CN111344585A - 用于执行转换器电路的自测试的方法和转换器电路以及车辆照明器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于执行转换器电路(14)的自测试的方法(34)，其中，借助于控制设备(18)，由正被操作的该转换器电路(14)从在其处预定电操作变量(V)具有预定起始值的已知操作点(24)开始测量周期(M)。本发明另外提供了，检测自该测量周期(M)开始以来的时间(t)，并且该电操作变量(V)和该时间(t)构成该自测试的两个监测变量，并且如果该两个监测变量(V)中的一个监测变量满足结束标准(26)，则结束该测量周期(M)，并且然后，在该测量周期(M)结束时，由该两个监测变量中的另一个监测变量的测量值(T)形成测试值(19)，并且进行检查以确定该测试值(29)是否位于预定参考区间(Tok)之外，并且如果是，则生成误差信号(30)。

Description

用于执行转换器电路的自测试的方法和转换器电路以及车辆 照明器

本发明涉及一种用于执行转换器电路、尤其是开关转换器的自测试的方法。转换器电路可以是例如升压转换器或降压转换器。本发明还包括一种可以执行根据本发明的方法的转换器电路。最后，本发明还涵盖一种用于机动车辆的车辆照明器，所述车辆照明器包括根据本发明的转换器电路。

例如，对于必须符合某个安全标准的电路，需要对操作状态进行所谓的合理性判断。例如，在特定情况下，对于用受控电流供电的应用或功能电路(如LED车辆照明系统(LED——发光二极管))，这意味着出于合理性必须检查电流或其控制。因此，通常需要检查电变量(如所述电流的电流强度值)例如是否位于参考区间内。对电流控制进行合理性判断的一个示例是LED车辆照明器的供电具有例如安全分级ASIL-B(ASIL——汽车安全完整性等级)。例如，这可能涉及摩托车的近光灯，该近光灯在进入隧道时必须具有预定的亮度，以便驾驶员在驶入隧道时可用的灯光不会太少。在这种情况下，用于满足此安全目标(道路充分照亮)的公差大于电流控制的实际电流准确度所需的公差。因此，可以考虑在电流控制的转换器电路中设置另外的简单测量部件，如例如，来自德州仪器公司(Texas Instruments)的部件INA169。然而，这种另外的部件仍然首先是要花费金钱并且其次占用了转换器电路中的空间。因此，这两者都会产生经济劣势。

在转换器电路的情况下，本发明基于以下目的：执行自测试以用于对转换器电路的至少一个预定电操作变量和/或要测试的部件进行合理性判断。

该目的通过独立权利要求的主题来实现。通过从属权利要求、以下说明以及附图描述了本发明的有利改进。

本发明的第一方面提供了一种用于执行转换器电路的自测试的方法。通常，转换器电路可以是开关转换器。在这种情况下，可以实现升压转换器和/或降压转换器。在该方法中，借助于该转换器电路的控制设备，从该转换器电路的在其处预定电操作变量(例如，电流)具有预定起始值的已知操作点开始测量周期。在这种情况下，操作变量具体取决于转换器电路的至少一个要通过自测试进行测试的部件。因此，例如，如果该至少一个部件由于有缺陷而改变，则操作变量也会产生变化。测量周期由被操作的转换器电路开始。因此，电操作变量改变(即，得到时间曲线)。换句话说，操作点被改变。如果该至少一个要测试的部件处于预期的状态或在功能上可使用，则电操作变量在测量周期期间的变化将具有预定的已知曲线。相比之下，如果转换器电路总体上(也就是说，具体地，该至少一个部件)有缺陷或在功能上不可使用，则将得到与该预定的已知曲线不同的曲线。为了对此进行测试，提供了检测自测量周期开始以来的时间。因此测量了测量周期已经运行的时间长度。因此可以确定，考虑到功能上可使用的转换器电路或转换器电路按预期起作用，电操作变量当前应具有什么值。该电操作变量和该时间因此构成该自测试的两个监测变量。如果该两个监测变量中的一个监测变量(也就是说，电操作变量或时间)满足预定的结束标准，则该测量周期结束。因此，该方法有两种变体。在第一变体中，电操作变量构成第一监测变量，该第一监测变量被视为决定在何时应当结束测量周期的基础(结束标准)。然后，时间构成另一个监测变量，相对于该监测变量，测量周期已经持续的时间长度得以确定。因此进行检查以确定需要电操作变量多长时间以便例如达到特定的阈值或通常满足结束标准。相比之下，在第二变体中，由于等待固定预定持续时间过去并且然后结束测量周期的事实，时间构成第一监测变量。另一个第二监测变量则由电操作变量形成，该电操作变量的测量值在测量周期结束时被检查。因此，等待预定持续时间过去，并且然后进行测试以确定电操作变量具有或已达到什么测量值。因此，如果电操作变量具有预定的结束值(第一变体)或在预定的测量时间之后具有预定的结束值(第二变体)，则根据结束标准结束测量周期。然后，在该测量周期结束时，由该两个监测变量中的另一个监测变量的测量值形成测试值。所述测试值可以直接是确定的测量值周期或者例如是多个测量值的平均值(如果执行多个测量的话)。然后进行检查以确定所述测试值是否处于预定参考区间之外。所述参考区间包括至少一个正常测试值，也就是说，这指定了所有这些测试值，针对这些测试值，可以假设转换器电路正常或者在功能上可使用或者按预期起作用。还可以指定参考区间中的多于一个正常测试值，以由此提供自测试时的公差。如果当前测试值位于预定参考区间之外，则生成误差信号。相比之下，如果当前测试值位于参考区间内，则假设转换器电路在功能上可使用或按预期起作用。

本发明提供的优点是，转换器电路的时间特性被用作自测试的基础。因此，执行自测试仅需要如可以由计数器实现的例如时间检测单元，该计数器通常无论如何都是控制设备的一部分(如果该控制设备基于微控制器实现的话)。因此，不需要例如昂贵的另外的测量电路，该另外的测量电路也不会被提供用于实际控制操作变量。

本发明还涵盖了提供另外的优点的实施例。

一个实施例提供了该转换器电路的电流强度(例如，输出电流或电感的线圈电流)或与该电流强度相关的电压或该转换器电路的输出电压以作为该操作变量进行检测。监测或测试电流强度或与电流强度相关的电压提供的优点是例如可以推断出由转换器电路供电的发光二极管装置的发亮强度。测试或监测转换器电路的输出电压提供的优点是可以识别下游连接的功能电路(例如，具有发光二极管装置的功能电路)的输出电压是否具有不利的高值。还可以检测并检查两个或更多个上述电变量的组合。例如，可以借助于分路电阻器来确定与电流强度相关的电压。

多个实施例涉及选择必须满足测量周期的结束标准的所述第一监测变量。这里，电操作变量和时间是可用于供选择的。

一个实施例提供了该结束标准以用于规定该电操作变量必须具有预定的结束值。因此，第一监测变量是电操作变量(也就是说，例如，电流强度)。因此，用于形成测试值的测量值则与另一个监测变量(也就是说，时间)有关。该测试值因此同样是时间值并且该参考区间指定了至少一个正常时间值。因此，从测量周期开始，一直等待直到电操作变量超过或降得低于或达到例如预定阈值。然后将此时间点作为测量值进行检测。然后，将由测量值形成的测试值与参考区间进行比较，以确定操作变量是否在位于参考区间内的时间值处已经达到阈值。在这种情况下，则认为转换器电路的该至少一个部件是正常的。否则，生成所述误差信号。

在这方面，一个实施例提供了，为了监测阈值，使用转换器电路的比较器或数字比较单元，该比较器或该数字比较单元无论如何都可以存在以用于控制电压或电流。数字比较单元与比较器编程等效。因此，不需要用于阈值比较的另外的部件。因此，该转换器电路包括两点控制器，该两点控制器具有至少一个比较器或对应的数字比较单元以用于控制电压或电流。结束标准借助于两点控制的该至少一个比较器或数字比较单元来实施。

然而，时间也可以被视为结束标准的监测变量的基础。在本实施例中，结束标准规定了该时间的预定持续时间，并且该测试值则基于其余的监测变量(即，该电操作变量)对应地形成，也就是说，该测试值是该电操作变量的值。该参考区间对应地规定了该电操作变量的至少一个正常值。因此开始测量周期，并且等待预定的固定持续时间过去。然后执行测试以确定在此持续时间之后电操作变量所假设的值。如果因此形成的测试值位于参考区间内，则认为转换器电路正常。否则，生成所述误差信号。

根据一个实施例，该时间是以所描述的方式借助于该控制设备的计数器检测的。例如，这种计数器可以是控制设备的微控制器的一部分。本实施例在技术上特别容易实现。

一个实施例涉及参考区间应该包括或包含哪个值或哪些值的问题。这取决于转换器电路的设计(也就是说，例如，所使用的该至少一个要测试的部件)。根据本实施例，在已知该转换器电路或者具体地该至少一个要测试的部件没有误差的校准阶段中，同样地执行该测量周期。校准阶段可以例如在产生转换器电路之后并且在实际交付给用户之前实现。该测量周期至少被执行一次。然后可获得在所执行的至少一个测量周期结束时得到的所述测试值。根据测试值，基于至少一个预定的公差值来生成参考区间。因此，参考区间指定了在校准阶段确定的测试值并且可以另外包括在测试值左右的基于公差值形成的公差区间。

同样，在实际的自测试中，一个实施例提供了该测量周期以被执行多次，使得存在多个测量值。然后形成该测试值作为该多个测量值的平均值。因此，可以减小测量噪声的影响。

根据一个实施例，借助于该自测试来测试该转换器电路的电感。所述电感可以是用于转换器电路的升压转换器和/或降压转换器的能量储存器。本实施例的优点是监测了在转换器电路的功能方面最有影响的部件。

如已经描述的，测量周期由被操作的转换器电路开始。根据一个实施例，针对该测量周期，该转换器电路由于该转换器电路的开关闭合的事实而被操作，并且因此，在该测量周期的该持续时间内，穿过该开关的电流的电流强度不断上升或下降。因此测试了转换器电路的连续动态特性。在这种情况下，自测试的持续时间优选地比20微秒短，使得可以通过线性化来粗略估计电流的指数上升或指数下降。本实施例的优点是在测量周期期间不实现开关过程并且因此自测试的设计特别简单。

一个实施例提供了该转换器电路的在其处该电操作变量等于零的操作开端以用作开始该测量周期的所述操作点。换句话说，检测从零值开始的测量周期中电操作变量的变化。这提供的优点是电容和/或输出电压(在转换器电路的输出端处)的影响不会产生干扰效应或不会影响测试值。具体地，在操作点处，转换器电路的输出电压也等于零和/或电容被放电。

一个实施例提供了要满足的条件：在该操作点处(也就是说，在该测量周期开始时)并且针对该参考区间内的每个测量值(也就是说，如果该转换器电路在功能上可使用或正常的话)，该转换器电路的该输出电压保持低于由该转换器电路供电的功能电路的工作电压。换句话说，执行自测试，但是在该过程中，转换器电路的输出电压保持低于工作电压，使得连接在转换器电路下游的功能电路保持去激活。因此，可以在功能电路不开始其工作或其操作的情况下执行自测试。

具体地，提供了这样的实施例：其中，作为该功能电路的具有发光二极管装置的LED照明单元由该转换器电路供电。换句话说，在执行自测试时，LED照明单元保持黑暗。

本发明的另一方面涉及一种转换器电路，该转换器电路具有控制设备，该控制设备被配置成执行根据本发明的方法的实施例。转换器电路具体地可以是开关转换器。

本发明的另一方面涉及转换器电路与功能电路的组合，该功能电路以具有发光二极管装置的LED照明单元的形式连接在下游。在此背景下，本发明具体地涉及一种用于机动车辆的车辆照明器，该车辆照明器包括根据本发明的转换器电路的实施例。车辆照明器可以被配置成例如机动车辆的前灯。机动车辆可以是汽车(如例如，小汽车或卡车)、农业机械或摩托车。

下面对本发明的示例性实施例进行了描述。在这方面，在附图中：

图1示出了根据本发明的车辆照明器的一个实施例的示意性图示；

图2示出了具有来自图1的车辆照明器的转换器电路的电操作变量的示意性曲线的图；

图3示出了转换器电路的一种可能的配置的示意性电路图；

图4示出了具有来自图3的转换器电路的电压的示意性曲线的图；

图5示出了转换器电路的另外的配置的示意性电路图；

图6示出了具有来自图5的转换器电路的电压的示意性曲线的图；

图7示出了转换器电路的另外的配置的示意性电路图；

图8示出了具有来自图7的转换器电路的电压的示意性曲线的图；

图9示出了转换器电路的另外的配置的示意性电路图；

图10示出了具有来自图9的转换器电路的电压的示意性曲线的图；

图11示出了根据本发明的方法的一个实施例的流程图；并且

图12示出了来自图11的方法的校准阶段的流程图。

下面解释的示例性实施例是本发明的优选实施例。在示例性实施例中，相应实施例的所描述部件各自表示本发明的单独特征，这些单独特征应当被彼此独立地考虑并且各自还彼此独立地发展本发明并且因此还可以单独地或以除所示组合之外的组合被认为是本发明的一部分。此外，所描述的实施例还可以由本发明的来自已经描述的特征的另外特征进行补充。

在附图中，功能相同的元件在每种情况下设置有相同附图标记。

图1示出了车辆照明器10，该车辆照明器可以被结合在机动车辆中或者可以被提供用于机动车辆。车辆照明器10可以具体化为例如用于照亮机动车辆周围环境的前灯。例如，此车辆照明器可以是摩托车的前灯。车辆照明器10可以包括功能电路11，该功能电路可以包括例如发光二极管装置12。因此，在这种情况下，功能电路11是LED照明单元。

发光二极管装置12在用工作电压13供电时可以生成光。在车辆照明器10的情况下，工作电压13可以借助于转换器电路14生成，该转换器电路借助于电压转换从供电电压Vin生成输出电压Vout，该输出电压可以作为工作电压13提供。在转换器电路14中，电路可以通过地电势15闭合，该地电势可以例如基于机动车辆的车身或框架来形成。供电电压Vin可以例如由机动车辆的车载电气系统生成或提供。供电电压Vin的电压值的范围可以为例如10伏特至50伏特。

输出电压Vout的电压值可以不同于供电电压Vin的电压值。为此目的，转换器电路14可以提供开关转换器16，该开关转换器是图1所示的示例中的降压转换器。开关转换器16也可以被配置为升压转换器。为了实现开关转换器16，转换器电路14可以包括电子开关S、整流元件(如例如，二极管D)、电感L(例如，感应线圈)以及作为输出电容器或存储电容器的输出电容C。所陈述元件可以以本身已知的方式互连。可以提供测量电阻器R以用于控制电感L的电流I的电流强度。测量电阻器R可以具体化为分路电阻器。可以借助于测量电路17以本身已知的方式来测量或检测跨测量电阻器R下降的电压V。电压V作为两个电势RH与RL之间的电势差而出现，测量电阻器R可以连接在该两个电势之间。电压V构成转换器电路14的电操作变量并且与电流I的电流强度相关。

对电流I和/或输出电压Vout的控制可以借助于控制设备18来执行。为此目的，控制设备18可以至少包括例如比较器19和微控制器20。代替比较器19，还可以通过微控制器20的数字比较单元21来执行对电压V的电压值(也就是说，通常地，电操作变量)的比较。为此目的，微控制器20可以经由模数转换器耦合到测量电路17。控制设备18可以耦合到开关S，以便对开关S进行开关以用于控制电流I和/或输出电压Vout。控制设备18还可以包括计数器22，该计数器可以借助于例如微控制器20来实现。可以提供计数器22以用于测量时间t。

转换器电路14还可以设置在或用于除车辆照明器10之外的设备中。

图2展示了可以如何在此基础上借助于控制设备18实现自测试23。借助于自测试23，可以测试例如作为转换器电路14的部件的电感L。因此，电感L构成转换器电路14的要通过自测试23测试的部件。可以提供电压V和时间作为自测试23的监测变量。

自测试23从预定的操作点24开始。操作点24可以包括受控的电操作变量，也就是说，例如值为0的电压V，也就是说V＝0mV在操作点24处成立。这意味着电流I的电流强度值为0安培。从操作点24开始，开关S闭合，使得转换器电路14被操作，也就是说，供电电压Vin在开关控制器16中起作用。随着开关S的闭合，测量周期M开始。电操作变量(也就是说，这里为电压V)的时间曲线25随时间t而出现。如果电操作变量(也就是说，电压V)满足结束标准26，则结束测量周期M，该结束标准这里可以包括电压V达到阈值27，该阈值在所示出的实施例中为10mV。阈值27构成要测试的操作变量的结束值，在该结束值处结束测量周期M。

因此，检测到测量时间T(即，持续时间的测量值)，该测量时间从测量周期M的开始一直持续到达到或满足结束标准26为止。测量时间T构成测量值，该测量值也可以直接用作测试步骤28中的测试值29，以便检查测试值29(也就是说，这里为测量时间T)是否位于参考区间Tok之外。如果测试值29位于参考区间Tok之外，则可以生成误差信号30。误差信号30发出测试值29位于参考区间Tok之外的信号。因此可以以这样的方式来限定或选择参考区间Tok，使得该参考区间指定或包含或限定所有那些可允许的正常测试值，这些测量值在转换器电路14按预期起作用或在功能上可使用时得到。换句话说，如果测试值29位于参考区间Tok之外，则这意味着转换器电路14未按预期起作用或在功能上不可使用。因此，可以基于误差信号30来控制用于警告和/或保护用户的措施。以示例的方式，可以关闭功能电路11。

图3示出了用于实现降压转换器的转换器电路14的一种可能的配置。开关S可以基于晶体管，具体地FET(场效应晶体管)来实现。

车载电气系统31由电压源符号表示。供电电压Vin可以为例如12伏特。其他部件也用具体值以示例的方式描述。功能电路11构成负载电阻Rload。用于为开关S的晶体管的栅极g提供栅极电压Vg的控制电路32由图3中的电压源符号表示。

图4示出了电压V(该电压用作电操作变量(该电操作变量用作监测变量))以及栅极电压Vg和输出电压Vout相对于时间t的所得曲线。测量周期M开始的操作点24再次由I＝0安培给出。本发明通常可以涉及转换器电路14在相对长的操作暂停之后(具体地，比100毫秒或10秒更长或比1分钟更长)首先通过闭合开关S再次用供电电压Vin供电时操作开始。当电压V达到结束标准26的阈值27时，测量周期M结束。可以将测量周期M的由此所得的测量的测量时间T再次用作测试步骤28的测试值29。在测量周期M结束时，输出电压Vout的电压值33小于工作电压13，在该工作电压下，功能电路11开始操作，也就是说，例如，发光二极管装置12生成光。图4中未更具体详细地展示在测量周期M结束之后栅极电压Vg的另外曲线，该曲线在图4中用省略号A指示。

图5展示了转换器电路14的另外的可能配置，在该配置中，与根据图3的转换器电路相比，得到了更高的开关频率，因为电感L具有更低的电感值。

图6展示了，同样在这种情况下，得到电压V、栅极电压Vg和输出电压Vout随时间t的适合曲线，基于这些曲线，可以限定技术上可实现的结束标准26。图6中未进而更具体详细地展示在测量周期M结束之后栅极电压Vg的另外曲线，该曲线在图6中用省略号A指示。

图7展示了作为升压转换器的转换器电路14的一种配置。

图7展示了，在本实施例中，测量电阻器R也可以连接在开关S的上游或下游，也就是说，测量电阻器R'可以连接在例如开关S与地电势15之间。在这种情况下，不需要测量电阻器R。

图8展示了电压V、栅极电压Vg和输出电压Vout随时间t的曲线。这里，同样地，可以限定升压转换器的结束标准26，如果条件I＝0A同样被限定为用于测量周期M的开始的操作点24，则可以使用该结束标准。

图9展示了作为升压转换器的转换器电路14的另外实施例。在根据图9的转换器电路的情况下，电感L大于在根据图7的转换器电路的情况下的电感。

图10随时间t展示了，同样在这种情况下，可以限定测量周期M的结束标准26，利用该结束标准，可以确定从操作点24(I＝0A)开始直到电压V达到阈值27的测量时间T。

图11展示了方法34的一种可能的配置，借助于该方法，可以基于结束标准26和参考区间Tok执行转换器电路14的自测试。

在步骤S10中，可以例如根据用于自测试的触发信号35来启动运行一个或多个测量周期M。之后，在步骤S11中，从转换器电路14被断电的操作点24开始，可以在步骤S12中闭合开关S，并且因此可以施加供电电压Vin，使得电流I从操作点24开始上升。与开关S的闭合一起，可以在步骤S13中开始计数器22(见图1)。因此，测量了自测量周期M开始以来(也就是说，自开关S闭合以来)的时间。在步骤S13中，用例如值0将计数器22初始化。

在步骤S14中，可以借助于石英振荡器或时钟36来对计数器22进行增量。

在步骤S15中，可以进行检查以确定监测变量(这里为电压V)是否满足结束标准26(也就是说，达到阈值27)。否定的测试结果(在图中用“-”号符号表示)可以再次回到步骤S14，也就是说，进行等待，其结果是，计数器22借助于时钟36进一步进行增量。肯定的测试结果(在图中用“+”号符号表示)可以通向步骤S16，该步骤停止了计数器22。在步骤S17中，还可以打开开关S，使得可以防止在降压转换器的情况下输出电压Vout进一步上升。在步骤S18中，可以进行检查以确定根据测量的测量时间T确定的测试值29(也就是说，计数器22的计数器读数)是否位于参考区间Tok之外。如果测试值29位于参考区间Tok内(否定的测试结果)，则在步骤S19中可以向转换器电路14发信号或将该转换器电路清除为“正常”。测试值29是合理的。相比之下，在肯定的测试结果的情况下，也就是说，如果测试值29位于参考区间Tok之外，则可以在步骤S20中生成误差信号30。

因此可以结束自测试。

图12展示了校准阶段37，该校准阶段可以在根据图11的方法序列之前。在步骤S21中，可以例如由转换器电路14或车辆照明器10的制造商开始校准阶段。然后可以可选地进行对结束标准26(例如，阈值27)的调整38。为此目的，在步骤S22中，可以限定供电电压Vin的值并且可以限定结束标准26的阈值27。在步骤S23中，例如，基于模拟，可以确定期望的测量时间T，在该期望的测量时间T期间，从已知操作点24(例如，I＝0A时的操作开端)开始，电压V将会达到阈值27或通常满足结束标准26将会得到满足。在步骤S24中，借助于合理性标准39，可以执行测试以确定是否可以以时间检测单元(例如，计数器22)的预定最小准确度来检测所估算的测量时间T。为此目的，可以将所估算的测量时间T除以所谓的滴答持续时间(也就是说，时钟36的两个增量之间的持续时间)，并且可以进行检查以确定结果是否位于预定的合理性区间内。如果不是这种情况，则可以在重复步骤S22时限定不同的阈值27。否则，结束调整38，并且在步骤S25中，可以将供电电压Vin施加到转换器电路14，从而导致转换器电路14在操作点24处开始操作，并且可以在步骤S26中闭合开关S。随着开关S的闭合，可以在步骤S27中开始计数器22。在这种情况下，可以用值0将计数器22初始化。在步骤S28中，时钟36可以对计数器22进行增量。在步骤S29中，可以执行检查以确定监测变量(这里为电压V)是否已经达到阈值27或者通常结束标准26是否已经得到满足。如果不是这种情况，则可以在步骤S28中进一步继续，也就是说，时间测量继续进行。否则，如果结束标准26已经得到满足，则可以在步骤S30中停止计数器22。通常，可以因此检测到测量时间T。在步骤S31中，可以打开开关S。在步骤S32中，随后可以使用所测量的测量时间T来限定参考区间Tok。参考区间Tok可以包含例如所测量的测量时间T。该参考区间可以可选地另外包括大于和/或小于所测量的测量时间T的另外的值。这可以基于预定公差值40来限定，该公差值可以限定参考区间Tok的大小。在步骤S32中，校准阶段37然后可以结束。因此，现在可以交付或清除转换器电路14以进行操作。

在转换器电路14的实施例的情况下，该目标因此包括使用集成电路的装置来检查例如电流控制器的部件并提供自测试以对其进行合理性判断，而不必解决对参考或另外的成本和空间密集型部件的依赖性问题。应当注意，用于车辆照明的开关控制器通常在其输出端处找不到稳定的或可预测的状态，因为LED照明单元是由一系列可单独桥接的发光体构成的(输出电压Vout取决于电容C的电荷状态和功能电路11的操作状态)。这些单独的桥接由与转换器电路14不同步的单独控制器来激活和去激活。因此，开关控制器16的输出端处的状态不断改变。出于这个原因，控制设备18使用启动后的初始状态作为已知操作点24。然而，它不限于此时间点(主要是在已知的关系的情况下)。电感L中的电流I将其幅度改变一定值所需的时间被转换器电路14用作电流的正确性的特征变量。为此目的，设置可用于控制的参考和比较器，使得电流幅度在其变化过程中首先假设一个值并且稍后假设另一个值。测量这些值之间的测量时间T，并且将其用于合理性判断。最简单的示例是初始状态作为输出值(第一值)。启动时，穿过电感的电流等于零。因此，也只必须设置第二值。后者优选地被设置为足够小，以至于首先，仍然得到在合理范围内可测量的时间，并且其次，在开关控制器的输出端处仍然没有确定显著的电压。在这种情况下，电流的上升取决于输入电压并且(取决于开关控制器的拓扑结构)还取决于输出电压。然而，输出电压恰好在接通瞬间仍然为零并且在测量结束时仍然很小(电流的幅值最终设置得很小，以至于此电压保持很小)并且因此对于合理性判断的准确度来说可忽略不计。这里，以下问题也已经很明显了：这里的可变关系直接影响合理性判断的准确度；因此，需要仔细选择参数。此外，电流的上升还取决于电感。因此，必须将适当地匹配电路的参考时间值用于对所测量的时间值的进行合理性判断。所测量的时间值还可以通过反映电路的特点的参考因数进行归一化。然而，由于输入电压也会对持续时间有影响，因此在参考因数中或在借助于参考时间值(例如，借助于校准阶段37)对所测量的时间值进行评估时应当动态考虑到这一点。

实际上，电流幅度通过测量电阻器R转换为电压V。对于以高电流I操作的电路，使用小的电感L和小的测量电阻器R，大的电感L和大的测量电阻器R在具有小电流I的电路的情况下可能更为有利。因此，由于电流的上升与电感L线性地成反比，而电压降V的上升与测量电阻R线性地成正比，因此很明显，表示穿过测量电阻器R的电流I的电压值的时间曲线始终(无论将电路的电流I设计得大还是小)实际上仅取决于输入电压和输出电压。如果这些电压也在控制之下(例如，输出端处的电压在接通瞬间为零并且在测量结束时相对于输入电压较小)，则只需要知道这些关系并且可以评估电流I的正确性。具体地，如果已知部件(R，L)的值，则电流的上升也是已知的。而且，如果电流的上升是已知的，则电流幅度实现期望的变化所需的时间长度是已知的。如果为此花费的时间太长或太短，则参考值(由带隙、电压跟随器、集成部件的整个内部电路系统形成，以用于在安全分级下控制功能电路的电流)是不正确的。由于为了实现照明的安全目标可允许一定的公差，因此此测量也不必特别准确。因此，可以忽略在此合理性判断期间由输出电压的微小变化产生的误差。

由本方法产生的优点是可以借助于时间测量来检查开关控制器的电流的充分准确度，而不会在合理性判断链中留下缺口并且无需另外的部件。由于该功能是纯数字的，因此该功能可以非常简单地在混合信号IC中实施(也就是说，只需要几个栅极)。一个示例将会是电路的电感L为100μH、测量电阻R为100mohm并且100mA的电流幅度发生变化。如果输入电压大约为10V，则这里得到的时间为大约7μs。跨测量电阻器R测量的电压V的变化则为10mV。如果在每种情况下输入电压都再次为10V并且找到跨测量电阻器的变化为10mV，则在47μH和47mohm以及10μH和10mohm下会得到相同的时间。输出电压Vout的变化主要由输出电容C来确定，该输出电容必须占用电感L的能量。实际值在较小的电流下为0.5μF或在较大的电流下为2.2μF。出于其他原因，可能将会为C选择更大的值，这会使误差小得多。

在这方面，根据图1的电路示出了由开关S、二极管D、测量电阻器R、电感L和输出电容器C组成的降压转换器。此外，得到跨测量电阻器R的电压降V，这由电流I产生。电流I首先流动穿过电感L，但也穿过测量电阻器R。该电流的动态特性由电感L以及两个电压Vin和Vout来确定(至少在开关S闭合的那个阶段)。如果开关S打开，则该电流的特性不再取决于Vin，但是作为回报还取决于跨二极管D的电压降(也就是说，在很大程度上设置有不确定的变化)。如果Vin与Vout相比更大，并且已知R和L的正常值(室温值)，则可以最好地限定特性。只要L和R适合于应用，它们实际上不必须是已知的。一旦测量电流上升的测量时间T直至已知值，则此时间测量可以用作参考值。在进一步的测量中，必须得到非常类似的值(由Tok限定)。否则，电压测量或测量电阻器R或电感L的参考会发生变化。所有这些都将会对与安全相关的功能电路产生影响并且可以借助于本方法进行诊断。原则上，任何其他的电流上升或电流下降都可以用于合理性判断。然而，边界条件起初是稳定且已知的，然而这些边界条件通常在电流供应的操作期间不再稳定，并且因此所测量的时间经受较大的波动，从而需要较大的校正或统计方法。在这方面，以示例的方式，可以在已知操作点执行测量，并且可以相对频繁地重复此测量，并且可以对所有测量的时间值取平均。还可以使用稳定操作点的移动平均值(主要是在需要检测操作期间的变化时)。该方法不仅限于降压转换器(尽管后者特别适合)，因为测量电阻器可以用于控制和电流测量两者。在这种情况下，将测量电阻器设置在电感的上游还是下游的事实也不至关重要。该方法还包括以下事实：利用开关S闭合的特定时间t，输出电压Vout产生变化，该变化用作对正确性的量度。如果测量电阻器R与开关S而不是电感L串联和/或如果电压Vout是与安全相关的变量，则本方法适用。此外，在闭合的开关S的已知持续时间T之后跨测量电阻器R的电压V的最大值也可以用于对控制的正确性进行合理性判断。

在具有高时钟速率的现代IC系统中，可以方便地且以一定的分辨率检测通过适当选择所执行的模拟中的测量电阻器和阈值电压来确定的大约4μs至大约10μs的合理性判断时间。同时，此时间非常短，以至于不会导致IC系统的其余时间序列(例如，监视器事件、启动例程)发生显著变化。

因此，总体上示出了可以对开关转换器中的电流强度和部件进行合理性判断的方式。

附图标记清单

10 车辆照明器

11 功能电路

12 发光二极管装置

13 工作电压

14 转换器电路

15 地电势

16 开关转换器

17 测量电路

18 控制设备

19 比较器

20 微控制器

21 比较单元

22 计数器

23 自测试

24 操作点

25 曲线

26 结束标准

27 阈值

28 测试步骤

29 测试值

30 误差信号

31 车载电气系统

32 控制电路

33 电压值

34 方法

35 触发信号

36 时钟

37 校准阶段

38 调整

39 合理性标准

40 公差值

A 省略号

C 输出电容

D 二极管

g 栅极

L 电感

M 测量周期

R 测量电阻器

S 开关

T 测量时间

Tok 参考区间

Rload 负载电阻

Rh 电势

RL 电势

R' 测量电阻器

S10至S33 步骤

V 电压

Vg 栅极电压

Vin 供电电压

Vout 输出电压

Claims (15)

1.一种用于执行转换器电路(14)的自测试(23)的方法(34)，其中，借助于该转换器电路(14)的控制设备(18)，由正被操作的该转换器电路(14)从该转换器电路(14)的在其处预定电操作变量(V)具有预定起始值的已知操作点(24)开始测量周期(M)，其特征在于，检测自该测量周期(M)开始以来的时间(t)，并且该电操作变量(V)和该时间(t)构成该自测试(23)的两个监测变量，并且如果该两个监测变量(V)中的一个监测变量满足结束标准(26)，则结束该测量周期(M)，并且然后，在该测量周期(M)结束时，由该两个监测变量中的另一个监测变量的测量值(T)形成测试值(19)，并且进行检查以确定该测试值(29)是否位于预定参考区间(Tok)之外，并且如果是，则生成误差信号(30)。

2.如权利要求1所述的方法(34)，其中，检测该转换器电路的电流强度和/或与该电流强度相关的电压(V)和/或该转换器电路(14)的输出电压(Vout)作为该电操作变量(V)。

3.如前述利要求中任一项所述的方法(34)，其中，该结束标准(26)规定该电操作变量(V)必须具有预定的结束值(27)，并且该测试值是时间值，并且该参考区间指定了至少一个正常时间值。

4.如权利要求3所述的方法(34)，其中，该转换器电路(14)包括两点控制器，该两点控制器具有至少一个比较器(19)或数字比较单元(21)以用于控制电压或电流，并且该结束标准(26)借助于进行该控制的该至少一个比较器(19)或该比较单元(21)来实施。

5.如权利要求1或2所述的方法(34)，其中，该结束标准(26)规定了该时间(t)的预定持续时间，并且该测试值是该电操作变量(V)的值，并且该参考区间(Tok)规定了该电操作变量的至少一个正常值(V)。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法(34)，其中，该时间(t)是借助于该控制设备(18)的计数器(22)检测的。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法(34)，其中，在已知该转换器电路(14)没有误差的校准阶段(37)中，该测量周期(M)至少被执行一次，并且根据在所执行的至少一个测量周期(M)结束时得出的该测试值(29)基于预定的公差值(40)生成(S32)该参考区间(Tok)。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法(34)，其中，在该自测试(23)期间，该测量周期(M)被执行多次，使得存在多个测量值(T)，并且形成该测试值(29)作为该多个测量值(T)的平均值或作为移动平均值。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法(34)，其中，借助于该自测试(23)来测试该转换器电路(14)的电感(L)和/或测量电阻器(R)。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法(34)，其中，针对该测量周期(M)，该转换器电路(14)由于该转换器电路(14)的开关(S)闭合的事实而被操作，并且因此，在该测量周期(M)的持续时间内，穿过该开关(S)的电流(I)的电流强度上升或下降。

11.如前述权利要求中任一项所述的方法(34)，其中，将在其处该电操作变量(V)等于零的操作开端用作该操作点(24)。

12.如前述权利要求中任一项所述的方法(34)，其中，在该操作点(24)处并且针对该参考区间(Tok)内的每个测量值(T)，该转换器电路(14)的输出电压(Vout)保持低于由该转换器电路(14)供电的功能电路(11)的工作电压(13)。

13.如权利要求12所述的方法(34)，其中，作为该功能电路(11)的LED照明单元由该转换器电路(14)供电。

14.一种转换器电路(14)，具有控制设备(18)，该控制设备被配置成执行如前述权利要求中任一项所述的方法。

15.一种用于机动车辆的车辆照明器(10)，该车辆照明器具有如权利要求14所述的转换器电路(14)。

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