个示例的细节在以下的描述和附图中阐明。技术的其它特征、目的、和优点从描述和附图并且从权利要求将是显而易见的。
附图说明
图1是图解示例负载驱动器系统的框图。
图2A和2B是图解随着时间推移的锁存过载条件的一个示例的图示图。
图3A和3B是图解在其中响应于随着时间推移的锁存过载条件来重设开关的示例方式的图示图。
图4A-4D是图解在其中响应于锁存过载条件来重设开关的另一个示例方式并且图解产生的随着时间推移的诊断信息的图示图。
图5A-5C是图解响应于锁存过载条件和开路负载输入关断条件的诊断信号的示例的图示图。
图6是更详细图解图1的开关电路的示例的框图。
图7A和7B是图解响应于锁存过载条件和开路负载输入关断条件的诊断信号的额外示例的图示图。
图8是图解带有电容性负载的开路负载输入关断条件的示例的框图。
图9是图解没有电容性负载的开路负载输入关断条件的示例的框图。
图10A和10B是图解在带有电容性负载的开路负载输入关断条件中的输出电压和诊断信号的示例的图示图。
图11A和11B是图解在没有电容性负载的开路负载输入关断条件中的输出电压和诊断信号的示例的图示图。
图12是图解依据该公开内容的示例技术的流程图。
图13是图解依据该公开内容的示例技术的另一个流程图。
图14A和14B是图解响应于过载条件和开路负载输入关断条件的开关电路14的输出的图示图。
具体实施方式
开关电路可以是包含多个开关和开关控制器的集成电路(IC)芯片。开关电路可以接收电压作为输入,并且作为响应,开关控制器可以开启或关断开关中的一个或多个。比如,耦合到开关电路的微控制器可以基于输入电压来选择开关电路的开关控制器要控制哪些开关。响应于输入电压的数字高,开关控制器可以开启选择的开关,并且响应于输入电压的数字低,开关控制器可以关断选择的开关。
开关电路可以提供诊断能力,并且微控制器可以使用用于控制开关电路和总体系统的诊断信息。在一些情况下,指示开关电路经历锁存过载条件的信号和指示开关电路经历没有输入电压的开路负载条件(被称为开路负载输入关断条件)的信号可以是相同信号,其可能导致微控制器误诊断由开关电路经历的条件(例如开关电路不能区分锁存过载条件和开路负载输入关断条件)。在该公开内容中描述的技术中,开关电路可以输出用于锁存过载条件和开路负载输入关断条件的不同信号。如以下更详细描述,这允许微控制器合适地诊断由开关控制器经历的条件,以及允许开关电路的诊断使能管脚更好地适用于响应于锁存过载条件来重设开关电路。
开关电路的开关可以被耦合到各种类型的负载。比如针对汽车应用,开关电路的开关可以被耦合到电机、继电器、灯泡、用于内部和外部照明的LED模块等等。开关电路可以包含多个输出管脚,其中输出管脚中的每个连接到开关电路的开关的输出。要由开关电路驱动的负载可以被耦合到输出管脚。
通过控制输入电压,微控制器可以控制电流何时流经开关以驱动负载。比如,微控制器可以输出脉冲宽度调制(PWM)电压信号作为输入电压信号。通过控制PWM电压信号的开启时间和频率,微控制器可以控制开关电路何时驱动电流到负载。
除了控制开关电路的开关之外,开关电路的开关控制器可以提供对开关电路的保护。这样的保护可能是重要的以确保电压、电流、和温度在可容忍的范围内以避免损坏开关电路或其它部件。
作为一个示例,开关控制器可以保护开关电路免于过载电流。在短路条件下,流经开关的电流的水平可能大于所期望的。这样高的电流的水平可能损坏开关、在开关电路内的其它部件、或在开关电路外部的部件。为了保护免于过载电流,开关控制器可以被配置成如果流经开关的电流变为大于阈值水平(例如大于过载水平)则关断开关。
开关控制器也可以提供温度保护。比如,开关控制器可以被配置成检测开关电路的内部温度。如果温度升高超过阈值温度,则开关控制器可以关断开关。作为另一个示例,如果内部温度升高或下降太迅速,则开关控制器可以关断开关。
在一些示例中,当电流水平变得太高时(例如过载条件),开关控制器可以关断开关,其造成电流水平下降到零。针对鲁棒的过载条件检测(例如短路鲁棒性),开关控制器可以恢复开启开关。如果存在短路,则电流水平可能再次升高并且变得太高,其造成开关控制器再次关断开关。然而,如果不存在短路,则电流水平可能不变得太高并且可能在可容忍的范围内。因此,通过关断开关并且恢复开启开关,开关控制器可以能够确认短路的存在。
比如,开关控制器可以当电流水平变得太高时关断开关,随后在电流水平降低后开启开关,随后如果电流水平变得太高则再次关断开关,等等。开关控制器可以重复开关的关断和开启达阈值次数。如果开关控制器必须关断并且开启开关达阈值次数,则开关控制器可以确认存在短路,并且可以锁存开关。当锁存时,开关控制器可能不能够恢复开启开关直到重设事件。当锁存时,开关电路可以被认为是经历锁存过载条件。
在一些示例中,在开关电路上可能不存在通过其微控制器可以重设开关电路的可获得的管脚。作为替代地,用于特定目的的在开关电路上的管脚可能需要重新用于重设开关电路的目的。换句话说,开关电路的管脚可能被要求用于多个目的。
一些技术提出使用开关电路的诊断使能管脚用于启用开关电路的诊断并且用于响应于锁存过载条件重设开关电路。诊断使能管脚(DEN)管脚允许微控制器接收开关电路的诊断信息。一些技术提出使用DEN管脚用于当存在锁存过载条件时重设开关电路的额外的目的。然而,如更详细描述,没有使用在该公开内容中描述的技术,使用DEN管脚用于重设开关电路的目的可能存在某些问题。
比如,当微控制器启用DEN管脚(例如将数字高输出到DEN管脚)时,开关电路的开关控制器经由开关电路的诊断输出管脚(例如IS管脚)来输出诊断信号。作为一个示例,开关控制器经由诊断输出管脚(例如IS管脚)来输出电流,但是作为另一个示例开关控制器可以输出电压。基于诊断信号的振幅(例如电流的振幅或电压的振幅),微控制器可以确定开关电路的操作条件。比如,如果诊断信号的振幅小于阈值振幅,则微控制器可以确定开关电路正在正常地操作。如果诊断信号的振幅大于或等于阈值振幅,则微控制器可以确定开关电路经历故障条件(例如锁存过载条件)。
在一些其它技术中,诊断信号的振幅针对两个不同条件是相同的。比如,在这些其它技术中,当开关电路经历锁存过载条件时诊断信号的振幅与当开关电路经历开路负载输入关断条件时诊断信号的振幅相同,使得确定开关经历锁存过载条件还是开路负载输入关断条件是困难的。
当开关电路的开关控制器确定连接到开关的负载变为未连接并且到开关电路的输入电压是零伏特时发生没有输入电压的开路负载条件(即开路负载输入关断条件)。换句话说,当开关关断时发生开路负载输入关断条件,因为输入电压是零伏特,带有未连接的负载。如果在开关的输出处的阻抗大于阈值阻抗,则开关电路的开关控制器可以确定存在开路负载条件。当开关控制器确定不存在输入电压并且确定存在开路负载条件时,开关控制器可以确定开关电路正经历开路负载输入关断条件。
如以上描述,用于锁存过载条件和开路负载输入关断条件的诊断信号的振幅可以是相同的。相应地,当微控制器接收诊断信号时,微控制器可能不能够准确地确定开关电路经历锁存过载条件还是开路负载输入关断条件。
另外,因为微控制器可能不能够确定开关电路经历锁存过载条件还是开路负载输入关断条件,所以如果DEN管脚被用来重设锁存过载条件则微控制器可能不能够确定是否禁用DEN管脚(例如将数字低输出到DEN管脚)。比如,如果开关电路经历过载条件,则微控制器可能不能确定为了重设锁存过载条件的目的来禁用DEN管脚是安全的,因为这样做可能造成开关电路经历另一个过载条件。然而,如果开关电路经历开路负载输入关断条件,则微控制器可以确定禁用DEN管脚是安全的,但是因为微控制器可能不能够确定锁存过载条件是否实际发生或开路负载输入关断条件是否实际发生而可能不禁用DEN管脚。
出于这些原因,在一些其它技术中,为了当开关电路经历锁存过载条件时来重设开关电路的目的,DEN管脚可能不是适合的管脚。而且,因为在开关电路上有限的空间,它可能不适合于包含额外的重设管脚。
在该公开内容中描述的技术中,开关电路可以被配置成当开关电路经历过载条件时以第一振幅输出诊断信号,并且当开关电路经历开路负载输入关断条件时以第二、不同的振幅输出诊断信号。作为一个示例,当开关电路经历开路负载输入关断条件时诊断信号的振幅可以是当开关电路经历过载条件时诊断信号的一半振幅。然而,用于开路负载输入关断条件的诊断信号的振幅不需要被限制到用于锁存过载条件的诊断信号的一半振幅。大体上,微控制器能够检测的在用于开路负载输入关断条件和锁存过载条件的诊断信号的振幅中的任何差异可以是可能的。
以该方式,微控制器能够确定开关电路何时经历锁存过载条件并且确定开关电路何时经历开路负载输入关断条件。相应地,基于在该公开内容中描述的技术,微控制器能够在开关电路经历锁存过载条件后使用DEN管脚用于重设开关电路。比如,如果微控制器接收处于第一振幅(例如指示锁存过载条件)的诊断信号,则微控制器可以当重设锁存过载条件是安全的时通过禁用DEN管脚(例如将数字低输出到DEN管脚)来重设锁存过载条件。换句话说,在DEN管脚上的电压的下降沿可以重设开关(例如解锁存锁存的开关)。如果微控制器接收处于第二振幅(例如指示开路负载输入关断条件)的诊断信号,则微控制器可以确定不存在锁存过载条件,并且因此可以采用不同的标准以确定何时禁用DEN管脚。
比如,因为微控制器确定不存在锁存过载条件,微控制器可以采用不同的标准以确定何时禁用DEN管脚,如与当存在锁存过载条件时微控制器为确定何时禁用DEN管脚而使用的标准相比较。以该方式,DEN管脚可以用作启用和禁用开关电路的诊断功能,并且用作响应于锁存过载条件来重设开关电路。
尽管DEN管脚被描述为被用于额外的解锁存开关(即重设开关电路)的目的,但是在该公开内容中描述的技术不是那样限制的。在一些示例中,技术可以采用诊断选择管脚而不是DEN管脚,所述诊断选择管脚被称为DSEL管脚。在DSEL管脚处的电压指示哪个通道的诊断信息要被输出。比如,开关电路可以包含第一输入/输出通道和第二输入/输出通道。在该示例中,如果在DEN管脚处的电压是高,则在DSEL管脚处的数字低可以指示开关电路要输出第一输入/输出通道的诊断信息,并且在DSEL管脚处的数字高可以指示开关电路要输出第二输入/输出通道的诊断信息。
在一些示例中,技术可以当DEN是有效的(即在DEN管脚上的数字高)时采用DSEL管脚用于重设开关电路(例如解锁存开关电路的开关),而不是依赖DEN管脚。技术可以在DSEL管脚的上升沿或下降沿上重设开关电路。以该方式,技术采用DSEL管脚用于多个目的:一个目的是选择其诊断信息要被输出的通道,并且另一个目的是响应于锁存过载条件来重设开关电路。
图1是图解示例负载驱动器系统的框图。如所图解,负载驱动器系统10包含微控制器12、开关电路14、和多个负载16A-16F(全体地被称为负载16)。负载驱动器系统10可以是汽车应用的部分(例如汽车应用的模块);尽管在该公开内容中描述的技术可以被用于不同于汽车应用的应用。负载16的示例包含电机、继电器、灯泡、用于内部或外部照明的发光二极管(LED)模块等等。
微控制器12可以被形成为一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、或其它等效集成或分立逻辑电路。相应地,如在本文中使用的术语“微控制器”可以指的是前面结构中的任何一个或适合于实施在本文中描述的技术的任何其它结构。另外,在一些方面中,在本文中描述的功能性可以在配置为实施在该公开内容中描述的技术的专用硬件和/或软件模块内被提供。而且,技术能够在一个或多个电路或逻辑元件中被完全实施。
开关电路14可以被形成为集成电路(IC)。如在图1中图解,开关电路14被形成为IC芯片。应该理解的是图1图解开关电路14的一个示例,并且在该公开内容中描述的技术不被限制到在图1中图解的示例。比如,在图1中,开关电路14包含两个输入(IN0和IN1)并且每个输入与三个输出相关联(例如OUT0-OUT2针对IN0以及OUT3-OUT5针对IN1)。在一些示例中,OUT0-OUT2可以被连接在一起并且OUT3-OUT5可以被连接在一起(例如内部地或在电路板布局上)。在图1中图解的开关电路14的配置不应该被认为是限制的。在一些示例中,可以存在只有一个输入或多于两个输入。在一些示例中,每个输入可以与一个或多个输出相关联(例如每输入多于三个输出或少于三个输出)。另外,在一些示例中可以存在与微控制器12并联并且耦合到微控制器12的多个开关电路14。在一些这样的示例中,多个开关电路14可以共享共同的IS管脚。
开关电路14的GND管脚是开关电路14的地管脚。在开关电路14内的虚线矩形形成开关电路14的功率平面。比如,开关电路14的功率平面耦合到电路板的功率平面,所述开关电路14存在于电路板上。电路板的功率平面被耦合到功率源,所述功率源参考与电路板的平面相同的电势,所述开关电路14的GND管脚被耦合到电路板。在功率平面处的电压可以被称为供给电压(Vs)。在汽车应用中,汽车电池可以供给Vs电压。
标示为无连接(NC)的管脚是可以不被连接到任何其它部件的管脚。比如,标示为NC的管脚可以在制造期间被使用以确保开关电路14正确地运行,但是可以当开关电路14被用在负载驱动器系统10中时不具有任何实用用途。NC管脚可以在开关电路14的每个示例中不是必须的。
标示为IN0和IN1的管脚形成到开关电路14的输入,并且标示为OUT0-OUT5的管脚形成开关电路14的输出。比如,微控制器12将电压输出到IN0和IN1管脚,并且基于该电压,开关电路14经过OUT0-OUT5管脚输出或不输出电流。
在诊断使能管脚(DEN)管脚处的电压指示开关电路14是否要输出诊断信息。比如,当微控制器12确定要执行开关电路14的诊断时,微控制器12将电压(例如数字高)输出到DEN管脚,并且作为响应,开关电路14输出诊断信息。
比如,开关电路14从诊断输出管脚(即感测管脚并且也被称为IS管脚)输出诊断信息。作为一个示例,开关电路14输出诊断信息为电流,并且作为另一个示例,开关电路14输出诊断信息为电压。在该公开内容中,术语“诊断信号”通常被用作开关电路14输出的包含诊断信息的信号。换句话说,诊断信号的一个示例是电流,并且诊断信号的另一个示例是电压。
诊断选择管脚(被称为DSEL管脚)指示在哪个输入/输出对上要执行诊断(例如要诊断哪个通道)。比如,假定OUT0-OUT2被连接在一起且OUT3-OUT5被连接在一起,并且在该示例中,输入管脚IN0和输出管脚OUT0-OUT2可以形成一个输入/输出对(例如一个通道)且输入管脚IN1和输出管脚OUT3-OUT5可以形成另一个输入/输出对(例如另一个通道)。在该示例中,如果微控制器12将数字低输出到DSEL管脚,则开关电路14可以输出指示与IN0和OUT0-OUT2输入/输出对有关的诊断信息的诊断信号。如果微控制器12将数字高输出到DSEL管脚,则开关电路14可以输出指示与IN1和OUT3-OUT5输入/输出对有关的诊断信息的诊断信号。
开关电路14包含多个开关。比如,开关电路14包含六个OUT0-OUT5管脚,并且管脚中的每一个可以被耦合到开关电路14中的分别的开关。在一些示例中,开关可以被形成为晶体管,诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、砷化镓场效应晶体管(GaAsFET)、氮化镓晶体管(GaNFET)、或双极结型晶体管(BJT)。
开关电路14的开关控制器控制开关以使得当开关闭合时电流流到分别的负载16并且当开关断开时电流不流到分别的负载16。比如,当在开关电路14的IN0管脚处的电压是高(例如,作为在IN0处的输入电压的数字高)时,开关电路14的开关控制器可以闭合连接到OUT0-OUT2管脚的开关且造成电流流到负载16A-16C,并且当在开关电路14的IN0管脚处的电压是低(例如,作为在IN0管脚处的输入电压的数字低)时,开关电路14的开关控制器可以断开连接到三个OUT0-OUT2管脚的开关且造成没有电流流到负载16A-16C。当在开关电路14的IN1管脚处的电压是高(例如,作为在IN1管脚处的输入电压的数字高)时,开关电路14的开关控制器可以闭合连接到三个OUT3-OUT5管脚的开关且造成电流流到负载16D-16F,并且当在开关电路14的IN1管脚处的电压是低(例如,作为在IN1管脚处的输入电压的数字低)时,开关电路14的开关控制器可以断开连接到三个OUT3-OUT5管脚的开关且造成没有电流流到负载16D-16F。
在一些示例中,微控制器12可以将作为输入电压信号的脉冲宽度调制(PWM)电压信号输出到IN0和/或IN1管脚;尽管其它类型的调制可以是可能的。为了图解,在该公开内容中描述的技术关于PWM电压信号来描述。到IN0管脚的PWM电压信号可以与到IN1管脚的PWM电压信号相同或不同。PWM电压信号的开启时间和频率可以被称为占空比。微控制器14可以确定到分别的IN0和IN1管脚的PWM电压信号的占空比。
在一些示例中,针对汽车应用,PWM电压信号的占空比可以取决于应用的汽车电池电压(被称为Vs电压)。Vs电压是一种调制递送到负载16的功率的手段。比如,当开关闭合时,电流从汽车电池经过开关流出OUT0和/或OUT1到分别的负载16。
除了将耦合到OUT0和OUT1的开关开启和关闭之外,开关电路14的开关控制器可以提供过载保护(也被称为故障保护)。过载保护指的是开关控制器响应于检测到过载条件来关闭耦合到OUT0和/或OUT1的开关。过载条件的示例包含:开关输出比阈值电流水平更多的电流(例如由于短路)、开关电路14的内部温度升高到阈值温度之上或下降到阈值温度之下、或开关电路14的内部温度比温度变化的阈值速率更快地升高或下降。可以存在过载条件的额外示例,并且在该公开内容中描述的技术不被限制到以上描述的示例。
针对过载保护,响应于开关控制器检测到过载条件,开关控制器可以断开耦合到输出管脚中的一个或多个的开关从而没有电流流到负载16。以该方式,如果开关电路14经历过载条件,则开关控制器能够采取保护性措施。比如,短路可以造成多于可容忍量的电流流经开关。这样高振幅的电流可能损坏在开关电路14内的开关或潜在地造成负载16的问题。
在一些情况下,开关控制器可以提供鲁棒的过载保护,在其中开关控制器确认过载条件的存在。比如,开关控制器可以检测到过载条件并且作为响应断开耦合到负载16中的一个或多个的开关。然而,可以可能的是当过载条件不存在时开关控制器无意地检测到过载条件。为了确认过载条件的存在,开关控制器可以闭合之前断开的耦合到一个或多个负载16的开关,并且确定过载条件是否发生。比如,如果存在短路,则流经开关的电流可能再一次变为大于能够流经开关的可容忍量的电流。在该情况下,开关控制器可以再一次检测到过载条件,并且断开耦合到一个或多个负载16的开关。
开关控制器可以重复开关的断开和闭合多次直到阈值次数以确认过载条件的存在。作为一个示例,开关控制器可以被配置成重复开关的断开和闭合直到四次;然而断开和闭合开关多于四次或少于四次是可能的。如果开关控制器断开和闭合开关直到阈值次数(例如,在之前示例中的四次),则开关控制器可以确认过载条件的存在。
在确认过载条件的存在后,开关控制器可以锁存耦合到一个或多个负载16的开关。当锁存时,开关电路14可以被认为是已经历锁存过载条件。比如,开关可以在过载条件的上一次发生后断开,并且当锁存时,开关控制器可以不闭合开关直到从微控制器12接收重设信号。
然而,如在图1中图解,开关电路14可以不包含用于重设信号的专用重设管脚。在一些情况下,为了保持低成本和/或开关电路14的小尺寸,在开关电路14上不包含重设管脚可能是所期望的。作为替代地,开关电路14的存在的管脚可以被用于多个目的。比如,专用于一个目的的管脚中的一个可以被重新用于重设开关电路14以解锁存开关的目的。
图2A和2B是图解随着时间推移的锁存过载条件的一个示例的图示图。比如,图2A图解作为时间的函数的输入电压(VIN)(例如在IN0或IN1处的电压),并且图2B图解作为时间的函数的流经连接到负载16中的一个的开关中的一个的电流(IDS)。如以上所描述,开关电路14的开关可以用诸如MOSFET的晶体管来形成。电流IDS指的是流进MOSFET的漏极(D)并且流出形成开关的MOSFET的源极(S)的电流(I),并且因此该电流被标示为IDS。流经开关的电流(即IDS)可以与流到负载16的电流(ILOAD)是相同的电流或与流到负载16的电流(ILOAD)成比例。相应地,该公开内容可以可互换地使用术语ILOAD和IDS。
如在图2A中图解,响应于VIN是数字高,电流流经开关。这是因为响应于VIN是数字高,开关控制器闭合开关。随后如果存在短路(即过载条件),则流经开关的IDS电流可能变得大于阈值电流,如在图2B中由第一峰所图解。作为响应,开关控制器可以断开开关,造成IDS电流降低,如在图2B中由第一谷所图解。为了确认短路的存在,开关控制器可以再次闭合开关,并且因为仍存在短路,流经开关的IDS电流可以再次向上回升并且变得大于阈值电流,如在图2B中由第二峰所图解。在该情况下,开关控制器可以再一次断开开关并且造成IDS电流降低向下回到零,如在图2B中由第二谷所图解。
尽管在图2B中(或在图3B中)未被图解,在一些示例中,开关控制器可以为了冷却的目的而延迟开关的闭合。比如,在开关控制器断开开关并且流经开关的电流降低到零后,由于热量过热,开关控制器可以使开关的闭合延迟某一时间。在这些示例中,开关控制器可以将开关保持在断开状态直到在闭合开关前存在足够的冷却。以该方式,由于热量过热可以在四个脉冲之间存在某一时间。
在图2A和2B中图解的示例中,开关控制器可以闭合和断开开关直到四次,并且因此在图2B中图解四个峰,并且在第四个峰后可以确认过载条件的存在。比如,开关控制器可以包含计数器,所述计数器计数开关控制器在VIN是高的时间期间闭合和断开开关的次数。当计数到达阈值次数(例如在该示例中的四次)时,开关控制器确认过载条件的存在并且将开关锁存为断开。
比如,如在图2B中图解,尽管VIN是高,但是在IDS电流的第四个峰后不存在IDS电流。在该情况下,开关控制器断开开关并且保持开关断开,即使VIN是高(即锁存开关)。开关控制器可以保持开关断开直到重设信号。
如在图1中所图解以及以上所描述,开关电路14不包含专用重设管脚并且存在的管脚可能需要被用于多个目的(例如用于它被指派的目的以及用于重设开关电路14从而开关控制器解锁存锁存的开关)。可以存在能够被重新用于重设目的的管脚的多个选择。
作为一个示例,可以可能的是为了重设的目的以及为了接收输入电压的目的来使用输入电压管脚中的一个(例如IN0或IN1)。该示例在图3A和3B中被进一步图解。
图3A和3B是图解在其中响应于随着时间推移的锁存过载条件来重设开关的示例方式的图示图。比如,作为一个示例,微控制器12可以通过将输入电压(VIN)从数字高转变到数字低来重设开关电路14。响应于检测到从数字高转变到数字低的输入电压,开关控制器可以解锁存耦合到一个或多个负载16的开关。换句话说,当输入电压是低时或响应于输入电压从高转变到低,开关控制器可以解锁存耦合到一个或多个负载16的开关。
比如,图3A图解输入电压,并且图3B图解IDS电流。如在图3A和3B中图解,在VIN首次从数字低转变到数字高后,IDS电流斜升到阈值之上。在该情况下,尽管VIN是高,但是开关控制器类似于以上关于图2A和2B的描述来断开和闭合开关,并且随后锁存开关,所以没有电流能够流动(例如计数直到四个峰,并且在第四个峰后锁存开关)。如在图3B中图解,尽管VIN是高,但是不存在流动的IDS电流。
随后,微控制器12可以将VIN电压从数字高转变到数字低。在图3A和图3B中图解的示例中,当VIN电压是数字低时或响应于VIN电压从数字高到数字低的转变,开关控制器解锁存开关从而IDS电流能够再次流动。然而,尽管VIN电压是数字低,但是开关可以保留断开。
如在图3A中图解,微控制器12可以将VIN电压从数字低转变回到数字高。在该情况下,因为VIN的数字低造成开关电路14重设,开关控制器可以闭合开关。如在图3B中图解,短路可能仍持续,造成IDS电流斜升超过阈值并且造成开关控制器实施确认过载条件的存在的保护机制。比如,开关控制器可以闭合和断开开关,并且如果开关控制器闭合和断开开关的次数等于四(四个峰),则开关控制器可以锁存开关,所以它们不能够被闭合直到重设信号(其在该示例中是VIN变为低)。
为了额外的重设的目的来使用输入电压管脚可能是有问题的。比如,开关在每个循环PWM信号变为解锁存的(其如在图3B中图解)导致许多短路脉冲(例如IDS电流在每次VIN变高时斜升和斜降)。开关电路14的开关的这样重复的断开和闭合可能减少开关的鲁棒性。相应地,为了额外的重设开关电路14的目的来重新使用输入电压管脚(例如IN0或IN1)可能不是所期望的。
在一些情况下,可以可能的是为了额外的重设开关电路14的目的来使用开关电路14的DEN管脚。比如,如以上所描述,微控制器12使用诊断使能管脚(DEN管脚)以启用或禁用诊断信息(例如由感测(IS)管脚输出的诊断信号)的接收。在一些情况下,微控制器12可以采用用于重设开关电路12(即在锁存过载条件后解锁存开关电路14的开关)的DEN管脚。
图4A-4D是图解在其中响应于锁存过载条件来重设开关的另一个示例方式并且图解产生的随着时间推移的诊断信息的图示图。比如,图4A-4D图解其中DEN管脚被重新用于额外的重设开关电路14的目的的情况。
在图4A中,微控制器12将数字高输出到开关电路14的IN0或IN1中的一个(例如,VIN是高)。如在图4B中图解,由于短路,IDS电流上升到阈值水平之上,开关控制器断开开关,IDS电流降低,开关控制器闭合开关,IDS电流再次上升,并且开关控制器重复这些步骤从而存在四个峰的总数(类似于在图2B和3B中的示例)。开关控制器随后锁存开关。
如在图4A中图解,VIN电压可以是PWM电压信号。比如,微控制器12可以将VIN电压水平转换低,并且后继地将VIN电压水平再次转换高。然而,在该示例中,如在图4B中图解,开关控制器可以不闭合锁存的开关。比如,如在图4B中图解,在当VIN是高的第二实例期间,不存在IDS电流。这是因为(如在图4C中图解)在DEN管脚处的电压(VDEN)在当VIN处在高的整个第二实例期间是低的,并且因此开关在断开位置中保留锁存。
如在图4A和4C中图解,在当VIN是高的第三循环期间,微控制器12可以将数字高输出到DEN管脚(即在当VIN是高的第三实例期间VDEN是高)。当在DEN管脚处的电压是高时,开关电路14的开关控制器输出诊断信息。比如,开关控制器可以经由开关电路14的诊断输出管脚(IS管脚)输出指示诊断信息的诊断信号。
图4D图解电压VIS,其基于由开关控制器输出的电流。比如,开关电路14的IS管脚可以被耦合到电阻器(未被示出),并且流出IS管脚的电流创建跨过电阻器的电压。跨过电阻器的该电压被标示为VIS。
如在图4D中图解,VIS电压的振幅是VFAULT。当开关电路14经历锁存过载条件时(如在图4B中图解),开关控制器可以设定IS电流以使得跨过耦合到IS管脚的电阻器的电压等于VFAULT(例如IS电流的振幅等于IFAULT)。当微控制器12确定在IS管脚处的电压等于VFAULT时,微控制器12可以确定开关电路14经历锁存过载条件。在其中开关电路14的IS管脚不耦合电阻器的示例中,微控制器12可以从开关电路14接收IS电流。在这些示例中,微控制器12可以确定IS电流的振幅,并且如果振幅等于IFAULT,则微控制器12可以确定开关电路14经历锁存过载条件。换句话说,开关电路14的开关控制器可以经由IS管脚输出诊断信号(即电流或电压)。微控制器12接收诊断信号并且从诊断信号确定诊断信息(例如基于诊断信号的振幅来确定开关电路14是否经历锁存过载条件)。
如在图4C中图解,微控制器12可以将在DEN管脚处的电压(VDEN)从数字高转变回到数字低。响应于VDEN是低,开关电路14的开关控制器可以停止输出诊断信号。比如,如在图4D中图解,开关电路14的开关控制器停止输出VIS电压(例如停止输出电流)。
在图4A-4D图解的示例中,在DEN管脚处的电压解锁存开关电路14的锁存的开关(即重设开关电路14)。比如,在VDEN电压降低向下回到零(例如数字低)后,开关电路14的开关变为解锁存的(即开关在DEN电压的下降沿上解锁存)。随后在VIN是高的下一个实例期间,如由当VIN是高时的第四个循环所图解,开关电路14的开关控制器闭合开关并且允许IDS电流流经,因为开关响应于VDEN电压是低而被解锁存。如在图4B中图解,如果短路仍持续,则IDS电流将变得太高(即大于阈值振幅),开关控制器将断开开关,随后闭合开关以确认短路,并且该过程重复直到开关控制器锁存开关(例如在四次后),如以上所描述。
然而,在没有使用在该公开内容中描述的技术的情况下,为了启用诊断的目的以及为了重设开关电路14(即解锁存锁存的开关)的目的来使用DEN管脚可能存在弊端。如更详细描述,在没有使用在该公开内容中描述的技术的情况下,DEN管脚可能不是很好地适用于重设开关电路14的目的的原因可能是因为微控制器12在没有使用在该公开内容中描述的技术的情况下可能不能够区分不同类型的诊断信息。
如以上所描述,开关控制器可以被配置成输出指示开关电路14经历锁存过载条件的诊断信息。在一些示例中,开关控制器也可以被配置成输出指示开关电路14经历没有输入电压的开路负载条件(也被称为开路负载输入关断条件)的诊断信息。比如,针对汽车应用,服从的要求可能是开关电路14输出诊断信息的两种类型(例如指示开关电路14是否经历锁存过载条件的诊断信号和指示开关电路14是否经历开路负载输入关断条件的诊断信号)。
没有输入电压的开路负载条件(即开路负载输入关断条件)指的是当输入电压等于数字低(例如0V)时是否不存在连接到开关电路14的开关的输出的负载的条件。比如,可以可能的是在操作期间,负载16中的一个变为不连接的(例如由于在汽车应用中的汽车事故,尽管不连接的其它原因是可能的)。开关电路14可以被配置成当在DEN管脚处的电压是高时输出诊断信息,所述诊断信息指示开关电路14是否经历当负载16中的一个是不连接的并且输入电压是数字低(例如0V)时的条件(即指示开路负载输入关断条件)。
应该理解的是开路负载输入关断条件不表示在输入电压是低时负载16中的一个变为不连接的。相反,开路负载输入关断条件表示碰巧有一时间输出管脚中的一个(其应该被连接到负载16中的一个)没有被连接到负载16中的一个并且输入电压处于零伏特。当开关电路14经历开路负载输入关断条件时,响应于在DEN管脚处的电压是高,开关控制器可以经由诊断输出管脚(IS管脚)输出指示开关电路14经历开路负载输入关断条件的诊断信号。
而且,如更详细描述,在一些示例中,开关电路14的输出管脚可以被耦合到与负载16并联耦合的分别的电容器。在这些示例中,即使当负载16中的一个或多个变为不连接时电容器可以保留在适当位置。相应地,在一些示例中,可以不必须的是输出管脚完全地不连接以便存在没有输入电压的开路负载条件(即开路负载输入关断条件)。相反,分别的电容器可以仍被耦合到分别的输出管脚以便存在开路负载输入关断条件。
在其中在该公开内容中描述的技术不被采用的一些情况下,指示锁存过载条件的诊断信号的振幅和指示开路负载输入关断条件的诊断信号的振幅可以是相同的。因为这些的诊断信号的振幅可以是相同的,微控制器12可能不能够确定开关电路14经历锁存过载条件还是开路负载输入关断条件。
图5A-5C是图解响应于锁存过载条件和开路负载输入关断条件的诊断信号的示例的图示图。在正常操作条件中,当在DEN管脚处的电压是高时,开关电路14的开关控制器可以从诊断输出管脚输出电流(即来自IS管脚的IIS),所述电流与经由输出管脚输出的电流(即ILOAD)成比例。如以上所指出,在该公开内容中术语IDS(经过开关电路14的开关的电流)和ILOAD(到一个或多个负载16的电流)可以被可互换地使用。开关电路14处在正常操作条件中表示开关电路14尚未经历锁存过载条件或开路负载输入关断条件。
换句话说,在正常操作期间,开关电路14可以输出表示流到负载16的电流量(即负载电流量)的诊断信息。表示流到负载16的电流量的诊断信息可以是其振幅与流到负载16的电流成比例的诊断信号。比如,开关电路14的开关控制器可以被预配置有比率参数,被称为“kilis”比率。在一些示例中,开关控制器可以将流到负载16的电流(即负载电流)的振幅除以比率参数(即kilis比率),并且输出带有等于负载电流的振幅除以比率参数的振幅的诊断电流。
比如,图5A图解当输入电压是数字高(例如5V)时标示为IKILIS的斜率。针对在正常操作范围内给定的负载电流(即ILOAD或IDS)的振幅,IIS电流等于ILOAD除以kilis。出于该原因,IKILIS被图解为带有固定斜率的直线。作为一个示例,比率参数(即kilis比率)可以等于3000。在该示例中,如果ILOAD等于3A,则IIS等于1 mA(即3A/3000)。从这些意思上讲,当开关电路14正输出电流(其中VIN是数字高并且DEN电压是数字高)时,只要ILOAD处在正常操作范围内,则开关控制器可以经由诊断输出管脚(即IS管脚)输出与负载电流ILOAD的复本成比例的电流。微控制器12可以接收IIS电流,并且基于IIS电流的振幅和kilis比率来确定流到负载16的电流量(即确定ILOAD的振幅)。
在过载或短路(例如响应于锁存过载条件)的情况下,开关电路14的开关控制器可以输出固定振幅的IIS电流(例如10mA)。在该示例中,当存在过载或短路条件时,IIS电流的振幅可以大于最大可允许ILOAD电流除以kilis比率。比如,假定kilis比率是3000并且假定针对ILOAD的最大可允许振幅是29A。换句话说,如果开关控制器确定ILOAD电流大于29A,则开关控制器可以确定到达过载条件,并且可以断开和闭合开关,如以上所描述。
在该示例中,在DEN管脚处的电压是高并且在IN0和/或IN1处的电压是高的情况下,开关控制器可以输出等于ILOAD/kilis比率的电流IIS直到ILOAD等于29A。比如,如果微控制器12接收在0-9.67 mA(即0/3000到29/3000)范围内的IS电流,则微控制器12可以确定开关电路14正操作在正常范围内并且尚未经历锁存过载条件。然而,如果微控制器12确定IS电流的振幅是10 mA,则微控制器12可以确定开关电路14经历锁存过载条件。
比如,图5A图解IFAULT电流。IFAULT电流代表当开关电路14经历锁存过载条件时开关电路14经由诊断输出管脚(IS管脚)输出的电流。如在图5A中图解,IFAULT电流的振幅可以等于或稍微大于ILOAD的最大可允许振幅除以kilis比率。而且,IFAULT电流的振幅可以是固定的,并且不与ILOAD的振幅成比例。
在以上示例中,开关电路14可以输出表示锁存过载条件的诊断信号。然而,开关电路14可以被配置成也输出表示其它条件的诊断信号。比如,如以上所描述,开关电路14可以被配置成输出表示开路负载输入关断条件的诊断信号。开路负载输入关断条件可以是其中在IN0/IN1管脚上不存在输入电压并且负载16不连接到输出管脚的条件。指示开关电路14经历开路负载输入关断条件可能是针对开关电路14和微控制器12(例如系统10)的用户的要求。
可以存在在其中开关电路14的开关控制器可以检测开路负载输入关断条件的各种方式,并且在该公开内容中描述的技术不被限制到在其中检测开路负载输入关断条件的任何特定方式。作为一个示例,开关电路14的要求中的一个可以是当不存在负载时开关的输出要浮置到数字高。在该情况下,如果开关控制器确定VIN是低并且确定在开关电路14的输出处的电压是高,则开关控制器可以确定开关电路14经历开路负载输入关断条件。
在一些示例中,如果开关电路14经历开路负载输入关断条件,则开关电路14的开关控制器可以响应于在DEN管脚处的电压是高来输出指示开关电路14经历开路负载输入关断条件的诊断信号。然而,可以可能的是指示开路负载输入关断条件的诊断信号是指示过载条件的相同诊断信号。在这样的情形下对于微控制器12来说可能不可能的是确定开关电路14经历过载条件还是经历开路负载输入关断条件。
比如,图5B图解响应于开关电路14经历过载条件以及开关电路14经历开路负载输入关断条件从诊断输出管脚输出的电流(即来自IS管脚的IIS电流)。在图5B中,输入电压VIN(例如在IN0/IN1处)是零伏特并且不存在连接的负载16(在VIN是低的并且负载16被连接的情况下ILOAD电流是零)。因为VIN是低,所以不存在输出电流。相应地,图5B的x轴被标示为Vds,其中Vds是形成开关电路14的开关的功率晶体管的漏极-源极电压。在一些示例中,如果Vds是复数值(例如包含实部和虚部),则在图5B中x轴可以代表Vds的模量。IFAULT电流代表指示过载条件的诊断信号,并且IOPENLOAD电流代表指示开路负载输入关断条件的诊断信号。
如所图解,IFAULT电流和IOPENLOAD电流两者的振幅是相同的。相应地,如果在DEN上的电压是高并且微控制器12从IS管脚接收其振幅等于IFAULT的电流,则微控制器12可能不能够确定开关电路14经历开路负载输入关断条件还是过载条件,因为IFAULT和IOPENLOAD的振幅是相同的。额外地,指示开路负载输入关断和过载条件的诊断信号是相同的,也表示DEN管脚不是很好地适用于用来响应于锁存过载条件来重设开关电路14的开关。
比如,微控制器12可以响应于在DEN管脚上的数字高从诊断输出管脚(IS管脚)接收电流,并且微控制器12可以确定电流的振幅等于IFAULT。在该示例中,微控制器12可以确定发生一些条件(例如过载条件或开路负载输入关断条件),但是不能够解决发生哪个条件。比如,当开关电路14经历锁存过载条件时,微控制器12可能误诊断条件并且确定开关电路14经历开路负载输入关断条件。在该示例中,即使解锁存开关电路14的开关可能是不安全的,微控制器12可以将数字低输出到DEN管脚,造成开关解锁存,因为当微控制器12经历锁存过载条件时微控制器12不正确地确定开关电路14经历开路负载输入关断条件。另外,微控制器12可以当开关电路14不经历这样的开路负载输入关断条件时指示开关电路14经历开路负载输入关断条件。
类似地,开关电路14可能经历开路负载输入关断条件,并且微控制器12可能不正确地确定开关电路14经历锁存过载条件(再次因为IFAULT和IOPENLOAD的振幅是相同的)。在该示例中,微控制器12可能不必要地将在DEN管脚处的电压保持为高以不重设开关电路14的开关。此外,微控制器12可能当开关电路14经历开路负载输入关断条件时指示开关电路14经历锁存过载条件。
比如,在图5A和5B中,如果VIN是高(例如5V)并且DEN电压是高,那么如果存在开路负载并且尚未存在锁存过载条件,则开关电路14可以在诊断输出管脚(IS管脚)上不输出电流。如果VIN是高(例如5V)并且DEN电压是高,那么如果存在锁存过载条件,则开关电路14可以在诊断输出管脚上输出等于IFAULT的电流。如果VIN是低(例如0V)并且DEN电压是高,那么如果存在开路负载输入关断条件,则开关电路14可以在诊断输出管脚上输出等于IOPENLOAD的电流。如果VIN是低(例如0V)并且DEN电压是高,那么如果存在锁存过载条件,则开关电路14可以在诊断输出管脚上输出等于IFAULT的电流。然而,因为IOPENLOAD和IFAULT是相同的振幅,微控制器12可能不能够区分开关电路14经历哪个条件。
在该公开内容中描述的技术中,开关电路14可以被配置成:确定开关电路14经历锁存过载条件还是没有输入电压的开路负载条件(即开路负载输入关断条件);输出指示锁存过载条件的第一诊断信号;并且输出指示开路负载输入关断条件的第二、不同的诊断信号。作为一个示例,指示锁存过载条件的第一诊断信号的振幅和指示开路负载输入关断条件的第二诊断信号的振幅可以是不同的。比如,指示锁存过载条件的第一诊断信号的振幅可以是指示开路负载输入关断条件的第二诊断信号的振幅的两倍,尽管在振幅上的差异的其它示例是可能的。
作为另一个示例,开关电路14的开关控制器可以被配置成输出带有第一振幅或第一频率的脉冲作为指示锁存过载条件的第一诊断信号,并且可以被配置成输出带有第二、不同的振幅或第二、不同的频率的脉冲作为指示开路负载输入关断条件的第二诊断信号,而不是从IS管脚当中输出稳定的电流以指示锁存过载条件和开路负载输入关断条件。可以存在其它方式,在其中指示锁存过载条件的第一诊断信号和指示开路负载输入关断条件的第二诊断信号可以是不同的,并且在该公开内容中描述的技术不应该被认为是限制到以上的示例。
仅为了图解的目的,关于下述来描述技术:指示锁存过载条件的第一诊断信号是电流,所述电流的振幅是指示开路负载输入关断条件的第二诊断信号的电流的振幅的两倍。比如,图5C图解IFAULT电流和IOPENLOAD电流。在图5C中,输入电压VIN等于零伏特。类似于图5B,因为VIN是低,所以不存在输出电流。相应地,图5C的x轴被标示为Vds,其中Vds是形成开关电路14的开关的功率晶体管的漏极-源极电压。在一些示例中,如果Vds是复数值(例如包含实部和虚部),则在图5C中x轴可以代表Vds的模量。如所图解,如果开关电路14经历锁存过载条件,则开关电路14的开关控制器经由诊断输出管脚(IS管脚)输出指示锁存过载条件的带有第一振幅的电流(即IFAULT电流)。如也所图解,如果开关电路14经历开路负载输入关断条件,则开关电路14的开关控制器经由诊断输出管脚输出指示开路负载输入关断条件的带有第二振幅的电流(即IOPENLOAD电流)。
在该方式中,微控制器12可以能够确定开关电路14经历锁存过载条件还是开路负载输入关断条件。比如,微控制器12可以从开关电路14的IS管脚接收电流,其中电流是表示开关电路14经历的条件的诊断信号。微控制器12可以确定电流的振幅,并且如果振幅等于IFAULT,则微控制器12可以确定开关电路14经历锁存过载条件。如果振幅等于IOPENLOAD,则微控制器12可以确定开关电路14经历开路负载输入关断条件。
相应地,开关电路14的DEN管脚可以被配置成实施多个功能。比如,DEN管脚可以被配置成启用/禁用诊断功能,并且另外可以被配置成当开关由于锁存过载条件被锁存时解锁存开关电路14的开关。比如,在DEN管脚处的电压从高转变到低(例如在DEN管脚上的电压的下降沿)可以造成开关解锁存。采用用于多个功能的DEN管脚允许重设开关电路14(例如解锁存开关)而不需要另外的重设管脚。
此外,尽管以上示例描述为了额外的解锁存响应于锁存过载条件而被锁存的开关的目的来使用DEN管脚,但是技术不是那样限制的。在一些示例中,为了额外的解锁存开关的目的,代替DEN管脚或除了DEN管脚之外可以使用DSEL管脚。比如,为了解锁存的目的重新使用DSEL管脚可以类似于以上关于DEN管脚所描述的方式。然而,在一些但不是所有的示例中,重新使用DSEL管脚用于解锁存可能要求DEN管脚是有效的(例如在DEN管脚上的数字高)。而且,在DSEL管脚上的电压的上升沿或下降沿可以造成开关解锁存。
比如,如果微控制器12确定开关电路14要被重设,在该示例中,则微控制器12可以激活DEN管脚(即将数字高输出到DEN管脚)。另外,微控制器12可以输出高电压(如果DSEL电压对DSEL管脚是低)或低电压(如果DSEL电压对DSEL管脚是高)。作为响应,当DEN管脚是有效的时,开关控制器可以解锁存锁存的开关。类似于DEN管脚的示例,采用DSEL管脚用于多个功能允许重设开关电路14(例如解锁存开关)而不需要另外的重设管脚。
在该公开内容中描述的技术中,如果微控制器12接收带有等于IOPENLOAD的振幅的诊断信号,则微控制器12可以确定开关电路14经历开路负载输入关断条件并且不经历锁存过载条件。作为响应,微控制器12可以将数字低输出到DEN管脚(或使用如以上所描述的DSEL管脚)而不需要确定额外的安全措施是否需要以保护免于过载条件。如果微控制器12接收带有等于IFAULT的振幅的诊断信号,则微控制器12可以确定开关电路14经历锁存过载条件,并且可以将在DEN管脚处的电压维持为数字高从而开关电路14的开关保留为锁存并且能够采取保护性措施以处理过载条件。
此外,用在该公开内容中描述的技术,微控制器12可以不需要同步输出到DEN管脚(或DSEL管脚,如果DSEL管脚被用于重设,如以上所描述)的电压(例如DEN电压)和输出到IN0/IN1的电压(例如VIN电压)与到开关电路14的供给电压(Vs)。比如,微控制器12可以基于示例不管输入电压如何都将电压输出到DEN管脚或DSEL管脚。换句话说,当微控制器12将电压输出到DEN管脚或类似地到DSEL管脚时的时机可以不需要与当微控制器12输出高VIN电压或低VIN电压时的时机同步(即不与输入电压的PWM循环同步)。
比如,微控制器12从开关电路14的IS管脚接收电流并且经由模数转换器(A-D转换器)将模拟信号转换成数字信号。在其中IFAULT和IOPENLOAD的振幅是相同的示例中,微控制器12可能需要在VIN电压在PWM信号中变为高之前将从IS管脚接收的电流转换到数字信号。相应地,在其中IFAULT等于IOPENLOAD的示例中,微控制器12可能需要同步何时将电压输出到DEN管脚以及何时将电压输出到输入管脚。
在该公开内容中描述的技术中,这样的同步可能不是需要的。比如,图14A和14B是图解响应于过载条件和开路负载输入关断条件的开关电路14的输出的图示图。在图14A和14B中,输入电压(VIN)是脉冲宽度调制(PWM)信号。而且,在图14A和14B中,开关电路14初始地经历过载条件(即故障条件),并且当故障条件不再存在时,开关电路14经历开路负载输入关断条件。
图14A图解依据一些其它示例的技术。如在图14A中图解,在过载条件的时间期间,开关电路14在IS管脚上输出VFAULT电压(即流经连接到IS管脚的电阻器的IFAULT电流)。特别地,开关电路14在过载条件期间输出与VIN电压同步的VFAULT电压。随后在开路负载条件期间开关电路14在每次VIN等于零时输出VFAULT电压。相应地,在图14A中图解的示例中,在微控制器12接收VFAULT电压以确定开关电路14经历过载还是开路负载输入关断条件的实例下,微控制器12可能需要确定VIN是高还是低。这要求在VIN的PWM输出和VFAULT的接收之间的同步。
图14B图解依据该公开内容的技术。因为指示过载的IS电流和指示开路负载输入关断条件的IS电流具有不同的振幅,开关电路14可以在过载条件期间(而不是只在当VIN是高时期间)恒定地输出VFAULT电压,并且可以在当VIN是低的并且开关电路14正经历开路负载输入关断条件的时间期间输出是一半VFAULT的电压。比如,如在图14B中图解,在开关电路正经历过载条件的整个时间期间,开关电路14可以从IS管脚输出VFAULT电压,而不是只在当VIN是高时的时间期间,如在图14A中图解(即VFAULT电压不需要与VIN电压同步)。随后,当开关电路14经历开路负载输入关断条件时,开关电路14可以在当VIN是低时的时间期间输出电压,所述电压是VFAULT的电压的一半。在该方式中,仅有来自IS管脚的输出的振幅可能被需要以确定开关电路14正经历过载条件还是开路负载输入关断条件,而没有任何同步。
图6是更详细图解图1的开关电路的示例的框图。比如,图6更详细图解开关电路14的开关控制器18。如所图解,开关控制器18包含诊断逻辑20、过载检测器22、RS触发器24、以及四个标示为IS0、IF、IOL、和IS1的电流源。
在图6中,IF电流指的是开关电路14输出以指示锁存过载条件的IFAULT电流。IOL电流指的是开关电路14输出以指示开路负载输入关断条件的IOPENLOAD电流。IS0电流指的是表示流经耦合到输出管脚OUT0-OUT2中的一个或多个的负载16的电流量的电流水平,并且IS1电流指的是表示流经耦合到输出管脚OUT3-OUT5中的一个或多个的负载16的电流量的电流水平。比如,如所图解,IS0等于IL0除以killis比率,并且IS1等于IL1除以killis比率。IL0是流经耦合到OUT0-OUT2的负载16的电流(即OUT0-OUT2的负载电流)并且IL1是流经耦合到OUT3-OUT5的负载16的电流(即OUT3-OUT5的负载电流)。
过载检测器22可以被配置成确定是否发生锁存过载条件。锁存过载条件的示例包含在脉冲宽度调制(PWM)输入信号内多次发生的过电流、过温度、和温度快速变化。比如,过载检测器22可以确定流经开关的电流是否大于阈值电流以确定诸如短路的过电流是否发生。过载检测器22可以确定在开关电路14内的温度是否变为大于温度阈值并且可以确定在开关电路14内的温度变化是否比阈值变得更快速,作为在当输入电压在PWM信号中是高时期间多次发生的过载条件的示例。作为另一个示例,过载检测器可以确定开关的漏极-源极电压(即跨过漏极和源极的电压或Vds)是否大于阈值,作为在当输入电压在PWM信号中是高时期间多次发生的过载条件的另一个示例。比如,Vds等于Ids(即经过开关的电流)乘以电阻。如果Vds在阈值之上,则它将表示Ids大于阈值并且开关电路14经历过载条件。过载检测器22可以当检测到过载条件时将数字高输出到RS触发器24的信号(S)输入。
RS触发器24的Q输出可以指示过载检测器22是否检测到过载条件,并且RS触发器24可以将过载信号输出到诊断逻辑20。RS触发器24的Q’输出可以输出造成开关电路的开关锁存或解锁存的过载锁存信号。比如,如所图解,开关电路14的DEN管脚被耦合到RS触发器24的重设(R)输入。当开关要被锁存时,Q’可以输出信号,造成开关要被锁存。随后当在DEN管脚处的电压从高转变到低时,RS触发器24被重设并且Q’输出造成开关解锁存的信号。
在图6中图解的示例中,将DEN管脚从高转变到低造成开关电路14中的所有开关解锁存。然而,在一些示例中,解锁存开关电路14中的所有开关可能不是必须的。作为替代地,可能所期望的是选择哪些开关要被解锁存。针对开关的可选择的解锁存,在一些示例中,开关电路14可以包含AND门,其中到AND门的输入是DSEL管脚和DEN管脚。在该示例中,如果在DSEL管脚上的电压是低并且在DEN管脚上的电压从高转变到低(例如下降沿),则开关电路14可以解锁存第一输入/输出通道(例如IN0/OUT0-OUT2)且不是第二输入/输出通道(例如IN1/OUT3-OUT5)的开关,并且如果在DSEL管脚上的电压是高并且在DEN管脚上的电压从高转变到低,则开关电路14可以解锁存第二输入/输出通道且不是第一输入/输出通道。
在该方式中,通过采用接收DEN管脚和DSEL管脚电压作为输入的AND门,选择哪些开关要被解锁存可以是可能的。AND门的使用在每个示例中不是必须的,并且仅用于图解的目的而被描述。在一些示例中,开关电路14可以包含AND门,但是是否采用AND门可以是可选择的。比如,如果所有开关要被解锁存,则可以不使用AND门,但是如果开关要被选择性地解锁存,则可以使用AND门。
如在图6中图解,诊断逻辑20可以接收下述作为输入:IN0和IN1电压、DSEL电压、OUT0-OUT2和OUT3-OUT5电压(在该示例中,OUT0-OUT2被连接在一起并且OUT3-OUT5被连接在一起)、以及过载信号。基于这些输入,诊断逻辑20可以确定从IS管脚输出哪个电流。比如诊断逻辑20可以基于DSEL电压来确定是IN0/OUT0-OUT2通道要被诊断还是IN1/OUT3-OUT5通道要被诊断。如果DSEL电压是低,则诊断逻辑20可以确定IN0/OUT0-OUT2通道要被诊断,并且如果DSEL电压是高,则诊断逻辑20可以确定IN1/OUT3-OUT5通道要被诊断,或反之亦然。为了简化描述,关于IN0/OUT0-OUT2通道来描述技术;然而,技术可以针对IN1/OUT3-OUT5通道是相同的。
诊断逻辑20可以被配置成确定开关电路14是否经历开路负载输入关断条件。比如,当在IN0处的输入电压VIN是低时,诊断逻辑20可以确定在OUT0-OUT2处的电压。如果诊断逻辑20确定在OUT0-OUT2处的电压是高,则诊断逻辑20可以确定不存在连接到OUT0-OUT2管脚中的一个或多个的负载16。换句话说,诊断逻辑20可以被配置成确定是否存在当VIN是低(例如零)并且不存在连接到OUT0-OUT2的负载16时的实例。
诊断逻辑20也可以被配置成确定开关电路14是否经历锁存过载条件。比如,诊断逻辑20可以接收过载信号,并且基于过载信号,诊断逻辑20可以确定开关电路14是否经历锁存过载条件。
基于开关电路14经历开路负载输入关断条件、锁存过载条件、还是既不是开路负载输入关断条件也不是锁存过载条件,诊断逻辑20可以允许来自IS0、IF、IOL、和IS1中的一个的电流从IS管脚输出。比如,如在图6中图解,当DEN电压是高时,IS管脚经过电阻器RS输出一个IS0、IF、IOL、和IS1电流并且到地。在图6中,诊断逻辑20当DEN电压是高时确定IS0、IF、IOL、或IS1是否流出IS管脚。
比如,假定DSEL是低(选择IN0/OUT0-OUT2通道)并且诊断逻辑20确定IN0/OUT0-OUT2通道不经历锁存过载条件或开路负载输入关断条件。在该示例中,当DEN电压是高时,诊断逻辑20可以造成IS管脚输出IS0电流,所述IS0电流指示流到耦合到OUT0-OUT2的负载16中的一个或多个的电流量。作为另一个示例,假定DSEL是高(选择IN1/OUT3-OUT5通道)并且诊断逻辑20确定IN1/OUT3-OUT5通道不经历锁存过载条件或开路负载输入关断条件。在该示例中,当DEN电压是高时,诊断逻辑20可以造成IS管脚输出IS1电流,所述IS1电流指示流到耦合到OUT3-OUT5的负载16中的一个或多个的电流量。
在一些示例中,假定DSEL是低并且诊断逻辑20基于来自RS触发器24的过载信号确定IN0/OUT0-OUT2通道经历锁存过载条件。在这些示例中,诊断逻辑20可以造成IS管脚输出IF电流(即IFAULT电流),所述IF电流指示开关电路14在IN0/OUT0-OUT2通道上经历锁存过载条件。如果DSEL是高并且诊断逻辑20确定IN1/OUT3-OUT5通道经历锁存过载条件,则相同情况将会发生。
在一些示例中,假定DSEL是低并且诊断逻辑20基于当IN0是低时在OUT0-OUT2处的电压是高确定IN0/OUT0-OUT2通道经历开路负载输入关断条件。在这些示例中,当IN0是低时诊断逻辑20可以造成IS管脚输出IOL电流(即IOPENLOAD电流),所述IOL电流指示开关电路14在IN0/OUT0-OUT2通道上经历开路负载输入关断条件。如果DSEL是高并且诊断逻辑20确定IN1/OUT3-OUT5通道经历开路负载输入关断条件,则相同情况将会发生。
在图6中图解的示例中,IF电流代表指示锁存过载条件的发生的第一诊断信号,并且IOL电流代表指示开路负载输入关断条件的发生的第二、不同的诊断信号。在图6图解的示例中,IF电流的振幅和IOL电流的振幅可以是不同的。作为一个示例,IOL电流的振幅可以是IF电流的一半振幅(即IOL=IF/2)。
在该方式中,图6图解开关控制器18的示例,所述开关控制器18允许开关电路14输出表示锁存过载条件的第一诊断信号和表示开路负载输入关断条件的第二、不同的诊断信号。而且,利用如在图6中图解的开关控制器18,DEN管脚可以提供多个功能。比如,在DEN管脚上的电压可以指示是否解锁存由于锁存过载条件而被锁存的开关,并且在DEN管脚上的电压可以启用或禁用开关电路14的诊断功能性。比如,当DEN电压是低时可能不存在在IS管脚上输出的电流,表示不对微控制器12提供诊断信息。
换句话说,如果在DEN管脚处的电压是高,则开关控制器18可以启用到微控制器12的诊断信息的输出。如果在DEN管脚处的电压是低,则开关控制器18可以禁用到微控制器的诊断信息的输出。此外,如果在DEN管脚处的电压是高,则开关控制器18可以解锁存由于锁存过载条件而被锁存的开关,允许DEN管脚被用于重设功能性,除了被用于诊断信息的输出的启用或禁用之外。
在以上描述的示例中,开路负载输入关断条件的条件指的是负载16不被连接或另外不存在连接到输出管脚的负载。然而,在一些示例中,输出管脚可以被耦合到接地的电容器,除了被耦合到一个或多个负载16之外。在该情况下,开路负载输入关断条件可以表示在输出管脚上仍存在电容器。换句话说,在该公开内容中描述的技术可以可应用到在电容性负载的情况下的开路负载输入关断条件。
图7A和7B是图解响应于锁存过载条件和开路负载输入关断条件的诊断信号的额外示例的图示图。比如,图7A图解VIN等于数字高(例如5V)并且诊断信号指示锁存过载条件(即IFAULT)的示例。如所图解,图7A基本上类似于图5A。
图7B图解VIN等于数字低(例如0V)并且诊断信号指示开路负载输入关断条件的示例。然而,在图7B的示例中,在输出管脚上存在电容性负载。因为在输出管脚上的电容性负载,形成连接到输出的开关的功率晶体管的漏极-源极电压(Vds)可以是复数(例如包含实部和虚部)。相应地,图7B的x轴被图解为是Vds的模量。在该情况下,IS电流(IIS)等于与在开关电路14的输出管脚处的电压成比例的电流IVOUT。比如,因为在输出管脚上的电容性负载,基于以下更详细描述的上拉电阻器和电容性负载而在输出电压(VOUT)中存在上升时间。IS电流跟踪该上升时间,如通过IOPENLOAD的斜线部分图解,并且在上升时间后停留在IOPENLOAD水平处。IVOUT电流可以小于IOPENLOAD电流,其是为何在图7B中图解的斜部分可以被认为是IVOUT电流。换句话说,在一些示例中,当开关控制器18输出表示开路负载输入关断条件的诊断信号时,开关控制器18可以在输出电压的上升时间期间输出与输出电压成比例的诊断信号。而且,在该示例中,|Vds|电压可以缓慢地衰减。
图8是图解带有电容性负载的开路负载输入关断条件的示例的框图。如所图解,VS电压被耦合到12V,DEN管脚被耦合到5V,在图8中被图解为IN的输入管脚(例如IN0或IN1)被耦合到地(即VIN等于零),并且在图8中被图解为OUT的输出管脚不被耦合到负载16但是被耦合到电容性负载COUT。因为VIN是零并且OUT管脚不被连接到负载16,所以开关电路14处于开路负载输入关断条件。而且,因为在DEN管脚处的电压是5V(例如数字高),所以诊断能力被启用并且开关控制器18被配置成经由IS管脚输出表示开路负载输入关断条件的电流。
图8图解与在图6中图解的开关控制器18的示例相关的开关控制器18的额外部件。如所图解,在图8中开关控制器18包含门驱动器(GD)26,所述门驱动器(GD)26接收输入电压并且造成晶体管M0开启或关闭。晶体管M0是在开关电路14中的开关的一个示例。
当VIN等于零时,开关控制器18造成开关S0闭合,允许电流从VS流经电阻器ROUT和电容器COUT。开关控制器18造成开关S0闭合的时间被称为tDL_DIAG。然而,因为跨过电容器COUT的电压不能够瞬时变化,所以在OUT管脚处的电压(VOUT)基于由ROUT和COUT限定的时间常数从零伏特缓慢地上升到VS。换句话说,在时间tDL_DIAG,开关S0闭合并且在VOUT等于VS前存在某一上升时间。
如在图8中图解,开关控制器18包含电压控制电流源(VCCS)32。VCCS 32是在图6中描述的电流源IOL的一个示例。换句话说,VCCS 32输出带有振幅IOL的电流以指示开关电路14经历开路负载输入关断条件。
VCCS 32包含电流控制器28和电流源30。电流控制器28可以确定在OUT管脚处的电压(VOUT),并且造成电流源30输出与VOUT成比例的电流。如在图8中图解,电流源30的输出是开关电路14经由IS管脚输出的电流。比如,由IS管脚输出的电流流经RS电阻器,造成跨过RS电阻器的电压VIS。
如以上所描述,电流源30输出的电流与VOUT电压成比例。相应地,因为在VOUT处的电压基于由ROUT和COUT限定的上升时间来上升,由电流源30输出的电流(即IS电流)的振幅成比例地上升。当VOUT电压上升到VS,电流源30的电流输出的振幅等于IOPENLOAD。在该方式中,响应于开路负载输入关断条件的IS电流跟踪在图7B中图解的IOPENLOAD电流(即开始低并且上升到IOPENLOAD振幅)。
图9是图解没有电容性负载的开路负载输入关断条件的示例的框图。图9基本上类似于图8,除了电容器COUT不被耦合到OUT管脚。相应地,在图9图解的示例中,在时间tDL_DIAG,当开关控制器18闭合开关S0时,VOUT电压实际上瞬间跳到VS。这造成由电流源30输出的电流也实际上瞬间跳到IOPENLOAD。在图9的示例中,由IS管脚输出的电流看似等同于在图5C中图解的IOPENLOAD电流。
图10A和10B是图解在带有电容性负载的开路负载输入关断条件中的输出电压和诊断信号的示例的图示图。比如,在时间tDL_DIAG,开关控制器18闭合开关S0,其进而造成VOUT电压上升,如在图10A中图解。如在图10B中图解,IS电流(IIS)因为电压控制电流源(VCCS)32输出与VOUT成比例的电流所以也开始上升。在图10A和10B中,IS电流与VOUT成比例(如在图10B中由IOUT图解),只要VOUT小于VS-3V。在VOUT大于或等于VS-3V后(即VOUT大于或等于VS-3V并且小于或等于VS)。随后,IS电流等于IOL,其如以上所描述指的是IOPENLOAD振幅。如以上所描述,在图10A和10B中斜率的陡峭度基于ROUT和COUT。
图11A和11B是图解在带有电容性负载的开路负载输入关断条件中的输出电压和诊断信号的示例的图示图。在图11A和11B中,因为不存在电容性负载(即没有COUT),所以针对VOUT电压不存在上升时间并且因而针对IIS电流没有上升时间。比如,如在图11A和11B中图解,在时间tDL_DIAG,VOUT电压的振幅从零实际上瞬时上升到近似VS。因为IIS电流的振幅与VOUT电压成比例,所以IIS电流的振幅也实际上瞬时上升到IOL振幅(即IOPENLOAD振幅)。
图12是图解依据该公开内容的示例技术的流程图。比如,开关控制器18可以确定开关电路14是否经历锁存过载条件和没有输入电压的开路负载条件(例如开路负载输入关断条件)中的一个(34)。锁存过载条件的示例包含过电流(在阈值之上的电流)、过温度(在阈值之上的温度)、以及在脉冲宽度调制(PWM)输入信号内多次(例如四次)发生的快速温度变化,如在图2A、2B、3A、3B、4A和4B中图解。没有输入电压的开路负载的示例包含当输入电压是低(例如零)并且不存在连接到开关电路14的输出的负载16时的实例。比如,图8和图9图解没有输入电压的开路负载(其中不存在输入电压并且不存在连接到开关电路14的输出的负载16)的示例。
开关电路14可以在开关电路14的诊断使能(DEN)管脚处从微控制器12接收电压(36)。在一些示例中,开关电路14可以在DEN管脚处接收电压而不管当开关电路14在开关电路14的输入管脚处接收PWM信号的高电压或低电压时的时间。开关控制器18可以基于在DEN管脚处的电压启用或禁用诊断信息的输出(38)。比如,如果在DEN管脚处的电压是高,则开关控制器18可以启用诊断信息(例如诊断信号)的输出,并且如果在DEN管脚处的电压是低,则开关控制器18可以禁用诊断信息的输出。
在一些示例中,当DEN电压从高转变到低时,开关控制器18可以解锁存锁存的开关。在一些示例中,当DEN电压是高时,如果在DSEL管脚上的电压从高转变到低或从低转变到高则开关控制器18可以解锁存锁存的开关。在该方式中,技术可以为了额外的重设开关电路14的目的来采用开关电路14的管脚。
开关控制器18可以响应于确定开关电路14经历锁存过载条件经由诊断输出管脚(IS管脚)将第一诊断信号输出到微控制器12(40)。开关控制器18可以响应于确定开关电路14经历锁存没有输入电压的开路负载条件经由诊断输出管脚(IS管脚)将第二、不同的诊断信号输出到微控制器12(42)。
作为一个示例,开关控制器18可以输出带有第一振幅的电流以输出第一诊断信号,并且可以当不存在输入电压时输出带有第二、不同的振幅的电流以输出第二诊断信号。比如,在一些示例中,当VIN是零并且开关电路14经历开路负载输入关断条件时,开关控制器18可以输出第二诊断信号。在一些示例中,第一振幅可以是第二振幅的两倍。而且,输出第二、不同的诊断信号可以包含在输出电压的上升时间期间输出与输出电压成比例的第二、不同的诊断信号(如在图7B中图解)。换句话说,为了输出第二、不同的诊断信号,开关控制器18可以被配置成在输出电压的上升时间期间输出与输出电压成比例的第二、不同的诊断信号。
在一些示例中,为了输出第二诊断信号,开关控制器18可以经由诊断输出管脚输出电流,所述电流的振幅在输出电压的上升时间中的至少一部分内与开关电路14的输出电压成比例。比如,第二诊断信号指示没有输入电压的开路负载条件。在一些示例中,尽管负载16可能是不连接的,电容性负载(例如电容器COUT)可能仍被连接到开关电路14的输出管脚。在这些示例中,如在图10A和10B中图解,来自诊断输出管脚的电流的振幅在输出电压的上升时间中的至少一部分内与开关电路14的输出电压(VOUT)成比例。比如,针对当VOUT电压从零上升到VS-3V时的上升时间的部分,从诊断输出管脚输出的电流(即在图10B中图解的IIS电流)的振幅与输出电压成比例。
图13是图解依据该公开内容的示例技术的另一个流程图。如所图解,微控制器12可以将电压输出到开关电路14的DEN管脚(44)。比如,微控制器12可以通过将电压输出到开关电路14的DEN管脚来启用或禁用诊断信息从开关电路14的输出。而且,微控制器12可以当开关电路14的开关由于锁存过载条件被锁存时通过将电压输出到开关电路14的DEN管脚(或DSEL管脚,如以上所描述)来造成开关电路14的开关的解锁存。
此外,微控制器12可以被配置成输出脉冲宽度调制(PWM)信号作为到开关电路14的输入电压。在一些示例中,微控制器12可以将电压输出到开关电路14的DEN管脚用于启用或禁用诊断信息的输出以及解锁存由于锁存过载条件而锁存的开关,不管当微控制器12输出PWM输入电压信号的高电压或低电压时的时间。类似地,在其中DSEL管脚被用来解锁存的示例中,微控制器12可以将电压输出到DSEL管脚用于解锁存,不管当微控制器12输出PWM输入电压信号的高电压或低电压时的时间。
如果开关电路14经历锁存过载条件或没有输入电压的开路负载条件,微控制器12可以响应于微控制器12在DEN管脚上输出高电压而从开关电路14接收第一或第二诊断信号中的一个(46)。微控制器12可以基于微控制器12接收第一诊断信号还是第二、不同的诊断信号来确定开关电路14经历锁存过载条件还是没有输入电压的开路负载条件(48)。比如,如果微控制器12接收带有第一振幅的电流作为第一诊断信号,则微控制器12可以确定开关电路14经历锁存过载条件。如果微控制器12接收带有第二、不同的振幅的电流作为第二诊断信号,则微控制器12可以确定开关电路14经历没有输入电压的开路负载条件。
该公开内容的技术可以被实施在各种各样的带有集成电路(IC)或组IC(即芯片组)的装置或设备中。在该公开内容中描述各种部件、模块、或单元以强调配置成执行公开的技术的装置的功能性方面,但是不必要求由不同硬件单元来实现。相反地,各种单元可以在硬件单元中组合或由一批相互协作的硬件单元来提供。
已描述各种示例。这些示例和其它示例在所附权利要求的范围内。
Claims (15)
1.一种用于开关电路的方法,包括:
确定开关电路是否经历锁存过载条件和没有输入电压的开路负载条件中的一个;
响应于确定开关电路经历锁存过载条件,输出指示开关电路经历锁存过载条件的第一诊断信号;并且
响应于确定开关电路经历没有输入电压的开路负载条件,输出指示开关电路经历没有输入电压的开路负载条件的第二、不同的诊断信号,
其中所述方法进一步包括以下之一:
在开关电路的诊断使能(DEN)管脚上接收电压;
基于在诊断使能管脚处接收的电压来启用或禁用诊断信息的输出;
当开关电路的开关由于锁存过载条件被锁存时基于在诊断使能管脚处接收的电压来解锁存开关电路的开关;
或
在开关电路的诊断使能(DEN)管脚上接收数字高电压;
当在诊断使能管脚上的电压是数字高时在开关电路的诊断选择(DSEL)管脚上接收从数字高到数字低或从数字低到数字高的电压转变;
如果在诊断使能管脚上的电压是数字高,当开关电路的开关由于锁存过载条件被锁存时基于在诊断选择管脚处接收的电压转变来解锁存开关电路的开关,
其中在诊断选择管脚处的电压被用来选择其诊断信息要被输出的输入/输出通道。
2.权利要求1的所述方法,其中输出第一诊断信号包括输出带有第一振幅的电流,并且其中输出第二、不同的诊断信号包括当不存在输入电压时输出带有第二、不同的振幅的电流。
3.权利要求2的所述方法,其中第一振幅是第二振幅的两倍。
4.权利要求1的所述方法,其中输出第二、不同的诊断信号包括在输出电压的上升时间期间输出与所述输出电压成比例的第二、不同的诊断信号。
5.权利要求1的所述方法,进一步包括:
接收输入电压作为脉冲宽度调制(PWM)信号;并且
在所述开关电路的所述诊断使能管脚处接收用于启用或禁用诊断信息的输出以及解锁存由于锁存过载条件被锁存的开关的电压,不管接收PWM输入电压信号的高电压或低电压的时间。
6.权利要求1的所述方法,其中锁存过载条件包括多次发生在脉冲宽度调制(PWM)输入信号内的过电流、过温度、温度快速变化、和开关的漏极-源极电压大于阈值中的一个,并且其中没有输入电压的开路负载条件包括当输入电压是低并且不存在连接到开关电路的输出的负载时的实例。
7.一种开关电路,包括:
一个或多个开关;
诊断使能(DEN)管脚;
诊断选择(DSEL)管脚;
诊断输出管脚;和
开关控制器,所述开关控制器被配置成:
确定开关电路是否经历锁存过载条件和没有输入电压的开路负载条件中的一个;
响应于确定开关电路经历锁存过载条件,经由诊断输出管脚输出指示开关电路经历锁存过载条件的第一诊断信号;并且
响应于确定开关电路经历没有输入电压的开路负载条件,经由诊断输出管脚输出指示开关电路经历没有输入电压的开路负载条件的第二、不同的诊断信号,
其中开关控制器被配置成以下之一:
基于在诊断使能管脚处接收的电压来启用或禁用诊断信息的输出,
当开关电路的一个或多个开关由于锁存过载条件被锁存时基于在诊断使能管脚处接收的电压来解锁存一个或多个开关;
或
基于在诊断选择管脚处的电压来选择其诊断信息要被输出的输入/输出通道,
如果在诊断使能管脚上的电压是数字高,当开关电路的一个或多个开关由于锁存过载条件被锁存时基于在诊断选择管脚处接收的电压转变来解锁存一个或多个开关。
8.权利要求7所述的开关电路,其中开关控制器被配置成输出带有第一振幅的电流以输出第一诊断信号,并且输出带有第二、不同的振幅的电流以输出第二诊断信号。
9.权利要求8所述的开关电路,其中第一振幅是第二振幅的两倍。
10.权利要求7所述的开关电路,其中为了输出第二、不同的诊断信号,开关控制器被配置成在输出电压的上升时间期间输出与所述输出电压成比例的第二、不同的诊断信号。
11.权利要求7所述的开关电路,进一步包括:
输入管脚,所述输入管脚被配置成接收输入电压作为脉冲宽度调制(PWM)信号;和
诊断使能(DEN)管脚,所述诊断使能(DEN)管脚被配置成接收用于启用或禁用诊断信息的输出以及解锁存由于锁存过载条件被锁存的开关的电压,不管当输入管脚接收PWM输入电压信号的高电压或低电压时的时间。
12.权利要求7所述的开关电路,其中锁存过载条件包括多次发生在脉冲宽度调制(PWM)输入信号内的过电流、过温度、温度快速变化、和开关的漏极-源极电压大于阈值中的一个,并且其中没有输入电压的开路负载条件包括当输入电压是低并且不存在连接到开关电路的输出的负载时的实例。
13.一种用于开关电路的系统,包括:
微控制器,所述微控制器被配置成基于微控制器从开关电路接收第一诊断信号还是从开关电路接收第二、不同的诊断信号来确定开关电路经历锁存过载条件还是没有输入电压的开路负载条件;
通过将电压输出到开关电路的诊断使能(DEN)管脚来启用或禁用诊断信息从开关电路的输出,并且
当开关电路的开关由于锁存过载条件被锁存时通过将电压输出到开关电路的诊断使能管脚和开关电路的诊断选择(DSEL)管脚中的一个来解锁存开关电路的开关。
14.权利要求13的所述系统,其中微控制器被配置成当微控制器接收包括带有第一振幅的电流的第一诊断信号时确定开关电路经历锁存过载条件,并且其中微控制器被配置成当微控制器接收包括带有第二、不同的振幅的电流的第二诊断信号时确定开关电路经历没有输入电压的开路负载条件。
15.权利要求13的所述系统,其中微控制器被配置成输出脉冲宽度调制(PWM)信号作为到开关电路的输入电压,并且其中微控制器被配置成将电压输出到所述开关电路的所述诊断使能管脚用于启用或禁用诊断信息的输出以及解锁存由于锁存过载条件被锁存的开关,不管当微控制器输出PWM输入电压信号的高电压或低电压时的时间。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/159177 | 2014-01-20 | ||
US14/159,177 US9608428B2 (en) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | Distinguishing between overload and open load in off conditions |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104795786A CN104795786A (zh) | 2015-07-22 |
CN104795786B true CN104795786B (zh) | 2018-08-17 |
Family
ID=53498010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510027086.1A Active CN104795786B (zh) | 2014-01-20 | 2015-01-20 | 区分过载条件和开路负载输入关断条件 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9608428B2 (zh) |
CN (1) | CN104795786B (zh) |
DE (1) | DE102015100796A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10079594B2 (en) * | 2016-10-03 | 2018-09-18 | Infineon Technologies Ag | Current reduction for activated load |
WO2019027461A1 (en) * | 2017-08-03 | 2019-02-07 | Cummins Inc. | OPEN LOAD DIAGNOSTICS FOR PULSE WIDTH MODULATION (PWM) REGULATED LOADS |
US11167646B2 (en) | 2018-09-04 | 2021-11-09 | Lear Corporation | Input fault detection system |
DE102021112935A1 (de) | 2021-05-19 | 2022-11-24 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Elektronische Stromverteileranordnung zum Absichern kapazitiver Lasten |
CN116382385B (zh) * | 2023-04-03 | 2024-03-05 | 无锡市稳先微电子有限公司 | 一种温度控制方法、温度控制电路、智能电子开关和汽车 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5920452A (en) * | 1998-06-01 | 1999-07-06 | Harris Corporation | Circuit and method for protecting from overcurrent conditions and detecting an open electrical load |
US6373671B1 (en) * | 1998-10-16 | 2002-04-16 | Hitachi, Ltd. | Apparatus with an over-current shutdown means and an over-temperature shutdown means |
CN101523227A (zh) * | 2006-08-30 | 2009-09-02 | 株式会社爱德万测试 | 元件判断装置、方法、程序、记录介质以及测定装置 |
CN101876684A (zh) * | 2010-06-04 | 2010-11-03 | 深圳和而泰智能控制股份有限公司 | 可控硅失效检测与保护方法及其装置 |
CN102207531A (zh) * | 2011-03-08 | 2011-10-05 | 深圳和而泰智能控制股份有限公司 | 调节交流负载功率的可控硅状态检测方法、装置及电路 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH074644Y2 (ja) | 1989-11-10 | 1995-02-01 | アルプス電気株式会社 | 負荷制御回路の自己診断回路 |
JP4529666B2 (ja) * | 2004-03-03 | 2010-08-25 | 株式会社デンソー | 負荷駆動装置及び負荷駆動制御方法 |
WO2006059646A1 (ja) | 2004-11-30 | 2006-06-08 | Autonetworks Technologies, Ltd. | 電力供給制御装置 |
-
2014
- 2014-01-20 US US14/159,177 patent/US9608428B2/en active Active
-
2015
- 2015-01-20 DE DE102015100796.7A patent/DE102015100796A1/de active Pending
- 2015-01-20 CN CN201510027086.1A patent/CN104795786B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5920452A (en) * | 1998-06-01 | 1999-07-06 | Harris Corporation | Circuit and method for protecting from overcurrent conditions and detecting an open electrical load |
US6373671B1 (en) * | 1998-10-16 | 2002-04-16 | Hitachi, Ltd. | Apparatus with an over-current shutdown means and an over-temperature shutdown means |
CN101523227A (zh) * | 2006-08-30 | 2009-09-02 | 株式会社爱德万测试 | 元件判断装置、方法、程序、记录介质以及测定装置 |
CN101876684A (zh) * | 2010-06-04 | 2010-11-03 | 深圳和而泰智能控制股份有限公司 | 可控硅失效检测与保护方法及其装置 |
CN102207531A (zh) * | 2011-03-08 | 2011-10-05 | 深圳和而泰智能控制股份有限公司 | 调节交流负载功率的可控硅状态检测方法、装置及电路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9608428B2 (en) | 2017-03-28 |
CN104795786A (zh) | 2015-07-22 |
US20150207306A1 (en) | 2015-07-23 |
DE102015100796A1 (de) | 2015-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104795786B (zh) | 区分过载条件和开路负载输入关断条件 | |
US10855072B2 (en) | Intelligent safety relay and circuit applied thereby | |
CN105281733B (zh) | 控制开关对 | |
US10207587B2 (en) | Pre-charging switch arrangement, power supplying arrangement and method for connecting a load to a high direct-current voltage source | |
US8929113B2 (en) | Capacitor discharger for power conversion system | |
CN104040819B (zh) | 用于高功率负载的可诊断反向电压保护 | |
US9260021B2 (en) | Signal generation circuit | |
CN106357258B (zh) | 用于电功率控制的开关器件的驱动电路 | |
CN108068729A (zh) | 包括具有同时开关状态检测功能的多重模拟开关监测系统的车辆 | |
CN105846803A (zh) | 包括电子流检测块的固态继电器 | |
CN105980868A (zh) | 切换结构中的开路检测 | |
CN107148735B (zh) | 电力转换装置 | |
JP2013038894A (ja) | コンデンサの放電回路 | |
CN110662975B (zh) | 继电器诊断电路 | |
CN105991117A (zh) | 功率开关设备 | |
CN215870788U (zh) | 一种储能逆变器系统及其并离网切换电路 | |
CN113466661B (zh) | 一种高边驱动电路诊断方法和诊断装置 | |
CN201788261U (zh) | 一种开关量检测电路 | |
CN102778849A (zh) | 开关机控制电路、电子设备及开关机控制方法 | |
CN113937807A (zh) | 储能逆变器的继电器检测方法及并离网切换电路、系统 | |
CN111413545B (zh) | 车载充电机的绝缘阻抗检测电路和绝缘阻抗检测方法 | |
CN206379719U (zh) | 过流保护外围电路和用电设备 | |
CN110023131A (zh) | 具有电机的机动车、尤其是混合动力车辆或电动车辆 | |
CN109690934A (zh) | 用于向感性负载供电的方法 | |
JP4974814B2 (ja) | 車両用地絡検出回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |