DE102013224959A1

DE102013224959A1 - Power supply for consumers in vehicles

Info

Publication number: DE102013224959A1
Application number: DE102013224959.4A
Authority: DE
Inventors: Dieter Thoss; Tobias Kirchner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2015-06-11
Also published as: WO2015082106A1; EP3077883A1; CN105960616A

Abstract

Verfahren zum Bereitstellen einer vorgegebenen Spannung für Verbraucher, mit den Schritten: Erfassen einer ersten Spannung an einem ersten Eingang eines Spannungsreglers, Erfassen einer zweiten Spannung mittels einer Auswerteeinheit, wobei die zweite Spannung am Ausgang des Spannungsreglers erzeugt wird, Auswerten der zweiten Spannung, Erzeugen einer dritten Spannung an einem zweiten Eingang des Spannungsreglers mit Hilfe eines Ausgangs der Auswerteeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Auswerteeinheit in Abhängigkeit der Auswertung der zweiten Spannung angesteuert wird, wobei die Auswertung in Abhängigkeit eines Werts einer vorgegebenen Spannung erfolgt, der in der Auswerteeinheit gespeichert ist, und die vorgegebene Spannung am Ausgang des Spannungsreglers in Abhängigkeit der ersten Spannung, der dritten Spannung und einer vierten Spannung, die mit Hilfe eines Spannungsteilers erzeugt wird, eingestellt wird.A method for providing a predetermined voltage for loads, comprising the steps of: detecting a first voltage at a first input of a voltage regulator, detecting a second voltage by means of an evaluation unit, wherein the second voltage is generated at the output of the voltage regulator, evaluating the second voltage, generating a third voltage at a second input of the voltage regulator by means of an output of the evaluation unit, characterized in that the output of the evaluation unit is driven in dependence of the evaluation of the second voltage, wherein the evaluation takes place in dependence on a value of a predetermined voltage stored in the evaluation unit is, and the predetermined voltage at the output of the voltage regulator in response to the first voltage, the third voltage and a fourth voltage, which is generated by means of a voltage divider is set.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Bereitstellen einer vorgegebenen Spannung z. B. in Fahrzeugen nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. The invention is based on a method and a device for providing a predetermined voltage z. B. in vehicles according to the preambles of the independent claims.

Field programmable gate arrays (FPGAs) werden in Fahrzeugen verwendet, um die steigenden Anforderungen an die Rechenkapazität zur Erreichung von Sicherheitszielen wie dem Standard ASIL-B im Fahrzeug zu erfüllen. Dabei werden die FPGAs eingesetzt, um Systeme anzusteuern, die sicherheitskritische Funktionen durchführen. FPGAs haben daher eine hohe Anforderung an die Stabilität und die Robustheit der Versorgungsspannung über der Zeit. Idealerweise sollten FPGAs an eine konstante Spannungsversorgung angeschlossen sein, um Spannungseinbrüche der Spannungsversorgung zu verhindern. Field programmable gate arrays (FPGAs) are used in vehicles to meet the increasing computational capacity requirements for achieving safety objectives such as the ASIL-B standard in the vehicle. The FPGAs are used to control systems that perform safety-critical functions. FPGAs therefore have a high requirement for the stability and the robustness of the supply voltage over time. Ideally, FPGAs should be connected to a constant voltage supply to prevent voltage drops in the power supply.

Es ist bekannt, dass die Spannungsversorgung für FPGAs mit Hilfe von Festspannungsreglern erfolgt. Nachteilig ist hierbei, dass eine langzeitstabile Spannungsversorgung nicht gewährleistet ist.It is known that the power supply for FPGAs with the help of fixed voltage regulators. The disadvantage here is that a long-term stable power supply is not guaranteed.

Weiterhin ist bekannt, die Spannungsversorgung für FPGAs mit Hilfe von variablen Spannungsreglern, die einen Spannungsteiler aufweisen, zu gewährleisten. Diese Spannungsteiler sind jedoch Alterungseffekten unterworfen, sodass sich ihre Toleranz innerhalb der Benutzungsdauer von beispielsweise 0,1% auf bis zu 10% verschlechtern kann. Daher wird der variable Spannungsregler 3 mit Hilfe einer Überwachungseinrichtung 21 aus 1 bestehend aus einem weiteren Spannungsteiler 6, einem Komparator 7, einem Resetbaustein 8 und einem power sequencer 9 überwacht. Der Resetbaustein 8 sorgt dafür, daß ein durch den Komparator 7 erzeugtes Resetsignal eine gewisse Mindestlänge aufweist. Gegebenenfalls verlängert der Resetbaustein 8 das Resetsignal. Ein Power sequencer 9 sorgt dafür, daß ICs, welche mit verschiedenen Versorgungsspannungen betrieben werden, diese in der richtigen Reihenfolge eingeschaltet bekommen. Nachteilig an der Überwachungseinrichtung 21 ist, dass eine konstante Spannungsversorgung des FPGAs 5 nicht gewährleistet ist. Grund hierfür ist, dass der weitere Spannungsteiler 6 zum Einstellen des Komparators 7 in der Überwachungseinrichtung 21 ebenfalls toleranzbehaftet ist und nicht exakt aus einer E-Reihe ableitbar ist, da die diskreten Widerstände im Spannungsteiler aus bautechnischen Gründen nicht jeden beliebigen Wert aufweisen können. Außerdem ist der Komparator 7 durch seine Bandbreite begrenzt und kann auftretende Störungen nicht immer oder nicht exakt erkennen.Furthermore, it is known to ensure the power supply for FPGAs by means of variable voltage regulators having a voltage divider. However, these voltage dividers are subject to aging effects, so that their tolerance may deteriorate within the period of use from, for example, 0.1% to as much as 10%. Therefore, the variable voltage regulator 3 with the help of a monitoring device 21 out 1 consisting of another voltage divider 6 , a comparator 7 , a reset module 8th and a power sequencer 9 supervised. The reset module 8th makes sure that one through the comparator 7 generated reset signal has a certain minimum length. If necessary, the reset module extends 8th the reset signal. A power sequencer 9 ensures that ICs, which are operated with different supply voltages, get them switched on in the correct order. A disadvantage of the monitoring device 21 is that a constant power supply of the FPGA 5 is not guaranteed. Reason for this is that the more voltage divider 6 for setting the comparator 7 in the monitoring device 21 is also tolerant and can not be derived exactly from an E-series, since the discrete resistors in the voltage divider for structural reasons can not have any value. Besides, the comparator is 7 limited by its bandwidth and can not always or not accurately detect any disturbances that occur.

Aufgabe der Erfindung ist es eine langzeitstabile Spannungsversorgung für Verbraucher in Fahrzeugen bereitzustellen.The object of the invention is to provide a long-term stable power supply for consumers in vehicles.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das Verfahren zum Bereitstellen einer vorgegebenen Spannung für Verbraucher in Fahrzeugen, beispielsweise field programmable gate arrays (FPGAs), erfasst eine erste Spannung an einem ersten Eingang eines Spannungsreglers. Des Weiteren wird eine zweite Spannung mittels einer Auswerteeinheit erfasst, wobei die zweite Spannung am Ausgang des Spannungsreglers erzeugt wird. Die zweite Spannung wird in der Auswerteeinheit ausgewertet. Mit Hilfe eines Ausgangs der Auswerteeinheit wird eine dritte Spannung am zweiten Eingang des Spannungsreglers erzeugt. Erfindungsgemäß wird der Ausgang der Auswerteeinheit in Abhängigkeit der Auswertung der zweiten Spannung angesteuert, wobei die Auswertung in Abhängigkeit eines Werts einer vorgegebenen Spannung erfolgt, der in der Auswerteeinheit gespeichert ist. Außerdem wird die vorgegebene Spannung am Ausgang des Spannungsreglers in Abhängigkeit der ersten Spannung, der dritten Spannung und einer vierten Spannung, die mit Hilfe eines Spannungsteilers erzeugt wird, eingestellt.The method for providing a predetermined voltage for consumers in vehicles, for example field programmable gate arrays (FPGAs), detects a first voltage at a first input of a voltage regulator. Furthermore, a second voltage is detected by means of an evaluation unit, wherein the second voltage is generated at the output of the voltage regulator. The second voltage is evaluated in the evaluation unit. With the aid of an output of the evaluation unit, a third voltage is generated at the second input of the voltage regulator. According to the invention, the output of the evaluation unit is actuated as a function of the evaluation of the second voltage, wherein the evaluation takes place as a function of a value of a predetermined voltage which is stored in the evaluation unit. In addition, the predetermined voltage at the output of the voltage regulator in response to the first voltage, the third voltage and a fourth voltage, which is generated by means of a voltage divider, set.

Der Vorteil ist hierbei, dass die Spannungsversorgung des Verbrauchers überwacht und korrigiert wird, sodass eine langzeitstabile Spannungsversorgung für den Verbraucher vorliegt.The advantage here is that the power supply of the consumer is monitored and corrected, so that there is a long-term stable power supply for the consumer.

In einer Weiterbildung wird der Ausgang der Auswerteeinheit hochohmig geschaltet oder gesperrt, wenn die zweite Spannung ungefähr dem Wert der vorgegebenen Spannung entspricht. Der Wert kann dabei Abweichungen von bis zu +/–0,5% des Werts der vorgegebenen Spannung aufweisen.In a development, the output of the evaluation unit is switched to high impedance or blocked if the second voltage corresponds approximately to the value of the predetermined voltage. The value may have deviations of up to +/- 0.5% of the value of the predetermined voltage.

Vorteilhaft ist hierbei, dass keine dritte Spannung am zweiten Eingang erzeugt wird, wenn der Spannungsregler die Versorgungsspannung für den Verbraucher richtig eingeregelt hat.It is advantageous here that no third voltage is generated at the second input when the voltage regulator has correctly adjusted the supply voltage for the consumer.

In einer weiteren Ausgestaltung wird die dritte Spannung am zweiten Eingang des Spannungsreglers erzeugt oder erhöht, wenn die zweite Spannung unterhalb des Werts der vorgegebenen Spannung liegt.In a further embodiment, the third voltage is generated or increased at the second input of the voltage regulator when the second voltage is below the value of the predetermined voltage.

In einer Weiterbildung wird die dritte Spannung am zweiten Eingang des Spannungsreglers erzeugt oder verringert, wenn die zweite Spannung oberhalb des Werts der vorgegebenen Spannung liegt.In a development, the third voltage is generated or reduced at the second input of the voltage regulator when the second voltage is above the value of the predetermined voltage.

Der Vorteil ist, dass die Korrekturspannung auf einfache Weise erzeugt werden kann, um die Spannung am Ausgang des Spannungsreglers zu korrigieren.The advantage is that the correction voltage can be easily generated to correct the voltage at the output of the voltage regulator.

Die Vorrichtung zum Bereitstellen einer vorgegebenen Spannung für Verbraucher in Fahrzeugen weist einen Spannungsregler mit einem ersten Eingang und einem Ausgang auf. Der erste Eingang des Spannungsreglers ist dabei mit einer Spannungsquelle und der Ausgang des Spannungsreglers mit einer Auswerteeinheit verbunden. Weiterhin weist die Vorrichtung einen Spannungsteiler auf, der den Ausgang des Spannungsreglers auf einen dritten Eingang des Spannungsreglers zurückkoppelt. Außerdem weist die Auswerteeinheit einen Eingang und mindestens einen Ausgang auf. Der Ausgang der Auswerteeinheit ist mit einem zweiten Eingang des Spannungsreglers verbunden und die Auswerteeinheit ist dazu ausgebildet eine zweite Spannung am Ausgang des Spannungsreglers zu erfassen. Des Weiteren erzeugt die Auswerteeinheit eine dritte Spannung an einem zweiten Eingang des Spannungsreglers. Erfindungsgemäß ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, den mindestens einen Ausgang der Auswerteeinheit in Abhängigkeit der Auswertung der zweiten Spannung anzusteuern. Die Auswertung erfolgt dabei in Abhängigkeit eines Werts einer vorgegebenen Spannung, der in der Auswerteeinheit gespeichert ist. Des Weiteren stellt der Spannungsregler die vorgegebene Spannung am Ausgang des Spannungsreglers in Abhängigkeit einer ersten Spannung, der dritten Spannung und einer vierten Spannung, die der Spannungsteiler erzeugt. The device for providing a predetermined voltage for consumers in vehicles has a voltage regulator with a first input and an output. The first input of the voltage regulator is connected to a voltage source and the output of the voltage regulator to an evaluation unit. Furthermore, the device has a voltage divider which returns the output of the voltage regulator to a third input of the voltage regulator. In addition, the evaluation unit has an input and at least one output. The output of the evaluation unit is connected to a second input of the voltage regulator and the evaluation unit is designed to detect a second voltage at the output of the voltage regulator. Furthermore, the evaluation unit generates a third voltage at a second input of the voltage regulator. According to the invention, the evaluation unit is designed to control the at least one output of the evaluation unit as a function of the evaluation of the second voltage. The evaluation is carried out as a function of a value of a predetermined voltage, which is stored in the evaluation unit. Furthermore, the voltage regulator sets the predetermined voltage at the output of the voltage regulator in response to a first voltage, the third voltage and a fourth voltage, which generates the voltage divider.

In einer weiteren Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Mikroprozessor auf.In a further embodiment, the device has a microprocessor.

Vorteilhaft ist hierbei, dass für die Anwendung ein Mikroprozessor verwendet werden kann, der schon im Fahrzeug zu anderen Zwecken, beispielsweise ein „safety“-Mikroprozessor oder ein Mikroprozessor, der als Redundanz vorhanden ist, verbaut ist.The advantage here is that for the application of a microprocessor can be used, which is already installed in the vehicle for other purposes, such as a "safety" microprocessor or a microprocessor, which is available as redundancy.

In einer vorteilhaften Weiterbildung bilden der Spannungsregler und der Spannungsteiler zwei Einheiten.In an advantageous development, the voltage regulator and the voltage divider form two units.

Vorteilhaft ist hierbei, dass der Spannungsteiler variabel ist und somit flexibel für verschiedene Ausgangsspannungen einsetzbar ist, da die Widerstände des Spannungsteiler nicht im Spannungsregler verbaut und somit austauschbar sind.The advantage here is that the voltage divider is variable and thus flexible for different output voltages can be used, since the resistors of the voltage divider are not installed in the voltage regulator and thus are interchangeable.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.Further advantages will become apparent from the following description of exemplary embodiments or from the dependent claims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The present invention will be explained below with reference to preferred embodiments and accompanying drawings. Show it:

1 eine Spannungsversorgung für ein FPGA durch ein Bordnetz aus dem Stand der Technik, beispielhaft anhand eines Spannungsstrangs, 1 a power supply for an FPGA by a vehicle electrical system from the prior art, for example by means of a voltage string,

2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen einer vorgegebenen Spannung für FPGAs in Fahrzeugen, beispielhaft anhand eines Spannungsstrangs, 2 an inventive device for providing a predetermined voltage for FPGAs in vehicles, by way of example by means of a voltage string,

3 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bereitstellen einer vorgegebenen Spannung für FPGAs in Fahrzeugen und 3 an inventive method for providing a predetermined voltage for FPGAs in vehicles and

4 eine schematische Vorrichtung zum Bereitstellen mehrerer vorgegebener Spannungen für FPGAs in Fahrzeugen. 4 a schematic device for providing a plurality of predetermined voltages for FPGAs in vehicles.

1 beschreibt eine Spannungsversorgung für einen Verbraucher 5 aus dem Stand der Technik. Bei dem Verbraucher 5 handelt es sich beispielsweise um einen FPGA. Eine Energiequelle 2 ist eingangseitig z. B. an das Bordnetz eines Fahrzeugs angeschlossen. Ausgangsseitig erzeugt die Energiequelle 2 beispielsweise eine Spannung von 5V. Ein erster Eingang 23 eines Spannungsreglers 3 ist mit dem Ausgang der Energiequelle 2 verbunden. Der Spannungsregler 3 stellt die Versorgungsspannung für den Verbraucher 5 bereit, beispielsweise 1V. Dazu ist der Ausgang 25 des Spannungsreglers 3 mit dem Verbraucher 5 verbunden. Außerdem ist der Ausgang 25 mit Hilfe eines Spannungsteilers 4 auf einen zweiten Eingang 24 des Spannungsteilers 3 rückgekoppelt. Weiterhin ist der Ausgang 25 des Spannungsreglers 3 mit einer Überwachungseinheit 21 verbunden, die aus einem weiteren Spannungsregler 6, einem Komparator 7, einem Resetbaustein 8 und einem power sequencer 9 besteht. Der Ausgang der Überwachungseinheit 21 ist mit einem dritten Eingang 22 des Spannungsreglers 3 verbunden. Die Überwachungseinheit 21 ist passiv ausgelegt, d. h. das Verhalten der Überwachungseinheit hinsichtlich Bauteiltoleranz und Driftverhalten wird durch die Einzelkomponenten bestimmt und kann nachträglich nicht korrigiert werden. Somit kann eine Langzeitstabilität für die Spannung des Verbrauchers 5 mit der Überwachungseinheit 21 nicht sichergestellt werden. Über den dritten Eingang 22 ist die Überwachungseinheit 21 in der Lage, den Spannungsregler 3 ein oder auszuschalten. 1 describes a power supply for a consumer 5 from the prior art. At the consumer 5 For example, it is an FPGA. An energy source 2 is input side z. B. connected to the electrical system of a vehicle. The output side generates the energy source 2 for example, a voltage of 5V. A first entrance 23 a voltage regulator 3 is with the output of the power source 2 connected. The voltage regulator 3 provides the supply voltage for the consumer 5 ready, for example 1V. This is the exit 25 of the voltage regulator 3 with the consumer 5 connected. Besides, the exit is 25 with the help of a voltage divider 4 to a second entrance 24 of the voltage divider 3 fed back. Furthermore, the output is 25 of the voltage regulator 3 with a monitoring unit 21 connected to another voltage regulator 6 , a comparator 7 , a reset module 8th and a power sequencer 9 consists. The output of the monitoring unit 21 is with a third entrance 22 of the voltage regulator 3 connected. The monitoring unit 21 is passive, ie the behavior of the monitoring unit with regard to component tolerance and drift behavior is determined by the individual components and can not be subsequently corrected. Thus, a long-term stability for the voltage of the consumer 5 with the monitoring unit 21 can not be ensured. About the third entrance 22 is the monitoring unit 21 capable of the voltage regulator 3 on or off.

2 zeigt eine Vorrichtung 60 zum Bereitstellen einer vorgegebenen Spannung für Verbraucher 50 z. B. in Fahrzeugen. Die Vorrichtung 60 weist einen Spannungsregler 10 auf, der einen ersten Eingang 11 und einen Ausgang 12 aufweist. Der erste Eingang 11 des Spannungsreglers 10 ist mit einer Spannungsquelle 30 verbunden. Der Ausgang 12 des Spannungsreglers 10 ist mit einer Auswerteeinheit 20 und einem Verbraucher 50, z. B. field programmable gate array (FPGA) verbunden. Der Ausgang 12 des Spannungsreglers 10 ist über einen Spannungsteiler 40 auf einen zweiten Eingang 13 des Spannungsreglers 40 zurückgekoppelt. Der Spannungsteiler 40 hat die Aufgabe mit Hilfe der Rückkopplung eine Referenzspannung zu erzeugen, sodass der Spannungsregler 10 die zweite Spannung 17 am Ausgang des Spannungsreglers 10 mit der Referenzspannung vergleichen kann, und die zweite Spannung 17 am Ausgang des Spannungsreglers 10 auf die vorgegebene Spannung einstellt. D. h. es wird mit Hilfe der Rückkopplung eine kurzzeitstabile Überwachung der zweiten Spannung 17 durchgeführt. Die Auswerteeinheit 20 weist einen Eingang und einen Ausgang 15 auf. Der Ausgang 15 der Auswerteeinheit 20 ist ebenfalls mit dem zweiten Eingang 13 des Spannungsreglers 10 über mindestens einen Widerstand 61 verbunden. Dabei wird ein Strom bzw. eine dritte Spannung 18 am zweiten Eingang 13 des Spannungsreglers 10 erzeugt bzw. eingeprägt, sodass die Spannung am Ausgang 12 des Spannungsreglers 10 auf die vorgegebene Spannung korrigiert werden kann. Dazu regelt der Spannungsregler 10 seine Ausgangsspannung so, dass sie, nachdem sie durch den Spannungsteiler 40 geteilt wurde der internen Referenzspannung des Spannungsreglers entspricht. Durch die Einprägung des Stroms bzw. der dritten Spannung 18 erkennt der Spannungsregler, dass die Ausgangsspannung 17 nicht der Referenzspannung des Spannungsreglers entspricht und korrigiert diese. Das bedeutet im Gegensatz zum Stand der Technik handelt es sich um einen aktiven Eingriff in die Spannungseinstellung des Spannungsreglers 10, um diese langzeitstabil einzuregeln. Optional umfasst die Auswerteeinheit 20 einen Mikrocontroller. Weiterhin weist die Auswerteeinheit 20 einen weiteren Ausgang 63 auf, der den Spannungsregler 10 über einen dritten Eingang 14 des Spannungsreglers 10 ein- und ausschalten kann. 2 shows a device 60 for providing a predetermined voltage to consumers 50 z. B. in vehicles. The device 60 has a voltage regulator 10 on, the first entrance 11 and an exit 12 having. The first entrance 11 of the voltage regulator 10 is with a voltage source 30 connected. Of the output 12 of the voltage regulator 10 is with an evaluation unit 20 and a consumer 50 , z. B. field programmable gate array (FPGA) connected. The exit 12 of the voltage regulator 10 is over a voltage divider 40 to a second entrance 13 of the voltage regulator 40 fed back. The voltage divider 40 has the task with the help of the feedback to generate a reference voltage, so that the voltage regulator 10 the second tension 17 at the output of the voltage regulator 10 can compare with the reference voltage, and the second voltage 17 at the output of the voltage regulator 10 set to the predetermined voltage. Ie. it is using the feedback short-term stable monitoring of the second voltage 17 carried out. The evaluation unit 20 has an input and an output 15 on. The exit 15 the evaluation unit 20 is also with the second entrance 13 of the voltage regulator 10 over at least one resistor 61 connected. This is a current or a third voltage 18 at the second entrance 13 of the voltage regulator 10 generated or impressed, so that the voltage at the output 12 of the voltage regulator 10 can be corrected to the predetermined voltage. The voltage regulator controls this 10 its output voltage so that after passing through the voltage divider 40 has been divided corresponds to the internal reference voltage of the voltage regulator. By impressing the current or the third voltage 18 the voltage regulator detects that the output voltage 17 does not match the reference voltage of the voltage regulator and corrects it. This means that in contrast to the prior art is an active intervention in the voltage setting of the voltage regulator 10 to stabilize these long-term stable. Optionally, the evaluation unit comprises 20 a microcontroller. Furthermore, the evaluation unit 20 another exit 63 on, the voltage regulator 10 via a third entrance 14 of the voltage regulator 10 can turn on and off.

3 zeigt ein Verfahren zum Bereitstellen einer vorgegebenen Spannung für Verbraucher 50, z. B. FPGAs in Fahrzeugen. Das Verfahren startet mit Schritt 100 mit der Erfassung der ersten Spannung 16 durch den Spannungsregler 10. In einem folgenden Schritt 110 erfasst die Auswerteeinheit die zweite Spannung 17, die am Ausgang 12 des Spannungsreglers 10 erzeugt wird. In einem folgenden Schritt 120 wird ein Vergleich des Werts der erfassten Spannung, d. h. der zweiten Spannung 17, aus Schritt 110 mit einem in der Auswerteeinheit 20 hinterlegten Wert einer vorgegebenen Spannung durchgeführt. Stimmen die beiden Werte bis auf eine kleine Abweichung von beispielsweise bis zu 0,5% des Werts der vorgegebenen Spannung überein, so wird der Ausgang 15 der Auswerteeinheit 20 hochohmig geschaltet, d. h. der Ausgang sperrt und das Verfahren wird beendet oder mit Schritt 100 fortgesetzt. Stimmen die beiden Werte nicht überein, so wird in einem folgenden Schritt 130 geprüft, ob der Wert der zweiten Spannung 17 größer als der hinterlegte Wert der vorgegebenen Spannung ist. Ist dies der Fall wird in einem folgenden Schritt 140 eine Spannung 62 am Ausgang 15 der Auswerteeinheit 20 erzeugt oder verringert, gegebenenfalls bis auf null gesetzt, d. h. ein Portpin des Ausgangs wird auf den Zustand „low“ gesetzt. Ist der Wert der zweiten Spannung 17 kleiner als der hinterlegte Wert der vorgegebenen Spannung, so wird in Schritt 150 die Spannung 62 am Ausgang 15 der Auswerteeinheit 20 erzeugt oder erhöht, d. h. der Portpin des Ausgangs wird auf den Zustand „high“ gesetzt, d. h. beispielsweise auf die Betriebsspannung der Auswerteeinheit. In einem folgenden Schritt 160 wird eine dritte Spannung 18 am zweiten Eingang 13 des Spannungsreglers 10 in Abhängigkeit der Spannung 62 und des Widerstands 61 erzeugt bzw. eingeprägt. In diesem Zusammenhang wird unter dem Begriff Erzeugen auch das Verändern einer bereits am zweiten Eingang 13 anliegenden dritten Spannung 18 verstanden. Die dritte Spannung 18 am zweiten Eingang 13 des Spannungsreglers wird dabei über mindestens einen Widerstand 61 im Verbindungspfad zwischen dem Ausgang 15 der Auswerteeinheit 20 und dem zweiten Eingang 13 des Spannungsreglers 10 erzeugt. In einem folgenden Schritt 170 wird die vorgegebene Spannung am Ausgang 15 des Spannungsreglers 10 in Abhängigkeit der ersten Spannung 16, einem Strom, der sich aus der dritten Spannung 18 und dem Widerstand 61 ergibt oder der dritten Spannung 18 und der rückgekoppelten Spannung 19 aus dem Spannungsteiler 40 erzeugt oder korrigiert. Durch geeignete Dimensionierung des Spannungsteilers 40, der dem Spannungsregler 10 zugeordnet ist und dem Widerstand des Portpins kann die Spannung am Ausgang 12 des Spannungsreglers 10 beispielsweise um bis zu 5%, 10% oder 15% in die gewünschte Richtung beeinflusst werden. 3 shows a method for providing a predetermined voltage for consumers 50 , z. B. FPGAs in vehicles. The procedure starts with step 100 with the detection of the first voltage 16 through the voltage regulator 10 , In a following step 110 the evaluation unit detects the second voltage 17 at the exit 12 of the voltage regulator 10 is produced. In a following step 120 is a comparison of the value of the detected voltage, ie the second voltage 17 , from step 110 with one in the evaluation unit 20 deposited value of a predetermined voltage performed. If the two values agree except for a small deviation of, for example, up to 0.5% of the value of the specified voltage, the output becomes 15 the evaluation unit 20 switched high impedance, ie the output locks and the process is terminated or step 100 continued. If the two values do not agree, then in a following step 130 checked if the value of the second voltage 17 is greater than the stored value of the predetermined voltage. If this is the case in a following step 140 a tension 62 at the exit 15 the evaluation unit 20 is generated or reduced, if necessary set to zero, ie a port pin of the output is set to the state "low". Is the value of the second voltage 17 smaller than the stored value of the specified voltage, so in step 150 the voltage 62 at the exit 15 the evaluation unit 20 generated or increased, ie the port pin of the output is set to the state "high", ie, for example, the operating voltage of the evaluation. In a following step 160 becomes a third tension 18 at the second entrance 13 of the voltage regulator 10 depending on the voltage 62 and the resistance 61 generated or embossed. In this context, the term generating also means changing one already at the second input 13 adjacent third voltage 18 Understood. The third tension 18 at the second entrance 13 The voltage regulator is thereby connected via at least one resistor 61 in the connection path between the output 15 the evaluation unit 20 and the second entrance 13 of the voltage regulator 10 generated. In a following step 170 will be the specified voltage at the output 15 of the voltage regulator 10 depending on the first voltage 16 , a current resulting from the third voltage 18 and the resistance 61 results or the third voltage 18 and the feedback voltage 19 from the voltage divider 40 generated or corrected. By suitable dimensioning of the voltage divider 40 that the voltage regulator 10 is assigned and the resistance of the port pin can be the voltage at the output 12 of the voltage regulator 10 for example, up to 5%, 10% or 15% in the desired direction.

Optional kann die Auswerteeinheit 20 auch mehrere Ausgänge ansteuern, um die dritte Spannung 18 des Spannungsreglers 10 genauer einstellen zu können. Die angesteuerten Ausgänge der Auswerteeinheit 20 sind dazu jeweils über einen Widerstand mit dem zweiten Eingang 13 des Spannungsreglers 10 verbunden. Über die Parallelschaltung der Widerstände kann bei Ansteuerung mehrerer Portpins die dritte Spannung 18 genauer eingestellt werden. Somit können bei einer Ansteuerung zweier Portpins der Auswerteeinheit 20 drei verschiedene Werte der dritten Spannung 18 am zweiten Eingang 13 des Spannungsreglers 10 erzeugt bzw. eingeprägt werden. Optionally, the evaluation unit 20 also control several outputs to the third voltage 18 of the voltage regulator 10 to be able to adjust more precisely. The controlled outputs of the evaluation unit 20 are each via a resistor to the second input 13 of the voltage regulator 10 connected. Through the parallel connection of the resistors, when driving several port pins, the third voltage 18 be set more precisely. Thus, when controlling two port pins of the evaluation 20 three different values of the third voltage 18 at the second entrance 13 of the voltage regulator 10 be generated or embossed.

Die drei Kombinationen ergeben sich durch Anlegen des Zustands „high“ an den ersten Portpin und des Zustands „low“ an den zweiten Portpin, durch Anlegen des Zustands „low“ an den ersten Portpin und des Zustands „high“ an den zweiten Portpin oder durch Anlegen des Zustands „high“ an den ersten Portpin und des Zustands „high“ an den zweiten Portpin, d. h. durch echte Parallelschaltung der beiden Widerstände. Dabei müssen die Widerstände nicht den gleichen Widerstandswert aufweisen, was zu einem weiteren Freiheitsgrad bei der Einstellung der dritten Spannung 18 führt. The three combinations result from applying the state "high" to the first port pin and the state "low" to the second port pin, by applying the state "low" to the first port pin and the state "high" to the second port pin or by Applying the state "high" to the first port pin and the state "high" to the second port pin, ie by real parallel connection of the two resistors. In this case, the resistors need not have the same resistance, resulting in a further degree of freedom in the setting of the third voltage 18 leads.

In einem Ausführungsbeispiel kann die Auswerteeinheit auch den enable Eingang des Spannungsreglers ansteuern. Somit kann von der Auswerteeinheit ein „power sequencing“ für den FPGA durchgeführt werden. In 4 ist dazu schematisch eine Vorrichtung zum Bereitstellen mehrerer vorgegebener Spannungen für FPGAs in Fahrzeugen gezeigt. Aus Übersichtlichkeitsgründen umfassen die Einheiten 42, 43, 44 und 45 jeweils einen Spannungsregler und einen Spannungsteiler, die den Aufbau aus 2 aufweisen, nämlich Spannungsregler 10 und Spannungsteiler 40. Außerdem ist sowohl die Einprägung der weiteren Spannung am weiteren Eingang des Spannungsreglers als auch die enable Verbindung beispielhaft für die Einheit 44 gezeigt. Die Einheiten 42, 43 und 45 weisen ebenfalls einen weiteren Eingang am Spannungsregler und einen enable Eingang auf, die aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht in 4 eingefügt sind. Die Einheit 46 stellt eine Referenzspannung dar. Die Ausgangsspannungen der jeweiligen Einheiten 42, 43, 44 und 45 werden jeweils über Analog-Digitalwandler in den Mikrocontroller 47 geführt. Dabei ist der größte Wert, der mit einem Analog-Digitalwandler ADC erfasst werden kann identisch mit dessen Referenzspannung. Die Referenzspannung 46 wird durch eine hochstabile Quelle erzeugt wird. Beim „power sequencing“ werden die verschiedenen für den Betrieb notwendigen Spannungen in einer definierten Reihenfolge eingeschaltet. Wenn alle Spannungen in der richtigen Reihenfolge aktiviert wurden und alle Spannungen den richtigen Wert angenommen haben, wird der Reset-Eingang des FPGA freigegeben und der FPGA kann durch die langzeitstabile Spannungsversorgung ASIL Aufgaben übernehmen. In one embodiment, the evaluation unit can also control the enable input of the voltage regulator. Thus, the evaluation unit can perform power sequencing for the FPGA. In 4 For this purpose, a device for providing a plurality of predetermined voltages for FPGAs in vehicles is shown schematically. For clarity, the units include 42 . 43 . 44 and 45 each a voltage regulator and a voltage divider that make up the structure 2 have, namely voltage regulator 10 and voltage dividers 40 , In addition, both the impressing of the further voltage at the further input of the voltage regulator and the enable connection is exemplary for the unit 44 shown. The units 42 . 43 and 45 also have another input on the voltage regulator and an enable input, which for reasons of clarity here not in 4 are inserted. The unit 46 represents a reference voltage. The output voltages of the respective units 42 . 43 . 44 and 45 are each using analog-to-digital converters in the microcontroller 47 guided. Here, the largest value that can be detected with an analog-to-digital converter ADC identical to its reference voltage. The reference voltage 46 is generated by a highly stable source. In "power sequencing", the various voltages required for operation are switched on in a defined sequence. When all voltages have been activated in the correct order and all voltages have reached the correct value, the reset input of the FPGA is enabled and the FPGA can take over tasks due to the long-term stable power supply ASIL.

Spannungsreferenzen sind üblicherweise im Bereich um 1V verfügbar. Die Referenzspannung eines Analog-Digitalwandlers der Auswerteeinheit gibt auch den maximal zulässigen Bereich der Eingangsspannung des Analog-Digitalwandlers an. Damit die Auswerteeinheit jedoch auch noch Spannungen von über 1V direkt und ohne weiteren Widerstandsteiler messen kann, ist es erforderlich, die Betriebsspannung der Auswerteeinheit, meist 3,3V, als Referenz zu verwenden. Voltage references are usually available in the range around 1V. The reference voltage of an analog-to-digital converter of the evaluation unit also indicates the maximum permissible range of the input voltage of the analog-to-digital converter. However, so that the evaluation unit can also measure voltages of more than 1 V directly and without further resistor divider, it is necessary to use the operating voltage of the evaluation unit, usually 3.3V, as a reference.

Damit die Auswerteeinheit auch bei verfälschter 3,3V Spannung in der Lage ist Spannungsabweichungen zu erkennen, wird eine 1V-Spannungsreferenz an einen der Analog-Digital-Kanäle angeschlossen. Wird diese Spannungsreferenz mit einer intakten Versorgungsspannung gewandelt, so ist immer dasselbe Wandlungsergebnis zu erwarten. Die anderen Versorgungsspannungen können ebenfalls gegenüber der Spannungsreferenz und/oder gegeneinander plausibilisiert werden.So that the evaluation unit is able to detect voltage deviations even with a falsified 3.3V voltage, a 1V voltage reference is connected to one of the analogue-digital channels. If this voltage reference is converted with an intact supply voltage, the same conversion result is always to be expected. The other supply voltages can also be made plausible against the voltage reference and / or against each other.

Claims

Method for providing a predetermined voltage to consumers, comprising the steps - detecting ( 100 ) of a first voltage ( 16 ) at a first entrance ( 11 ) of a voltage regulator ( 10 ), - To capture ( 110 ) a second voltage ( 17 ) by means of an evaluation unit ( 20 ), the second voltage ( 17 ) at the exit ( 12 ) of the voltage regulator ( 10 ), - evaluate ( 120 . 130 ) of the second voltage ( 17 ), - Produce ( 160 ) a third voltage ( 18 ) at a second entrance ( 13 ) of the voltage regulator ( 10 ) by means of an output ( 15 ) of the evaluation unit ( 20 ), characterized in that the output ( 15 ) of the evaluation unit ( 20 ) as a function of the evaluation of the second voltage ( 17 ), wherein the evaluation takes place as a function of a value of a predetermined voltage, which in the evaluation unit ( 20 ) and the predetermined voltage at the output ( 12 ) of the voltage regulator ( 10 ) as a function of the first voltage ( 16 ), the third voltage ( 18 ) and a fourth ( 19 ) Voltage, which with the help of a voltage divider ( 40 ) is set.

Method according to claim 1, characterized in that the output ( 15 ) of the evaluation unit ( 20 ) is switched to high impedance or blocked when the second voltage ( 17 ) approximately equal to the value of the predetermined voltage, in particular up to +/- 0.5% of the value of the predetermined voltage.

Method according to claim 1, characterized in that the third voltage ( 18 ) at the second entrance ( 13 ) of the voltage regulator ( 10 ) is generated or increased when the second voltage ( 17 ) is below the value of the predetermined voltage.

Method according to claim 1, characterized in that the third voltage ( 18 ) at the second entrance ( 13 ) of the voltage regulator ( 10 ) is generated or reduced when the second voltage ( 17 ) is above the value of the predetermined voltage.

Device for providing a predetermined voltage for consumers, comprising - a voltage regulator ( 10 ), which has a first entrance ( 11 ) and an output ( 12 ), the first input ( 11 ) with a voltage source ( 30 ) and the output ( 12 ) with an evaluation unit ( 20 ) connected is, A voltage divider ( 40 ), the output ( 12 ) of the voltage regulator ( 10 ) to a second input ( 13 ) of the voltage regulator ( 10 ), and - the evaluation unit ( 20 ) an input and an output ( 15 ), the output ( 15 ) of the evaluation unit ( 20 ) with the second input ( 13 ) of the voltage regulator ( 10 ) and the evaluation unit ( 20 ) is adapted to a second voltage ( 17 ) at the exit ( 12 ) of the voltage regulator ( 10 ), and - the evaluation unit ( 20 ) a third voltage ( 18 ) at the second entrance ( 13 ) of the voltage regulator ( 10 ), characterized in that the evaluation unit ( 20 ) is adapted to the at least one output ( 15 ) of the evaluation unit ( 20 ) as a function of the evaluation of the second voltage ( 17 ), wherein the evaluation takes place as a function of a value of a predetermined voltage, which in the evaluation unit ( 20 ) and the voltage regulator ( 10 ) the predetermined voltage at the output ( 12 ) of the voltage regulator ( 10 ) in response to a first voltage ( 16 ), the third voltage ( 18 ) and a fourth voltage ( 19 ), which the voltage divider ( 40 ).

Apparatus according to claim 5, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) the output ( 15 ) switches high impedance or blocks when the second voltage ( 17 ) approximately equal to the value of the predetermined voltage, in particular up to +/- 0.5% of the value of the predetermined voltage.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) a third voltage ( 18 ) at the second entrance ( 13 ) is generated or increased when the second voltage ( 17 ) is below the value of the predetermined voltage.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) the third voltage ( 18 ) at the second entrance ( 13 ), in particular switches to zero when the voltage at the output of the voltage regulator ( 10 ) is above the value of the predetermined voltage.

Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) has a microprocessor.

Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that the voltage regulator ( 10 ) and the voltage divider ( 40 ) are formed in different units.