DE102010038557B4

DE102010038557B4 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Diagnose einer Halbbrücke

Info

Publication number: DE102010038557B4
Application number: DE102010038557.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Feldtkeller
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: US20110025301A1; DE102010038557A1; US7982452B2

Abstract

Verfahren zur Diagnose einer Halbbrücke, die ein erstes und ein zweites Schaltelement (101, 102) aufweist, die in Reihe geschaltet sind und die zyklisch leitend und sperrend angesteuert werden, wobei während eines Ansteuerzyklus die Schaltelemente (101, 102) derart alternierend leitend und sperrend angesteuert werden, dass sie alternierend von einem Laststrom durchflossen werden, wobei das Verfahren aufweist:
Bereitstellen eines Strommesssignals (V1), das einen Stromfluss durch eines (102) der Schaltelemente (101, 102) repräsentiert;
Bereitstellen eines ersten Referenzsignals (VR1);
Erzeugen eines ersten Diagnosesignals (S40), das abhängig ist von einem Integral des Strommesssignals (V1) über eine erste Integrationsdauer und von einem Integral des ersten Referenzsignals (VR1) über eine zweite Integrationsdauer.

Description

Die vorliegende Beschreibung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Diagnose bzw. zur Detektion eines Lastzustandes einer Halbbrücke.
Eine Halbbrucke umfasst zwei Schaltelemente mit je einem Ansteuereingang und einer Laststrecke, deren Laststrecken während des Betriebs in Reihe zueinander zwischen Versorgungspotenzialklemmen geschaltet sind, zwischen denen eine Versorgungsspannung anliegt. Zwischen den Laststrecken ist ein Ausgang angeordnet, an den eine Last anschließbar ist. Mittels der Halbbrücke kann aus einer zwischen dem positiven und dem negativen Versorgungspotenzial anliegenden Spannung eine Wechselspannung erzeugt werden, die am Ausgang der Halbbrucke anliegt, indem die beiden Schalter jeweils abwechselnd leitend und sperrend angesteuert werden. Die Ansteuerung der beiden Schaltelemente erfolgt durch zwei Ansteuersignale, von denen jeweils eines dem Ansteuereingang eines der Schaltelemente zugefuhrt ist. Diese Ansteuersignale können einen Einschaltpegel zum Einschalten des jeweiligen Schaltelements und einen Ausschaltpegel zum Ausschalten des jeweiligen Schaltelements annehmen.
Zur Überwachung eines die Halbbrücke durchfließenden Stromes kann ein Messwiderstand (Shunt-Widerstand) verwendet werden, der in Reihe zur Laststrecke eines der Schaltelemente geschaltet ist. Eine uber diesem Widerstand anliegende Messspannung stellt wahrend einer Halbwelle der Wechselspannung ein Maß für den die Halbbrucke durchfließenden Strom dar und ermöglicht so eine Diagnose bzw. eine Detektion eines Lastzustandes der Halbbrucke.
Bei Anwendungen, bei denen der die Halbbrücke durchfließende Strom keinen Gleichanteil besitzt, wie z.B. bei Lampenvorschaltgeräten oder LLC-Wandlern, kann die Messspannung zur Ermittlung einer mittleren Leistungsaufnahme verwendet werden. Denn, bei einer konstanten Eingangsspannung stellt der arithmetische Mittelwert dieser Spannung ein Maß für die mittlere Leistungsaufnahme dar. Die Mittelwertbildung kann beispielsweise mittels eines RC-Filters erfolgen.
Halbbrücken werden beispielsweise in Lampenvorschaltgeräten eingesetzt. Eine an die Halbbrücke angeschlossene Last umfasst in diesem Fall einen Reihenschwingkreis und eine Leuchtstofflampe (Gasentladungslampe). Ein Ausgangsstrom der Halbbrücke ist bei einer solchen Last ein Wechselstrom. Übliche Schaltfrequenzen, mit denen die Schaltelemente einer Halbbrücke in einem solchen Lampenvorschaltgerät angesteuert werden liegen im Bereich von einigen 10 kHz, wie z.B. 50 kHz; die Frequenz des Ausgangsstroms bzw. die Frequenz des Messsignals entspricht hierbei der Ansteuerfrequenz.
Zur Mittelung eines Messsignals mit einer Frequenz von einigen 10 kHz ist ein RC-Filter mit einer Zeitkonstante von etwa 1 ms erforderlich. Zur Realisierung eines solchen RC-Filters sind allerdings Kapazitäten erforderlich, die zu groß sind, um sie als integrierte Bauelemente in einer integrierten Schaltung zu realisieren.
Die DE 10 2007 044 483 A1 beschreibt eine Schutzschaltung zum Schutz einer Halbbrückenschaltung. Diese Schutzschaltung umfasst einen Messwiderstand, der in Reihe zu einem Schalter der Halbbrücke geschaltet ist. Eine Spannung über diesem Messwiderstand wird durch die Schutzschaltung mit einem Schwellenwert verglichen.
Die WO 99 / 34 647 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen eines in einer Gasentladungslampe auftretenden Gleichrichteffekts. Hierbei ist vorgesehen, einen Strom durch die Gasentladungslampe zu integrieren und das hierdurch erhaltene Ergebnis mit einem Referenzwert zu vergleichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Diagnose einer Halbbrücke zur Verfügung zu stellen, das mit integrierten Schaltungsmitteln realisierbar ist, und eine Schaltungsanordnung zur Diagnose einer Halbbrücke zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein Aspekt der vorliegenden Beschreibung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer Halbbrucke, die ein erstes und ein zweites Schaltelement aufweist, die in Reihe geschaltet sind und die zyklisch leitend und sperrend angesteuert werden, wobei wahrend eines Ansteuerzyklus die Schaltelemente derart alternierend leitend und sperrend angesteuert werden, dass sie alternierend von einem Laststrom durchflossen werden. Das Verfahren umfasst: das Bereitstellen eines Strommesssignals, das einen Stromfluss durch eines der Schaltelemente repräsentiert; das Bereitstellen eines ersten Referenzsignals; das Erzeugen eines ersten Diagnosesignals, das abhangig ist von einem Integral des Strommesssignals über eine erste Integrationsdauer und von einem Integral eines ersten Referenzsignals über eine zweite Integrationsdauer.
Bei einem Ausfuhrungsbeispiel ist vorgesehen, das Strommesssignal unter Verwendung eines Messwiderstands bereitzustellen, der in Reihe zu dem zweiten Schaltelement geschaltet ist, und das Strommesssignal unter Verwendung eines ersten und eines zweiten Referenzsignals auszuwerten, wobei das erste Referenzsignal durch eine erste Referenzspannungsquelle erzeugt wird. Die Erzeugung des zweiten Referenzsignals umfasst bei diesem Beispiel: das Treiben eines Referenzstroms durch den Messwiderstand während einer Zeitdauer, während der ein Laststrom durch das zweite Schaltelement Null ist; das Erzeugen des zweiten Referenzsignals abhangig von einem durch den Referenzstrom an dem Messwiderstand hervorgerufenen Spannungsabfall.
Ein zweiter Aspekt betrifft eine Schaltungsanordnung zur.Diagnose einer Halbbrücke mit einem ersten und einem zweiten Schaltelement, die in Reihe geschaltet sind und die zyklisch leitend und sperrend ansteuerbar sind und die während eines Ansteuerzyklus derart alternierend leitend und sperrend ansteuerbar sind, dass sie alternierend von einem Laststrom durchflossen werden. Die Schaltungsanordnung umfasst: einen Eingang zur Zufuhrung eines Strommesssignals, das einen Stromfluss durch eines der Schaltelemente repräsentiert; eine Referenzspannungsquelle zur Bereitstellung eines ersten Referenzsignals; eine erste Diagnoseschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein erstes Diagnosesignal zu erzeugen, das abhängig ist von einem Integral des Strommesssignals uber eine erste Integrationsdauer und von einem Integral eines ersten Referenzsignals über eine zweite Integrationsdauer.
Beispiele werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erlautert. Die Zeichnungen dienen zur Erlauterung des Grundprinzips, so dass lediglich die zum Verstandnis des Grundprinzips notwendigen Merkmale in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale mit gleicher Bedeutung.

1 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung mit einer Halbbrucke, die zwei Schaltelemente umfasst, einer an die Halbbrücke angeschlossenen Diagnoseschaltung und einer an die Halbbrücke angeschlossenen Last.
2 veranschaulicht ein Realisierungsbeispiel der Schaltelemente.
3 veranschaulicht ein Beispiel einer Last, die als Lampenschaltkreis ausgebildet ist.
4 veranschaulicht beispielhaft zeitliche Verläufe der in der Schaltungsanordnung gemäß 1 vorkommenden Signale.
5 veranschaulicht ein erstes Beispiel einer Diagnoseschaltung, die eine Integrationsschaltung umfasst.
6 veranschaulicht die Funktionsweise der Diagnoseschaltung gemäß 5 anhand von Signalverläufen.
7 veranschaulicht ein Beispiel der Integrationsschaltung.
8 veranschaulicht ein Beispiel einer Diagnoseschaltung, die zwei Integrationsschaltungen aufweist.
9 veranschaulicht ein Beispiel einer Diagnoseschaltung, die zwei Diagnosesignale bereitstellt.
10 veranschaulicht eine erste Abwandlung der in 9 dargestellten Diagnoseschaltung.
11 veranschaulicht eine zweite Abwandlung der in 9 dargestellten Diagnoseschaltung.

1 zeigt anhand eines Schaltbilds eine Schaltungsanordnung mit einer Halbbrucke, die zwei Schaltelemente, ein erstes Schaltelement 101 und ein zweites Schaltelement 102, mit jeweils einer Laststrecke und einem Ansteuereingang aufweist. Die Laststrecken der beiden Schaltelemente 101, 102 sind in Reihe zueinander zwischen Klemmen für ein erstes Versorgungspotenzial Vin und ein zweites Versorgungspotenzial GND geschaltet. Das erste Versorgungspotenzial Vin ist beispielsweise ein positives Versorgungspotenzial, das zweite Versorgungspotenzial GND ist beispielsweise ein negatives Versorgungspotenzial oder Bezugspotenzial, wie z.B. Masse. Die Halbbrucke weist außerdem einen Ausgang 103 auf, der zwischen den Laststrecken 101, 102 der Schaltelemente angeordnet ist und der in dem dargestellten Beispiel durch einen den Laststrecken 101, 102 gemeinsamen Knoten gebildet ist. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass zwischen den Laststrecken der beiden Schaltelemente 101, 102 noch weitere Schaltelemente, wie z.B. ein Messwiderstand (nicht dargestellt) angeordnet sein konnen.
Das erste Schaltelement 101, das zwischen die Klemme für das erste Versorgungspotenzial Vin und den Ausgang 103 geschaltet ist, wird nachfolgend auch als oberes Schaltelement oder High-Side-Schalter der Halbbrücke bezeichnet, und das zweite Schaltelement 102, das zwischen den Ausgang 103 und das zweite Versorgungspotenzial GND geschaltet ist, wird nachfolgend auch als unteres Schaltelement oder Low-Side-Schalter der Halbbrucke bezeichnet. Die Schaltelemente 101, 102 sind abhangig von Ansteuersignalen S1, S2, die deren Ansteuereingangen zugefuhrt sind, leitend oder sperrend angesteuert bzw. ein- oder ausgeschaltet. Das Bezugszeichen S1 in 1 bezeichnet ein erstes Ansteuersignal, das dem Ansteuereingang des ersten Schaltelements 101 zugefuhrt ist, und das Bezugszeichen S2 bezeichnet ein zweites Ansteuersignal, das dem Ansteuereingang des zweiten Schaltelements 102 zugeführt ist.
Die Schaltelemente 101, 102 können beliebige Schaltelemente sein, die durch elektrische Ansteuersignale, wie die Ansteuersignale S1, S2, ein- und ausgeschaltet werden konnen. Solche Schaltelemente sind insbesondere Halbleiterschaltelemente. Beispiele für geeignete Halbleiterschaltelemente 101, 102 zum Einsatz in der Halbbrücke sind bezugnehmend auf 2A MOSFET, insbesondere Leistungs-MOSFET, oder bezugnehmend auf 2B IGBT, insbesondere Leistungs-IGBT. MOSFET bzw. IGBT weisen eine Drain-Source-Strecke D-S (beim MOSFET) bzw. eine Kollektor-Emitter-Strecke K-E (beim IGBT), die deren Laststrecken bilden, und weisen jeweils einen Gateanschluss G auf, der einen Ansteuereingang bildet. Die Ansteuerung von MOSFET oder IGBT erfolgt durch Anlegen geeigneter Gate-Source-Spannungen als Ansteuersignale.
Ein Schaltelement 101, 102 der Halbbrucke leitet dann, wenn sein Ansteuersignal S1, S2 einen Einschaltpegel annimmt, und sperrt, wenn sein Ansteuersignal S1, S2 einen Ausschaltpegel annimmt. Der zum Einschalten des Schaltelements erforderliche Einschaltpegel bzw. der zum Ausschalten erforderliche Ausschaltpegel ist abhängig von der Art des verwendeten Schaltelements. Bei n-Kanal-MOSFET oder n-Kanal-IGBT ist der Einschaltpegel eine positive Gate-Source-Spannung, während bei p-Kanal-MOSFET oder p-Kanal-IGBT der Einschaltpegel eine negative Gate-Source-Spannung ist. Lediglich zu Zwecken der Erlauterung sei im Zusammenhang mit der weiteren Erläuterung angenommen, dass Einschaltpegel der Ansteuersignale S1, S2 obere Signalpegel bzw. „High“-Pegel der Ansteuersignale sind und dass Ausschaltpegel der Ansteuersignale untere Signalpegel oder „Low“-Pegel der Ansteuersignale sind.
Das Bezugszeichen 10 bezeichnet in 1 eine Ansteuerschaltung, die die Ansteuersignale S1, S2 (gestrichelt dargestellt) erzeugt. Diese Ansteuerschaltung kann eine herkommliche Ansteuerschaltung zur Erzeugung von Ansteuersignalen für Schaltelemente einer Halbbrucke sein. Das Bezugszeichen Z bezeichnet eine Last (ebenfalls gestrichelt dargestellt), die an den Ausgang 103 der Halbbrücke angeschlossen ist und die durch eine Ausgangsspannung Vout oder einen Ausgangsstrom Iout der Halbbrücke angesteuert ist.
Eine Halbbrücke, wie sie in 1 dargestellt ist, wird beispielsweise zur Ansteuerung von Lasten verwendet, die als Eingangsspannung bzw. Versorgungsspannung eine Spannung benötigen, die zwischen dem oberen und dem unteren Versorgungspotenzial oszilliert. Solche Lasten sind beispielsweise induktive Lasten, wie z.B. Lampenschaltkreise.
Bezugnehmend auf 3 umfasst eine als Lampenschaltkreis ausgebildete Last beispielsweise einen Serienschwingkreis mit einem Resonanzkondensator C1 und einer Resonanzinduktivität L1 und eine parallel zu dem Resonanzkondensator C1, und damit in Reihe zu der Resonanzinduktivität L1, geschaltete Leuchtstofflampe LL. Optional kann zwischen der Resonanzinduktivität L1 und der Leuchtstofflampe LL ein Abblockkondensator C2 geschaltet sein, der dazu dient einen Gleichanteil der Ausgangsspannung Vout auszufiltern.
Zur Bereitstellung einer oszillierenden Ausgangsspannung Vout wird jedes der Schaltelemente 101, 102 in grundsatzlich bekannter Weise zyklisch ein- und ausgeschaltet, wobei jedes Schaltelement wahrend eines Ansteuerzyklus fur eine Einschaltphase einen Einschaltzustand und fur eine Ausschaltphase einen Ausschaltzustand annimmt. Die Einschalt- und Ausschaltphasen der beiden Schaltelemente 101, 102 sind dabei derart gegeneinander phasenverschoben, dass zu einem Zeitpunkt nur jeweils eines der Schaltelemente 101, 102 eingeschaltet ist, wodurch Querstrome in der Halbbrücke vermieden werden und wodurch das erste und das zweite Schaltelement alternierend von einem Strom durchflossen werden. Eine Ansteuerung der beiden Schaltelemente 101, 102 durch die Ansteuerschaltung erfolgt insbesondere derart, dass zwischen der Ausschaltphase eines der Schaltelemente und der Ausschaltphase des andere der Schaltelemente eine Totzeit vorhanden ist, wahrend der beide Schaltelemente 101, 102 ausgeschaltet sind.
Die Schaltungsanordnung umfasst außerdem eine Messanordnung zur Erfassung eines das zweite Schaltelement 102 durchfließenden Stromes. Diese Messanordnung ist in dem dargestellten Beispiel als Messwiderstand (Shunt-Widerstand) ausgebildet, der in Reihe zu dem zweiten Schaltelement 102 zwischen den Ausgang 103 und die Klemme fur das zweite Versorgungspotential GND geschaltet. Diese Messanordnung dient zur Erzeugung eines Strommesssignals V1. Dieses Strommesssignal ist in dem dargestellten Beispiel eine Spannung V1 über dem Messwiderstand 21, die an einem Messanschluss 106 abgreifbar ist, und repräsentiert einen das zweite Schaltelement 102 durchfließenden Strom.
Das Strommesssignal V1 ist einer Schaltungsanordnung 30 zugefuhrt, die dazu ausgebildet ist, anhand des Strommesssignals V1 einen Lastzustand, und insbesondere eine Uberlastung, der Halbbrücke 101, 102 zu detektieren bzw. diagnostizieren. Ein Strommesssignal V1 ungleich Null steht bei der dargestellten Halbbrückenschaltung nur während einer Teilperiode eines Ansteuerzyklus bzw. einer Ansteuerperiode zur Verfugung, und zwar während einer solchen Teilperiode, während der der Ausgangsstrom Iout den unteren Halbbruckenzweig, in dem der Messwiderstand angeordnet ist, durchfließt.
Zum besseren Verständnis veranschaulicht 4 zeitliche Verlaufe von Ansteuersignalen S1, S2 für die Schaltelemente 101, 102 der Halbbrucke und die aus einer Ansteuerung der Halbbrucke mit diesen Ansteuersignalen S1, S2 resultierenden Verlaufe des Ausgangsstroms Iout und des Strommesssignals V1 fur ein Beispiel, bei dem die Last Z ein Lampenschaltkreis ist, wie er beispielsweise in 3 dargestellt ist. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass das die Verwendung der Halbbrücke zur Ansteuerung eines Lampenschaltkreises lediglich als Beispiel zu verstehen ist und dass die Halbbrücke zur Ansteuerung beliebiger induktiver Lasten verwendet werden kann. Der bei anderen Lasten fließende Ausgangsstrom kann sich bezüglich seiner Form zwar von dem in 4 dargestellten Ausgangsstrom Iout unterscheiden. Gemeinsam ist allen induktiven Lasten jedoch, dass der Ausgangsstrom ein periodischer Wechselstrom mit einer Frequenz ist, die der Ansteuerfrequenz der Schaltelemente 101, 102 der Halbbrücke entspricht.
Die Vorzeichen des Ausgangsstroms Iout und des Spannungsmesssignals V1 sind bei der Schaltungsanordnung gemäß 1 und in den zeitlichen Verlaufen gemäß 4 so gewählt, dass das Vorzeichen des Ausgangsstroms Iout dem Vorzeichen des Strommesssignals V1 entspricht, wenn das zweite Schaltelement 102 von einem Strom ungleich Null durchflossen ist.
Mit T ist in 4 die Dauer eines Ansteuerzyklus bzw. einer Ansteuerperiode der Halbbrücke bezeichnet, wobei wahrend eines Ansteuerzyklus die beiden Schalter 101, 102 jeweils einmal fur eine Einschaltdauer eingeschaltet werden. Diese Einschaltdauern der beiden Schalter, die in 4 mit Ton1, Ton2 bezeichnet sind, konnen jeweils gleich sein, konnen sich allerdings auch voneinander unterscheiden.
Die Signalpegel des ersten und zweiten Ansteuersignals S1, S2 in 4 repräsentieren die Schaltzustande der beiden Schaltelemente, wobei in dem Beispiel ein oberer Signalpegel einen Einschaltzustand und ein unterer Signalpegel einen Ausschaltzustand des jeweiligen Schaltelements 101, 102 repräsentiert. Die Periodendauer reicht in dem dargestellten Beispiel von einem Zeitpunkt t1, zu dem das erste Schaltelement 101 abgeschaltet wird, bis zu einem Zeitpunkt t7, zu dem das erste Schaltelement am Ende des Ansteuerzyklus nach einem vorherigen Einschalten erneut abgeschaltet schaltet. Die Zeitpunkte t3 und t4 sind in 4 Zeitpunkte, zu denen das zweite Schaltelement 102 ein- und ausgeschaltet wird; t6 ist der Zeitpunkt, zu dem das erste Schaltelement 101 nach dem Ausschalten des zweiten Schaltelements 102 eingeschaltet wird.
Zwischen dem Ausschalten eines Schaltelements und dem Einschalten des anderen Schaltelements ist jeweils eine Totzeit Td vorhanden, wahrend der beide Schaltelemente ausgeschaltet sind. Diese Totzeiten, die gleich lang oder auch unterschiedlich lang sein können, liegen in dem Beispiel gemaß 2 zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 und zwischen den Zeitpunkten t4 und t6.
Der Stromverlauf des Ausgangsstroms Iout wahrend der Totzeiten Td kann in zwei Phasen unterteilt werden: Eine Kommutierungsphase, die in dem Beispiel jeweils zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 bzw. t4 und t5 liegt, und während der der Ausgangsstrom im Wesentlichen aus der Entladung parasitärer in den Schaltelementen 101, 102 vorhandener oder gezielt in die Schaltung eingefugter Kapazitäten resultiert; und eine Freilaufphase, die in dem Beispiel zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 bzw. t5 und t6 liegt, und wahrend der der Ausgangsstrom Iout uber einen Freilaufstrompfad in dem Halbbruckenzweig fließt, dessen Schaltelement als nächstes eingeschaltet wird. Die Freilaufstrompfade sind bezugnehmend auf 1 beispielsweise durch Freilaufelemente, wie z. B. Dioden, gebildet, die parallel zu den Schaltelementen 101, 102 geschaltet sind. Nach dem Abschalten des ersten Schaltelements 101 und vor dem Einschalten des zweiten Schaltelements 102 fließt nach dem Ende der Kommutierungsphase t1-t2 wahrend der Freilaufphase t2-t3 der Strom uber das Freilaufelement 105 des zweiten Schaltelements 102, und wahrend der Kommutierungsphase t4-t5 nach Abschalten des zweiten Schaltelements 202 und vor Einschalten des ersten Schaltelements 101 fließt der Strom während der Freilaufphase t5-t6 uber das Freilaufelement 104 des ersten Schaltelements 101. Bei Verwendung eines MOSFET als Schaltelement sind Freilaufelemente in Form von Freilaufdioden bereits als integrierte Bodydioden in dem MOSFET vorhanden.
Ein Strom durch den Messwiderstand 21 fließt wahrend der Einschaltdauer Ton2 des zweiten Schaltelements 102 sowie wahrend der Freilaufphase t2-t3 vor dem Einschalten des zweiten Schaltelements 102.
5 veranschaulicht anhand eines Blockschaltbilds ein erstes Beispiel der Schaltungsanordnung 30, der das Spannungsmesssignal V1 zugefuhrt ist. Die dargestellte Schaltung 30 umfasst eine erste Diagnoseschaltung, die an einem Ausgang ein erstes Diagnosesignal S40 zur Verfügung stellt, das abhangig ist von einem Integral des Messsignals V1 über eine erste Integrationsdauer und von einem Integral eines ersten Referenzsignals VR1 über eine zweite Integrationsdauer. Die erste und die zweite Integrationsdauer sind bei der Diagnoseschaltung 40 gemäß 5 gleich, diese beiden Integrationsdauern können allerdings auch unterschiedlich sein.
Die erste Diagnoseschaltung gemaß 5 umfasst eine erste Referenzspannungsquelle 41, die als erstes Referenzsignal eine Referenzspannung VR1 zur Verfugung stellt, sowie eine Integrations- und Auswerteschaltung 40, der das erste Referenzsignal zugefuhrt ist. Die Integrations- und Auswerteschaltung ist dazu ausgebildet, eine Differenz zwischen dem Strommesssignal V1 und dem ersten Referenzsignal VR1 wahrend jedes Ansteuerzyklus für eine Integrationszeitdauer jeweils neu aufzuintegrieren und das so erhaltene Integrationsergebnis auszuwerten. Die Integrations- und Auswerteschaltung 40 umfasst in dem dargestellten Beispiel hierzu einen Subtrahierer 44, dem das Strommesssignal V1 und das erste Referenzsignal VR1 zugefuhrt sind und der als Ausgangssignal ein Differenzsignal S44 erzeugt, das einer Differenz zwischen dem Strommesssignal V1 und dem ersten Referenzsignal VR1 entspricht bzw. das proportional zu dieser Differenz ist. Dieses Differenzsignal V44 ist einer Integrationsschaltung 42 zugeführt, die dazu ausgebildet ist, nach Maßgabe eines Steuersignals Φ1 das Differenzsignal V44 über der Zeit aufzuintegrieren und ein von diesem zeitlichen Integral abhängiges Integrationssignal S42 zu erzeugen. Das Steuersignal Φ1 bestimmt die Zeitdauer, wahrend der die Integrationsschaltung 42 das Differenzsignal V44 aufintegriert. Die Erzeugung des Steuersignals Φ1 wird nachfolgend noch erläutert werden.
Die Integrations- und Auswerteschaltung 40 umfasst außerdem einen Vergleicher 43, dem das Integrationssignal S42 zugefuhrt ist und der dazu ausgebildet ist, das Integrationssignal S42 mit einem Vergleichswert, der in dem Beispiel Null ist, zu vergleichen. Der Vergleichswert ist in dem Beispiel durch das Bezugspotenzial GND reprasentiert. An einem Ausgang des Vergleichers 43 steht das erste Diagnosesignal S40 zur Verfügung. Optional umfasst die Integrations- und Auswerteschaltung 40 ein Speicherelement 45, wie z.B. ein Flip-Flop, das nach Maßgabe des Steuersignals Φ1 das Ausgangssignal S43 des Vergleichers speichert. Bei Vorhandensein des Speicherelements 45 steht das erste Diagnosesignal S40 am Ausgang des Speicherelements 45 zur Verfügung. Das Speicherelement 45 und das Steuersignal Φ1 sind beispielsweise so aufeinander abgestimmt, dass das Speicherelement 45 jeweils am Ende der durch das Steuersignal Φ1 vorgegebenen Integrationszeitdauer das Ausgangssignal des Vergleichers S43 speichert. Das erste Diagnosesignal S40 behalt bei dieser Schaltung seinen Wert bis zum Ende der jeweils nächsten Integrationszeitdauer bei.
Der Signalpegel des Diagnosesignals S40 ist bei der dargestellten ersten Diagnoseschaltung abhängig davon, ob das Integrationssignal S42 am Ende der Integrationszeitdauer größer oder kleiner als der Vergleichswert ist. Ein erster Betriebszustand oder Lastzustand der Halbbrucke liegt dann vor, wenn das Integrationssignal S43 am Ende der Integrationszeitdauer kleiner als der Vergleichswert ist, und ein zweiter Betriebszustand oder Lastzustand der Halbbrucke liegt dann vor, wenn das Integrationssignal S43 am Ende der Integrationszeitdauer großer als der Vergleichswert ist. In dem dargestellten Beispiel nimmt das Diagnosesignal S40 im ersten Betriebszustand einen unteren Signalpegel (Low-Pegel) und im zweiten Betriebszustand einen oberen Signalpegel (High-Pegel) an. Die Amplitude des Vergleichswertes kann abhängig von dem Zweck, der durch die Überwachung des Lastzustandes erreicht werden soll, unterschiedlich gewählt werden:
Bei einem ersten Beispiel ist vorgesehen, den Vergleichswert so (hoch) zu wahlen, dass ein zweiter Betriebszustand gleichbedeutend mit einer Uberlastung oder einer drohenden Überlastung der Halbbrücke ist. Das Diagnosesignal S40 kann der Ansteuerschaltung 10 der Halbbrucke zugeführt sein, wobei diese Ansteuerschaltung beispielsweise dazu ausgebildet ist, die Hallbrücke abzuschalten, wenn das Diagnosesignal S40 den zweiten Lastzustand anzeigt, um dadurch die Halbbrücke vor einer Überlastung zu schutzen.
Bei einem zweiten Beispiel ist vorgesehen, den Vergleichswert so zu wahlen, dass er eine gewünschte maximale Leistungsaufnahme der Halbbrucke repräsentiert. Die Ansteuerschaltung 10, der das Diagnosesignal S40 zugeführt sein kann, ist in diesem Fall beispielsweise dazu ausgebildet, die Leistungsaufnahme der Halbbrucke durch geeignete Ansteuerung der Schalter 101, 102 zu reduzieren oder begrenzen.
Die Funktionsweise der in 5 dargestellten Diagnoseschaltung wird nachfolgend anhand zeitlicher Verlaufe des Strommesssignals V1 sowie des Referenzsignals VR1 erläutert, die in 6 dargestellt sind. Dargestellt ist in 6 außerdem das Steuersignal Φ1, das die Integrationszeitdauer festlegt. Die Integrationszeitdauer ist in dem dargestellten Beispiel durch einen oberen Signalpegel des Steuersignals Φ1 repräsentiert. Zu Zwecken der Erläuterung sei zunächst angenommen, dass sich die Integrationszeitdauer bezugnehmend auf 4 vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t5, d.h. vom Ende der Kommutierungszeit des ersten Schalters 101 bis zum Ende der Kommutierungszeit des zweiten Schalters 102 erstreckt, wobei diese Zeitdauer genau der Halfte der Zeitdauer T eines Ansteuerzyklus entspricht. Außerdem sei angenommen, dass die Schaltelemente 101, 102 verzögerungsfrei schalten. Unter dieser Annahme ist das Strommesssignal V1 vor dem Zeitpunkt t2 und nach dem Zeitpunkt t5 jeweils Null.
Die von der Halbbrucke abgegebene Wirkleistung entspricht bei Vernachlassigung von Schaltverlusten und Durchlassverlusten der Schaltelemente 101, 102 weitgehend der Wirkleistung, die von einer in 1 nicht dargestellten die Versorgungsspannung Vin bereitstellenden Versorgungsspannungsquelle abgegeben wird. Bei konstant angenommener Höhe der Versorgungsspannung Vin entspricht die von der Versorgungsspannungsquelle abgegebene Wirkleistung dem Produkt aus der Hohe der Versorgungsspannung und dem Mittelwert des von der Vorsorgungsspannungsquelle abgegebenen Stromes.
Enthalt der Ausgangsstrom Iout keinen Gleichanteil, beispielsweise weil ein im Lastkreis enthaltener Koppelkondensator, wie er beispielsweise in 3 mit dem Bezugszeichen C2 dargestellt ist, das Fließen eines Gleichanteils verhindert, so sind die Mittelwerte der Strome durch die Schaltelemente 101, 102 jeweils gleich und entsprechen dem Mittelwert des von der Versorgungsspannungsquelle abgegebenen Stromes. Zur Ermittlung des Mittelwertes des von der Versorgungsquelle abgegebenen Stromes genügt es daher, den Mittelwert des Stromes durch eines der Schaltelemente 101, 102 oder durch einen in Reihe zu einem der Schaltelemente geschalteten Strommesswiderstand zu erfassen. In dem dargestellten Beispiel wird zur Ermittlung des Mittelwertes des durch die Versorgungsspannungsquelle abgegebenen Stromes - und damit zur Ermittlung der abgegebenen Wirkleistung - der Strom durch den zweiten Halbbrückenzweig anhand der Messspannung V21 uber dem Messwiderstand 21 ausgewertet.
Der zeitliche Verlauf dieses Stromes durch den zweiten Halbbruckenzweig ist - wie auch der Verlauf des Stromes durch den ersten Halbbruckenzweig - unsymmetrisch bezüglich der Nulllinie und besitzt einen Mittelwert ungleich Null, der ein Maß für die aufgenommene Wirkleistung darstellt. Die „Nulllinie“ ist hierbei definiert durch eine Messspannung V1 gleich Null. Entsprechend ist der zeitliche Verlauf des Spannungsmesssignals V1 unsymmetrisch bezuglich der Nulllinie. Bei der in dem Beispiel gewählten Polung des Ausgangsstroms Iout bzw. der in dem Beispiel gewählten Polung der Messspannung V1 uberwiegt während der Zeitperiode, während der der untere Halbbrückenzweig von einem Strom durchflossen ist, der Stromanteil mit positivem Vorzeichen. Das Integral der Messspannung V1 über die gesamte Integrationsdauer ist in diesem Fall größer als Null und proportional zu der wahrend der Integrationsdauer insgesamt uber den Strommesswiderstand 21 geflossenen Ladungsmenge. Unter der Annahme, dass an das Versorgungspotenzial Vin keine weiteren Verbraucher angeschlossen sind, entspricht die wahrend eines Ansteuerzyklus der Versorgungsspannungsquelle entnommene Energie dem Produkt aus der Höhe der Versorgungsspannung und der uber den Strommesswiderstand fließenden Ladungsmenge bzw. dem Integral des Messsignals V21 uber der Zeit. Sind die Durchlass- und Schaltverluste der Halbbrücke entweder vernachlassigbar oder zumindest bekannt, so ist die der Versorgungsspannungsquelle je Ansteuerzyklus entnommene Energiemenge ein Maß fur die in jedem Ansteuerzyklus an die Last abgegebene Energiemenge und damit bei bekannter Periodendauer ein Maß für die an die Last abgegebene Wirkleistung.
Die Subtraktion des ersten Referenzsignals VR1 von dem Spannungsmesswert V1, die Integration des dadurch erhaltenen Differenzwertes S44 uber der Zeit und der Vergleich des durch die Integration erhaltenen Integrationsergebnisses S42 mit dem Vergleichswert entspricht einer Bewertung, wie stark der positive Anteil des Stromverlaufes den negativen Anteil des Stromverlaufes überwiegt, wie groß also der Wirkanteil der aufgenommenen Leistung ist. Als Vergleichsmaß dient in dem Beispiel das Integral des ersten Referenzsignals VR1 uber die Integrationszeitdauer.
Wie erläutert, ist der Signalpegel des Diagnosesignals S40 - und damit der detektierte Betriebszustand - abhängig davon, ob das Integrationssignal S42 am Ende der Integrationszeitdauer großer oder kleiner als Null ist. Zu Zwecken der Erlauterung sei zunachst der Grenzfall betrachtet, bei dem das Integrationsignal S41 gleich Null ist. In diesem Fall gilt: $S42 = \int_{T i} (V 1 - V R 1) d t = \int_{T i} V 1 d t - \int_{T i} V R 1 d t = \int_{T i} V 1 d t - T i \cdot V R 1 = 0$
bzw. $\int_{T i} V 1 d t = T i \cdot V R 1$
Ti bezeichnet hierbei die Integrationsdauer, uber welche die Differenz zwischen dem Messsignal V1 und dem Referenzsignal VR1 aufintegriert wird. Da Wirkenergie von der Versorgungsspannungsquelle nur wahrend einer Halbperiode aufgenommen werden kann, nämlich während der Halbperiode, in der das erste Schaltelement 101 leitend angesteuert ist, repräsentiert das Integral des Stromes wahrend einer Halbperiode die wahrend der gesamten Ansteuerperiode aufgenommene Wirkenergie. Die Auswertung des Stromes durch das zweite Schaltelement 102 zur Ermittlung der Wirkenergie ist dabei zulässig, da - wie oben erwähnt - die Betrage der Mittelwerte der Ströme während der beiden Halbperioden gleich sind.
Die aufgenommene Wirkleistung ist bei gleichbleibender Versorgungsspannung Vin damit proportional zu dem Quotienten aus dem Integral des Messsignals und der Periodendauer. Es gilt also: $P w \sim \frac{1}{T} \cdot \int_{T i} V 1 d t$
wobei Pw die Wirkleistung und T die Periodendauer bezeichnet.
Der Referenzwert VR1 repräsentiert einen Wirkleistungsschwellenwert, wobei das Diagnosesignal S41 den zweiten Betriebszustand anzeigt, wenn das Integral des Messsignals V1, das die Wirkenergie repräsentiert, dem Produkt aus dem Referenzwert VR1 und der Integrationsdauer Ti entspricht.
Die Integrationsdauer Ti entspricht beispielsweise der Halfte der Dauer T eines Ansteuerzyklus. Der zweite Betriebszustand wird bezugnehmend auf Gleichung (1b) in diesem Fall dann angezeigt, wenn gilt: $\int_{0,5 T} V 1 d t = 0,5 \cdot T \cdot V R 1$
bzw. wenn bezugnehmend auf Gleichung (2) gilt: $P w \sim \frac{1}{T} \cdot \int_{T i} V 1 d t = 0,5 \cdot V R 1$
In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Integrationsdauer nicht notwendigerweise der Hälfte der Dauer eines Ansteuerzyklus entsprechen muss, sondern auch kurzer oder langer sein kann. Die Integrationsdauer sollte allerdings in einem festen Verhaltnis zu der Dauer eines Ansteuerzyklus stehen, sofern diese Dauer eines Ansteuerzyklus variieren kann. Bei einem Beispiel ist vorgesehen, die Integrationsdauer so zu wählen, dass sie alle Zeiten umfasst, in denen der Stromfluss durch den Strommesswiderstand 21 von Null verschieden sein kann. Bezogen auf das Beispiel gemäß 4 umfasst die Integrationsdauer in diesem Fall beispielsweise den Zeitraum vom Zeitpunkt t2 bis zu einem Zeitpunkt, der um eine Abschaltverzögerungsdauer des zweiten Schaltelements 102 nach dem Zeitpunkt t4 liegt.
7 veranschaulicht ein Realisierungsbeispiel der Integrationsschaltung 42, wobei dieses Realisierungsbeispiel gleichzeitig noch die Funktion des Subtrahierers 44 einschließt. Diese Integrationsschaltung umfasst einen Operationsverstärker 421 mit einem ersten und einem zweiten Eingang sowie mit einem kapazitiven Speicherelement 422, beispielsweise einen Kondensator, der zwischen den zweiten Eingang und einen Ausgang des Operationsverstärker 421 geschaltet ist. Der erste Eingang ist in dem dargestellten Beispiel der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstarker 421, und der zweite Eingang ist in dem Beispiel der invertierende Eingang des Operationsverstärkers. Das Spannungsmesssignal V1 ist dem ersten Eingang des Operationsverstärkers 421 zugeführt und das Referenzsignal VR1 ist über einen Vorwiderstand 424 dem invertierenden Eingang des Operationsverstarkers 421 zugeführt. Die Bildung der Differenz zwischen dem Spannungsmesssignal V1 und dem Referenzsignal VR1 erfolgt in dem Beispiel durch die Integrationsschaltung 42 selbst, so dass auf einen separaten Subtrahierer in dem Beispiel verzichtet werden kann. Das Integrationssignal S42 entspricht bei der dargestellten Integrationsschaltung 42 einer Spannung uber dem kapazitiven Speicherelement 422. Diese Spannung ist dem Vergleicher 43 als Eingangspannung zugefuhrt.
Die Integrationsschaltung 42 umfasst außerdem einen parallel zu dem kapazitiven Speicherelement 422 geschalteten Schalter 423, der durch das Steuersignal Φ1 angesteuert ist. Wahrend der Integrationszeitdauer ist dieser Schalter geoffnet, die Spannung uber dem kapazitiven Speicherelement 422 zu einem beliebigen Zeitpunkt wahrend der Integrationszeitdauer entspricht dann dem zeitlichen Integral der Differenz zwischen der Messspannung V1 und der Referenzspannung VR1 seit dem Öffnen des Schalters 423. Der Schalter 423 wird am Ende jeder Integrationszeitdauer geschlossen, wodurch das kapazitive Speicherelement 422 entladen wird und wodurch die Integrationsschaltung 42 bis zum Beginn einer nächsten Integrationszeitdauer „zuruckgesetzt“ wird und mit Beginn der nächsten Integrationszeitdauer erneut beginnt das Differenzsignal aufzuintegrieren.
Anstatt - wie anhand von 6 erläutert - die Differenz zwischen der Messspannung V1 und der Referenzspannung VR1 aufzuintegrieren und das hierdurch erhaltene Integrationsergebnis mit Null zu vergleichen, besteht bezugnehmend auf 6 auch die Möglichkeit, das Spannungsmesssignal V1 und das Referenzsignal VR1 jeweils separat zu integrieren und anschließend die dadurch erhaltene Integrationsergebnisse miteinander zu vergleichen.
8 veranschaulicht ein Beispiel einer Integrations- und Auswerteschaltung mit einer solchen Funktionalitat. Diese Integrations- und Auswerteschaltung umfasst zwei Integrationsschaltungen: Eine erste Integrationsschaltung 42₁ , der das Strommesssignal V1 zugefuhrt ist und die ein erstes Integrationssignal S42₁ erzeugt; und eine zweite Integrationsschaltung 42₂ , der das erste Referenzsignal VR1 zugeführt ist und die ein zweites Integrationssignal S42₂ erzeugt. Das erste Integrationssignal S42₁ entspricht dem Integral des Strommesssignals V1, und das zweite Integrationssignal S42₂ entspricht dem Integral des ersten Referenzsignals VR1. Die Integrationsschaltungen 42₁ , 42₂ sind - entsprechend der zuvor erlauterten Integrationsschaltung 42 - dazu ausgebildet, die ihnen zugefuhrten Eingangssignale wahrend einer durch das Steuersignal Φ1 definierten Integrationszeitdauer aufzuintegrieren und werden am Ende der Integrationszeitdauer jeweils zurückgesetzt. Die Integrationsschaltungen 41₁ , 42₂ sind beispielsweise entsprechend der anhand von 7 erläuterten Integrationsschaltung 42 realisiert, wobei bei den Integrationsschaltungen 42₁ , 42₂ einem in den Integrationsschaltungen 42₁ , 42₂ vorhandenen Operationsverstärker das jeweilige Eingangssignal an seinem nicht-invertierenden Eingang zugeführt ist, während der invertierende Eingang - im Gegensatz zu der Integrationsschaltung 42 gemäß 7 - auf Bezugpotential GND liegt.
Der Vergleicher 43 vergleicht bei der in 8 dargestellten Integrations- und Auswerteschaltung die beiden Integrationssignale S42₁ , S42₂ und erzeugt das Vergleicherausgangssignal S43 abhängig vom Vergleich dieser beiden Signale. Bei gleichen Eingangssignalen und bei gleichen Integrationszeitdauern liefern die in den 6 und 7 einerseits und die in 8 andererseits dargestellten ersten Diagnoseschaltungen 30 gleiche Ergebnisse, d.h. gleiche erste Diagnosesignale S40.
Insbesondere bei der in 8 dargestellten Integrations- und Auswerteschaltung können sich die Integrationszeitdauer, während der das Strommesssignal V1 integriert wird, und die Integrationszeitdauer, während der das Referenzsignal VR1 integriert wird, auch voneinander unterscheiden. Bei einer Veränderung der zweiten Integrationszeitdauer im Vergleich zu der ersten Integrationszeitdauer verandert sich die Vergleichsgroße, mit der das Integral des Strommesssignals V1 verglichen wird. Bei Vorsehen des optionalen Speicherelements 45 und bei Vorsehen unterschiedlicher Integrationszeitdauern wird das Vergleichssignal S43 insbesondere am Ende derjenigen Integrationszeitdauer in das Speicherelement 45 übernommen, die spater endet.
Das Steuersignal Φ1, das die Integrationszeitdauer bestimmt, kann beispielsweise aus dem ersten und dem zweiten Steuersignal S1, S2 erzeugt werden. Die Erzeugung des Steuersignals Φ1 erfolgt beispielsweise derart, dass die Integrationsdauer eine feste Verzogerungszeit nach der fallenden Flanke von S1 beginnt und die gleiche Verzögerungszeit nach der fallenden Flanke von S2 endet. Die Verzögerungszeit sollte langer als die Schaltverzögerungszeit der Schaltelemente 101 und 102 und kurzer als die Kommutierungszeit sein. Damit beginnt die Integrationsdauer vor der Freilaufphase, also vor t2 und endet, wenn der Strom durch das Schaltelement 102 abgefallen ist, also nach t4. Die Erzeugung dieses Steuersignals erfolgt insbesondere derart, dass die Integrationsdauer wahrend jedes Ansteuerzyklus die gesamte Zeitdauer erfasst, wahrend der der untere Halbbrückenzweig von einem Strom durchflossen ist, das ist die Zeitdauer t2-t4 bei dem Beispiel gemäß 4.
9 veranschaulicht ein weiteres Beispiel einer Schaltung 30 zur Diagnose einer Halbbrückenschaltung. Diese Schaltung 30 umfasst zusatzlich zu der ersten Diagnoseschaltung 40, 41 eine zweite Diagnoseschaltung 50, 51, die dazu ausgebildet ist, den Momentanwert des Ausgangsstroms Iout auszuwerten, um dadurch eine Uberstrombelastung der Halbbrücke detektieren zu können. Die Auswertung des Ausgangsstroms Iout erfolgt durch Auswerten des Strommesssignals V1; die zweite Diagnoseschaltung 50, 51 ist daher entsprechend der ersten Diagnoseschaltung 40, 41 an den Messanschluss 106 der Halbbrücke angeschlossen.
Die zweite Diagnoseschaltung 50, 51 umfasst einen zweiten Vergleicher 50 mit einem ersten und einem zweiten Eingang und eine zweite Referenzspannungsquelle 51. Dem ersten Eingang des Vergleichers 50, der in dem dargestellten Beispiel der nicht-invertierende Eingang ist, ist das Strommesssignal V1 zugeführt, und dem zweiten Eingang des zweiten Vergleichers 50, der in dem Beispiel der invertierende Eingang ist, ist das zweite Referenzsignal VR2 zugefuhrt. Am Ausgang des zweiten Vergleichers steht ein zweites Diagnosesignal S50 zur Verfugung, das das Vorliegen einer Uberstrombedingung anzeigt. Dieses zweite Diagnosesignal S50 kann abhangig von dem Strommesssignal V1 einen ersten und einen zweiten Signalpegel annehmen, von denen einer eine Uberstrombedingung anzeigt. Eine Uberstrombedingung liegt in dem dargestellten Beispiel dann vor, wenn das Strommesssignal V1 den zweiten Referenzwert VR2 übersteigt. Das zweite Diagnosesignal S50 nimmt in diesem Fall einen oberen Signalpegel an.
Bei der Diagnoseschaltung 30 gemäß 9 ist der Referenzwert VR2, mit dem das Strommesssignal V1 zur Ermittlung einer Uberstrombedingung verglichen wird, durch die zweite Referenzspannungsquelle 51 vorgegeben. Bei einer gegebenen zweiten Referenzspannung VR2 ist der Schwellenwert für den Ausgangsstrom Iout, ab dem eine Überstrombedingung detektiert wird, vom Widerstandswert des Messwiderstandes 21 abhangig. Dieser Schwellenwert des Ausgangsstroms Iout, ab dem eine Uberstrombedingung detektiert wird, kann dabei durch Verandern des Messwiderstandes 21 eingestellt werden. Der Messwiderstand 21 kann hierzu als veranderlicher Widerstand realisiert sein, so dass fur einen Anwender der Schaltung die Moglichkeit besteht, den „Uberstromschwellenwert“ durch Variation des Widerstandswertes des Messwiderstandes 21 einzustellen. Alternativ besteht auch die Moglichkeit, den Messwiderstand durch einen Messwiderstand mit einem anderen Widerstandswert zu ersetzen. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Halbbruckenschaltung beispielsweise als integrierte Schaltung realisiert ist, an die der Messwiderstand 21 als externer Widerstand anschließbar ist. Eine Veranderung des Widerstandswertes des Messwiderstandes 21 zum Zweck der Anpassung des Uberstromschwellenwertes beeinflusst allerdings auch die durch die Integrations- und Auswerteschaltung 40 vorgenommene Auswertung der Leistungsaufnahme der Halbbruckenschaltung. 10 zeigt eine gegenüber der in 9 dargestellten Schaltung abgewandelte Schaltung 30 zur Diagnose, bei der der Referenzwert zur Auswertung der Leistungsaufnahme und der Referenzwert zur Ermittlung der Uberstrombedingung unabhangig voneinander einstellbar sind. Die Schaltung 30 gemäß 10 umfasst hierzu eine Einstellschaltung 60, die in dem dargestellten Beispiel dazu dient, den zur Ermittlung der Uberstrombedingung verwendeten Referenzwert einzustellen und die zwischen den Messanschluss und die zweite Diagnoseschaltung geschaltet ist. Die Einstellschaltung 60 umfasst einen weiteren Widerstand 61, der in Reihe zu einer Stromquelle 62 und einem Schalter 65 zwischen eine Klemme für ein gegenuber Bezugspotential GND positives Potential V+ und den Messanschluss 106 geschaltet ist. Die Einstellschaltung umfasst außerdem ein kapazitives Speicherelement 63, beispielsweise einen Kondensator, der zwischen den dem Messanschluss 106 abgewandten Anschluss des zweiten Widerstandes 61 und den ersten Anschluss des zweiten Vergleichers 50 geschaltet ist. Außerdem umfasst die Einstellschaltung 60 einen weiteren Schalter 64, der zwischen die beiden Anschlüsse des zweiten Vergleichers 50 geschaltet ist.
Eine Ansteuerung der beiden Schalter 64, 65 der Einstellschaltung 60 erfolgt durch eine nicht näher dargestellte Ansteuerschaltung derart, dass die beiden Schalter 64, 65 während einer Phase, während der kein Laststrom durch den unteren Halbbruckenzweig fließt, während der das Strommesssignal V1 also Null ist, fur eine vorgegebene Zeitdauer geschlossen werden. Ein Ansteuersignal für diese beiden Schalter 64, 65 ist in 10 mit Φ2 bezeichnet. Ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf dieses Ansteuersignals Φ2 ist in 6 ebenfalls dargestellt. Ein oberer Signalpegel dieses Ansteuersignals repräsentiert in diesem Beispiel einen Schaltzustand, bei dem die beiden Schalter 64, 65 geschlossen sind. Die Einschaltdauer dieser beiden Schalter liegt dabei vor Beginn der Integrationszeitdauer und während einer Zeitphase, während der kein Laststrom durch den unteren Halbbruckenzweig fließt. Bei geschlossenem Schalter 65 fließt ein durch die Stromquelle 62 gelieferter Strom I62 uber den zweiten Widerstand 61 und den Messwiderstand 21 nach Bezugspotential GND, woraus ein Spannungsabfall an dem Messwiderstand V1 resultiert. Dieser Spannungsabfall fuhrt während der Einschaltdauer der beiden Schalter 64, 65 zu einer Messspannung V1 ungleich Null, was in 6 gestrichelt dargestellt ist. Das durch die Integrations- und Auswerteschaltung 42 erzeugte Diagnosesignal wird dadurch allerdings nicht beeinflusst, da die Zeitdauer, während der die Schalter 64, 65 geschlossen sind, außerhalb der Integrationszeitdauer liegt.
Bei geschlossenen Schaltern 64, 65 wird der Kondensator 63 der Einstellschaltung 60 auf eine Spannung V63 aufgeladen, für die gilt $V 63 = VR 2 - (R 21 + R 61) \cdot I 62$
VR2 bezeichnet dabei die zweite Referenzspannung, R21 und R61 bezeichnen die Widerstandswerte des Messwiderstands 21 und des zweiten Widerstandes 61 und I62 bezeichnet den durch die Stromquelle 62 gelieferten Strom.
Nach Offnen der Schalter 64, 65 bleibt der Kondensator 63 auf dieser Spannung V63 aufgeladen. Der Kondensator 63 funktioniert in Verbindung mit den Schalter 64 und 65 somit nach Art eines Abtast- und Halteglieds. Der Eingangsstrom des zweiten Vergleichers 50 und der Eingangsstrom der Integrations- und Auswerteschaltung 40 sind vernachlässigbar, so dass der zweite Widerstand 61 wahrend Zeitdauern, wahrend der die beiden Schalter 64, 65 geoffnet sind, also insbesondere wahrend der Integrationszeitdauer, nicht von einem Strom durchflossen ist, so dass der Spannungsabfall über diesem Widerstand 61 während der Integrationszeitdauer Null ist. Der Integrations- und Auswerteschaltung 40 ist während der Integrationszeitdauer damit das Spannungsmesssignal V1 zugeführt, die Funktionsweise der Integrations- und Auswerteschaltung 40 andert sich durch das Vorhandensein der Einstellschaltung 60 also nicht.
Nach Offnen der beiden Schalter 64, 65 gilt für die Eingangsspannung V50 des zweiten Vergleichers: $V 50 = V1 + V 63 - VR2 = V1 - (R 21 + R 61) \cdot I 62$
Eine Uberstrombedingung wird in diesem Fall dann erkannt, wenn die Messspannung V1 großer ist als eine Vergleichsspannung VR3 = (R21+R61)·I62. Diese Vergleichsspannung VR3 entspricht dem Spannungsabfall uber dem Messwiderstand 21 und dem zweiten Widerstand 61 bei geschlossenen Schaltern 64, 65. Diese Referenzspannung VR3 ist insbesondere über den zweiten Widerstand 61 einstellbar. Der zweite Widertand 61 kann hierzu beispielsweise als veränderlicher Widerstand ausgebildet sein. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Schaltungskomponenten der Diagnoseschaltung 30 mit Ausnahme des zweiten Widerstand 61 als integrierte Schaltung zu realisieren und den zweiten Widerstand 61 als externen, und damit austauschbaren Widerstand an die integrierte Schaltung anzuschließen. Ein Anschluss dieser integrierten Schaltung zum Anschließen des externen Widerstandes 61 ist in 10 mit dem Bezugszeichen 107 bezeichnet.
Indem der Messwiderstand 21 und der zweite Widerstand unabhängig voneinander gewählt werden können, ist es bei der in 10 dargestellten Diagnoseschaltung möglich, den Referenzwert VR3 zur Ermittlung der Überstrombedingung und den Referenzwert zur Ermittlung der Leistungsaufnahme unabhängig voneinander einzustellen. Zwar ist bei der Schaltung gemäß 10 der Referenzwert zur Ermittlung der Leistungsaufnahme durch die Referenzspannungsquelle 41 gegeben, allerdings ist das Strommesssignal V1 bei einem gegebenen Ausgangsstrom Iout durch Variation des Messwiderstandes 21 einstellbar.
11 zeigt eine gegenüber der Schaltung in 10 abgewandelte Schaltung. Die Schaltung gemäß 11 unterscheidet sich von der in 10 dargestellten dadurch, dass bei der Schaltung gemaß 11 die Einstellschaltung 60 zwischen den Messanschluss 106 und die erste Diagnoseschaltung geschaltet ist. Während der Zeitdauer, wahrend der die beiden Schalter 64, 65 geschlossen sind, wird der Kondensator 63 bei der Einstellschaltung 60 gemaß 11 auf eine Spannung V63 aufgeladen, fur die gilt: $V 63 = VR 1 - (R 21 + R 61) \cdot I 62$
Die Integrations- und Auswerteschaltung 40 kann entsprechend einer der zuvor erlauterten Integrations- und Auswerteschaltungen realisiert sein. Fur eine Eingangspannung V40 der Integrations- und Auswerteschaltung gilt bei der in 11 dargestellten Diagnoseschaltung: $V 40 = V1 + V 63 - V21 = V1 - (R 21 + R 61) \cdot I 62$
Für einen Referenzwert VR4, der zur Auswertung des Strommesssignals V1 in diesem Fall dient, gilt: VR4 = (R21+R61)· I62.
Die durch die Diagnoseschaltung 30 erzeugten Diagnosesignale können auf unterschiedlichste Art und Weise weiterverarbeitet werden. Bei einem Beispiel ist vorgesehen, die Halbbrückenschaltung dauerhaft abzuschalten, wenn das zweite Diagnosesignal eine Überstrombedingung anzeigt. Alternativ besteht die Moglichkeit, die Halbbrucke erst dann dauerhaft abzuschalten, wenn fur eine vorgegebene Anzahl von aufeinander folgenden Ansteuerzyklen das zweite Diagnosesignal S50 wahrend jedes dieser Ansteuerzyklen eine Uberstrombedingung anzeigt.
Das erste Diagnosesignal S40, das anzeigt, ob eine Leistungsaufnahme der Halbbrücke oberhalb oder unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt, kann beispielsweise dazu genutzt werden, die Leistungsaufnahme der Halbbruckenschaltung nachzuregeln. Die Leistungsaufnahme der Halbbruckenschaltung ist beispielsweise abhängig von der Ansteuerfrequenz der Halbbrücke, d. h. abhängig von der Dauer der einzelnen Ansteuerzyklen. Bei einem Beispiel ist vorgesehen, die Ansteuerfrequenz der Halbbrücke abhangig von dem ersten Diagnosesignal zu regeln, und zwar beispielsweise derart, dass dann, wenn das erste Diagnosesignal anzeigt, dass die Leistungsaufnahme oberhalb eines Schwellenwertes liegt, die Ansteuerfrequenz solang verändert wird, bis die Leistungsaufnahme unterhalb des vorgegebenen Schwellenwertes liegt.
Bei einem weiteren Beispiel ist vorgesehen, die Integrationsdauer so zu wählen, dass sie wesentlich kürzer ist als die Dauer einer Halbperiode bzw. wesentlich kürzer ist als die Einschaltdauer des zweiten Schaltelements 102. Die Integrationsdauer beginnt beispielsweise mit dem Einschalten des zweiten Schaltelements 102, d.h. bezugnehmend auf 4 zum Zeitpunkt t3, wobei die Integrationsdauer beispielsweise nur zwischen 1% und 5% der Einschaltdauer (t3-t4 in 4) beträgt. Bei einer Einschaltdauer des zweiten Schaltelements von ca. 10µs, was einer Schaltfrequenz von ca. 50 kHz entspricht, betragt die Integrationsdauer beispielsweise ca. 200 ns. Durch Integration des Halbbrückenstromes während einer solch kurzen Zeit nach dem Einschalten des zweiten Schaltelements 102 lasst sich ein sogenannter „Nicht-Nullspannungsschaltbetrieb“ der Halbbrücke ermitteln. Unter einem „Nicht-Nullspannungsschaltbetrieb“ ist eine Betriebsart zu verstehen, bei der die Schaltelemente 101, 102 zu Zeitpunkten eingeschaltet werden, zu denen die Spannung am Ausgang der Halbbrücke noch nicht auf Null abgesunken ist. Wahrend eines solchen „Nicht-Nullspannungsschaltbetriebs“ können erhöhte Verluste in der Halbbrücke entstehen. Liegt ein Nicht-Nullspannungsschaltbetrieb vor, so tritt unmittelbar nach Einschalten des zweiten Schaltelements 102 ein Stromimpuls auf, der rasch abklingt und der bezogen auf die in 4 verwendete Vorzeichenkonvention ein positives Vorzeichen besitzt. Die Dauer eines solchen Stromimpulses liegt im Bereich einiger hundert ns, und liegt damit innerhalb der Integrationsdauer. Das Referenzsignal VR1 ist in diesem Fall so gewahlt, dass das Integral des Strommesssignals V1 nur dann betragsmaßig großer ist als das Integral des Referenzsignals, wenn ein solcher Stromimpuls vorhanden ist, wenn also ein Nicht-Nullspannungsschaltbetrieb vorliegt.
Uber die Höhe des Referenzsignals VR1 kann festgelegt werden, ab welcher Flache des Stromimpulses ein Nicht-Nullspannungsschaltbetrieb erkannt wird. Das Integral des Stromimpulses ist umso höher, je größer die vor dem Einschaltzeitpunkt an dem Schaltelement anliegende Spannung ist. Durch geeignete Wahl des Referenzsignals VR1 kann festgelegt werden, dass ein Nicht-Nullspannungsschaltbetrieb, bei dem vor dem Einschaltzeitpunkt nur eine relativ geringe Spannung an dem Schaltelement anliegt, die nur zu geringen Einschaltverlusten fuhrt, als storungsfreier Betrieb erkannt wird, weil in diesem Fall das Integral des Strommesssignals kleiner ist als das Integral des Referenzsignals.
Durch Vergleich des Integrals des Strommesssignals mit mehreren Integralen unterschiedlicher Referenzsignale können Nicht-Nullspannungsschaltbetriebe unterschiedlichen Grades voneinander unterschieden werden. Beispielsweise kann so unterschieden werden zwischen einem Nicht-Nullspannungsschaltbetrieb, bei dem die Spannung am Schaltelement vor dem Einschalten ungleich Null ist und einer harten Kommutierung, bei der der Laststrom wahrend der Totzeit über die Freilaufdiode des jeweils anderen Halbbruckenschalters fließt und zum Einschaltzeitpunkt zu erheblichen Kommutierungsverlusten fuhrt. Der Nicht-Nullspannungsschaltbetrieb fuhrt lediglich zu einer erhöhten Verlustleistung und ist über einen begrenzten Zeitraum von beispielsweise einigen Sekunden hinweg unschädlich, während die harte Kommutierung innerhalb weniger Schaltzyklen zur thermischen Zerstörung der Halbbrücke 101, 102 fuhren kann und nach einer relativ kurzen Verzogerung durch Abschalten der Halbbrücke beendet werden muss.
Das zuvor erläuterte Verfahren und die zuvor erlauterte Schaltungsanordnung machen sich die Eigenschaft des am Messwiderstand 21 abgegriffenen Messsignals V1 zu Nutze, dass es zumindest wahrend der Einschaltdauern des oberen Halbbruckenschalters 101 praktisch Null ist und während dieser Einschaltdauern nicht ausgewertet werden muss. Im Gegensatz zu einer echten Mittelwertbildung ist die bei dem erläuterten Verfahren durchgefuhrte Integration des Messsignals uber einen Teilabschnitt einer Ansteuerperiode durchaus und kostengunstig mit Mitteln analoger integrierter Schaltungen möglich, wenn der Integrierer einmal je Periode zurück gesetzt wird. Das Zurücksetzen des Integrierer erfolgt ohne Verlust an Information wahrend der Zeitabschnitte, während der das Messsignal Null ist, also während der Einschaltdauern des oberen Halbbrückenschalters 101.
Das Integral über das Stromsignal V1 ermöglicht nicht notwendigerweise einen zuverlassigen Ruckschluss auf dessen Mittelwert, weil als zusätzliche Einflussfaktoren die Periodendauer, die Integrationsdauer und die in analogen integrierten Schaltungen unvermeidlichen Fertigungsschwankungen der zur Bildung des Integrals verwendeten Widerstände und Kondensatoren hinzu kommen.
Hier nutzt das Verfahren die Tatsache, dass nicht die Hohe des Mittelwertes von Interesse ist, sondern lediglich die Information, ob der Mittelwert großer oder kleiner als ein Schwellwert oder ungefähr gleich dem Schwellenwert ist. Dazu wird bei einer Variante die Subtraktion des Stromsignals mit dem Schwellenwert vor die Integralbildung verlegt. Weil das Integral nur über einen bestimmten Teilabschnitt einer Periode gebildet wird, kann der Schwellenwert zuvor noch um einen Faktor verstärkt werden, der beispielsweise dem Quotienten aus Periodendauer und Integrationsdauer entspricht. Alternativ dazu kann von dem Stromsignal ein Rechteckimpuls subtrahiert werden, dessen Impulsdauer vollstandig innerhalb der Integrationsdauer liegt und das in einem festen bekannten Verhältnis zur Periodendauer steht. Der erforderliche Verstarkungsfaktor fur den Schwellwert ist damit gleich dem Verhältnis aus Periodendauer und Impulsdauer.
Wenn also der Mittelwert des Stromsignals V1 dem Schwellwert entspricht, ist das resultierende Integral Null und damit unabhängig von Periodendauer und Fertigungsschwankungen. Es kann davon ausgegangen werden, dass Referenzspannungsquellen, wie z.B. Bandgap-Schaltungen, Verstärkungsfaktoren und Verhältnisse von Zeitdauern sich wesentlich genauer kostengünstig in analogen integrierten Schaltungen realisieren lassen, als Widerstandswerte und Kapazitatswerte. Es muss also nur jeweils vor dem Zurucksetzen des Integrierers dessen Zustand mit Null (bzw. dem Rücksetzwert, falls nicht Null) verglichen werden, um eine Aussage zu gewinnen, ob der Mittelwert großer, kleiner oder ungefahr gleich dem Schwellwert ist.
Bei einem Beispiel ist vorgesehen, das Messsignal V1 während verschiedener Ansteuerzyklen für unterschiedlich lange Integrationsdauern aufzuintegrieren. So konnen beispielsweise wahrend eines Ansteuerzyklus Integrationsdauer und Vergleichswert so eingestellt werden, dass das Erreichen des zweiten Betriebszustandes, bzw. das Überschreiten einer maximalen Leistungsaufnahme detektiert werden kann. Während eines anderen Ansteuerzyklus konnen die Integrationsdauer und der Vergleichswert beispielsweise so eingestellt werden, dass ein Nicht-Nullspannungssschaltbetrieb detektiert werden kann. Während noch eines anderen Ansteuerzyklus konnen die Integrationsdauer und der Vergleichswert beispielsweise so eingestellt werden, dass eine harte Kommutierung detektiert werden kann. Diese unterschiedlichen Integrationsdauern und der Vergleichswerte können beispielsweise im Zeitmultiplex eingestellt werden. Selbstverständlich konnen alle Integrationsdauern und Vergleichswerte auch während jedes Ansteuerzyklus verwendet werden. In diesem Fall ist die zuvor erlauterte Auswerteschaltung entsprechend zu vervielfaltigen.

Claims

Verfahren zur Diagnose einer Halbbrücke, die ein erstes und ein zweites Schaltelement (101, 102) aufweist, die in Reihe geschaltet sind und die zyklisch leitend und sperrend angesteuert werden, wobei während eines Ansteuerzyklus die Schaltelemente (101, 102) derart alternierend leitend und sperrend angesteuert werden, dass sie alternierend von einem Laststrom durchflossen werden, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Strommesssignals (V1), das einen Stromfluss durch eines (102) der Schaltelemente (101, 102) repräsentiert; Bereitstellen eines ersten Referenzsignals (VR1); Erzeugen eines ersten Diagnosesignals (S40), das abhängig ist von einem Integral des Strommesssignals (V1) über eine erste Integrationsdauer und von einem Integral des ersten Referenzsignals (VR1) über eine zweite Integrationsdauer.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Integrationsdauer gleich der zweiten Integrationsdauer ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Diagnosesignal (S40) abhängig ist von einem Integral einer Differenz (S44) zwischen dem Strommesssignal (V1) und dem ersten Referenzsignal (VR1) über die erste Integrationsdauer.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die erste Integrationsdauer mindestens eine Zeitdauer umfasst, während der das eine der Schaltelemente (101, 102) durchfließende Laststrom ungleich Null ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die erste Integrationsdauer wenigstens annähernd einer Hälfte einer Dauer des Ansteuerzyklus entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die erste Integrationsdauer in einem festen Verhältnis zu einer Dauer des Ansteuerzyklus steht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zusätzlich ein zweites Diagnosesignal (S50) erzeugt wird, das abhängig ist von einem Vergleich des Strommesssignals (V1) mit einem zweiten Referenzsignal (VR2).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Strommesssignal (V1) eine Spannung über einem in Reihe zu dem zweiten Schaltelement (102) geschalteten Strommesswiderstand (21) ist.
Verfahren nach Anspruch 7 und 8, bei dem eines der ersten und zweiten Referenzsignale (VR1, VR2) durch eine erste Referenzsignalquelle bereitgestellt wird; und bei dem das Bereitstellen des anderen der ersten und zweiten Referenzsignale (VR1, VR2) umfasst: Treiben eines Referenzstroms durch den Strommesswiderstand (21) und durch einen in Reihe zu dem Strommesswiderstand geschalteten zweiten Widerstand (61) während einer Zeitdauer, während der der Laststrom durch das zweite Schaltelement (102) Null ist; Erzeugen des anderen der ersten und zweiten Referenzsignale (VR1, VR2)abhängig von einem durch den Referenzstrom an dem Strommesswiderstand (21) und dem zweiten Widerstand (61) hervorgerufenen Spannungsabfall.
Verfahren nach Anspruch 9, das weiterhin umfasst: Bereitstellen einer zweiten Referenzspannungsquelle, die eine Referenzspannung bereitstellt und Erzeugen des anderen der ersten und zweiten Referenzsignale (VR1, VR2)abhängig von dem durch den Referenzstrom an dem Strommesswiderstand (21) und dem zweiten Widerstand (61) hervorgerufenen Spannungsabfall und der von der zweiten Referenzspannungsquelle erzeugten Spannung.
Schaltungsanordnung zur Diagnose einer Halbbrücke mit einem ersten und einem zweiten Schaltelement (101, 102), die in Reihe geschaltet sind und die zyklisch leitend und sperrend ansteuerbar sind und die während eines Ansteuerzyklus derart alternierend leitend und sperrend ansteuerbar sind, dass sie alternierend von einem Laststrom durchflossen werden, wobei die Schaltungsanordnung aufweist: einen Eingang zur Zuführung eines Strommesssignals (V1), das einen Stromfluss durch eines (102) der ersten und zweiten Schaltelemente (101, 102) repräsentiert; eine Referenzspannungsquelle zur Bereitstellung eines ersten Referenzsignals (VR1); eine erste Diagnoseschaltung (40, 41), die dazu ausgebildet ist, ein erstes Diagnosesignal (S40) zu erzeugen, das abhängig ist von einem Integral des Strommesssignals (V1) über eine erste Integrationsdauer und von einem Integral des ersten Referenzsignals (VR1) über eine zweite Integrationsdauer.
Schaltungsanordnung nach Anspruch nach Anspruch 11, bei der die erste Integrationsdauer gleich der zweiten Integrationsdauer ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die erste Diagnoseschaltung (40, 41) dazu ausgebildet ist, das erste Diagnosesignal (S40) derart zu erzeugen, dass es abhängig ist von einem Integral einer Differenz (S44) zwischen dem Spannungsmesssignal (V1) und dem Referenzsignal (VR1) über die erste Integrationsdauer.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die erste Integrationsdauer mindestens eine Zeitdauer umfasst, während der das zweite Schaltelement (102) von einem Laststrom ungleich Null durchflossen ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem die erste Integrationsdauer wenigstens annähernd einer Hälfte einer Dauer des Ansteuerzyklus entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem die erste Integrationsdauer in einem festen Verhältnis zu einer Dauer des Ansteuerzyklus steht.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, die weiterhin aufweist: eine zweite Diagnoseschaltung (50, 51), die dazu ausgebildet ist, ein zweites Diagnosesignal (S50) zu erzeugen, das abhängig ist von einem Vergleich des Strommesssignals (V1) mit einem zweiten Referenzsignal (VR2).
Schaltungsanordnung nach Anspruch 17, die aufweist: eine erste Referenzsignalquelle zur Bereitstellung eines der ersten und zweiten Referenzsignale (VR1; VR2); eine Einstellschaltung (60) zur Erzeugung des anderen der ersten und zweiten Referenzsignale (VR1; VR2), die umfasst: eine an den Eingang anschließbare Referenzstromquelle (62) ; eine an den Eingang angeschlossene Abtast- und Halteschaltung (63, 64, 65) und ein zwischen den Eingang und eine der Diagnoseschaltungen (40, 41, 50, 51) geschaltetes kapazitives Speicherelement.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, bei der die Einstellschaltung (60) weiterhin aufweist: einen zwischen die Referenzstromquelle (62) und den Eingang geschalteten Widerstand (61).