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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Diodenmatrix und ein Verfahren zur Fehlererkennung und Fehlerlokalisierung in der Diodenmatrix.
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Eine Diodenmatrix umfasst eine Anzahl von Dioden, beispielsweise Leuchtdioden, welche in Zeilen und Spalten angeordnet und miteinander verschaltet sind. Eine Möglichkeit der Ansteuerung einer derartigen Diodenmatrix ist das Multiplexen. Eine spezielle Form des Multiplexens wird bezeichnet als Charlieplexing. Die dieser Erfindung zugrundeliegende Schaltungsanordnung und das zugehörige Verfahren beziehen sich beispielhaft auf eine Diodenmatrix, die auf dem Prinzip des Charlieplexing beruht.
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Das Charlieplexing bietet den Vorteil, dass die Anzahl der zur Ansteuerung der Dioden in der Matrix notwendigen Kanäle stark reduziert werden kann. Werden beispielsweise n Kanäle zur Ansteuerung vorgesehen, so können damit eine Anzahl von Dioden entsprechend der Differenz aus dem Quadrat der Anzahl der Kanäle und der Anzahl der Kanäle betrieben werden. Dieser Vorteil ist jedoch begleitet von Nachteilen. Im Falle eines Diodenkurzschlusses beziehungsweise einer Diodenunterbrechung kommt es zu Verschleppungseffekten, bei denen anstelle der gewünschten und adressierten Diode andere Dioden zu leuchten beginnen. Es ist zwar möglich, grundsätzlich einen Fehler in einer solchen Diodenmatrix zu erkennen, eine genaue Lokalisierung der fehlerhaften Diode bleibt jedoch aus.
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Die Dokumente
US 2005/0200574 A1 ,
US 2010/0053040 A1 ,
US 2011/0074429 A1 ,
US 2002/0163514 A1 ,
US 6,147,617 ,
DE 19929165 A1 , und
DE 102005012625 B4 beschreiben jeweils Anordnungen mit Leuchtdioden in einer konventionellen Matrix.
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Das Dokument "Charlieplexing – Reduced Pin-Count LED Display Multiplexing" von Maxim Integrated Products Inc., erläutert Grundsätze des Charlieplexings.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren anzugeben, mit der beziehungsweise mit dem eine genaue Lokalisierung einer defekten Diode in einer Diodenmatrix möglich ist.
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In einer Ausführungsform weist eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Diodenmatrix mindestens eine Treiberstufe mit einem Kanaltreiberausgang, mindestens eine Überwachungseinheit und eine Treibersteuereinheit auf. An dem Kanaltreiberausgang ist ein Diodenstrom bereitgestellt. Der Kanaltreiberausgang ist zum Verbinden mit einem Kanal der Diodenmatrix eingerichtet. Die Überwachungseinheit weist einen Überwachungseingang auf, der mit dem Kanaltreiberausgang gekoppelt ist. Zudem weist die Überwachungseinheit einen Überwachungsausgang auf. Die Treibersteuereinheit ist mit der mindestens einen Treiberstufe und mit dem Überwachungsausgang der mindestens einen Überwachungseinheit gekoppelt. Der Überwachungsausgang ist anhand eines Vergleichs einer an einer Diode abfallenden Diodenspannung mit einer Vergleichsspannung zum Bereitstellen eines Fehlersignals in Abhängigkeit eines Kurzschlusses oder einer Unterbrechung in dem anschließbaren Kanal der Diodenmatrix eingerichtet. Die Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung einer Diodenunterbrechung selbstkonfigurierend ausgestaltet ist, wobei für die Vergleichsspannung als Basis eine in einer vorangegangenen Messsequenz ermittelte Durchlassspannung einer jeden Diode der Diodenmatrix dient, zu der eine Variationsspannung addiert ist, die bekannte herstellungsspezifische Schwankungen der Durchlassspannung berücksichtigt.
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Einer zu testenden Diode der Diodenmatrix wird gesteuert von der Treibersteuereinheit von der Treiberstufe über den Kanaltreiberausgang der Diodenstrom zugeführt. Eine sich aufgrund des Diodenstromes am Kanaltreiberausgang beziehungsweise am Überwachungseingang einstellende Diodenspannung wird in der Überwachungseinheit ausgewertet. Ergibt diese Auswertung, dass bei der getesteten Diode ein Kurzschluss oder eine Unterbrechung vorliegt, so erzeugt die Überwachungseinheit das Fehlersignal.
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Durch das diodenweise Testen gesteuert von der Treibersteuereinheit ist es mit Vorteil möglich, mit Hilfe des Fehlersignals einen Kurzschluss oder eine Unterbrechung im anschließbaren Kanal der Diodenmatrix genau zu lokalisieren. Dadurch werden üblicherweise in der Folge auftretende Verschleppungseffekte vermieden.
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Die Dioden der Diodenmatrix sind gemäß dem Prinzip des Charlieplexings, das auch als Crossplexing bezeichnet wird, miteinander verbunden. Ein Kanal wird dabei jeweils für eine Diodenreihe als Anodenanschluss und für eine Diodenspalte als Kathodenanschluss verwendet. Die Ansteuerung erfolgt über eine entsprechende Polarisierung der von der Treibersteuereinheit ausgewählten Kathoden- und Anodenleitung.
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In einer Weiterbildung weist die Schaltungsanordnung einen mit der Treibersteuereinheit verbundenen Speicher auf. Dieser Speicher ist zum Speichern mindestens einer Position einer fehlerhaften Diode in dem anschließbaren Kanal der Diodenmatrix in Abhängigkeit des Fehlersignals eingerichtet.
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Sobald das Fehlersignal einen Kurzschluss oder eine Unterbrechung der gerade im Test befindlichen Diode anzeigt, veranlasst die Treibersteuereinheit ein Abspeichern der Position dieser fehlerhaften Diode im Speicher.
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Damit ist es vorteilhafterweise möglich, die fehlerhafte Diode anschließend aus der Diodenmatrix gezielt auszublenden.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Treiberstufe eine auf einen Versorgungspotentialanschluss bezogene gesteuerte Stromquelle und einen mit der Stromquelle verbundenen Schalter auf. Der Schalter ist mit seinem anderen Anschluss mit einem Bezugspotentialanschluss verbunden. Ein Verbindungspunkt zwischen der Stromquelle und dem Schalter ist der Kanaltreiberausgang.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die gesteuerte Stromquelle auf den Bezugspotentialanschluss bezogen. Der mit der Stromquelle verbundene Schalter ist mit dem Versorgungspotentialanschluss gekoppelt. Der Verbindungspunkt zwischen Stromquelle und Schalter bildet den Kanaltreiberausgang.
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In einer Weiterbildung wird die gesteuerte Stromquelle mittels der Treibersteuereinheit zur Ansteuerung eines Anodenanschlusses einer mit dem anschließbaren Kanal verbundenen Diode der Diodenmatrix angesteuert. Der Schalter der Treiberstufe wird mittels der Treibersteuereinheit zur Ansteuerung eines Kathodenanschlusses der mit dem anschließbaren Kanal verbundenen Diode der Diodenmatrix angesteuert.
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Die gesteuerte Stromquelle ist aktiv, wenn der Kanal für die Ansteuerung eines Anodenanschlusses einer Diode verwendet wird. Der Schalter ist aktiv, wenn der Kanal für die Ansteuerung eines Kathodenanschlusses einer Diode verwendet wird. Im Betrieb wird genau ein Schalter eines Kanals der Diodenmatrix aktiviert. An den anderen Kanälen werden eine oder mehrere gesteuerte Stromquellen aktiviert, um die entsprechenden Dioden der Diodenmatrix zum Leuchten zu bringen.
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Die gesteuerte Stromquelle kann auch als einstellbare Stromquelle bezeichnet werden. Sie wird beispielsweise mittels eines oder mehrerer CMOS-Transistoren oder mittels eines oder mehrerer Bipolartransistoren realisiert.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Überwachungseinheit einen Multiplexer und einen Komparator auf. Dem Multiplexer sind mehrere voneinander verschiedene Vergleichsspannungen zugeführt. Der Komparator ist eingangsseitig mit dem Ausgang des Multiplexers und mit dem Kanaltreiberausgang verbunden. Am Ausgang des Komparators ist das Fehlersignal bereitgestellt.
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Gesteuert von der Treibersteuereinheit wird jeweils eine Vergleichsspannung auf den Ausgang des Multiplexers geschaltet und im Komparator mit der aktuellen Diodenspannung, welche am Kanaltreiberausgang beziehungsweise am Überwachungseingang anliegt, verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird als Fehlersignal bereitgestellt.
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Der Multiplexer ist beispielsweise ein analoger Multiplexer.
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In einer Ausführungsform weist eine Ansteuerschaltung eine oben beschriebene Schaltungsanordnung und die Diodenmatrix auf. Die Diodenmatrix umfasst eine Anzahl n Kanäle. Jeder Kanal ist mit einem Kanaltreiberausgang der Schaltungsanordnung verbunden.
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In einer Weiterbildung ist jedem Kanal der Diodenmatrix eine Treiberstufe zugeordnet, welche über einen weiteren Multiplexer mit der Überwachungseinheit gekoppelt ist.
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Die Ansteuerschaltung ist in dieser Ausführungsform mit genau einer Überwachungseinheit realisiert.
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In einer alternativen Ausführungsform ist jedem Kanal der Diodenmatrix eine Treiberstufe und eine Überwachungseinheit zugeordnet.
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Pro Kanal der Diodenmatrix sind somit eine Treiberstufe und eine Überwachungseinheit vorgesehen. Der weitere Multiplexer ist nicht notwendig.
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In einer Weiterbildung ist jeder Kanal der Diodenmatrix mit n – 1 Anoden und mit n – 1 Kathoden der Dioden verbunden.
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Jeder Kanal ist somit mit einer Spalte und einer Reihe der Diodenmatrix verbunden.
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In einer Ausführungsform weist ein Verfahren zur Fehlererkennung und Fehlerlokalisierung in einer Diodenmatrix folgende Schritte auf:
- – Aktivieren eines Kanaltreiberausgangs für eine Diode in der Diodenmatrix,
- – Zuführen eines Teststroms zu der Diode der Diodenmatrix,
- – Auswählen einer Vergleichsspannung,
- – Vergleichen einer an der Diode abfallenden Diodenspannung mit der Vergleichsspannung, und
- – Erzeugen eines Fehlersignals anhand des Vergleichs in Abhängigkeit eines Kurzschlusses oder einer Unterbrechung der Diode.
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Dabei ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung einer Diodenunterbrechung selbstkonfigurierend ausgestaltet ist, wobei für die Vergleichsspannung als Basis eine in einer vorangegangenen Messsequenz ermittelte Durchlassspannung einer jeden Diode der Diodenmatrix dient, zu der eine Variationsspannung addiert ist, die bekannte herstellungsspezifische Schwankungen der Durchlassspannung berücksichtigt.
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Durch das schrittweise Testen der Dioden der Diodenmatrix ist es mit Vorteil möglich, einen Defekt genau zu lokalisieren.
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In einer Weiterbildung wird für die Vergleichsspannung eine kleinste Vergleichsspannung, welche geringer als eine Durchlassspannung der zu testenden Diode der Diodenmatrix ist, voreingestellt. Das Fehlersignal wird erzeugt, falls die Diodenspannung geringer als die kleinste Vergleichsspannung ist. Das Fehlersignal zeigt in diesem Fall einen Kurzschluss der Diode an.
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Nacheinander werden alle Dioden der Diodenmatrix mit dem beschriebenen Verfahren getestet. Zuerst werden alle auf Kurzschluss getestet.
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In einer weiteren Ausführungsform wird für die Messsequenz die Vergleichsspannung größer als die kleinste Vergleichsspannung gewählt. Das Vergleichen der Diodenspannung mit der Vergleichsspannung und nachfolgend ein schrittweises Erhöhen der Vergleichsspannung werden solange wiederholt, bis die Diodenspannung geringer als die Vergleichsspannung ist. Das Fehlersignal wird erzeugt, falls die Diodenspannung größer als eine Summe aus einer vorhergehenden Vergleichsspannung und einer Variationsspannung ist. Das Fehlersignal zeigt in diesem Fall eine Unterbrechung der Diode an.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens wird auf alle Dioden der Matrix angewandt, bei denen kein Kurzschluss festgestellt wurde. Die Vergleichsspannung wird schrittweise erhöht. Nach jeder Erhöhung werden alle Dioden der Matrix getestet. Dies wiederholt sich solange, bis ein oder mehrere Diodenspannungen kleiner als die Vergleichsspannung sind. Dies zeigt an, dass eine Vergleichsspannung verwendet wird, die im Bereich der Durchlassspannung der eingesetzten Dioden liegt. Die Durchlassspannung einer Diode ist stark von ihrem Typ abhängig. Zudem ist eine Variation der Durchlassspannung für jeden eingesetzten Diodentyp bekannt. Diese Variation wird hier als Variationsspannung bezeichnet. Die vorhergehende, also die zuletzt verwendete Vergleichsspannung wird um die Variationsspannung erhöht. Als nächstes werden wieder alle Diodenlassspannungen mit dieser Vergleichsspannung verglichen. Liegt eine der Diodenspannungen oberhalb der Vergleichsspannung, so liegt eine Unterbrechung dieser Diode vor.
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Mit Vorteil passt sich das Verfahren durch die schrittweise Erhöhung der Vergleichsspannung an den jeweiligen Typ der getesteten Diode, vor allem an deren aktuelle Durchlassspannung, welche unter anderem von der Farbe der Diode abhängt, an. Die aktuelle Durchlassspannung bildet die Basis für die anschließende Erkennung einer Unterbrechung. Zudem werden mit Vorteil herstellungsbedingte Schwankungen in der Durchlassspannung mittels der Variationsspannung berücksichtigt. Die Erkennung einer Unterbrechung erfolgt also mit Vorteil selbstkonfigurierend.
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In einer Weiterbildung weist das Verfahren nach dem Erzeugen des Fehlersignals den Schritt
- – Abspeichern einer Position der Diode in der Diodenmatrix in Abhängigkeit des Vergleichs
auf.
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In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Abspeichern der Position der Diode in der Diodenmatrix in Abhängigkeit einer Nummer eines Kanals der Diode und einer Konfiguration des Kanals. Der Kanal ist dem Kanaltreiberausgang zugeordnet.
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Die Kanalkonfiguration ergibt sich daraus, ob für den entsprechenden Kanal entweder die Stromquelle oder der Schalter der zugehörigen Treiberstufe aktiv ist.
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In einer Weiterbildung weist das Verfahren nach dem Abspeichern der Position der Diode in der Diodenmatrix den Schritt
- – Ausblenden der Diode aus der Diodenmatrix
auf.
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Die fehlerhafte Diode wird folglich aus der Matrix ausgeblendet. Bei einer anschließenden Adressierung wird die Diode ignoriert. Eine Verschleppung beispielsweise einer Unterbrechung wird damit vorteilhafterweise verhindert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente und Schaltungsteile tragen gleiche Bezugszeichen. Insoweit sich Schaltungsteile oder Bauelemente in ihrer Funktion entsprechen, wird deren Beschreibung nicht in jeder der folgenden Figuren wiederholt.
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Es zeigen:
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1 eine beispielhafte Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip,
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2 eine beispielhafte Ausführungsform einer Überwachungseinheit mit Treiberstufe,
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3 eine beispielhafte Ausführungsform einer Diodenmatrix,
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4A und 4B jeweils eine beispielhafte Diodenmatrix im Betrieb, und
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5 ein beispielhaftes Spannungsdiagramm zur Erläuterung des vorgeschlagenen Verfahrens.
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1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Speicher E, eine damit verbundene Treibersteuereinheit D, n Treiberstufen B1 bis Bn, und n Überwachungseinheiten C1 bis Cn. Eine jede Treiberstufe B1 bis Bn weist jeweils einen Treiberausgang 100x auf. Eine jede Treiberstufe B1 bis Bn ist jeweils mit der Treibersteuereinheit D gekoppelt. Ein jeder Treiberausgang 100x ist mit jeweils einer zugeordneten Überwachungseinheit Cx gekoppelt und bildet für die jeweilige Überwachungseinheit Cx ihren Überwachungseingang. Eine jede Überwachungseinheit Cx weist einen Überwachungsausgang 103x auf. Ein jeder Überwachungsausgang 103a bis 103n ist mit der Treibersteuereinheit D gekoppelt.
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Des Weiteren ist eine Diodenmatrix A mit n Zeilen und n Spalten gezeigt. Diese Diodenmatrix umfasst n2 – n Dioden, beispielsweise Leuchtdioden. In Verbindung mit der gerade beschriebenen Schaltungsanordnung bildet die Diodenmatrix A eine beispielhafte Ausführungsform der Ansteuerschaltung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Dabei ist ein jeder Treiberausgang 100x der Treiberstufen B1 bis Bn mit einem Kanal der Diodenmatrix A gekoppelt.
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Die Treibersteuereinheit D wählt die zu testende Diode in der Diodenmatrix A aus und aktiviert mit Hilfe der entsprechenden Treiberstufe Bx den entsprechenden Treiberausgang 100x. Der zu testenden Diode wird über den Treiberausgang 100x ein Diodenstrom zugeführt. Der durch diesen Diodenstrom verursachte Spannungsabfall am Treiberausgang 100x wird der zugehörigen Überwachungseinheit Cx zugeführt. Die Überwachungseinheit Cx erzeugt im Fehlerfall in Abhängigkeit davon, ob bei der getesteten Diode ein Kurzschluss oder eine Unterbrechung vorliegt, ein Fehlersignal Sfx an ihrem Überwachungsausgang 103x. Das Fehlersignal Sfx wird der Treibersteuereinheit D zugeführt. Diese veranlasst das Abspeichern der Position der fehlerhaften Diode der Diodenmatrix A im Speicher E.
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Vorteilhafterweise ist es mit der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung möglich, eine fehlerhafte Diode innerhalb der Diodenmatrix zu lokalisieren.
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2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Überwachungseinheit mit Treiberstufe. Die Überwachungseinheit C ist ein Ausführungsbeispiel für eine Überwachungseinheit Cx aus 1. Die Treiberstufe B ist ein Ausführungsbeispiel für eine Treiberstufe Bx aus 1. Die Treiberstufe B umfasst eine gesteuerte Stromquelle F und einen Schalter N. Die gesteuerte Stromquelle F kann auch als einstellbare Stromquelle bezeichnet werden. Die gesteuerte Stromquelle F ist einerseits mit einem Versorgungspotentialanschluss VDD und andererseits mit dem Kanaltreiberausgang 100 gekoppelt. Der Schalter N ist ebenso mit dem Kanaltreiberausgang 100 und mit seinem anderen Anschluss mit einem Bezugspotentialanschluss 10 gekoppelt. Die Überwachungseinheit C umfasst einen Komparator G und einen Multiplexer H. Ein Eingang des Komparators G ist mit dem Kanaltreiberausgang 100, welcher für die Überwachungseinheit C ihren Überwachungseingang bildet, gekoppelt. Der Multiplexer H weist mehrere Eingänge für m voneinander verschiedene Vergleichsspannungen Vref1 bis Vrefm auf. Ein Ausgang 102 des Multiplexers H ist mit einem weiteren Eingang des Komparators G gekoppelt. Am Überwachungsausgang 103 des Komparators G wird das Fehlersignal Sf bereitgestellt.
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Wird der Kanaltreiberausgang 100 zur Ansteuerung eines Anodenanschlusses einer Diode der anschließbaren Diodenmatrix A aus 1 verwendet, so wird die gesteuerte Stromquelle F von der Treibersteuereinheit D aus 1 aktiviert. Wird anderenfalls der Treiberausgang 100 verwendet, um den Kathodenanschluss einer Diode der Diodenmatrix A aus 1 anzusteuern, so veranlasst die Treibersteuereinheit D aus 1 das Schließen des Schalters N, wodurch der Kanaltreiberausgang 100 mit dem Bezugspotentialanschluss 10 kurzgeschlossen wird.
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Der Multiplexer H, beispielsweise ein analoger Multiplexer, ermöglicht es, verschiedene Vergleichsspannungen Vrefx an den Komparator G zu schalten. Aus dem Vergleich der Spannungen an seinen Eingängen ermittelt der Komparator G das Fehlersignal Sf, welches einen erkannten Diodenkurzschluss und/oder eine Diodenunterbrechung anzeigt.
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3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Diodenmatrix. Die gezeigte Diodenmatrix A ist ein Ausführungsbeispiel für eine Diodenmatrix A aus 1. Die Dioden sind dabei in Zeilen und Spalten angeordnet und in der dargestellten Art und Weise nach dem Prinzip des Charlieplexing miteinander gekoppelt. Die Diodenmatrix A weist n Kanäle ch1 bis chn auf. Mit der Anzahl n Kanälen können n2 – n Dioden angesteuert werden. Die Verschaltung der Kanäle ch1 bis chn erfolgt in einer Art und Weise, dass jeder Kanal chx mit n – 1 Anoden und mit n – 1 Kathoden von Dioden verbunden ist. Jeder Kanal chx ist somit mit genau einer Spalte und einer Reihe der Diodenmatrix verbunden. Jeder Kanal chx wird also jeweils für eine Diodenreihe als Anodenanschluss und für eine Diodenspalte als Kathodenanschluss verwendet. Zur Ansteuerung ist jeder Kanal chx mit einem Kanaltreiberausgang 100x einer Kanaltreiberstufe Bx aus 1 oder 2 verbunden.
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Im Betrieb wird genau ein Schalter N eines Kanals chx aktiviert. An den anderen Kanälen werden eine oder mehrere der gesteuerten Stromquellen F aktiviert, um die entsprechenden Dioden der Diodenmatrix A zum Leuchten zu bringen.
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4A und 4B zeigt jeweils eine beispielhafte Diodenmatrix A im Betrieb. In diesem Beispiel wird eine Diode I adressiert. Diese ist gemäß der Anordnung in der Matrix parallel geschaltet zur Serienschaltung der Dioden M und J und zur Serienschaltung der Dioden L und K, wie in 4B ersatzschaltbildmäßig gezeigt.
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Um die Diode I zu adressieren, wird am Kanal ch2 über die zugehörige gesteuerte Stromquelle F ein Diodenstrom Id eingeprägt. Der Schalter N des Kanals ch1 wird geschlossen, sodass Kanal ch1 auf Bezugspotential liegt. Die weiteren Kanäle ch3 und ch4 sind jeweils hochohmig, beispielsweise auf ein definiertes Potential, geschaltet.
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Falls die Diode I korrekt funktioniert, stellt sich am Kanal ch2 als Diodenspannung Vled die Durchlassspannung der Diode I ein. Die Diodenspannung Vled am Kanal ch2 wird über den Überwachungseingang dem Komparator der zugehörigen Überwachungseinheit zugeführt. In diesem Fall erzeugt der Komparator kein Fehlersignal.
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Liegt jedoch, wie in 4A dargestellt, bei der Diode I eine Unterbrechung vor, so steigt das Potential am Kanal ch2 in Richtung der Versorgungsspannung an. Ein derartiger Anstieg wird mit dem unten beschriebenen Verfahren erkannt und lokalisiert.
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5 zeigt beispielhafte Spannungsdiagramme zur Erläuterung des vorgeschlagenen Verfahrens. Auf der Abszisse ist die Zeit t, auf der Ordinate sind verschiedene Spannungen V dargestellt. Die dem Komparator G über den Multiplexer H zugeführten Vergleichsspannungen Vrefx sind in ihrer zeitlichen Abfolge in Relation zur Durchlassspannung Vd, einer Variationsspannung Vvar, einer Unterbrechungsspannung Vo und einer Kurzschlussspannung Vs dargestellt. Die Variationsspannung Vvar stellt den Bereich dar, in dem die Durchlassspannung Vd einer Diode variiert aufgrund von herstellungsbedingten Schwankungen. Zeitlich nacheinander werden die verschiedenen Vergleichsspannungen Vrefx an den Ausgang des Multiplexers H geschaltet, wie auf dem Zeitstrahl t dargestellt. Das Verfahren wird nun in Verbindung mit den vorangegangenen Figuren erläutert.
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Im ersten Schritt wird eine zu testende Diode, beispielsweise die Diode I aus 4A, mit einem sehr kleinen Teststrom Id aktiviert, sodass diese Diode I noch kein erkennbares Leuchten zeigt. Die an der Diode abfallende Diodenspannung Vled wird mit der niedrigsten Vergleichsspannung Vrefmin verglichen. Die niedrigste Vergleichsspannung Vrefmin ist dabei so gewählt, dass sie auf jeden Fall unter der niedrigsten Durchlassspannung Vd der Diode I, wie sie zum Beispiel im Datenblatt der Diode I ersichtlich ist, liegt. Ist die Diodenspannung Vled der getesteten Diode I kleiner als die kleinste Vergleichsspannung Vrefmin, so erzeugt der Komparator G das Fehlersignal Sf, weil ein Kurzschluss vorliegt. Das Fehlersignal Sf wird an die Treibersteuereinheit G beispielsweise aus 1 weitergeleitet. Aufgrund der Kanalnummer und der Kanalkonfiguration, das heißt ob an diesem Kanal die Stromquelle F oder der Schalter N aktiv sind, veranlasst die Treibersteuereinheit D das Abspeichern der genauen Position der Diode in der Matrix im Speicher E beispielsweise aus 1. Dieser Test auf Kurzschluss wird für alle Dioden der Diodenmatrix A sequentiell durchgeführt.
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Für alle Dioden, bei denen kein Kurzschluss vorliegt, wird anschließend auf Unterbrechungen getestet. Die auf den Komparator geschaltete Vergleichsspannung Vrefx wird dafür schrittweise erhöht. Nach jeder Erhöhung der Vergleichsspannung Vrefx werden alle Dioden der Diodenmatrix A getestet. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis das erste Mal eine oder mehrere Diodenspannungen Vled kleiner als die aktuelle Vergleichsspannung Vrefx sind. Dies zeigt den Bereich an, in dem die Durchlassspannungen Vd der verwendeten Dioden liegt. Die Durchlassspannung Vd ist abhängig vom Typ der eingesetzten Diode. Anschließend wird die bekannte Variationsspannung Vvar zur vorangegangenen Vergleichsspannung Vrefx addiert und als neue Vergleichsspannung Vrefx an den Eingang des Komparators G geschaltet. Falls eine Diodenspannung Vled nun bei erneutem Vergleich oberhalb dieser Vergleichsspannung Vrefx liegt, so liegt bei der entsprechenden Diode eine Unterbrechung vor. Wie oben bereits beim Kurzschlusstest beschrieben, wird die Position der Diode über Kanalnummer und Kanalkonfiguration festgestellt und im Speicher E abgespeichert.
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Vorteilhafterweise ist es mit diesem Verfahren möglich, einen Diodenkurzschluss und eine Diodenunterbrechung innerhalb einer Diodenmatrix festzustellen und genau zu lokalisieren. Aufgrund des Abspeicherns der Position der betreffenden Diode kann diejenige Diode aus der Schaltmatrix ausgeblendet und im Fall einer Adressierung ignoriert werden.
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Die beschriebene Messsequenz berücksichtigt dabei vorteilhafterweise die aktuelle Durchlassspannung einer jeden Diode der Matrix und verwendet diese als Basis für die Erkennung einer Unterbrechung. Mittels der Variationsspannung Vvar werden dabei vorteilhafterweise zusätzlich herstellungsbedingte Schwankungen der Durchlassspannung Vd berücksichtigt. Die Erkennung einer Diodenunterbrechung kann daher als selbstkonfigurierend bezeichnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- A, Ax
- Diodenmatrix
- B, Bx
- Treiberstufe
- C, Cx
- Überwachungseinheit
- D, Dx
- Treibersteuereinheit
- E, Ex
- Speicher
- F, Fx
- gesteuerte Stromquelle
- G, Gx
- Komparator
- H, Hx
- Multiplexer
- I, J, K, L, M
- Diode
- N, Nx
- Schalter
- 100
- Kanaltreiberausgang
- 102
- Ausgang
- 103
- Überwachungsausgang
- Sf
- Fehlersignal
- Vref
- Vergleichsspannung
- Vrefmin
- kleinste Vergleichsspannung
- Vd
- Durchlassspannung
- Vled
- Diodenspannung
- Vvar
- Variationsspannung
- VDD
- Versorgungspotential
- Id
- Diodenstrom
- Vs
- Kurzschlussspannung
- Vo
- Unterbrechungsspannung
- ch1, chx
- Kanal
- 10
- Bezugspotentialanschluss
