CN107342723A - 根据编程电压状态与映射到外部设备的值的电压状态之间的失配的安全模式 - Google Patents

Abstract

本申请涉及根据编程电压状态与映射到外部设备的值的电压状态之间的失配的安全模式。本申请公开了包括控制电路(102)的装置，该控制电路(102)包括配置寄存器(120)并且经配置通过外部总线(72)接收配置设置。配置设置编码装置的第一电压状态。控制电路(102)包括经配置耦合到外部电气设备(80)的输入端。控制电路(102)经配置确定映射到装置的第二电压状态的外部设备(80)的值。控制电路(102)经配置在确定第一电压状态与第二电压状态不匹配后将装置转换到安全模式。

Description

根据编程电压状态与映射到外部设备的值的电压状态之间的 失配的安全模式

背景技术

在不同程度上，安全性是许多电子系统中的设计驱动器。例如，在汽车背景下，汽车的电气系统应该正确地操作，并且失效进入安全模式，以确保乘客的安全。在许多非汽车背景中也期望在电气系统中检测到问题后失效进入安全模式。

发明内容

一些实施例涉及包括控制电路的装置，该控制电路包括配置寄存器，并且经配置接收用于配置寄存器的编码装置的第一电压状态的配置设置。控制电路包括经配置耦合到外部电阻器的输入端。控制电路经配置确定映射到装置的第二电压状态的外部电阻器的电阻值。控制逻辑经配置在确定第一电压状态与第二电压状态不匹配/失配后将装置转换到安全模式。

在其他实施例中，装置包括控制电路，该控制电路包括配置寄存器并经配置通过外部总线接收配置设置。配置设置编码装置的第一电压状态。控制电路包括经配置耦合到外部电气设备的输入端。控制电路经配置确定映射到装置的第二电压状态的外部设备的值。控制逻辑经配置在确定第一电压状态与第二电压状态不匹配后将装置转换到安全模式。

另一个实施例涉及方法，该方法包括由电动机控制器确定电动机控制器外部的电阻器的电阻值。该方法进一步包括当配置到电动机控制器的配置寄存器中的第一电压状态与映射到被确定的电阻值的第二电压状态不匹配时，将电动机控制器转换到安全模式。

附图说明

为了详细描述各种示例，现在将参照附图，其中：

图1示出根据各种示例的在检测到电动机驱动器的编程问题后失效进入安全模式的由微控制器单元可编程的电动机驱动器电路；

图2示出根据各种示例的用于确定电动机控制器外部的电阻器的电阻值的电路；以及

图3示出描绘根据各种示例的方法的流程图。

具体实施方式

在一些电子系统中，第一电子设备将编程数据传输到第二电子设备，从而配置第二电子设备的操作。如果第一电子设备不适当地操作，则它可能错误地编程第二电子设备，从而引起进一步的操作问题。在所公开的实施例中，外部电气部件(例如，电阻器)可以耦合到第二电子设备的输入引脚。可以确定外部电气部件的值(例如，电阻器的电阻)并将其与具体配置设置相关联。如果多个配置设置可能用于第二电子设备，则可以从多个不同的值中选择外部电气部件以映射到第二设备的预期配置设置。虽然所公开的实施例可以应用于诸如电容器、电阻器等的各种电气部件，但是为了方便起见，下面讨论电阻器。

一旦第一电子设备向第二电子设备提供配置设置，第二电子设备就可以测量其外部电阻器的值。外部电阻器的测量值映射到应当匹配由第一电子设备提供的配置设置的配置设置。如果第一电子设备的配置设置与映射到外部电阻器的测量的电阻值的配置设置相匹配，则第二电子设备完成编程过程以根据由第一电子设备提供的配置设置对本身进行配置。然而，如果第一电子设备的配置设置与映射到外部电阻器的测量的电阻值的配置设置不匹配，则第二电子设备将其操作转换到安全模式。

安全模式可以取决于通常由第二电子设备执行的功能。例如，第二电子设备可以是诸如可以用于控制汽车的动力转向系统或刹车系统中的电动机的电动机驱动器。这样的设备的安全模式可以阻止电动机的操作。在示例中，第二电子设备是电动机驱动器，但是通常，第二设备可以在除了驱动电动机之外的情况下操作或者在汽车背景中被使用。

图1示出耦合到微控制器单元(MCU)70的电动机驱动器100的示例。电动机驱动器100生效(assert)到一对外部功率晶体管的门信号105和107，其进而可以耦合到电动机99。在图1的示例中，电动机是三相电动机，并且因此三对功率晶体管90、94和98可以连接到电动机驱动器100，以向电动机的各个相位(phase)提供电流。功率晶体管可以包括场效应晶体管(FET)。通过电动机的电流通过感测电阻器95(例如，低电阻电阻器)流动到地，感测电阻器95两端的电压是电动机电流的函数。如图所示，感测电阻器95两端的电压由放大器106放大，并通过箝位电路提供给MCU。

电动机驱动器100包括控制电路102、门驱动电路10、放大器106、箝位电路108和电压监测器112。控制电路102包括电阻器检测电路110、状态机116以及一个或多个寄存器120。MCU 70生效到电动机驱动器100的FET驱动信号，从而使电动机99以期望的速度旋转。可以由门驱动电路104接收FET驱动信号，门驱动电路104可以基于FET驱动信号产生门信号105和107。在其中电动机99是多相电动机的实施例中，诸如一对门驱动信号105、107的多个信号可以被提供给与电动机相位中的每个相关联的单独的一对功率晶体管。在图1的示例中，电动机99是三相电动机，并且因此门驱动电路104产生三对门驱动信号105、107—一对信号用于每个功率晶体管对90、94和98。

每个功率晶体管对90、94、98包括高侧晶体管和低侧晶体管。例如，功率晶体管对90包括高侧晶体管90H和低侧晶体管90L。通过来自门驱动电路104的相应的门驱动信号105、107将晶体管切换为接通和关断。还可以包括电感器和输出电容器以产生适当的电动机驱动信号。

可以包括数字总线72以将MCU 70连接到电动机驱动器100并且特别连接到控制电路102。数字总线72由电源电压电路71供应的电压VDDIO供电，电源电压电路71还可以向MCU70提供VDDIO。数字总线72可以由MCU 70用于向电动机驱动器100的控制电路102提供配置设置。可以将控制设置写入控制电路内的各种寄存器120。一些寄存器120可以是可读的，并且因此MCU 70可以经由数字总线72读取这样的寄存器。在一些实施方式中，数字总线是诸如串行外围接口(SPI)总线的串行总线。

MCU 70还可以用于产生提供给电动机驱动器100内的箝位电路108的模拟-数字转换器(ADC)参考电压(ADREF)。ADREF电压将放大器106的输出箝位到ADREF电压水平。

根据各种实施例，针对电动机驱动器100，一个或多个电压水平可以由MCU 70实施。例如，VDDIO的电压水平(数字总线72的电源电压(voltage supply))可以是多个电压中的任何一个。在一个示例中，VDDIO可以是3.3V或5V。进一步，ADREF电压可以是多个电压中的任何一个，例如3.3V或5V。用于VDDIO以及用于ADREF的不同电压水平表明VDDIO和ADREF的电压阈值之上或之下的不同电压。下表I示出用于VDDIO电压和ADREF电压的电压水平的各种组合。

表I.电压水平

VDDIO	ADREF
		3.3V	3.3V
5V	3.3V
		3.3V	5V
5V	5V

电压监测器112接收VDDIO电压和ADREF电压，将它们与独立参考电压进行比较，并且确定VDDIO和ADREF中的任一个或两者是否太低(在欠压状况)或太高(在过压状况)。VDDIO和ADREF与其进行比较的欠压阈值和过压阈值分别取决于VDDIO和ADREF的电压水平。例如，对于3.3V的VDDIO或ADREF电压，欠压阈值可以在2.7V至2.9V的范围内，并且过压阈值可以在3.69V至3.89V的范围内。对于5V的VDDIO或ADREF电压，欠压阈值可以在4.1V至4.4V的范围内，并且过压阈值可以在5.6V至5.9V的范围内。一旦控制电路102已经确认了由MCU70编程的电压状态，则控制电路(例如，状态机116)生效到电压监测器的模式选择信号。电压选择信号指示用于VDDIO和ADREF电压的电压状态和/或编码由电压监测器112使用的欠压参考水平和过压参考水平。从电压监测器112返回到控制电路102的输出信号(OUT)指示VDDIO/ADREF电压是在适当的界限内，还是处于欠压状况或过压状况。当状态机116被通知欠压状况或过压状况时，状态机116可以引起到安全模式的转换。

由MCU 70传送到电动机驱动器100的控制电路102的配置设置除了可能的其他设置以外还包括电动机驱动器的电压状态。根据一些实施例，电压状态可以指定用于VDDIO和ADREF的电压。可以将反映期望的电压状态的来自MCU 70的配置设置写入到寄存器120内的对应的配置寄存器中。在一些实施例中，寄存器中的一个的两个位可以被用于编码各种可能的电压状态。在上表I的示例中，如图所示，存在四种可能的电压状态，并且因此在该示例中可以专用两位来编码四种可能的电压状态。

一旦MCU 70将电动机驱动器100的电压状态(例如，VDDIO和ADREF电压)写入电动机驱动器内的配置寄存器120，则电动机驱动器确定MCU编程的电压状态是否与连接到电动机驱动器的控制电路102的外部电阻器80一致。外部电阻器80映射到应该与由MCU 70编程的电压状态一致的电动机驱动器100的电压状态。在其中存在四个电压状态(即，例如以上表I中所定义的，每个用于VDDIO和ADREF的两个电压的四个组合)的实施例中，选择外部电阻器80为具有四个不同电阻值中的一个。每个电阻值映射到不同的电压状态。

外部电阻器80映射到的电压状态应当与由MCU 70编程到寄存器120中的电压状态相匹配。如果电压状态不匹配，则状态机116将操作模式转换到安全模式。在一些实施例中，安全模式可以禁止门驱动电路104生效到功率晶体管对90、94、98的门信号105、107，从而防止电动机99进行操作。在其他实施例中，可以不同地实施安全模式。然而，如果电压状态相匹配，则状态机116转变到其中可以操作电动机99的操作模式，或者如果已经处于操作模式，则保持在这样的操作模式。

如上所述，外部电阻器的电阻值映射到电动机驱动器100的预期电压状态。在其中存在四个可能的电压状态(即，用于VDDIO和ADREF中的每个的两个电压的四个组合)的实施例中，外部电阻器80具有四个不同电阻值中的一个。表II提供外部电阻器的可能的电阻值和每个电阻值映射到的电压状态。

表II.外部电阻器电阻值和映射电压状态

最小值(kΩ)	典型值(kΩ)	最大值(kΩ)	VDDIO(v)	ADREF(v)
					135	150	165	3.3	3.3
46	51	56.5	5	3.3
					13.5	15	16.5	3.3	5
4.6	5.1	5.65	5	5

例如，如果电动机驱动器100的电压状态对于VDDIO预期为3.3v，并且对于ADREF也为3.3v，则应当选择外部电阻器80为具有135kΩ和165kΩ之间的电阻。类似地，针对对于VDDIO预期为5v并且对于ADREF预期为3.3v的电压状态，外部电阻器80应当具有46kΩ至56.5kΩ之间的电阻。针对对于VDDIO预期为3.3v并且对于ADREF预期为5v的电压状态，外部电阻器80应当具有13.5kΩ和16.5kΩ之间的电阻。最后，针对对于VDDIO和ADREF中的每个预期为5v的电压状态，外部电阻器80应当具有4.6kΩ和5.65kΩ之间的电阻。

电阻器检测电路110确定外部电阻器80的电阻值。图2示出根据实施例的电阻器检测电路110的实施方式。在该示例中，电阻器检测电路110包括电压比较器140、控制单元141和电压控制电流源130。电压控制电流源130可以被配置为基于从控制单元141到电流源的控制信号的电压产生通过外部电阻器80预定量的电流。电压比较器140将在电阻器80两端产生的电压与参考电压进行比较，并且将比较器140的输出提供给控制单元141。改变控制信号的电压大小(magnitude)，从而改变通过电阻器80的电流的大小(例如，从较低的电流水平到较高的电流水平)，并且由控制单元141监测比较器140的输出，直到比较器的输出翻转状态(例如，从低到高)。电流源130由控制信号配置，以产生映射到各种电阻器值的变化的电流水平。比较器对于其改变状态(例如，变高)的控制信号/电流源电流映射到可能对于电阻器80是已知电阻值中的一个。

在一些实施例中，可以在上电事件期间针对电动机驱动器100执行确定外部电阻器80的电阻值的过程。一旦确定了电阻器的电阻值，则电动机驱动器100(例如，状态机116或电阻器检测电路110)将确定的电阻值映射到电动机驱动器100的电压状态。然后，映射的电压状态可以被记录在寄存器120中的一个中，并且随后用于确认由MCU 70编程的电压状态。

图3示出用于确定由MCU 70编程的电压状态是否与外部电阻器映射到的电压状态匹配的处理流程。在200处，方法包括确定外部电阻器80的电阻。可以使用电阻器检测电路110执行该操作，并且可以在设备加电期间执行该操作。一旦确定了电阻器80的电阻，则状态机116可以将值写入寄存器120中的一个，从而指示根据电阻器的值确定的电压状态。

在202处，方法包括将电压状态配置到电动机控制器100的配置寄存器中。可以由MCU通过数字总线72传送一组位执行该操作，然后将该一组位写入寄存器120中的一个的特定位位置。这些位编码电动机驱动器100的编程的电压状态，例如上表I所示的电压状态。

在204处，方法包括确定根据基于外部电阻器80的电阻值确定的(并存储在寄存器120中的)电压状态是否与由MCU 70配置到寄存器120中的电压状态相匹配。如果检测到失配，则控制流动到操作206，在操作206，电动机驱动器的模式被转换到如上所述的安全模式。否则，在208，实施由MCU 70配置(以及通过测量外部电阻器80的电阻确认的)的功率状态。该操作可以包括在电压监测器112中配置欠压阈值和过压阈值，从而有助于确定用于VDDIO电压或ADREF电压的欠压状况或过压状况。

在整个下面的描述和权利要求中使用某些术语指代具体的系统部件。如本领域技术人员将理解的，不同的公司可以通过不同的名称来指代部件。本文件不旨在区分在名称上而不是功能上不同的部件。在下面的讨论和权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放式的方式使用，并且因此应当被解释为意味着“包括但不限于...”。此外，术语“耦合”或“耦接”旨在意味着间接或直接的有线或无线连接。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接可以是通过直接连接或通过经由其他设备和连接件的间接连接。

上述讨论旨在说明本发明的原理和各种实施例。一旦完全理解了上述公开，则许多变化和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。旨在将以下权利要求解释为包括所有这样的变化和修改。

Claims (20)

1.一种装置，所述装置包括：

控制电路，其包括配置寄存器并且经配置接收用于所述配置寄存器的配置设置，所述配置设置编码所述装置的第一电压状态；

其中所述控制电路包括经配置耦合到外部电阻器的输入端，并且其中所述控制电路经配置确定映射到所述装置的第二电压状态的所述外部电阻器的电阻值；以及

其中所述控制逻辑经配置在确定所述第一电压状态与所述第二电压状态不匹配后将所述装置转换到安全模式。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电压状态包括数字总线电压和模拟参考电压的指示，并且其中所述配置寄存器包括多个位，所述多个位编码所述第一电压状态的所述数字总线电压和所述模拟参考电压的所述指示。

3.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括门驱动器电路，所述门驱动器电路耦合到所述控制电路，并且经配置在所述控制逻辑确定所述第一电压状态与所述第二电压状态匹配后生效到外部功率晶体管的门信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述安全模式包括所述控制电路禁止生效到所述外部功率晶体管的所述门信号。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制电路包括电压控制电流源和比较器，其中所述电压控制电流源可配置以向所述外部电阻器施加可控制水平的电流，并且其中所述比较器经配置将所述电阻器两端产生的电压与参考信号进行比较。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制电路经配置在上电事件期间确定所述外部电阻器的所述电阻值。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制电路经配置确定所述外部电阻器的所述电阻值是否在电阻的至少四个不同范围内。

8.一种装置，所述装置包括：

控制电路，其包括配置寄存器，并且经配置通过外部总线接收配置设置，其中所述配置设置编码所述装置的第一电压状态；

其中所述控制电路包括经配置耦合到外部电气部件的输入端，并且其中所述控制电路经配置确定映射到所述装置的第二电压状态的所述外部电气部件的值；以及

其中所述控制逻辑经配置在确定所述第一电压状态与所述第二电压状态不匹配后将所述装置转换到安全模式。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述外部电气部件是电阻器，并且所述值是所述电阻器的电阻。

10.根据权利要求8所述的装置，其中所述控制电路确定被确定的值在值的至少三个范围中的哪一个范围中。

11.根据权利要求9所述的装置，其中所述控制电路确定被确定的值在值的至少四个范围中的哪一个范围中。

12.根据权利要求8所述的装置，其进一步包括门驱动器电路，所述门驱动器电路耦合到所述控制电路，并且经配置在所述控制逻辑确定所述第一电压状态与所述第二电压状态匹配后生效到外部功率晶体管的门信号。

13.根据权利要求8所述的装置，其中所述控制电路经配置在上电事件期间确定所述外部电气部件的值。

14.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一电压状态包括数字总线电压和模拟参考电压的指示。

15.一种方法，其包括：

由电动机控制器确定所述电动机控制器外部的电阻器的电阻值；以及

当配置到所述电动机控制器的配置寄存器中的第一电压状态与映射到确定的电阻值的第二电压状态不匹配时，将所述电动机控制器转换到安全模式。

16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括将所述第一电压状态配置到所述电动机控制器的所述配置寄存器中，并且其中将所述第一电压状态配置到所述配置寄存器中触发所述电动机控制器确定所述第一电压状态是否与所述第二电压状态匹配。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述安全模式包括禁止门驱动电路操作电动机。

18.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括在上电事件期间确定电阻器的所述电阻值。

19.根据权利要求15所述的方法，其中确定所述电阻值包括识别所述外部电阻器的电阻值在电阻值的多个范围中的哪一个范围中。

20.根据权利要求15所述的方法，其中确定所述电阻值包括识别所述外部电阻器的电阻值在电阻值的四个范围中的哪一个范围中。