DE102015100796A1 - Differenzierung zwischen Überlast und offener Last in ausgeschalteten Zuständen - Google Patents

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DE102015100796A1
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Stephane Fraisse
Robert Illing
Luca Petruzzi
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Infineon Technologies Austria AG
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Infineon Technologies Austria AG
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Abstract

Es werden Verfahren zur Bestimmung beschrieben, ob eine Schaltschaltung entweder einen verriegelten Überlastzustand oder einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat. In den Verfahren wird ein erstes Diagnosesignal ausgegeben, wenn die Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand erfahrenen hat. Bei den Verfahren wird auch ein zweites, verschiedenes Diagnosesignal ausgegeben, wenn die Schaltschaltung den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Schalter, und insbesondere auf einen Überlastzustand und eine offene Last im Aus-Zustand bei Schaltern.
  • HINTERGRUND
  • Schalter werden allgemein verwendet, um verschiedene Arten von Lasten anzutreiben. In einigen Beispielen befinden sich die Schalter in einer Schaltschaltung, der als integrierte Schaltung (IC Chip) ausgebildet sein kann. Die Schaltschaltung kann auch so ausgestaltet sein, dass sie als Überlastschutz dient, um die Menge an Strom, der durch die Schalter fließt, beispielsweise zum Schutz vor Kurzschlussschutz, Übertemperaturschutz und zur Strommessung und für Diagnosemöglichkeiten, zu begrenzen.
  • Zusätzlich dazu kann die Schaltschaltung Diagnosesignale ausgeben. Beispielsweise kann die Schaltschaltung als Antwort auf ein Signal zur Aktivierung einer Diagnostik ein Signal (z. B. einen Strom oder eine Spannung) ausgeben, das anzeigt, ob der Schalter einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat. In einigen Beispielen kann die Schaltschaltung auch ein Signal ausgeben, das anzeigt, ob die Schaltschaltung eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • Es ist eine Aufgabe, Möglichkeiten bereitzustellen, verschiedene derartige Zustände, die eine Schaltschaltung erfahren hat, untersuchen zu können. Bevorzugt sollen dabei möglichst wenig Anschlüsse (z. B. Pins) benötigt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es werden ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Schaltschaltung nach Anspruch 9 sowie ein System nach Anspruch 17 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele. Das System nach einem der Ansprüche 17 bis 20 kann zudem eine Schaltschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 16 umfassen.
  • Im Allgemeinen beschreibt die Anmeldung Verfahren, um zwischen einer ersten Situation, in der eine Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand anzeigt, und einer zweiten Situation, in der die Schaltschaltung eine offene Last im Aus-Zustand ohne Bedingung für eine Eingangsspannung anzeigt, zu unterscheiden. Die zweite Situation kann auch als eine offene Last im Aus-Zustand bezeichnet werden. Der verriegelte Überlastzustand kann ein Teil eines Schutzmechanismus sein, wobei die Schaltschaltung den Stromfluss anhält, wenn ein Überlastzustand festgestellt wird. Der Strom kann nach dem verriegelten Überlastzustand wieder fließen (beispielsweise nach einem Rücksetzen). Die offene Last im Aus-Zustand kann der Zustand sein, in dem keine Eingangsspannung (beispielsweise kein VIN) auf der Schaltschaltung anliegt, und keine Last an der Schaltschaltung anliegt.
  • Bei den in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren kann die Schaltschaltung ein erstes Diagnosesignal ausgeben, wenn die Schaltschaltung die verriegelte Überlast erkennt und ein zweites, unterschiedliches Diagnosesignal ausgeben, wenn die Schaltschaltung die angeschlossene Last im Aus-Zustand erkennt. Zum Beispiel kann das erste Diagnosesignal ein Strom sein, das die Schaltschaltung mit einer ersten Amplitude ausgibt und das zweite Diagnosesignal kann ein Strom sein, das die Schaltschaltung mit einer zweiten, unterschiedlichen Amplitude ausgibt.
  • Durch die Unterscheidung zwischen dem verriegelten Überlastzustand und der offenen Last ohne Eingangsspannung (z. B. offene Last im Aus-Zustand) können es die Verfahren ermöglichen, die Schaltschaltung als Antwort auf den verriegelten Überlastzustand zurückzusetzen, ohne dass ein zusätzlicher Pin auf der Schaltschaltung benötigt wird. Beispielsweise können die Verfahren es ermöglichen, einen Pin des Schaltschaltung, der für einen bestimmten Zweck verwendet wird, auch zum Rücksetzen der Schaltschaltung zu verwenden, so dass ein zusätzlicher separater Pin zum Rücksetzen der Schaltschaltung nicht erforderlich ist.
  • Bei einem Beispiel ist die Anmeldung auf ein Verfahren gerichtet, das das Bestimmen umfasst, ob eine Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand oder einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat und als Antwort auf das Bestimmen, dass die Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat, ein erstes Diagnosesignal ausgibt, das anzeigt, dass die Schaltschaltung den verriegelten Überlastzustand erfahren hat, und als Antwort auf das Bestimmen, dass die Schaltschaltung den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat, ein zweites, verschiedenes Diagnosesignal ausgibt, das anzeigt, dass die Schaltschaltung den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat.
  • In einem weiteren Beispiel ist die Anmeldung auf eine Schaltschaltung gerichtet, die einen Dianose-Ausgabepin und eine Schaltersteuerung umfasst. Die Schaltersteuerung ist eingerichtet, zu bestimmen, ob die Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand oder einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat und als Antwort auf das Bestimmen, dass die Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat, ein erstes Diagnosesignal über den Daignose-Ausgabepin ausgibt, das anzeigt, dass die Schaltschaltung den verriegelten Überlastzustand erfahren hat, und als Antwort auf das Bestimmen, dass die Schaltschaltung den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat, ein zweites, verschiedenes Diagnosesignal über den Diagnose-Ausgabepin ausgibt, das anzeigt, dass die Schaltschaltung den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat.
  • In einem weiteren Beispiel ist die Anmeldung auf ein System mit einem Mikrokontroller gerichtet, der eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob eine Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat oder einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat, darauf basierend, ob der Mikrokontroller ein erstes Diagnosesignal von der Schaltschaltung oder ein zweites, unterschiedliches Diagnosesignal von der Schaltschaltung erhalten hat.
  • Die Details von einem oder mehreren in dieser Anmeldung beschriebenen Beispiele sind in den begleitenden Zeichnungen und der folgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Objekte und Vorteile der Verfahren sind aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Lasttreibersystems darstellt.
  • 2A und 2B sind graphische Diagramme, die ein Beispiel eines verriegelten Überlastzustands über eine Zeit darstellen.
  • 3A und 3B sind graphische Diagramme, die einen beispielhaften Weg darstellen, die Schalter in Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand über die Zeit zurückzusetzen.
  • 4A bis 4D sind grafische Diagramme, die einen anderen beispielhaften Weg darstellen, die Schalter in Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand zurückzusetzen und die resultierenden Diagnoseinformationen über die Zeit darzustellen.
  • 5A bis 5C sind graphische Diagramme, die Beispiele von Diagnosesignalen in Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand und einer offenen Last im Aus-Zustand darstellen.
  • 6 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Schaltschaltung aus 1 detaillierter darstellt.
  • 7A und 7B sind graphische Diagramme, die zusätzliche Beispiele von Diagnosesignalen in Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand und einer offenen Last im Aus-Zustand darstellen.
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer offenen Last im Aus-Zustand mit einer kapazitiven Last darstellt.
  • 9 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer offenen Last im Aus-Zustand ohne eine kapazitive Last darstellt.
  • 10A und 10B sind graphische Diagramme, die Beispiele für die Ausgangsspannung und das Diagnosesignal in einer offenen Last im Aus-Zustand mit kapazitiver Last darstellen.
  • 11A und 11B sind graphische Diagramme, die Beispiele für die Ausgangsspannung und das Diagnosesignal in einer offenen Last im Aus-Zustand ohne kapazitive Last darstellen.
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren in Übereinstimmung mit dieser Anmeldung darstellt.
  • 13 ist ein weiteres Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren in Übereinstimmung mit dieser Anmeldung darstellt.
  • 14A und 14B sind graphische Diagramme, die die Ausgabe der Schaltschaltung 14 in Antwort auf einen Überlastzustand, und einer offenen Last im Aus-Zustand darstellen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Eine Schaltschaltung kann eine integrierte Schaltung (IC Chip) sein, die eine Vielzahl von Schaltern und eine Schaltersteuerung einschließt. Die Schaltschaltung kann eine Spannung als eine Eingabe empfangen, und als Antwort darauf kann die Schaltersteuerung einen oder mehrere der Schalter ein- oder ausschalten. Zum Beispiel kann ein Mikrokontroller, der mit der Schaltschaltung gekoppelt ist, auswählen, welche Schalter die Schaltersteuerung der Schaltschaltung in Abhängigkeit der Eingangsspannung steuert. Als Antwort auf einen digitalen Hochpegel der Eingangsspannung kann die Schaltersteuerung die ausgewählten Schalter einschalten, und in Antwort auf einen digitalen Tiefpegel der Eingangsspannung kann die Schaltersteuerung die ausgewählten Schalter ausschalten.
  • Die Schaltschaltung kann Diagnosefähigkeiten bereitstellen, und der Mikrokontroller kann die Diagnoseinformationen zum Steuern der Schaltschaltung und des Gesamtsystems benutzen. In einigen Fällen kann das Signal, das anzeigt, dass die Schaltschaltung einen Überlastzustand erfahren hat und das Signal, das anzeigt, dass die Schaltschaltung einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat, die auf eine offene Last im Aus-Zustand bezogen ist, das gleiche Signal sein, welches in dem Mikrokontroller dazu führen kann, die Situation, die die Schaltschaltung erfahren hat, falsch zu diagnostizieren (beispielsweise kann die Schaltschaltung nicht zwischen dem verriegelten Überlastzustand und der offenen Last im Aus-Zustand unterscheiden). In den in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren kann die Schaltschaltung unterschiedliche Signale für den verriegelten Überlastzustand und für die offene Last im Aus-Zustand ausgeben. Wie unten detaillierter beschrieben wird, ermöglicht dies dem Mikrokontroller, den Zustand, der von der Schaltersteuerung erfahren wird, richtig zu diagnostizieren, und es ermöglicht einem Diagnosefreigabe-Pin der Schaltschaltung, für das Zurücksetzen der Schaltschaltung in Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand besser geeignet zu sein.
  • Die Schalter der Schaltschaltung können mit verschiedenen Arten von Lasten gekoppelt werden. Zum Beispiel werden für Anwendungen im Automobilbereich die Schalter der Schaltschaltung mit Motoren, Relais, Lampen, LED-Module für Innen- und Außenbeleuchtung und dergleichen gekoppelt. Die Schaltschaltung kann eine Vielzahl von Ausgabe-Pins einschließen, wobei jeder der Ausgabe-Pins mit dem Ausgang eines Schalters der Schaltschaltung verbunden ist. Die Lasten, die durch die Schaltschaltung zu treiben sind, können mit den Ausgabepins gekoppelt werden.
  • Durch die Steuerung der Eingangsspannung kann der Mikrokontroller steuern, wenn Strom durch die Schalter zum Antreiben der Last fließt. Zum Beispiel kann der Mikrokontroller ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Spannungssignal als das Eingangsspannungssignal ausgeben. Durch Steuerung der Ein-Zeit und der Frequenz des PWM-Spannungssignals kann der Mikrokontoller steuern, wann die Schaltschaltung Strom zu den Lasten treibt.
  • Zusätzlich zu der Steuerung der Schalter der Schaltschaltung kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung der Schaltschaltung Schutz bieten. Ein solcher Schutz kann wichtig sein, um sicherzustellen, dass Spannungen, Ströme, und die Temperatur innerhalb von tolerierbaren Bereichen liegen, um eine Beschädigung der Schaltschaltung oder anderer Komponenten zu vermeiden.
  • Als ein Beispiel kann die Schaltersteuerung die Schaltschaltung vor Überlaststrom schützen. In einem Kurzschlusszustand kann der Wert des Stroms, der durch die Schalter fließt, größer als erwünscht sein. Ein derart hohes Stromniveau kann die Schalter, andere Komponenten in der Schaltschaltung oder Komponenten außerhalb der Schaltschaltung beschädigen. Um vor Überlaststrom zu schützen, kann die Schaltersteuerung eingerichtet werden, die Schalter auszuschalten, wenn der Strom, der durch die Schalter fließt, größer als ein Schwellenwert (z. B. größer als ein Überlastwert) ist.
  • Die Schaltersteuerung kann auch Temperaturschutz bieten. Beispielsweise kann die Schaltersteuerung eingerichtet sein, um die interne Temperatur der Schaltschaltung zu detektieren. Steigt die Temperatur über eine Schwellentemperatur, kann die Schaltersteuerung die Schalter ausschalten. Als weiteres Beispiel kann die Schaltersteuerung die Schalter ausschalten, wenn die interne Temperatur zu schnell fällt oder steigt.
  • In einigen Beispielen kann die Schaltersteuerung die Schalter ausschalten, wenn der Stromwert zu hoch wird (z. B. ein Überlastzustand), was dazu führt, dass der Stromwert auf Null fällt. Für robuste Erkennung des Überlastzustands (z. B. Robustheit in Bezug auf Kurzschluss) kann die Schaltersteuerung die Schalter wieder einschalten. Wenn es einen Kurzschluss gibt, kann die Stromstärke wieder ansteigen und zu hoch werden, was die Schaltersteuerung wieder veranlasst, die Schalter auszuschalten. Wenn es jedoch keinen Kurzschluss gibt, kann der Stromwert möglicherweise nicht zu hoch werden, und innerhalb eines tolerierbaren Bereichs liegen. Daher kann durch Aus- und Wiedereinschalten der Schalter die Schaltersteuerung dazu in der Lage sein, das Vorliegen eines Kurzschlusses zu bestätigen.
  • Beispielsweise kann die Schaltersteuerung die Schalter ausschalten, wenn der Stromwert zu hoch wird, und dann die Schalter einschalten, wenn der Stromwert fällt, und dann die Schalter wieder ausschalten wenn der Stromwert zu hoch wird, und so weiter. Die Schaltersteuerung kann das Ausschalten und das Einschalten der Schalter bis zu einer Anzahl eines Schwellenwertes wiederholen. Wenn die Schaltersteuerung das Ausschalten und das Einschalten der Schalter bis zu einer Anzahl eines Schwellenwerts wiederholt, kann die Schaltersteuerung bestätigen, dass ein Kurzschluss vorhanden ist, und die Schalter verriegeln. Wenn die Schaltschaltung verriegelt ist, können die Schalter bis zum Eintreten eines Rücksetz-Ereignisses nicht wieder eingeschalten werden. Wenn die Schaltschaltung verriegelt ist, kann sie so betrachtet werden, als ob sie einen verriegelten Überlastzustand erfahren hätte.
  • Bei einigen Beispielen kann auf der Schaltschaltung kein verfügbarer Pin sein, durch den der Mikrokontroller die Schaltschaltung zurücksetzen kann. Stattdessen kann ein Pin auf der Schaltschaltung, der für einen bestimmten Zweck verwendet wird, zum Zweck des Zurücksetzens der Schaltschaltung wiederverwendet werden. Mit anderen Worten kann es erforderlich sein, dass ein Pin der Schaltschaltung für verschiedene Zwecke verwendet werden kann.
  • Einige Verfahren schlugen vor, einen Diagnosefreigabe-Pin der Schaltschaltung zum Aktivieren der Diagnose der Schaltschaltung und zum Rücksetzen der Schaltschaltung in Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand zu benutzen. Der Diagnose-Freigabepin (DEN) ermöglicht es dem Mikrokontroller, Diagnoseinformationen der Schaltschaltung zu empfangen. Einige Verfahren haben vorgeschlagen, den DEN-Pin für den zusätzlichen Zweck der Rücksetzung der Schaltschaltung zu verwenden, wenn es einen verriegelten Überlastzustand gibt. Es kann jedoch, wie im Detail beschrieben, gewisse Probleme bei der Verwendung des DEN-Pins zum Zweck des Zurücksetzens der Schaltschaltung geben, wenn die Verfahren, die in dieser Anmeldung beschrieben werden, nicht benutzt werden.
  • Wenn zum Beispiel der Mikrokontroller die DEN-Pins aktiviert (z. B. einen digitalen Hochpegel an die DEN-Pins ausgibt), gibt die Schaltersteuerung der Schaltschaltung ein Diagnosesignal über einen Diagnoseausgabe-Pin der Schaltschaltung (z. B. den IS-Pin) aus. Als ein Beispiel gibt die Schaltersteuerung einen Strom über den Diagnoseausgabe-Pin (z. B. den IS-Pin) aus, aber die Schaltersteuerung kann als weiteres Beispiel eine Spannung ausgeben. Basierend auf der Amplitude des Diagnosesignals (beispielsweise die Amplitude des Stroms oder die Amplitude der Spannung) kann der Mikrokontroller den Betriebszustand der Schaltschaltung bestimmen. Wenn die Amplitude des Diagnosesignals beispielsweise kleiner als eine Schwellenwertamplitude ist, kann der Mikrokontroller bestimmen, dass die Schaltschaltung normal arbeitet. Wenn die Amplitude des Diagnosesignals größer oder gleich der Schwellenwertamplitude ist, kann der Mikrokontroller bestimmen, dass die Schaltschaltung einen Fehlerzustand (z. B. einen verriegelten Überlastzustand) erfahren hat.
  • Bei einigen anderen Verfahren ist die Amplitude des Diagnosesignals für zwei verschiedene Zustände gleich. Zum Beispiel ist in diesen anderen Verfahren die Amplitude des Diagnosesignals, wenn die Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand erfährt, die gleiche wie die Amplitude des Diagnosesignals, wenn die Schaltschaltung eine offene Last im Aus-Zustand erfährt, so dass es schwierig ist, zu bestimmen, ob der Schalter einen verriegelten Überlastzustand oder eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • Der Zustand offener Last ohne Eingangsspannung (d. h. offene Last im Aus-Zustand) tritt auf, wenn die Schaltersteuerung der Schaltschaltung feststellt, dass eine Last, die mit einem Schalter verbunden wurde, getrennt wurde, und die Eingangsspannung für die Schaltschaltung null Volt ist. Mit anderen Worten, die Lastunterbrechung im Aus-Zustand tritt auf, wenn der Schalter ausgeschaltet ist, weil die Eingangsspannung mit einer nicht angeschlossenen Last Null ist. Wenn die Impedanz am Ausgang eines Schalters größer als ein Impedanz-Schwellenwert ist, kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung bestimmen, dass es einen offenen Lastzustand gibt. Wenn die Schaltersteuerung feststellt, dass es keine Eingangsspannung gibt und feststellt, dass es einen offenen Lastzustand gibt, kann die Schaltersteuerung bestimmen, dass die Schaltschaltung eine offene Last im Aus-Zustand erfährt.
  • Wie oben beschrieben, kann die Amplitude des Diagnosesignals für den verriegelten Überlastzustand und die offene Last im Aus-Zustand gleich sein. Dementsprechend kann, wenn der Mikrokontroller das Diagnosesignal empfängt, der Mikrokontroller nicht dazu in der Lage sein, genau zu bestimmen, ob die Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand oder eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • Darüber hinaus kann, weil der Mikrokontroller möglicherweise nicht dazu in der Lage sein kann, festzustellen, ob die Schaltschaltung den verriegelten Überlastzustand oder die offene Last im Aus-Zustand erfahren hat, der Mikrokontroller nicht dazu in der Lage sein, zu bestimmen, ob der DEN-Pin deaktiviert wird (z. B. Ausgeben eines digitalen Tiefpegels an den DEN-Pin), wenn der DEN-Pin dazu verwendet wird, den verriegelten Überlastzustand zurückzusetzen. Zum Beispiel könnte der Mikrokontroller dann nicht feststellen, dass es sicher ist, den DEN-Pin für die Zwecke des Rücksetzens des verriegelten Überlastzustands zu verriegeln, wenn die Schaltschaltung einen Überlastzustand erfahren hat, weil dies verursachen kann, dass die Schaltschaltung einen weiteren Überlastzustand erfahren kann. Wenn die Schaltschaltung allerdings eine offene Last im Aus-Zustand erfährt, kann der Mikrokontroller bestimmen, dass es sicher ist, den DEN-Pin zu deaktivieren, aber den DEN-Pin möglicherweise nicht deaktivieren kann, weil der Mikrokontroller nicht dazu in der Lage ist, festzustellen, ob ein verriegelter Überlastzustand tatsächlich eingetreten ist oder ob eine offene Last im Aus-Zustand tatsächlich eingetreten ist.
  • Aus diesen Gründen kann bei einigen anderen Verfahren der DEN-Pin kein geeigneter Pin zum Zweck des Zurücksetzens der Schaltschaltung sein, wenn die Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand erfährt. Auch kann er wegen des begrenzten Platzes auf der Schaltschaltung möglicherweise nicht geeignet sein, einen zusätzlichen Zurücksetz-Pin aufzunehmen.
  • Bei den in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren kann die Schaltschaltung eingerichtet sein, ein Diagnosesignal an einer ersten Amplitude auszugeben, wenn die Schaltschaltung einen Überlastzustand erfährt, und ein Diagnosesignal an einer zweiten, verschiedenen Amplitude auszugeben, wenn die Schaltschaltung eine offene Last im Aus-Zustand erfährt. Als ein Beispiel kann die Amplitude des Diagnosesignals bei Eintreten einer offenen Last im Aus-Zustand die Hälfte der Amplitude des Diagnosesignals bei Eintreten eines Überlastzustandes sein. Jedoch braucht die Amplitude des Diagnosesignals in der offenen Last im Aus-Zustand nicht darauf beschränkt zu sein, auf die Hälfte der Amplitude des Diagnosesignals für den verriegelten Überlastzustand begrenzt zu werden. Im Allgemeinen kann jede Differenz in den Amplituden des Diagnosesignals für die offene Last im Aus-Zustand und für den verriegelten Überlastzustand, den der Mikrokontroller erkennen kann, möglich sein.
  • Auf diese Weise ist der Mikrokontroller dazu in der Lage, zu bestimmen, wann die Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat, und ist dazu in der Lage, zu bestimmen, wann die Schaltschaltung eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat. Dementsprechend ist der Mikrokontroller basierend auf den in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren dazu in der Lage, den DEN-Pin zum Rücksetzen der Schaltschaltung zu verwenden, nachdem die Schaltschaltung den verriegelten Überlastzustand erfährt. Wenn zum Beispiel der Mikrokontroller das Diagnosesignal an der ersten Amplitude empfängt (das beispielsweise den verriegelten Überlastzustand anzeigt), kann der Mikrokontroller den verriegelten Überlastzustand zurücksetzen, wenn es sicher ist, dies durch die Deaktivierung des DEN-Pins zu tun (z. B. ein digitaler Tiefpegel am DEN-Pin auszugeben). Mit anderen Worten kann die fallende Flanke der Spannung auf dem DEN-Pin die Schalter zurücksetzen (z. B. Entriegeln des verriegelten Überlastzustands). Wenn der Mikrokontroller das Diagnosesignal an der zweiten Amplitude empfängt (z. B. Anzeigen der offenen Last im Aus-Zustand), kann der Mikrokontroller bestimmen, dass es keinen verriegelten Überlastzustand gibt, und kann daher unterschiedliche Kriterien verwenden, um zu bestimmen, wann der DEN-Pin zu deaktivieren ist.
  • Zum Beispiel kann, weil der Mikrokontroller bestimmt, dass es keinen verriegelten Überlastungszustand gibt, der Mikrokontroller unterschiedliche Kriterien verwenden, um zu bestimmen, wann der DEN-Pin zu deaktivieren ist, verglichen mit den Kriterien, die der Mikrokontroller verwendet, um zu bestimmen, wann der DEN-Pin zu deaktivieren ist, wenn es einen verriegelten Überlastzustand gibt. Auf diese Weise kann der DEN-Pin so funktionieren, dass er die Diagnosefunktionen der Schaltschaltung aktiviert und deaktiviert, und so funktionieren, dass er als Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand die Schaltschaltung zurücksetzt.
  • Obwohl der DEN-Pin beschrieben wird, für den zusätzlichen Zweck der Entriegelung der Schalter (d. h. das Zurücksetzen der Schaltschaltung) benutzt zu werden, sind die beschriebenen Verfahren nicht darauf beschränkt. Bei einigen Beispielen können, anstelle des DEN-Pins, die Verfahren einen Diagnoseauswahl-Pin benutzen, der als DSEL-Pin bezeichnet wird. Die Spannung am DSEL-Pin zeigt an, für welchen Kanal Diagnoseinformationen auszugeben sind. Zum Beispiel kann die Schaltschaltung einen ersten Eingabe-/Ausgabe-Kanal und einen zweiten Eingabe-/Ausgabe-Kanal umfassen. In diesem Beispiel kann, wenn die Spannung an dem DEN-Pin hoch ist, ein digitaler Tiefpegel am DSEL-Pin anzeigen, dass die Schaltschaltung die Diagnoseinformation des ersten Eingabe-/Ausgabe-Kanals ausgeben soll, und ein digitaler Hochpegel am DSEL-Pin kann anzeigen, dass die Schaltschaltung Diagnoseinformationen des zweiten Eingabe-/Ausgabe-Kanals ausgeben soll.
  • Bei einigen Beispielen können, anstatt sich auf den DEN-Pin zu stützen, die Verfahren den DSEL-Pin dazu nutzen, die Schaltschaltung zurückzusetzen (beispielsweise Entriegeln der Schalter der Schaltschaltung), wenn DEN aktiv ist (d. h. ein digitaler Hochpegel auf dem DEN-Pin). Die Verfahren können die Schaltschaltung auf einer steigenden oder fallenden Flanke des DSEL-Pins zurücksetzen. Auf diese Weise benutzen die Verfahren den DSEL-Pin für mehrere Zwecke: ein Zweck ist es, den Kanal, deren eine Diagnoseinformationen ausgegeben werden soll, auszuwählen, und der andere Zweck ist es, ie Schaltschaltung als Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand zurückzusetzen.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Lasttreibersystems darstellt. Wie dargestellt, umfasst das Lasttreibersystem 10 den Mikrokontroller 12, ie Schaltschaltung 14, und eine Vielzahl von Lasten 16A–16F (kollektiv als Lasten 16 bezeichnet). Das Lasttreibersystem 10 kann ein Teil von Kraftfahrzeuganwendungen sein (beispielsweise ein Modul einer Kraftfahrzeuganwendung); obwohl die in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren für andere Zwecke als für Automobilanwendungen einsetzbar sein können. Beispiele für Lasten 16 sind Motoren, Relais, Lampen, Licht emittierende Diodenmodule (LED) für Innen- oder Außenbeleuchtungen, und dergleichen.
  • Die Mikrosteuereinrichtung 12 kann als ein oder mehrere digitale Signalprozessoren (DSPs), Universal-Mikroprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gatteranordnungen (FPGAs), oder andere, gleichwertige integrierte oder diskrete Logikschaltungen ausgebildet sein. Dementsprechend kann sich der Begriff ”Mikrokontroller”, wie hier verwendet, auf eine der vorstehenden Strukturen oder jede andere Struktur, die für die Implementierung der hier beschriebenen Verfahren geeignet ist, beziehen. Zusätzlich kann, in einigen Aspekten, die hier beschriebene Funktionalität zweckgebundene Hardware- und/oder Software-Module aufweisen, die eingerichtet sind, die in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren zu implementieren. Außerdem können die Verfahren vollständig in einer oder mehreren Schaltungen oder Logikelementen implementiert werden.
  • Die Schaltschaltung 14 kann als eine integrierte Schaltung (IC) ausgebildet sein. Wie in 1 gezeigt, ist die Schaltschaltung 14 als ein IC-Chip ausgebildet. Es sollte Übereinstimmung darüber bestehen, dass 1 ein Beispiel der Schaltschaltung 14 zeigt und die in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren nicht auf das in 1 dargestellte Beispiel beschränkt sind. Beispielsweise weist Schaltschaltung 14 in 1 zwei Eingänge (IN0 und IN1) auf, und jeder Eingang ist mit drei Ausgängen (z. B. OUT0–OUT2 für IN0 und OUT3–OUT5 für IN1) verbunden. Bei einigen Beispielen können OUT0–OUT2 miteinander verbunden werden, und OUT3–OUT5 können miteinander verbunden werden (z. B. intern oder auf einem Leiterplatten-Layout). Die Konfiguration der in 1 dargestellten Schaltschaltung 14 sollte nicht als einschränkend angesehen werden. Bei einigen Beispielen kann es nur einen Eingang oder mehr als zwei Eingänge geben. Bei einigen Beispielen kann jeder Eingang mit einem oder mehreren Ausgängen verbunden sein (beispielsweise mehr oder weniger als drei Ausgänge pro Eingang). Ferner kann es bei einigen Beispielen mehrere parallele Schaltschaltungen 14 geben, die mit dem Mikrokontroller 12 verbunden sind. Bei einigen dieser Beispiele können die mehreren Schaltschaltungen 14 einen gemeinsamen IS-Pin teilen.
  • Der GND-Pin der Schaltschaltung 14 ist der Masse-Pin der Schaltschaltung 14. Das gestrichelte Rechteck innerhalb der Schaltschaltung 14 bildet die Stromversorgungsebene der Schaltschaltung 14 aus. Beispielsweise ist die Stromversorgungsebene der Schaltschaltung 14 an die Stromversorgungsebene der Leiterplatte gekoppelt, auf der sich die Schaltschaltung 14 befindet. Die Stromversorgungsebene der Leiterplatte ist mit der Stromquelle verbunden, die auf das gleiche Potential wie die Ebene der Leiterplatte referenziert ist, mit der der Masse-Pin der Schaltschaltung 14 gekoppelt ist. Die Spannung an der Stromversorgungsebene kann als die Versorgungsspannung (Vs) bezeichnet werden. In Automobilanwendungen kann die Autobatterie die Vs-Spannung bereitstellen.
  • Die Pins, die als nicht verbunden (NC) markiert sind, sind Pins, die nicht mit anderen Komponenten verbunden werden sollen. Beispielsweise können die als NC markierten Pins während einer Herstellung verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Schaltschaltung 14 richtig funktioniert, aber möglicherweise keinen praktischen Nutzen haben, wenn die Schaltschaltung 14 im Lasttreibersystem 10 benutzt wird. Die NC-Pins werden nicht bei jedem Beispiel der Schaltschaltung 14 benötigt.
  • Die mit IN0 und IN1 markierten Pins bilden den Eingang des Schalterstromkreises 14 aus, und die mit OUT0–OUT5 markierten Pins bilden den Ausgang des Schalterstromkreises 14 aus. Beispielsweise gibt Mikrokontroller 12 eine Spannung an die IN0 und IN1 Pins aus, und basierend auf der Spannung gibt die Schaltschaltung 14 Ströme durch die OUT0–OUT5 Pins aus, oder sie gibt sie nicht aus.
  • Die Spannung an dem Diagnosefreigabe-Pin (DEN) zeigt an, ob die Schaltschaltung 14 Diagnoseinformationen ausgeben soll. Beispielsweise gibt der Mikrokontroller 12 eine Spannung (beispielsweise einen digitalen Hochpegel) an die DEN-Pins aus, wenn der Mikroregler 12 bestimmt, dass eine Diagnose der Schaltschaltung 14 durchgeführt werden soll, und als Antwort gibt die Schaltschaltung 14 die Diagnoseinformationen aus.
  • Zum Beispiel gibt die Schaltschaltung 14 die Diagnoseinformationen aus dem Diagnoseausgabe-Pin aus (d. h. Erfassungs-Pin, auch als IS-Pin bezeichnet). Als ein Beispiel gibt die Schaltschaltung 14 die Diagnoseinformation als einen Strom aus, und als ein weiteres Beispiel gibt die Schaltschaltung 14 die Diagnoseinformationen als eine Spannung aus. In dieser Anmeldung wird der Begriff ”Diagnosesignal” im Allgemeinen als das Signal benutzt, das die Schaltschaltung 14 ausgibt, das die Diagnoseinformation beinhaltet. Mit anderen Worten ist ein Beispiel des Diagnosesignals ein Strom, und ein weiteres Beispiel des Diagnosesignals ist eine Spannung.
  • Der Diagnoseauswahl-Pin, der als DSEL-Pin bezeichnet wird, zeigt an, auf welchem Eingabe-/Ausgabe-Paar die Diagnose durchgeführt werden soll (z. B. welcher Kanal zu diagnostizieren ist). Beispielsweise wird angenommen, dass OUT0–OUT2 und OUT3–OUT5 miteinander verbunden sind, und in diesen Beispielen können der Eingabe-Pin IN0 und die Ausgangspins OUT0–OUT2 ein Eingabe-/Ausgabe-Paar (beispielsweise ein Kanal) bilden, und der Eingangspin IN1 und die Ausgangspins OUT3–OUT5 ein anderes Eingabe-/Ausgabe-Paar (beispielsweise ein anderer Kanal) bilden. In diesem Beispiel kann, wenn der Mikrokontroller 12 einen digitalen Tiefpegel an den DSEL-Pin ausgibt, die Schaltschaltung 14 ein Diagnosesignal ausgeben, das die Diagnoseinformation bezogen auf das IN0 und das OUT0–OUT2 Eingabe-/Ausgabe-Paar anzeigt. Wenn der Mikrokontroller 12 einen digitalen Hochpegel an den DSEL-Pin ausgibt, kann die Schaltschaltung 14 ein Diagnosesignal ausgeben, das die Diagnoseinformation bezogen auf das IN1 und OUT3–OUT5 Eingabe-/Ausgabe-Paar anzeigt.
  • Die Schaltschaltung 14 umfasst eine Vielzahl von Schaltern. Zum Beispiel enthält Schaltschaltung 14 sechs OUT0–OUT5 Pins, und jeder der Pins kann mit einem entsprechenden Schalter der Schaltschaltung 14 gekoppelt sein. Bei einigen Beispielen können die Schalter als Transistoren, wie beispielsweise Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), Isolierschicht-Bipolartransistoren (IGBTs), Gallium-Arsenid-Feldeffekttransistoren (GaAsFETs), Galliumnitrid-Transistoren (GaNFETs) oder bipolare Sperrschichttransistoren (BJTs), ausgebildet sein.
  • Die Schaltsteuereinrichtung der Schaltschaltung 14 steuert die Schalter, so dass, wenn die Schalter geschlossen sind, ein Strom zu den jeweiligen Lasten 16 fließt, und wenn die Schalter geöffnet sind, Strom nicht zu entsprechenden Lasten 16 fließt. Zum Beispiel kann, wenn die Spannung am IN0 Pin der Schaltschaltung 14 hoch ist (beispielsweise ein digitaler Hochpegel als die Eingangsspannung am IN0 Pin), die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 die Schalter schließen, die mit den OUT0–OUT2 Pins verbunden sind, und kann bewirken, dass Strom zu den Lasten 16A–16C fließt, und wenn die Spannung an dem IN0 Pin der Schaltschaltung 14 niedrig ist (beispielsweise ein digitaler Tiefpegel als die Eingangsspannung am IN0 Pin), kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 die Schalter öffnen, die mit den OUT0–OUT2 Pins verbunden sind, und kann bewirken, dass kein Strom zu den Lasten 16A–16C fließt. Wenn die Spannung am IN1 Pin der Schaltschaltung 14 hoch ist (beispielsweise einen digitalen Hochpegel als die Eingangsspannung am IN1 Pin), kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 die Schalter schließen, die mit den drei OUT3–OUT5 Pins verbunden sind, und kann bewirken, dass Strom zu den Lasten 16D–16F fließt, und wenn die Spannung an dem IN1 Pin der Schaltschaltung 14 niedrig ist (z. B. ein digitaler Tiefpegel als die Eingangsspannung am IN1 Pin), kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 die Schalter öffnen, die mit den drei OUT3–OUT5 Pins verbunden sind, und kann bewirken, dass kein Strom zu den Lasten 16D–16F fließt.
  • Bei einigen Beispielen kann der Mikrokontroller 12 ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Spannungssignal als das Eingangsspannungssignal an die IN0 und/oder die IN1 Pins ausgeben, obwohl andere Modulationsarten möglich sein können. Zur Darstellung sind die in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren in Bezug auf das PWM-Spannungssignal beschrieben. Das PWM-Spannungssignal an den IN0 Pin kann gleich oder verschieden zu dem PWM-Spannungssignal am IN1 Pin sein. Die Einschaltdauer und die Frequenz des PWM-Spannungssignals kann als ein Betriebszyklus bezeichnet werden. Der Mikrokontroller 12 kann den Betriebszyklus der PWM-Spannungssignale zu den entsprechenden IN0 und IN1 Pins bestimmen.
  • Bei einigen Beispielen für Automobilanwendungen kann der Betriebszyklus des PWM-Spannungssignals von der angelegten Autobatteriespannung abhängig sein, die als Vs-Spannung bezeichnet wird. Die Vs Spannung ist ein Mittel, um die Energie zu den Lasten 16 zu modulieren. Zum Beispiel fließt, wenn die Schalter geschlossen sind, Strom von der Autobatterie durch die Schalter, und aus OUT0 und/oder OUT1 zu den jeweiligen Lasten 16.
  • Zusätzlich zum Ein- und Ausschalten der Schalter, die mit OUT0 und OUT1 gekoppelt sind, kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 eine Überlastsicherung bieten, die auch als Fehlersicherung bezeichnet wird. Überlastsicherung bezieht sich darauf, dass die Schaltersteuerung die Schalter, die mit OUT0 und/oder OUT1 gekoppelt sind, als Antwort auf die Feststellung eines Überlastzustands ausschaltet. Beispiele für den Überlastzustand sind die Schalter, die mehr Strom als ein Schwellenstromwert (beispielsweise durch einen Kurzschluss) ausgeben, die Innentemperatur der Schaltschaltung 14, die über oder unter eine Schwellentemperatur steigt oder fällt, oder die interne Temperatur der Schaltschaltung 14, die schneller als eine Schwellenwert-Rate einer Temperaturänderung steigt oder fällt. Es kann zusätzliche Beispiele von Überlastzuständen geben, und die in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren sind nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt.
  • Für den Überlastschutz kann, in Antwort auf die Schaltersteuerung, die einen Überlastzustand erfasst, die Schaltersteuerung die Schalter öffnen, die mit einem oder mehreren der Ausgabe-Pins gekoppelt sind, so dass zu den Lasten 16 kein Strom fließt. Auf diese Weise kann, wenn die Schaltschaltung 14 einen Überlastzustand erfährt, die Schaltersteuerung Schutzmaßnahmen treffen. Zum Beispiel kann ein Kurzschluss verursachen, dass mehr als eine tolerierbare Menge an Strom durch den Schalter fließt. Derart hohe Stromamplituden können die Schalter innerhalb der Schaltschaltung 14 beschädigen oder möglicherweise Probleme mit Lasten 16 verursachen.
  • In manchen Fällen kann die Schaltersteuerung robusten Überlastschutz bereitstellen, wobei die Schaltersteuerung das Vorliegen eines Überlastzustands bestätigt. Beispielsweise kann die Schaltersteuerung einen Überlastzustand erfassen, und als Antwort die Schalter öffnen, die mit einer Last 16 oder mehreren Lasten 16 gekoppelt sind. Es ist möglich, dass die Schaltersteuerung unbeabsichtigt den Überlastzustand erfasst, wenn dieser nicht existiert hat. Um das Vorliegen des Überlastzustandes zu bestätigen, kann die Schaltersteuerung die zuvor geöffneten Schalter schließen, die an eine oder mehrere Lasten 16 gekoppelt sind, und ermitteln, ob ein Überlastzustand auftritt. Zum Beispiel kann, wenn ein Kurzschluss aufgetreten ist, der Strom, der durch die Schalter fließt, wieder größer als die tolerierbare Menge an Strom werden, die durch den Schalter fließen kann. In diesem Fall kann die Schaltersteuerung erneut den Überlastzustand erfassen, und die Schalter öffnen, die mit einer oder mehreren Lasten 16 verbunden sind.
  • Die Schaltsteuervorrichtung kann das Öffnen und Schließen der Schalter mehrere Male bis zur Anzahl eines Schwellenwerts wiederholen, um das Vorliegen des Überlastzustands zu bestätigen. Als ein Beispiel kann die Schaltersteuerung eingerichtet sein, das Öffnen und Schließen der Schalter bis zu viermal zu wiederholen; aber das Öffnen und Schließen der Schalter mehr oder weniger oft als viermal ist ebenfalls möglich. Wenn die Schaltersteuerung die Schalter öfter als bis zur Anzahl eines Schwellenwerts öffnet und schließt (beispielsweise viermal in dem vorhergehenden Beispiel), kann die Schaltersteuerung die Existenz des Überlastzustandes bestätigen.
  • Nach der Bestätigung der Existenz des Überlastzustands kann die Schaltersteuerung die Schalter, die mit einer oder mehreren Lasten 16 verbunden sind, verriegeln. Wenn die Schaltschaltung 14 verriegelt ist, kann sie so angesehen werden, als ob sie einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat. Beispielsweise können die Schalter nach dem letzten Auftreten des Überlastzustands geöffnet sein, und wenn sie verriegelt sind, kann die Schaltersteuerung die Schalter möglicherweise nicht schließen, bis sie ein Rücksetzsignal vom Mikrokontroller 12 empfangen.
  • Wie in 1 dargestellt, kann die Schaltschaltung 14 möglicherweise keinen bestimmten Rücksetz-Pin für das Rücksetzsignal enthalten. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, keinen Rücksetz-Pin auf der Schaltschaltung 14 bereitzustellen, um die Kosten niedrig zu halten und/oder die Größe der Schaltschaltung 14 gering zu halten. Anstelle eines Rücksetz-Pins kann ein bestehender Pin der Schaltschaltung 14, der einem bestimmten Zweck zugeordnet ist, für verschiedene Zwecke eingesetzt werden. So kann beispielsweise einer der Pins, der für einen Zweck vorgesehen ist, für die Zwecke der Rücksetzens der Schaltschaltung 14 eingesetzt werden, um die Schalter zu entriegeln.
  • 2A und 2B sind graphische Diagramme, die ein Beispiel eines verriegelten Überlastzustands über die Zeit darstellen. Zum Beispiel stellt 2A eine Eingangsspannung (VIN) (z. B. die Spannung an entweder IN0 oder IN1) in Abhängigkeit der Zeit dar, und 2B stellt den Strom dar, der in Abhängigkeit der Zeit durch einen der Schalter (IDS) fließt, der mit einer der Lasten 16 verbunden ist. Wie oben beschrieben, können die Schalter der Schaltschaltung 14 als Transistoren, wie MOSFETs, ausgebildet sein. Der Strom IDS bezieht sich auf den Strom (I), der in die Senke (D) des MOSFETs und aus der Quelle (S) des MOSFETs, der den Schalter ausbildet, fließt, und daher wird der Strom als IDS bezeichnet. Der Strom, der durch die Schalter (d. h. IDS) fließt, kann der gleiche Strom sein oder proportional zu dem Strom sein, der zu den Lasten 16 (ILOAD) fließt. Dementsprechend kann diese Anmeldung den Begriff ILOAD und IDS austauschbar verwenden.
  • Wie in 2A dargestellt, fließt als Antwort auf VIN, die ein digitaler Hochpegel ist, Strom durch einen Schalter. Dies liegt daran, dass als Antwort auf VIN, die ein digitaler Hochpegel ist, die Schaltersteuerung den Schalter schließt. Dann kann, wenn ein Kurzschluss vorhanden ist (d. h. ein Überlastzustand), der IDS Strom, der durch den Schalter fließt, größer als ein Schwellenstrom werden, so wie durch die erste Spitze in 2B dargestellt. Als Antwort kann die Schaltersteuerung des Schalters den Schalter öffnen, was bewirkt, dass der IDS Strom abfällt, so wie durch das erste Tal in 2B dargestellt. Um die Existenz des Kurzschlusses zu bestätigen, kann die Schaltersteuerung den Schalter wieder schließen, und weil der Kurzschluss immer noch besteht, kann der IDS Strom, der durch den Schalter fließt, wieder hoch laufen und größer werden als der Schwellenstrom, wie durch die zweite Spitze in 2B dargestellt. In diesem Fall kann die Schaltersteuerung den Schalter noch einmal öffnen und bewirken, dass der IDS Strom wieder auf Null zurück abfällt, wie durch das zweite Tal in 2B dargestellt.
  • Obwohl in 2B (oder in 3B) nicht dargestellt, kann bei einigen Beispielen die Schaltersteuerung das Schließen der Schalter für die Kühlung verzögern. Nachdem zum Beispiel die Schaltersteuerung die Schalter öffnet und der Strom, der durch den Schalter fließt, auf Null abfällt, kann die Schaltersteuerung das Schließen der Schalter durch thermische Überhitzung für eine gewisse Zeit verzögern. Bei diesen Beispielen kann die Schaltersteuerung die Schalter in einem offenen Zustand halten, bis es vor dem Schließen der Schalter eine ausreichende Kühlung gibt. Auf diese Weise kann aufgrund thermischer Überhitzung eine gewisse Zeit zwischen den vier Impulsen vergehen.
  • In dem in den 2A und 2B gezeigten Beispiel kann die Schaltersteuerung den Schalter bis zu viermal schließen und öffnen, und daher sind vier Spitzen (Peaks) in 2B dargestellt und nach der vierten Spitze kann das Vorliegen eines Überlastzustands bestätigt sein. Beispielsweise kann die Schaltersteuerung einen Zähler umfassen, der die Anzahl zählt, wie oft die Schaltersteuerung die Schalter während der Zeit, in der VIN hoch ist, geöffnet und geschlossen hat. Wenn der Zählwert eine Schwellenwert-Anzahl erreicht hat (z. B. viermal in diesem Beispiel), bestätigt die Schaltersteuerung das Vorliegen eines Überlastungszustandes und verriegelt den offenen Schalter.
  • Wie in 2B dargestellt, gibt es, obwohl VIN hoch ist, beispielsweise keinen Strom IDS nach der vierten Spitze des IDS Stroms. In diesem Fall hat die Schaltersteuerung den Schalter geöffnet und hat den Schalter geöffnet gehalten, auch wenn VIN hoch ist (d. h. hat den Schalter verriegelt). Die Schaltersteuerung kann den Schalter bis zu einem Rücksetzsignal geöffnet halten.
  • Wie oben beschrieben und in 1. dargestellt, beinhaltet Schaltschaltung 14 keinen dedizierten Rücksetz-Pin und ein vorhandener Pin muss möglicherweise für verschiedene Zwecke verwendet werden (z. B. für den Zweck, dem er zugeordnet ist, und zum Rücksetzen der Schaltschaltung 14, so dass die Schaltersteuerung die verriegelten Schalter entriegelt). Es kann mehrere Optionen für die Pins geben, die zum Zweck des Rücksetzens wiederverwendet werden können.
  • Als ein Beispiel kann es möglich sein, einen der Eingangsspannungs-Pins (z. B. IN0 oder IN1) zum Zweck der Rücksetzung sowie für Zwecke des Empfangens der Eingangsspannung zu verwenden. Dieses Beispiel ist in den 3A und 3B weiter dargestellt.
  • Die 3A und 3B sind graphische Diagramme, die ein Beispiel darstellen, wie die Schalter in Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand über die Zeit zurückzusetzen sind. Zum Beispiel kann als ein Beispiel der Mikrokontroller 12 die Schaltschaltung 14 durch den Übergang der Eingangsspannung (VIN) von einem digitalen Hochpegel in einen digitalen Tiefpegel zurückgesetzt werden. Als Antwort auf das Erfassen der Eingangsspannung, die von einem digitalen Hochpegel in einen digitalen Tiefpegel übergegangen ist, kann die Schaltersteuerung die Schalter, die mit einer oder mehreren Lasten 16 verbunden sind, entriegeln. Mit anderen Worten kann die Schaltersteuerung die Schalter, die mit einer oder mehreren Lasten 16 verbunden sind, entriegeln, wenn die Eingangsspannung niedrig ist, oder als Antwort auf die Eingangsspannung, die von einem Hochpegel zu einem Tiefpegel übergeht.
  • Beispielsweise stellt 3A die Eingangsspannung dar, und 3B stellt den IDS Strom dar. Wie in den 3A und 3B dargestellt, läuft der IDS Strom über den Schwellenwert hinaus hoch, nachdem VIN zuerst von einem digitalen Tiefpegel zu einem digitalen Hochpegel übergeht. Während VIN hoch ist, öffnet und schließt in diesem Fall die Schaltersteuerung die Schalter ähnlich zu der obigen Beschreibung mit Bezug auf die 2A und 2B und verriegelt dann die Schalter, so dass kein Strom fließen kann (z. B. zählt bis zu vier Spitzen, und verriegelt die Schalter nach der vierten Spitze). Wie in 3B dargestellt, fließt kein IDS Strom, obwohl VIN hoch ist.
  • Dann kann der Mikrokontroller 12 die VIN Spannung von einem digitalen Hochpegel in einen digitalen Tiefpegel überführen. In dem in den 3A und 3B gezeigten Beispiel entriegelt die Schaltersteuerung die Schalter, wenn die VIN Spannung ein digitaler Tiefpegel ist oder als Antwort auf einen Übergang der VIN Spannung von einem digitalen Hochpegel zu einem digitalen Tiefpegel, so dass der IDS Strom wieder fließen kann. Während jedoch die VIN Spannung ein digitaler Tiefpegel ist, können die Schalter offen bleiben.
  • Wie in 3A dargestellt, kann der Mikrokontroller 12 die VIN Spannung von einem digitalen Tiefpegel in einen digitalen Hochpegel überführen. In diesem Fall kann die Schaltersteuerung die Schalter schließen, da der digitale Tiefpegel von VIN verursacht hat, dass die Schaltschaltung 14 zurückgesetzt wurde. Wie in 3B dargestellt, kann der Kurzschluss noch bestehen bleiben, wodurch der Strom IDS über den Schwellenwert hinaus ansteigt, und wodurch die Schaltersteuerung den Schutzmechanismus zur Bestätigung der Existenz des Überlastzustands umsetzt. Beispielsweise kann die Schaltersteuerung die Schalter schließen und öffnen, und wenn die Anzahl, wie oft die Schaltersteuerung die Schalter öffnet und schließt, gleich vier (vier Spitzen) ist, kann die Schaltersteuerung die Schalter verriegeln, so dass sie bis zu einem Rücksetz-Signal (Reset) nicht geschlossen werden können (in diesem Beispiel wird VIN gering).
  • Das Benutzen der Eingangsspannungs-Pins für den zusätzlichen Zweck der Rücksetzung kann problematisch sein. Zum Beispiel werden die Schalter in jedem PWM-Signal Zyklus entriegelt, was, wie in 3B dargestellt, in vielen Kurzschluss-Pulsen resultiert (z. B. das Hochlaufen und Abfallen des IDS Stroms jedes mal, wenn VIN hoch wird). Ein derartiges wiederholtes Öffnen und Schließen der Schalter der Schaltschaltung 14 kann die Robustheit der Schalter reduzieren. Dementsprechend kann die Wiederverwendung der Eingangsspannungs-Pins (z. B. IN0 bzw. IN1) für den zusätzlichen Zweck des Rücksetzens der Schaltschaltung 14 nicht wünschenswert sein.
  • In einigen Fällen kann es möglich sein, den DEN-Pin der Schaltschaltung 14 für den zusätzlichen Zweck des Rücksetzens der Schaltschaltung 14 zu verwenden. Wie oben beschrieben benutzt der Mikrokontroller 12 den Diagnosefreigabe-Pin (DEN-Pin) zum Aktivieren oder Deaktivieren des Empfangs von Diagnoseinformationen (z. B. die Diagnosesignalausgabe an dem Sensor (IS) Pin). In einigen Fällen kann der Mikrokontroller 12 den DEN-Pin zum Rücksetzen der Schaltschaltung 14 verwenden (d. h. Entriegeln der Schalter der Schaltschaltung 14 nach einem verriegelten Überlastzustand).
  • Die 4A bis 4D sind grafische Diagramme, die ein weiteres Beispiel darstellen, wie die Schalter als Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand zurückgesetzt werden, und die resultierenden Diagnoseinformationen über die Zeit darstellen. Zum Beispiel stellen die 4A bis 4D den Fall dar, in dem der DEN-Pin für den zusätzlichen Zweck der Rücksetzung der Schaltschaltung 14 wieder verwendet wird.
  • In 4A, gibt der Mikrokontroller 12 einen digitalen Hochpegel an IN0 oder IN1 der Schaltschaltung 14 aus (z. B. ist VIN hoch). Wie in 4B dargestellt, steigt der Strom IDS durch einen Kurzschluss über den Schwellenwert, die Schaltersteuerung öffnet die Schalter, der IDS Strom sinkt, die Schaltersteuerung schließt die Schalter, der IDS Strom steigt wieder an, und die Schaltersteuerung wiederholt diese Schritte, so dass es insgesamt vier Spitzen gibt (ähnlich zu den Beispielen in den 2B und 3B). Die Schaltersteuerung verriegelt dann die Schalter.
  • Wie in 4A dargestellt, kann die VIN-Spannung ein PWM-Spannungssignal sein. Zum Beispiel kann der Mikrokontroller 12 den VIN Spannungspegel niedrig schalten, und anschließend den VIN Spannungspegel wieder hoch schalten. Jedoch kann in diesem Beispiel, wie in 4B dargestellt, die Schaltersteuerung möglicherweise nicht in der Nähe der verriegelten Schalter sein. Zum Beispiel gibt es, wie in 4B dargestellt, während des zweiten Falls, wenn VIN hoch ist, keinen aktuellen IDS Strom. Dies liegt daran, dass, wie in 4C dargestellt, die Spannung an dem DEN-Pin (VDEN) während des gesamten zweiten Falls niedrig ist, wenn VIN hoch ist, und daher die Schalter in der offenen Position verriegelt bleiben.
  • Wie in den 4A und 4C dargestellt, kann während des dritten Zyklus, wenn VIN hoch ist, der Mikrokontroller 12 einen digitalen Hochpegel an den DEN-Pin ausgeben (d. h. VDEN ist während des dritten Falls hoch, wenn VIN hoch ist). Wenn die Spannung an dem DEN-Pin hoch ist, gibt die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 Diagnoseinformationen aus. Beispielsweise kann die Schaltersteuerung ein Diagnosesignal über den Diagnoseausgabe-Pin (IS-Pin) der Schaltschaltung 14 ausgeben, das die Diagnoseinformationen anzeigt.
  • 4D stellt eine VIS Spannung dar, die auf einem Strom basiert, der von der Schaltersteuerung ausgegeben wird. Zum Beispiel kann der IS-Pin der Schaltschaltung 14 an einen Widerstand (nicht gezeigt) gekoppelt werden, und der Strom, der aus dem IS-Pin herausfließt, erzeugt eine Spannung über dem Widerstand. Diese Spannung am Widerstand ist mit VIS markiert.
  • Wie in 4D dargestellt, ist die Amplitude der VIS Spannung VFAULT. Wenn die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat (wie in 4B dargestellt), kann die Schaltersteuerung den IS-Strom so festlegen, dass die Spannung über dem Widerstand, der an dem IS-Pin gekoppelt ist, gleich VFAULT ist (z. B. die Amplitude des IS-Stroms gleich IFAULT ist). Wenn der Mikrokontroller 12 feststellt, dass die Spannung an dem IS-Pin gleich VFAULT ist, kann der Mikrokontroller 12 bestimmen, dass der Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat. Bei Beispielen, bei denen der IS-Pin der Schaltschaltung 14 nicht an einen Widerstand gekoppelt ist, kann der Mikrokontroller 12 den IS-Strom von der Schaltschaltung 14 empfangen. Bei diesen Beispielen kann der Mikrokontroller 12 die Amplitude des IS-Stroms bestimmen, und wenn die Amplitude gleich IFAULT ist, kann der Mikrokontroller 12 bestimmen, dass die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat. Mit anderen Worten kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 ein Diagnosesignal über den IS-Pin ausgeben (d. h. ein Strom oder eine Spannung). Der Mikrokontroller 12 empfängt das Diagnosesignal und bestimmt die Diagnoseinformation aus dem Diagnosesignal (z. B. bestimmt, ob die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand basierend auf der Amplitude des Diagnosesignals erfahren hat).
  • Wie in 4C dargestellt, kann der Mikrokontroller 12 die Spannung an dem DEN-Pin (VDEN) von einem digitalen Hochpegel zurück in einen digitalen Tiefpegel überführen. Als Antwort auf den niedrigen VDEN kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 die Ausgabe eines Diagnosesignals stoppen. Zum Beispiel stoppt, wie in 4D dargestellt, die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 die Ausgabe der VIS-Spannung (z. B. stoppt das Ausgeben eines Stroms).
  • In dem in den 4A–4D dargestellten Beispiel entriegelt die Spannung an dem DEN-Pin die verriegelten Schalter der Schaltschaltung 14 (d. h. setzt Schaltschaltung 14 zurück). Nachdem beispielsweise die VDEN-Spannung wieder auf Null zurück abfällt (z. B. ein digitaler Tiefpegel), werden die Schalter der Schaltschaltung 14 entriegelt (d. h. die Schalter entriegeln auf einer fallenden Flanke der DEN-Spannung). Dann ist während des nächsten Falls diese VIN hoch, und wie durch den vierten Zyklus dargestellt, wenn VIN hoch ist, schließt die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 die Schalter und erlaubt dem IDS Strom durchzufließen, weil die Schalter als Antwort auf die niedrige VDEN-Spannung entriegelt sind. Wenn der Kurzschluss, wie in 4B dargestellt, weiterhin besteht, wird der IDS Strom dann zu hoch (d. h. größer als die Schwellenwertamplitude), die Schaltersteuerung wird die Schalter öffnen, und dann die Schalter schließen, um den Kurzschluss zu bestätigen, und dieser Prozess wiederholt sich, bis die Schaltersteuerung die Schalter wie oben beschrieben verriegelt (z. B. nach dem vierten mal).
  • Allerdings kann es ohne die in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren Nachteile bei der Benutzung des DEN-Pins für Zwecke der Aktivierung von Diagnosen und damit für Zwecke des Rücksetzens der Schaltschaltung 14 (d. h. Entriegeln der verriegelten Schalter) geben. Ohne die Verwendung der in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren kann, wie später noch detaillierter beschrieben, der Grund dafür, dass der DEN-Pin zu Zwecken des Rücksetzens der Schaltschaltung 14 nicht gut geeignet sein könnte, daran liegen, dass der Mikrokontroller 12 nicht dazu in der Lage sein kann, zwischen verschiedenen Typen von Diagnoseinformationen zu unterscheiden, ohne die in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren zu verwenden.
  • Wie oben beschrieben, kann die Schaltersteuerung eingerichtet sein, Diagnoseinformationen auszugeben, die anzeigen, dass die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat. In einigen Beispielen kann die Schaltersteuerung auch eingerichtet sein, Diagnoseinformationen auszugeben, die anzeigen, dass die Schaltschaltung 14 einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat, die auch als eine offene Last im Aus-Zustand bezeichnet wird. Beispielsweise kann es für Automobilanwendungen eine Voraussetzung für eine Übereinstimmung mit Anforderungen sein, dass die Schaltschaltung 14 beide Arten von Diagnoseinformationen ausgibt (z. B. ein Diagnosesignal, das anzeigt, ob die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat und ein Diagnosesignal, das anzeigt, ob die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat).
  • Der Zustand offener Last ohne Eingangsspannung (d. h. offene Last im Aus-Zustand) bezieht sich auf den Zustand, ob keine Last mit dem Ausgang eines Schalters der Schaltschaltung 14 verbunden ist, wenn die Eingangsspannung gleich einem digitalen Tiefpegel ist (z. B. 0 V). Beispielsweise kann es während des Betriebs möglich sein, dass eine der Lasten 16 getrennt wird (z. B. aufgrund eines Autounfalls in einer Automobilanwendung, obwohl auch andere Gründe für die Trennung möglich sind). Die Schaltschaltung 14 kann eingerichtet sein, Diagnoseinformationen auszugeben, wenn die Spannung an dem DEN-Pin hoch ist, die anzeigen, ob die Schaltschaltung 14 einen Zustand erfahren hat, wenn eine der Lasten 16 nicht verbunden war und die Eingangsspannung ein digitaler Tiefpegel war (z. B. 0 V) (d. h. zeigt die offene Last im Aus-Zustand an).
  • Es versteht sich, dass die offene Last im Aus-Zustand nicht bedeutet, dass eine der Lasten 16 getrennt wurde, während die Eingangsspannung niedrig war. Vielmehr bedeutet die offene Last im Aus-Zustand, dass es eine Zeit gab, als einer der Ausgabe-Pins, der mit einer der Lasten 16 verbunden sein sollte, nicht mit einer der Lasten 16 verbunden war, und die Eingangsspannung bei null Volt war. Wenn die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfährt, die als Antwort auf die Spannung an dem DEN-Pin hoch ist, kann die Schaltersteuerung über den Diagnoseausgabe-Pin (IS-Pin) ein Diagnosesignal ausgegeben, das anzeigt, dass die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • Wie ebenfalls im Detail beschrieben wurde, werden bei einigen Beispielen die Ausgabe-Pins der Schaltschaltung 14 mit entsprechenden Kondensatoren parallel zu den Lasten 16 verbunden. Bei diesen Beispielen können die Kondensatoren am Ort bleiben, selbst wenn eine oder mehrere der Lasten 16 getrennt werden. Dementsprechend kann es bei einigen Beispielen nicht erforderlich sein, dass die Ausgabe-Pins vollständig getrennt werden, um einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung zu haben (d. h. offene Last im Aus-Zustand). Vielmehr können die jeweiligen Kondensatoren mit entsprechenden Ausgabe-PINs verbunden werden, um eine offene Last im Aus-Zustand zu haben.
  • In einigen Fällen, in denen die in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren nicht verwendet werden, kann die Amplitude des Diagnosesignals, das einen verriegelten Überlastzustand anzeigt, und die Amplitude des Diagnosesignals, das eine offene Last im Aus-Zustand anzeigt, gleich sein. Da die Amplituden dieser Diagnosesignale gleich sein können, kann der Mikrokontroller 12 möglicherweise nicht bestimmen, ob die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand oder eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • 5A bis 5C sind graphische Diagramme, die Beispiele von Diagnosesignalen als Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand und auf einen offenen Last im Aus-Zustand darstellen. Im normalen Betriebszustand, wenn die Spannung an dem DEN Stift hoch ist, kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 einen Strom aus dem Diagnoseausgabe-Pin ausgeben (d. h. die IIS vom IS-Pin), der proportional zu dem Strom ist, der über den Ausgabe-Pins ausgegeben wird (d. h. ILOAD). Wie oben erwähnt, können in dieser Anmeldung die Begriffe IDS (Strom durch die Schalter der Schaltschaltung 14) und ILOAD (Strom an eine oder mehrere Lasten 16) austauschbar verwendet werden. Die Schaltschaltung 14 im normalen Betriebszustand bedeutet, dass die Schaltschaltung 14 keinen verriegelten Überlastzustand oder eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • Mit anderen Worten kann die Schaltschaltung 14 während des normalen Betriebs Diagnoseinformationen ausgeben, die die Strommenge, die zu den Lasten 16 fließt (d. h. die Menge des Laststroms), anzeigen. Die Diagnoseinformationen, die die Strommenge anzeigen, die zu den Lasten 16 fließt, können ein Diagnosesignal sein, dessen Amplitude proportional zu dem Strom ist, der zu den Lasten 16 fließt. Beispielsweise kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 mit einem Verhältnisparameter voreingestellt sein, der als ”kILIS” Verhältnis bezeichnet wird. In einigen Beispielen kann die Schaltersteuerung die Amplitude des Stroms mit dem Verhältnisparameter (d. h. kILIS Verhältnis) teilen, der zu den Lasten 16 (d. h. Laststrom) fließt, und den Diagnosestrom mit einer Amplitude gleich der Amplitude des Laststroms geteilt durch den Verhältnisparameter ausgeben.
  • Beispielsweise stellt 5A eine Steigung dar, die als IKILIS markiert ist, wenn die Eingangsspannung ein digitaler Hochpegel ist (z. B. 5 V). Für eine gegebene Amplitude des Laststroms (d. h. ILOAD oder IDS), die innerhalb des normalen Betriebsbereichs ist, entspricht der IIS-Strom der ILOAD geteilt durch kILIS. Aus diesem Grund wird IKILIS als eine gerade Linie mit einer festen Steigung dargestellt. Als ein Beispiel kann der Verhältnisparameter (d. h. kILIS Verhältnis) gleich 3000 sein. Wenn in diesem Beispiel ILOAD gleich 3 A ist, dann ist IIS gleich 1 mA (d. h. 3 A/3000). Wenn in diesem Sinn die Schaltschaltung 14 Strom mit VIN ausgibt, die ein digitaler Hochpegel ist und die DEN-Spannung ein digitaler Hochpegel ist, kann die Schaltersteuerung, solange die ILOAD im normalen Betriebsbereich ist, einen Strom über den Diagnoseausgabe-Pin (d. h. den IS-Pin) ausgeben, der proportional zu einer Nachbildung des Laststroms ILOAD ist. Der Mikrokontroller 12 kann den IIS-Strom empfangen und basierend auf der Amplitude des IIS-Stroms und dem kILIS Verhältnis, die Strommenge bestimmen, die zu den Lasten 16 fließt (d. h. bestimmen der Amplitude der ILOAD).
  • Im Falle einer Überlast oder eines Kurzschlusses (z. B. als Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand) kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 eine feste Amplitude des IIS-Stroms (z. B. 10 mA) ausgeben. Wenn es bei diesem Beispiel einen Überlastzustand oder Kurzschlusszustand gibt, kann die Amplitude des IIS-Stroms größer als der maximale zulässige ILOAD Strom geteilt durch das kILIS Verhältnis sein. Beispielsweise wird angenommen, dass das kILIS Verhältnis 3000 ist und es wird angenommen, dass die maximal zulässige Amplitude der ILOAD 29 A ist. Mit anderen Worten, wenn die Schaltersteuerung bestimmt, dass der ILOAD Strom größer als 29 A ist, kann die Schaltersteuerung bestimmen, dass ein Überlastzustand erreicht ist, und kann, wie oben beschrieben, die Schalter öffnen und schließen.
  • Bei diesem Beispiel kann mit der Spannung an dem DEN-Pin, die hoch ist, und mit der Spannung am IN0 und/oder IN1, die hoch ist, die Schaltersteuerung einen Strom IIS gleich dem ILOAD/kILIS Verhältnis bis zu einer ILOAD gleich 29 A ausgeben. Wenn beispielsweise der Mikrokontroller 12 den IS-Strom im Bereich von 0 bis 9,67 mA (d. h. 0/3000 bis 29/3000) empfängt, kann der Mikrokontroller 12 feststellen, dass die Schaltschaltung 14 im normalen Bereich arbeitet und keinen verriegelten Überlastzustand erfahren hat. Wenn jedoch der Mikrokontroller 12 feststellt, dass die Amplitude des IS-Stroms 10 mA beträgt, kann der Mikrokontroller 12 bestimmen, dass die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat.
  • Beispielsweise stellt 5A den IFAULT Strom dar. Der IFAULT Strom repräsentiert den Strom, den die Schaltschaltung 14 über den Diagnoseausgabe-Pin (IS-Pin) ausgibt, wenn die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat. Wie in 5A dargestellt, kann die Amplitude des IFAULT Stroms gleich oder geringfügig größer als die maximal zulässige Amplitude ILOAD geteilt durch das kILIS Verhältnis sein. Außerdem kann die Amplitude des IFAULT Stroms festgelegt sein und nicht proportional zu der Amplitude des ILOADs sein.
  • Bei den obigen Beispielen kann die Schaltschaltung 14 ein Diagnosesignal ausgeben, das einen verriegelten Überlastzustand anzeigt. Jedoch kann die Schaltschaltung 14 zur Ausgabe eines Diagnosesignals eingerichtet sein, das auch andere Zustände anzeigt. Wie oben beschrieben, kann beispielsweise die Schaltschaltung 14 eingerichtet sein, ein Diagnosesignal auszugeben, das eine offene Last im Aus-Zustand anzeigt. Die offene Last im Aus-Zustand kann ein Zustand sein, in dem es keine Eingangsspannung auf den IN0/IN1 Pins gibt und keine Last 16 mit den Ausgabe-Pins verbunden ist. Die Anzeige, dass die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat, kann eine Voraussetzung für die Nutzer der Schaltschaltung 14 und des Mikrokontrollers 12 (z. B. des Systems 10) sein.
  • Es können verschiedene Möglichkeiten existieren, in denen die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 die offene Last im Aus-Zustand erfassen kann, und die Verfahren, die in dieser Anmeldung beschrieben sind, sind nicht auf eine bestimmte Art und Weise beschränkt, in der die offene Last im Aus-Zustand erkannt werden kann. Als ein Beispiel kann eine der Anforderungen der Schaltschaltung 14 sein, dass die Ausgabe des Schalters auf einen digitalen Hochpegel gleiten soll, wenn keine Last vorhanden ist. Wenn in diesem Fall die Schaltersteuerung bestimmt, dass VIN niedrig ist, und bestimmt, dass die Spannung am Ausgang der Schaltschaltung 14 hoch ist, kann die Schaltersteuerung bestimmen, dass die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • Bei einigen Beispielen, wenn die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfährt, kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 ein Diagnosesignal ausgeben, das anzeigt, dass die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand als Antwort auf die Spannung an dem DEN-Pin, die hoch ist, erfahren hat. Jedoch kann es möglich sein, dass das Diagnosesignal, das die angeschlossene Last im Aus-Zustand anzeigt, das gleiche Diagnosesignal ist, das den Überlastzustand anzeigt. In einer solchen Situation kann es für den Mikrokontroller 12 möglicherweise nicht möglich sein, zu bestimmen, ob die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • Beispielsweise stellt 5B die Stromausgabe des Diagnoseausgabe-Pins (d. h. IIS-Strom aus dem IS-Pin) als Antwort auf die Schaltschaltung 14 dar, die einen Überlastzustand erfahren hat, und als Antwort auf die Schaltschaltung 14 dar, die eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat. In 5B ist die Eingangsspannung VIN (z. B. bei IN0/IN1) null Volt, und es ist keine Last 16 angeschlossen (im Fall wenn VIN niedrig ist und die Last 16 angeschlossen ist und der ILOAD Strom Null ist). Da VIN niedrig ist, gibt es keinen Ausgangsstrom. Dementsprechend ist die x-Achse von 5B mit Vds bezeichnet, wobei Vds die Drain-Source-Spannung des Leistungstransistors ist, der den Schalter der Schaltschaltung 14 ausbildet. Wenn in einigen Beispielen Vds ein komplexer Wert ist (z. B. einen Real- und Imaginärteil enthält), kann die x-Achse in 5B das Modul von Vds repräsentieren. Der IFAULT Strom stellt das Diagnosesignal dar, das den Überlastzustand repräsentiert, und der IOPENLOAD Strom stellt das Diagnosesignal dar, das die angeschlossene Last im Aus-Zustand repräsentiert.
  • Wie dargestellt, ist die Amplitude sowohl des IFAULT Stroms als auch IOPENLOAD Stroms gleich. Dementsprechend kann, wenn die Spannung an dem DEN-Pin hoch ist, und der Mikrokontroller 12 einen Strom von dem IS-Pin empfängt, dessen Amplitude gleich IFAULT ist, der Mikrokontroller 12 möglicherweise nicht dazu in der Lage sein, zu bestimmen, ob die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand oder einen Überlastzustand erfahren hat, da die Amplitude von IFAULT und IOPENLOAD gleich ist. Zusätzlich bedeuten Diagnosesignale, die anzeigen, dass die offene Last im Aus-Zustand und Überlastzustände die gleichen sind, auch, dass der DEN-Pin nicht gut geeignet ist, dazu verwendet zu werden, um die Schalter der Schaltschaltung 14 als Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand zurückzusetzen.
  • Beispielsweise kann der Mikrokontroller 12 einen Strom vom Diagnoseausgabe-Pin (IS-Pin) als Antwort auf einen digitalen Hochpegel am DEN-Pin aufnehmen, und der Mikrokontroller 12 kann bestimmen, dass die Amplitude des Stromes gleich IFAULT ist. In diesem Beispiel kann der Mikrokontroller 12 bestimmen, dass eine Bedingung eingetreten ist (z. B. ein Überlastzustand oder eine offene Last im Aus-Zustand), aber kann möglicherweise nicht dazu in der Lage sein, zu bestimmen, welche Bedingung aufgetreten ist. Zum Beispiel kann der Mikrokontroller 12 den Zustand falsch diagnostizieren und bestimmen, dass die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat, wenn die Schaltschaltung 14 den verriegelten Überlastzustand erfahren hat. Obwohl es bei diesem Beispiel unsicher sein kann, die Schalter der Schaltschaltung 14 zu entriegeln, kann der Mikrokontroller 12 einen digitalen Tiefpegel an den DEN-Pin ausgeben, was dazu führt, dass die Schalter entriegeln, weil der Mikrokontroller 12 unrichtigerweise bestimmt hat, dass die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat, wenn der Mikrokontroller 12 einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat. Außerdem kann der Mikrokontroller 12 anzeigen, dass die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat, wenn die Schaltschaltung 14 keine derartige offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • Ebenso kann die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfahren, und der Mikrokontroller 12 kann unrichtigerweise bestimmen, dass die Schaltschaltung 14 den verriegelten Überlastzustand erfahren hat (wiederum, weil die Amplituden von IFAULT und IOPENLOAD gleich sind). Bei diesem Beispiel kann der Mikrokontroller 12 die Spannung am DEN-Pin unnötigerweise hoch halten, um die Schalter der Schaltschaltung 14 nicht zurückzusetzen. Ferner kann der Mikrokontroller 12 anzeigen, dass die Schaltschaltung 14 den verriegelten Überlastzustand erfahren hat, wenn die Schaltschaltung 14 die offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • Wenn beispielsweise, wie in 5A und 5B dargestellt, VIN hoch ist (z. B. 5 V) und die DEN-Spannung hoch ist, dann kann die Schaltschaltung möglicherweise keinen Strom an dem Diagnoseausgabe-Pin (IS-Pin) ausgeben, wenn es eine offene Last gibt, und es keinen verriegelten Überlastzustand gegeben hat. Wenn VIN hoch ist (z. B. 5 V) und die DEN-Spannung hoch ist, dann kann, wenn es einen verriegelten Überlastzustand gibt, die Schaltschaltung 14 einen Strom auf dem Diagnoseausgabe-Pin ausgeben, der gleich IFAULT ist. Wenn VIN niedrig ist (z. B. 0 V) und die DEN-Spannung hoch ist, dann kann, wenn es eine offene Last im Aus-Zustand gibt, die Schaltschaltung 14 einen Strom auf dem Diagnoseausgabe-Pin ausgeben, der gleich IOPENLOAD ist. Wenn VIN niedrig ist (z. B. 0 V) und die DEN-Spannung hoch ist, dann kann, wenn es einen verriegelten Überlastzustand gibt, die Schaltschaltung 14 einen Strom auf dem Diagnoseausgabe-Pin ausgegeben, der gleich IFAULT ist. Da jedoch IOPENLOAD und IFAULT die gleichen Amplituden haben, kann der Mikrokontroller 12 möglicherweise nicht dazu in der Lage sein, zu erkennen, welchen Zustand die Schaltschaltung 14 erfahren hat.
  • Bei den in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren kann die Schaltschaltung 14 eingerichtet sein, zu bestimmen, ob die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand oder einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung (d. h. offene Last im Aus-Zustand) aufweist, und eingerichtet sein, ein erstes Diagnosesignal auszugeben, das den verriegelten Überlastzustand anzeigt, und eines zweites, anderes Diagnosesignal auszugeben, das die offene Last im Aus-Zustand anzeigt. Als ein Beispiel kann die Amplitude des ersten Diagnosesignals, das den verriegelten Überlastzustand anzeigt, und die Amplitude des zweiten Diagnosesignals, das die offene Last im Aus-Zustand anzeigt, unterschiedlich sein. Beispielsweise kann die Amplitude des ersten Diagnosesignals, das den verriegelten Überlastzustand anzeigt, doppelt so groß sein wie die Amplitude des zweiten Diagnosesignals, das die offene Last im Aus-Zustand anzeigt, obwohl andere Beispiele für Unterschiede in der Amplitude möglich sind.
  • Als ein weiteres Beispiel, anstatt einen stetigen Strom aus dem IS-PIN auszugeben, um den verriegelten Überlastzustand und die angeschlossene Last in Aus-Zustand anzuzeigen, kann die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 eingerichtet sein, einen Impuls mit einer ersten Amplitude oder eine erste Frequenz als das erste Diagnosesignal auszugeben, das den verriegelten Überlastzustand anzeigt, und eingerichtet sein, einen Impuls mit einer zweiten, anderen Amplitude oder einer zweiten, anderen Frequenz als das zweite Diagnosesignal auszugeben, das die offene Last im Aus-Zustand anzeigt. Es kann auch andere Möglichkeiten geben, wie sich das erste Diagnosesignal, das den verriegelten Überlastzustand anzeigt, und das zweite Diagnosesignal, das die offene Last im Aus-Zustand anzeigt, unterscheiden können, und die in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren sollten nicht auf die obigen Beispiele beschränkt betrachtet werden.
  • Nur zum Zweck der Darstellung werden die Verfahren in Bezug auf das erste Diagnosesignal beschrieben, das den verriegelten Überlastzustand als einen Strom anzeigt, dessen Amplitude das Zweifache der Amplitude des Stroms des zweiten Diagnosesignals beträgt, das die offene Last im Aus-Zustand anzeigt. Zum Beispiel stellt 5C den IFAULT Strom und den IOPENLOAD Strom dar. In 5C ist die Eingangsspannung VIN gleich Null Volt. Ähnlich zu 5B gibt es keinen Ausgangsstrom, da VIN niedrig ist. Dementsprechend ist die x-Achse von 5C mit Vds bezeichnet, wobei Vds die Drain-Source-Spannung des Leistungstransistors ist, der den Schalter der Schaltschaltung 14 ausbildet. Wenn in einigen Beispielen Vds ein komplexer Wert ist (z. B. einen Real- und Imaginärteil enthält), kann die x-Achse in 5C das Modul von Vds repräsentieren. Wenn, wie dargestellt ist, die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand erfährt, gibt die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 einen Strom mit einer ersten Amplitude über den Diagnoseausgabe-Pin (IS-Pin) aus, der den verriegelten Überlastzustand (d. h. den IFAULT Strom) anzeigt. Wenn, wie ebenfalls dargestellt ist, die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfährt, gibt die Schaltersteuerung der Schaltschaltung 14 einen Strom mit einer zweiten Amplitude über den Diagnoseausgabe-Pin aus, die die offene Last in Aus-Zustand anzeigt (d. h. den IOPENLOAD Strom).
  • Auf diese Weise kann der Mikrokontroller 12 feststellen, ob die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand oder eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat. Zum Beispiel kann der Mikrokontroller 12 einen Strom von dem IS-Pin der Schaltschaltung 14 empfangen, in der der Strom ein Diagnosesignal ist, das einen Zustand anzeigt, der durch die Schaltschaltung 14 erfahren wird. Der Mikrokontroller 12 kann die Amplitude des Stroms bestimmen, und wenn die Amplitude gleich IFAULT ist, kann der Mikrokontroller 12 bestimmen, dass die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat. Wenn die Amplitude gleich IOPENLOAD ist, kann der Mikrokontroller 12 bestimmen, dass die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • Entsprechend können die DEN-Pins der Schaltschaltung 14 eingerichtet sein, mehrere Funktionen zu implementieren. Zum Beispiel kann der DEN-Pin eingerichtet sein, die Diagnosefunktionen zu aktivieren/deaktivieren, und zudem eingerichtet sein, um die Schalter der Schaltschaltung 14 zu entriegeln, wenn die Schalter aufgrund des verriegelten Überlastzustandes verriegelt sind. Beispielsweise kann ein Übergang der Spannung an dem DEN-Pin von hoch auf niedrig (z. B. eine fallende Flanke der Spannung an dem DEN-Pin) bewirken, dass die Schalter entriegeln. Die Verwendung des DEN-Pins für Vervielfachungsfunktionen ermöglicht das Zurücksetzen der Schaltschaltung 14 (z. B. Entriegeln der Schalter), ohne dass ein zusätzlicher Rücksetz-Pin benötigt wird.
  • Obwohl das obige Beispiel die Verwendung der DEN-Pins für den zusätzlichen Zweck der Entriegelung der Schalter beschreibt, die als Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand verriegelt wurden, sind die Verfahren nicht derart beschränkt. In einigen Beispielen kann der DSEL-Pin für den zusätzlichen Zweck der Entriegelung der Schalter anstelle von, oder zusätzlich zu dem DEN-Pin verwendet werden. Zum Beispiel kann die Wiederverwendung des DSEL-Pins für die Zwecke der Entriegelung ähnlich den oben beschriebenen Wegen bezüglich des DEN-Pins sein. Jedoch kann es in einigen, aber nicht allen Beispielen erforderlich sein, dass der DEN-Pin aktiv ist, wenn der DSEL-Pin zur Entriegelung wiederverwendet wird. (z. B. ein digitaler Hochpegel am DEN-Pin). Auch eine steigende oder fallende Flanke der Spannung auf dem DSEL-Pin kann verursachen, dass die Schalter entriegeln.
  • Wenn der Mikrokontroller 12 beispielsweise bestimmt, dass die Schaltschaltung 14 zurückgesetzt werden soll, kann in diesem Beispiel der Mikrokontroller 12 den DEN-Pin aktivieren (d. h. einen digitalen Hochpegel an den DEN-Pin ausgeben). Zusätzlich kann der Mikrokontroller 12 eine hohe Spannung an den DSEL-Pin ausgegeben, wenn die DSEL-Spannung niedrig ist, oder eine niedrige Spannung an den DSEL-Pin ausgegeben, wenn die DSEL-Spannung hoch ist. Wenn der DEN-Pin aktiv ist, kann die Schaltersteuerung als Antwort darauf die verriegelten Schalter entriegeln. Ähnlich wie bei dem Beispiel des DEN-Pins, ermöglicht die Verwendung des DEN-Pins für Vervielfachungsfunktionen das Zurücksetzen der Schaltschaltung 14 (z. B. Entriegeln der Schalter), ohne dass ein zusätzlicher Rücksetz-Pin benötigt wird.
  • In den in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren kann, wenn der Mikrokontroller 12 ein Diagnosesignal mit einer Amplitude gleich IOPENLOAD empfängt, der Mikrokontroller 12 bestimmen, das die Schaltschaltung 14 die offene Last im Aus-Zustand erfahren hat, den verriegelten Überlastzustand jedoch nicht erfahren hat. Als Antwort kann der Mikrokontroller 12 einen digitalen Tiefpegel an den DEN-Pin ausgeben (oder den DSEL-Pin wie oben beschrieben benutzen), ohne zu bestimmen, ob zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind, um vor dem Überlastungszustand zu schützen. Wenn der Mikrokontroller 12 ein Diagnosesignal mit einer Amplitude gleich IFAULT empfängt, kann Mikrokontroller 12 bestimmen, dass die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat, und kann die Spannung an dem DEN-Pin als einen digitalen Hochpegel aufrechterhalten, so dass die Schalter der Schaltschaltung 14 verriegelt bleiben und Schutzmaßnahmen ergriffen werden können, um sich mit dem Überlastzustand zu befassen.
  • Darüber hinaus ist es mit den in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren für den Mikrokontroller 12 nicht erforderlich, die Ausgangsspannung auf den DEN-Pin (z. B. DEN-Spannung) (oder den DSEL-Pin, wenn der DSEL-Pin wie oben beschrieben zum Zurücksetzen verwendet wird) und die Ausgangsspannung auf IN0/IN1 (z. B. VIN-Spannung) und die Versorgungsspannung der Schaltschaltung 14 (Vs) zu synchronisieren. Zum Beispiel kann der Mikrokontroller 12 auf der Grundlage des Beispiels und unabhängig von der Eingangsspannung eine Spannung an den DEN-Pin oder den DSEL-Pin ausgeben. Mit anderen Worten ist es nicht erforderlich, den Zeitpunkt, wann der Mikrokontroller 12 eine Spannung an den DEN-Pin ausgibt, oder ähnlich zum DSEL-Pin, mit dem Zeitpunkt, wann der Mikrokontroller 12 eine hohe VIN Spannung oder eine niedrige VIN Spannung ausgibt, zu synchronisieren (d. h. nicht mit dem PWM-Zyklus der Eingangsspannung synchronisiert).
  • Beispielsweise empfängt der Mikrokontroller 12 den Strom vom IS-Pin der Schaltschaltung 14 und wandelt das analoge Signal in ein digitales Signal über einen Analog-Digital-Wandler (AD-Wandler) um. In Beispielen, in denen die Amplitude von IFAULT und IOPENLOAD gleich ist, muss der Mikrokontroller 12 möglicherweise den Strom, den er vom IS-Pin empfangen hat, in ein digitales Signal umwandeln, bevor die Spannung VIN in dem PWM-Signal hoch wird. Dementsprechend kann es in den Beispielen, wo IFAULT gleich IOPENLOAD ist, erforderlich sein, dass der Mikrokontroller 12 sich synchronisieren muss, wann eine Spannung an den DEN-Pin und wann eine Spannung an die Eingabe-Pins auszugeben ist.
  • In den in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren wird eine solche Synchronisation nicht benötigt. Zum Beispiel sind die 14A und 14B graphische Diagramme, die die Ausgabe der Schaltschaltung 14 als Antwort auf einen Überlastzustand, und einer offenen Last im Aus-Zustand darstellen. In den 14A und 14B ist die Eingangsspannung (VIN) ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Signal. In 14A und 14B erfährt die Schaltschaltung 14 zunächst einen Überlastzustand (d. h. Fehlerzustand), und wenn der Fehlerzustand nicht mehr besteht, erfährt die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand.
  • 14A veranschaulicht die Verfahren in Übereinstimmung mit einigen anderen Beispielen. Wie in 14A dargestellt, gibt die Schaltschaltung 14 während der Zeit des Überlastzustandes die VFAULT Spannung auf dem IS-Pin aus (d. h. der IFAULT Strom fließt durch einen Widerstand, der mit dem IS-Pin verbunden ist). Insbesondere gibt die Schaltschaltung 14 die VFAULT Spannung aus, die mit der VIN Spannung während des Überlastzustandes synchronisiert ist. Während des offenen Lastzustandes gibt dann die Schaltschaltung 14 die VFAULT Spannung jedes Mal aus, wenn die VIN Spannung gleich Null ist. Dementsprechend muss der Mikrokontroller 12 möglicherweise in dem in 14A dargestellten Beispiel bestimmen, ob VIN hoch oder niedrig ist bei dem Fall, dass der Mikrokontroller 12 die VFAULT Spannung zur Bestimmung empfangen hat, ob die Schaltschaltung 14 eine Überlast oder eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat. Dies erfordert eine Synchronisation zwischen dem PWM-Ausgang von VIN und dem Empfang von VFAULT.
  • 14B veranschaulicht die Verfahren, die in Übereinstimmung mit dieser Anmeldung sind. Da der IS-Strom zur Anzeige der Überlast und der IS-Strom zur Anzeige der offenen Last im Aus-Zustand unterschiedliche Amplituden haben, kann die Schaltschaltung 14 die VFAULT Spannung während des Überlastzustandes konstant ausgeben (und nicht nur, während VIN hoch ist), und kann eine Spannung ausgeben, die die Hälfte von VFAULT während den Zeiten beträgt, in denen VIN niedrig ist und die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfährt. Wie beispielsweise in 14B dargestellt, kann die Schaltschaltung 14 während der gesamten Zeit, in der die Schaltschaltung den Überlastzustand erfährt, die Ausgangsspannung VFAULT aus dem IS-Pin ausgeben, und nicht nur während der Zeiten, in denen VIN hoch ist, wie in 14A dargestellt (d. h. die VFAULT Spannung braucht nicht mit der VIN Spannung synchronisiert werden). Wenn die Schaltschaltung 14 dann eine offene Last im Aus-Zustand erfährt, kann die Schaltschaltung 14 eine Spannung ausgeben, die die Hälfte der VFAULT Spannung während den Zeiten beträgt, in denen VIN niedrig ist. Auf diese Weise ist möglicherweise nur die Amplitude der Ausgabe aus dem IS-PIN erforderlich, um zu bestimmen, ob die Schaltschaltung 14 einen Überlastzustand oder eine offene Last im Aus-Zustand ohne Synchronisation erfährt.
  • 6 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Schaltschaltung von 1 ausführlicher darstellt. 6 zeigt beispielsweise ausführlich eine Schaltersteuerung 18 der Schaltschaltung 14. Wie dargestellt, umfasst die Schaltersteuerung 18 die Diagnoselogik 20, einen Überlastdetektor 22, einen RS-Flip-Flop 24, und vier Stromquellen, die mit IS0, IF, IOL und IS1 markiert sind.
  • In 6 bezieht sich der IF-Strom auf den IFAULT Strom, den die Schaltschaltung 14 ausgibt, um einen verriegelten Überlastzustand anzuzeigen. Der IOL Strom bezieht sich auf den IOPENLOAD Strom, den die Schaltschaltung 14 ausgibt, um eine offene Last im Aus-Zustand anzuzeigen. Der IS0 Strom bezieht sich auf den aktuellen Strom-Pegel, der die Menge des Stroms anzeigt, der durch die Lasten 16 fließt, die mit einem oder mehreren der Ausgabe-Pins OUT0-OUT2 verbunden sind, und der Strom IS1 Strom bezieht sich auf den aktuellen Strom-Pegel, der die Menge des Stroms anzeigt, der durch die Lasten 16 fließt, die mit einem oder mehreren der Ausgabe-Pins OUT3–OUT5 verbunden sind. Wie beispielsweise dargestellt, ist IS0 gleich IL0 geteilt durch das kILIS Verhältnis, und IS1 ist gleich IL1 geteilt durch das kILIS Verhältnis. IL0 ist der Strom, der durch die Lasten 16 fließt, die mit OUT0–OUT2 gekoppelt sind (d. h. Laststrom von OUT0–OUT2), und IL1 ist der Strom, der durch die Lasten 16 fließt, die mit OUT3–OUT5 gekoppelt sind (d. h. Laststrom von OUT0–OUT2).
  • Der Überlastdetektor 22 kann eingerichtet sein, zu bestimmen, ob ein verriegelter Überlastzustand aufgetreten ist. Beispiele des verriegelten Überlastzustands enthalten einen Überstrom, eine Übertemperatur und eine schnelle Änderung der Temperatur, die mehrfach in einem pulsweitenmodulierten (PWM) Eingangssignal auftritt. Zum Beispiel kann der Überlastdetektor 22 bestimmen, ob Strom, der durch die Schalter fließt, größer als ein Schwellenstrom ist, um zu bestimmen, ob ein Überstrom, wie ein Kurzschluss, aufgetreten ist. Der Überlastdetektor 22 kann bestimmen, ob die Temperatur in der Schaltschaltung 14 größer als ein Temperaturschwellenwert geworden ist und kann bestimmen, ob eine Änderung der Temperatur innerhalb der Schaltschaltung 14 schneller als ein Schwellenwert geworden ist, als Beispiele für den Überlastzustand, die mehrmals auftreten, wenn die Eingangsspannung im PWM-Signal hoch ist. Als ein weiteres Beispiel kann der Überlastdetektor bestimmen, ob die Drain-Source-Spannung (d. h. die Spannung über Senke und Quelle oder Vds) eines Schalters größer als ein Schwellenwert ist, als ein weiteres Beispiel eines Überlastzustandes, der mehrfach auftritt, während die Eingangsspannung im PWM-Signal hoch ist. Beispielsweise ist Vds gleich Ids (d. h. Strom durch den Schalter) multipliziert mit dem Widerstand. Wenn Vds über einem Schwellenwert liegt, würde das bedeuten, dass Ids größer als ein Schwellenwert ist und die Schaltschaltung 14 einen Überlastzustand erfahren hat. Der Überlastdetektor 22 kann einen digitalen Hochpegel ausgeben, wenn ein Überlastzustand an dem Signal (S) Eingang des RS-Flip-Flops 24 erkannt wird.
  • Die Ausgabe Q des RS-Flip-Flops 24 kann anzeigen, ob der Überlastdetektor 22 einen Überlastzustand erfasst hat und der RS-Flip-Flop 24 kann ein Überlastsignal an die Diagnoselogik 20 ausgegeben. Die Ausgabe Q des RS Flip-Flops 24 kann ein Überlastverriegelungssignal ausgeben, das verursacht, dass die Schalter der Schaltschaltung verriegeln oder entriegeln. Wie beispielsweise dargestellt, ist der DEN-Pin der Schaltschaltung 14 mit dem Rücksetzeingang (R) des RS-Flip-Flops 24 verbunden. Wenn die Schalter verriegelt werden sollen, kann Q ein Signal ausgeben, das verursacht, dass die Schalter verriegelt werden. Wenn dann die Spannung am DEN-Pin von einem Hochpegel auf einen Tiefpegel übergeht, wird der RS-Flip-Flop 24 zurückgesetzt und Q' gibt ein Signal aus, das verursacht, dass die Schalter entriegelt werden.
  • Bei dem in 6 dargestellten Beispiel bewirkt der Übergang des DEN-Pins von einem digitalen Hochpegel zu einem digitalen Tiefpegel, dass alle Schalter der Schaltschaltung 14 entriegelt werden. Jedoch kann in einigen Beispielen die Entriegelung sämtlicher Schalter der Schaltschaltung 14 nicht erforderlich sein. Stattdessen kann es wünschenswert sein, zu wählen, welche Schalter entriegelt werden sollen. Für die selektierbare Entriegelung der Schalter kann in einigen Beispielen die Schaltschaltung 14 ein UND-Gatter enthalten, wobei die Eingänge zu dem UND-Gatter der DSEL-Pin und der DEN-Pin ist. Wenn bei diesem Beispiel die Spannung an dem Pin-DSEL niedrig ist und die Spannung an dem DEN-Pin von einem Hochpegel auf einen Tiefpegel übergeht (z. B. eine fallende Flanke), kann die Schaltschaltung 14 die Schalter des ersten Eingabe-/Ausgabe-Kanals (z. B. IN0/OUT0–0UT2) entriegeln und die Schalter des zweiten Eingabe-/Ausgabe-Kanals (z. B. IN1/OUT3–OUT5) nicht entriegeln, und wenn die Spannung auf dem DSEL-Pin hoch ist und die Spannung auf dem DEN-Pin von einem Hochpegel auf einen Tiefpegel übergeht, kann die Schaltschaltung 14 den zweiten Eingabe-/Ausgabe-Kanal entriegeln, und den ersten Eingabe-/Ausgabe-Kanal nicht entriegeln.
  • Auf diese Weise kann es durch Verwendung eines UND-Gatters, das Spannungen am DEN-Pin und DSEL-Pin als Eingabe empfängt, möglich sein, auszuwählen, welche Schalter entriegelt werden sollen. Die Verwendung des UND-Gatters ist nicht in jedem Beispiel notwendig, und wird nur zur Darstellung beschrieben. Bei einigen Beispielen kann die Schaltschaltung 14 das UND-Gatter enthalten, aber ob das UND-Gatter verwendet wird oder nicht, kann möglicherweise nicht ausgewählt werden. Wenn beispielsweise alle Schalter entriegelt werden sollen, kann das UND-Gatter möglicherweise nicht verwendet werden, aber wenn die Schalter selektiv entriegelt werden sollen, kann das UND-Gatter verwendet werden.
  • Wie in 6. dargestellt, kann die Diagnoselogik 20 als Eingaben die IN0 und IN1 Spannungen, die DSEL-Spannung, die OUT0–OUT2 und die OUT3–OUT5 Spannungen (in diesem Beispiel sind OUT0–OUT2 miteinander verbunden und sind OUT3–OUT5 miteinander verbunden), und das Überlastsignal empfangen. Basierend auf diesen Eingaben kann die Diagnoselogik 20 bestimmen, welcher Strom aus dem IS-Pin ausgegeben werden soll. So kann beispielsweise die Diagnoselogik 20 bestimmen, ob der IN0/OUT0–OUT2 Kanal diagnostiziert werden soll oder ob der IN1/OUT3–OUT5 Kanal auf der Grundlage der DSEL-Spannung diagnostiziert werden soll. Wenn die DSEL-Spannung niedrig ist, kann die Diagnoselogik 20 bestimmen, dass der IN0 OUT0–OUT2 Kanal diagnostiziert werden soll und wenn die DSEL-Spannung hoch ist, kann die Diagnoselogik 20 bestimmen, dass der IN1/OUT3–OUT5 Kanal zu diagnostizieren ist, oder umgekehrt. Zur Erleichterung der Beschreibung werden die beschriebenen Verfahren in Bezug auf den IN0/OUT0–OUT2 Kanal beschrieben; jedoch können die Verfahren die gleichen für den IN1/OUT3–OUT5 Kanal sein.
  • Die Diagnoselogik 20 kann eingerichtet sein, zu bestimmen, ob die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat. Wenn beispielsweise die Eingangsspannung VIN an IN0 niedrig ist, kann die Diagnoselogik 20 die Spannung an OUT0–OUT2 bestimmen. Wenn die Diagnoselogik 20 bestimmt, dass die Spannung an OUT0–OUT2 hoch ist, kann die Diagnoselogik 20 bestimmen, dass keine Last 16 an einem oder mehreren der OUT0–OUT2 Pins angeschlossenen ist. Mit anderen Worten kann die Diagnoselogik 20 eingerichtet sein, zu bestimmen, ob es einen Fall gibt, wenn VIN niedrig ist (z. B. Null), und keine Last 16 mit OUT0–OUT2 verbunden ist.
  • Die Diagnoselogik 20 kann auch so eingerichtet sein, zu bestimmen, ob die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat. Zum Beispiel kann die Diagnoselogik 20 das Überlastsignal empfangen, und basierend auf dem Überlastsignal kann die Diagnoselogik 20 bestimmen, ob die Schaltschaltung 14 den verriegelten Überlastzustand erfahren hat.
  • Basierend darauf, ob die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand, einen verriegelten Überlastzustand oder weder die offene Last im Aus-Zustand noch den verriegelten Überlastzustand erfahren hat, kann die Diagnoselogik 20 dem Strom von entweder IS0, oder IF, oder IOL, oder IS1 erlauben, aus dem IS-Pin zu fließen. Wenn zum Beispiel, wie in 6 dargestellt, die DEN-Spannung hoch ist, gibt der IS-Pin entweder IS0, oder IF, oder IOL, oder IS1 Ströme durch den Widerstand RS und an GND aus. In 6 bestimmt die Diagnoselogik 20, ob IS0, IF, IOL oder IS1 aus dem IS-Pin fließt, wenn die DEN-Spannung hoch ist.
  • Angenommen, dass beispielsweise DSEL niedrig ist (Auswählen des IN0/OUT0–OUT2-Kanals) und die Diagnoselogik 20 bestimmt hat, dass der IN0/OUT0–OUT2 Kanal weder einen verriegelten Überlastzustand noch eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat. Wenn bei diesem Beispiel die DEN-Spannung hoch ist, kann die Diagnoselogik 20 den IS-Pin veranlassen, den IS0 Strom auszugeben, was die Strommenge anzeigt, die zu einer oder mehreren Lasten 16 fließt, die mit OUT0–OUT2 verbunden sind. Als ein weiteres Beispiel wird angenommen, dass DSEL hoch ist (Auswählen des IN1/OUT3–OUT5 Kanals) und die Diagnoselogik 20 bestimmt hat, dass der IN1/OUT3–OUT5 Kanal weder einen verriegelten Überlastzustand noch eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat. Wenn bei diesem Beispiel die DEN-Spannung hoch ist, kann die Diagnoselogik 20 den IS-Pin veranlassen, den IS1 Strom auszugeben, was die Strommenge anzeigt, die zu einer oder mehreren Lasten 16 fließt, die mit OUT3–OUT5 verbunden sind.
  • In einigen Beispielen wird angenommen, dass DSEL niedrig ist und die Diagnoselogik 20 bestimmt hat, dass der IN0/OUT0–OUT2 Kanal einen verriegelten Überlastungszustand basierend auf dem Überlastsignal des RS-Flip-Flops 24 erfahren hat. Bei diesen Beispielen kann die Diagnoselogik 20 verursachen, dass der IS-Pin den IF-Strom ausgibt (d. h. den IFAULT Strom), was anzeigt, dass die Schaltschaltung 14 den verriegelten Überlastungszustand auf dem IN0/OUT0–OUT2-Kanal erfahren hat. Das gleiche würde auftreten, wenn DSEL hoch ist und die Diagnoselogik 20 bestimmt hat, dass der IN1/OUT3–OUT5 Kanal einen verriegelten Überlastungszustand erfahren hat.
  • Bei einigen Beispielen wird angenommen, dass DSEL niedrig ist und die Diagnoselogik 20 bestimmt hat, dass der IN0/OUT0–OUT2 Kanal eine offene Last im Aus-Zustand basierend auf der Spannung an OUT0–OUT2 erfahren hat, die hoch ist, wenn IN0 niedrig war. Bei diesen Beispielen kann, wenn IN0 niedrig ist, die Diagnoselogik 20 verursachen, dass der IS-Pin den IOL Strom (d. h. den IOPENLOAD Strom) ausgibt, was anzeigt, dass die Schaltschaltung 14 die offene Last im Aus-Zustand auf dem IN0/OUT0–OUT2-Kanal erfahren hat. Das gleiche würde auftreten, wenn DSEL hoch ist und die Diagnoselogik 20 bestimmte, dass der IN1/OUT3–OUT5 Kanal eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • Bei dem in 6 dargestellten Beispiel stellt der IF-Strom ein erstes Diagnosesignal dar, das das Auftreten eines verriegelten Lastzustands anzeigt, und der IOL Strom stellt ein zweites, unterschiedliches Diagnosesignal dar, das das Auftreten einer offenen Last im Aus-Zustand anzeigt. In dem in 6 gezeigten Beispiel kann die Amplitude des IF-Stroms und die Amplitude des IOL Strom unterschiedlich sein. Als ein Beispiel kann die Amplitude des IOL Stroms die Hälfte der Amplitude des IF-Strom betragen (d. h. IOL = IF/2).
  • Auf diese Weise stellt 6 ein Beispiel der Schaltersteuerung 18 dar, die es der Schaltschaltung 14 erlaubt, ein erstes Diagnosesignal auszugeben, das einen verriegelten Überlastzustand anzeigt, und ein zweites, verschiedenes Diagnosesignal auszugeben, das eine offene Last im Aus-Zustand anzeigt. Auch kann, wie in 6 dargestellt, der DEN-Pin mit der Schaltersteuerung 18 mehrere Funktionen bereitstellen. Beispielsweise kann die Spannung an dem DEN-Pin anzeigen, ob die Schalter aufgrund eines verriegelten Überlastzustands entriegelt werden, und die Spannung an dem DEN-Pin kann die diagnostische Funktionalität der Schaltschaltung 14 aktivieren oder deaktivieren. Wenn zum Beispiel die DEN-Spannung niedrig ist, kann es sein, dass es keinen Strom gibt, der auf dem IS-Pin ausgegeben wird, was bedeutet, dass keine Diagnoseinformationen an den Mikrokontroller 12 bereitgestellt werden.
  • Mit anderen Worten, wenn die Spannung an dem DEN-Pin hoch ist, kann die Schaltersteuerung 18 die Ausgabe der Diagnoseinformation an den Mikrokontroller 12 aktivieren. Wenn die Spannung an dem DEN-Pin gering ist, kann die Schaltersteuerung 18 die Ausgabe der Diagnoseinformation an den Mikrokontroller deaktivieren. Außerdem kann, wenn die Spannung am DEN-Pin hoch ist, die Schaltersteuerung 18 die Schalter entriegeln, die auf Grund des verriegelten Überlastzustandes verriegelt waren, um es dem DEN-Pin zu erlauben, für die Rücksetz-Funktionalität verwendet zu werden, oder zusätzlich zum Aktivieren oder Deaktivieren der Ausgabe der Diagnoseinformationen verwendet zu werden.
  • In den oben beschriebenen Beispielen ist der Zustand der offenen Last im Aus-Zustand auf Lasten 16 bezogen, die unterbrochen sind oder keine Last an dem Ausgabe-Pin angeschlossen ist. In einigen Beispielen können die Ausgabe-Pins zusätzlich zum Anschließen einer oder mehrerer Lasten 16 an einen Kondensator mit Masse angeschlossen werden. In diesem Fall kann die offene Last im Aus-Zustand bedeuten, dass es noch einen Kondensator auf den Ausgabe-Pins gibt. Mit anderen Worten können die in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren auf die offene Last im Aus-Zustand im Fall einer kapazitiven Last angewendet werden.
  • Die 7A und 7B sind graphische Diagramme, die zusätzliche Beispiele von Diagnosesignalen als Antwort auf einen verriegelten Überlastzustand und einer offenen Last im Aus-Zustand darstellen. Zum Beispiel zeigt 7A das Beispiel von VIN, die gleich einem Hochpegel (z. B. 5 V) ist, und das Diagnosesignal, das den verriegelten Überlastzustand (d. h. IFAULT) anzeigt. Wie dargestellt, ist 7A im Wesentlichen ähnlich zu 5A.
  • 7B zeigt das Beispiel von VIN, die gleich einem digitalen Tiefpegel (z. B. 0 V) ist, und das Diagnosesignal, das die offene Last im Aus-Zustand anzeigt. Jedoch gibt es im Beispiel der 7B eine kapazitive Last an den Ausgabe-Pins. Wegen der kapazitiven Last an den Ausgabe-Pins kann die die Drain-Source-Spannung (Vds) des Leistungstransistors, der den Schalter ausbildet, der mit der Ausgabe verbunden ist, komplex sein (z. B. eine reale Komponente und eine imaginäre Komponente enthalten). Dementsprechend ist die x-Achse von 7B als das Modul Vds dargestellt. In diesem Fall ist der Strom IS (IIS) gleich einem Strom IVOUT proportional zu einer Spannung an dem Ausgabe-Pin der Schaltschaltung 14. Beispielsweise gibt es wegen der kapazitiven Last an dem Ausgabe-Pin eine Anstiegszeit in der Ausgangsspannung (VOUT), basierend auf der kapazitiven Last und einem weiter unten näher beschriebenen Pull-Up-Widerstand. Der IS-Strom verfolgt diese Anstiegszeit, wie der geneigte Linienteil IOPENLOAD dargestellt, und fügt sich nach der Anstiegszeit an den IOPENLOAD Pegel. Der IVOUT Strom kann kleiner als der IOPENLOAD Strom sein, weshalb der geneigte Teil in 7B als der IVOUT Strom bezeichnet werden kann. Mit anderen Worten kann in einigen Beispielen, wenn die Schaltersteuerung 18 das Diagnosesignal ausgibt, das eine offene Last im Aus-Zustand anzeigt, die Schaltersteuerung 18 das Diagnosesignal ausgeben, das während einer Anstiegszeit der Ausgangsspannung proportional zu einer Ausgangsspannung ist. In diesem Beispiel kann die |Vds| Spannung auch langsam abklingen.
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer offenen Last im Aus-Zustand mit einer kapazitiven Last darstellt. Wie dargestellt, wird die Spannung VS mit 12 V verbunden, der DEN-Pin wird mit 5 V verbunden, der Eingabe-Pin (z. B. IN0 bzw. IN1), der in 8 als IN dargestellt ist, wird mit Masse verbunden (d. h. VIN ist gleich Null), und der Ausgabe-Pin, der als OUT in 8 dargestellt ist, ist nicht mit einer Last 16 verbunden, sondern ist mit einer kapazitiven Last COUT verbunden. Da VIN Null ist und der OUT Pin nicht mit einer Last 16 verbunden ist, ist die Schaltschaltung 14 in der offenen Last im Aus-Zustand. Weil die Spannung an dem DEN-Pin 5 V ist (z. B. ein digitaler Hochpegel), sind auch die Diagnosefunktionen aktiviert und die Schaltersteuerung 18 ist eingerichtet, einen Strom über den IS-Pin auszugeben, der anzeigt, dass die angeschlossene Last im Aus-Zustand eingerichtet ist.
  • 8 stellt zusätzliche Komponenten der Schaltersteuerung 18 in Bezug auf die im Beispiel in 6 dargestellte Schaltersteuerung 18 dar. Wie in 8 dargestellt, enthält die Schaltersteuerung 18 einen Gate-Treiber (GD) 26, der die Eingangsspannung empfängt und bewirkt, dass der Transistor M0 ein- oder ausschaltet. Der Transistor M0 ist ein Beispiel für einen Schalter in der Schaltschaltung 14.
  • Wenn VIN gleich Null ist, bewirkt die Schaltersteuerung 18, dass der Schalter S0 schließt, wodurch Strom von VS durch den Widerstand ROUT und den Kondensator COUT fließt. Der Zeitpunkt, zu dem die Schaltersteuerung 18 bewirkt, dass der Schalter S0 schließt, wird als tDL DIAG bezeichnet. Da sich jedoch die Spannung am Kondensator COUT nicht augenblicklich ändern kann, steigt die Spannung am OUT-Pin (VOUT) langsam von Null Volt auf VS basierend auf einer Zeitkonstante an, die durch ROUT und COUT definiert wird. Mit anderen Worten, zum Zeitpunkt tDL DIAG schließt Schalter S0, und es gibt eine bestimmte Anstiegszeit vor VOUT gleich VS ist.
  • Wie in 8. dargestellt, enthält die Schaltersteuerung 18 eine spannungsgesteuerte Stromquelle (VCCS) 32. VCCS 32 ist ein Beispiel der in 6 beschriebenen Stromquelle IOL. Mit anderen Worten gibt VCCS 32 den Strom mit der Amplitude IOL aus, um anzuzeigen, dass die Schaltschaltung 14 die offene Last im Aus-Zustand erfahren hat.
  • VCCS 32 enthält den Stromregler 28 und die Stromquelle 30. Stromregler 28 kann die Spannung am OUT-Pin (VOUT) bestimmen, und bewirken, dass die Stromquelle 30 einen Strom proportional zu VOUT ausgibt. Wie in 8 dargestellt, ist der Ausgang der Stromquelle 30 der Strom, den die Schaltschaltung 14 über den IS-Pin ausgibt. Beispielsweise fließt die Stromausgabe des IS-Pins durch den Widerstand Rs, was eine Spannung am Widerstand RS bewirkt.
  • Wie oben beschrieben, ist der Strom, den die Stromquelle 30 ausgibt, proportional zur VOUT Spannung. Dementsprechend steigt, während die Spannung an VOUT basierend auf der Anstiegszeit definiert durch ROUT und COUT steigt, die Amplitude der Stromausgabe durch die Stromquelle 30 (d. h. der IS-Strom) proportional. Wenn die VOUT-Spannung auf VS steigt, ist die Amplitude der Stromausgabe der Stromquelle 30 gleich IOPENLOAD. Auf diese Weise verfolgt der IS-Strom als Antwort auf eine offene Last im Aus-Zustand den in 7B dargestellten IOPENLOAD Strom. (d. h. beginnt niedrig und steigt bis auf die IOPENLOAD Amplitude an).
  • 9 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer offenen Last im Aus-Zustand ohne eine kapazitive Last darstellt. 9 ist im Wesentlichen ähnlich zu 8, außer dass der Kondensator COUT nicht mit dem OUT-Pin verbunden ist. Dementsprechend springt in dem in 9 dargestellten Beispiel die Spannung VOUT zum Zeitpunkt tDL DIAG, wenn die Schaltersteuerung 18 den Schalter S0 schließt, praktisch augenblicklich auf VS. Dies bewirkt, dass die Stromausgabe durch den Stromausgang 30 ebenfalls praktisch augenblicklich auf IOPENLOAD springt. In dem Beispiel von 9 erscheint die Stromausgabe, die durch den IS-Pin ausgegeben wird, identisch zum IOPENLOAD Strom in 5C.
  • Die 10A und 10B sind graphische Diagramme, die Beispiele für die Ausgangsspannung und das Diagnosesignal in einer offenen Last im Aus-Zustand mit kapazitiver Last darstellen. Zum Beispiel schließt zum Zeitpunkt tDL DIAG die Schaltersteuerung 18 den Schalter S0, was wiederum bewirkt, dass die VOUT-Spannung wie in 10A dargestellt, steigt. Wie in 10B dargestellt, beginnt der Strom IS (IIS) ebenfalls zu steigen, weil die spannungsgesteuerte Stromquelle (VCCS) 32 einen Strom proportional zu VOUT ausgibt. In den 10A und 10B ist der IS-Strom solange proportional zu VOUT (wie durch IOUT in 10B dargestellt), bis VOUT kleiner als VS – 3 V ist. Danach ist VOUT größer oder gleich VS – 3 V (d. h. VOUT ist größer oder gleich VS – 3 V und kleiner oder gleich VS). Dann ist der IS-Strom gleich IOL, was sich wie oben beschrieben auf die IOVERLOAD Amplitude bezieht. Wie oben beschrieben, ist die Steilheit der Steigung in 10A und 10B auf ROUT und COUT basiert.
  • Die 11A und 11B sind graphische Diagramme, die Beispiele für die Ausgangsspannung und das Diagnosesignal in einer offenen Last im Aus-Zustand mit kapazitiver Last darstellen. In den 11A und 11B gibt es keine Anstiegszeit für die VOUT-Spannung und damit keine Anstiegszeit für den IIS-Strom, weil es keine kapazitive Last gibt (d. h. keine COUT). Zum Beispiel steigt, wie in den 11A und 11B zum Zeitpunkt tDL DIAG dargestellt, die Amplitude der VOUT-Spannung praktisch augenblicklich von Null auf etwa VS. Weil die Amplitude des IIS-Stroms proportional zu der Spannung Vout ist, steigt die Amplitude des IIS-Stroms praktisch augenblicklich ebenfalls auf die IOL Amplitude (d. h. IOPENLOAD Amplitude) an.
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren in Übereinstimmung mit dieser Anmeldung darstellt. Beispielsweise kann die Schaltersteuerung 18 bestimmen, ob die Schaltschaltung 14 entweder einen verriegelten Überlastungszustand oder einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat (z. B. offene Last im Aus-Zustand) (34). Beispiele des verriegelten Überlastzustands enthalten einen Überstrom (Strom über einem Schwellenwert), eine Übertemperatur (Temperatur oberhalb eines Schwellenwertes), und eine schnelle Änderung der Temperatur, die mehrmals (z. B. viermal) in einem pulsweitenmodulierten (PWM) Eingangssignal auftritt, wie in den 2A, 2B, 3A, 3B, 4A und 4B dargestellt. Beispiele für den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung enthalten einen Fall, wenn die Eingangsspannung niedrig ist (z. B. Null), und es keine Last 16 gibt, die an einem Ausgang der Schaltschaltung 14 angeschlossen ist. Beispielsweise zeigen 8 und 9 Beispiele für die angeschlossene Last ohne Eingangsspannung, wo es keine Eingangsspannung und keine Last 16 gibt, die mit dem Ausgang der Schaltschaltung 14 angeschlossen ist.
  • Die Schaltschaltung 14 kann eine Spannung an dem Diagnosefreigabe (DEN) Pin der Schaltschaltung 14 vom Mikrokontroller 12 (36) empfangen. In einigen Beispielen kann die Schaltschaltung 14 die Spannung an dem DEN Stift unabhängig von einer Zeit empfangen, wenn die Schaltschaltung 14 eine hohe Spannung oder eine niedrige Spannung des PWM-Signals an dem Eingabe-Pin der Schaltschaltung 14 hat. Die Schaltersteuerung 18 kann die Ausgabe von Diagnoseinformationen basierend auf der Spannung an dem DEN-Pin (38) aktivieren oder deaktivieren. Wenn beispielsweise die Spannung an dem DEN-Pin hoch ist, kann die Schaltersteuerung 18 die Ausgabe der Diagnoseinformationen (z. B. ein Diagnosesignal) aktivieren, und wenn die Spannung an dem DEN-Pin gering ist, kann die Schaltersteuerung 18 die Ausgabe der Diagnoseinformationen deaktivieren.
  • Bei einigen Beispielen, wenn die DEN-Spannung von einem Hochpegel auf einen Tiefpegel übergeht, kann die Schaltersteuerung 18 die verriegelten Schalter entriegeln. Bei einigen Beispielen, wenn die DEN-Spannung hoch ist, kann die Schaltersteuerung die verriegelten Schalter entriegeln, wenn eine Spannung an dem DSEL-Pin von einem Hochpegel auf einen Tiefpegel oder von einem Tiefpegel auf einen Hochpegel übergeht. Auf diese Weise können die Verfahren einen Pin der Schaltschaltung 14 für den zusätzlichen Zweck des Rücksetzens der Schaltschaltung 14 verwenden.
  • Die Schaltersteuerung 18 kann als Antwort auf die Bestimmung, dass die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand erfahren hat, ein erstes Diagnosesignal über den Diagnoseausgabe-Pin (IS-Pin) an den Mikrokontroller 12 ausgeben (40). Die Schaltersteuerung 18 kann als Antwort auf die Bestimmung, dass die Schaltschaltung 14 den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat, ein zweites, unterschiedliches Diagnosesignal über den Diagnoseausgabe-Pin (IS-Pin) an den Mikrokontroller 12 ausgegeben (42).
  • Als ein Beispiel, kann die Schaltersteuerung 18 einen Strom mit einer ersten Amplitude ausgeben, um das erste Diagnosesignal auszugeben, und kann einen Strom mit einer zweiten, unterschiedlichen Amplitude ausgeben, um das zweite Diagnosesignal auszugeben, wenn es keine Eingangsspannung gibt. Beispielsweise kann in einigen Beispielen, wenn VIN Null ist, und die Schaltschaltung 14 eine offene Last im Aus-Zustand erfahren hat, die Schaltersteuerung 18 ein zweites Diagnosesignal ausgeben. In einigen Beispielen kann die erste Amplitude den doppelten Wert der zweiten Amplitude haben. Auch das Ausgeben des zweiten, verschiedenen Diagnosesignals kann das Ausgeben des zweiten, verschiedenen Diagnosesignals enthalten, das proportional zu einer Ausgangsspannung während einer Anstiegszeit der Ausgangsspannung (wie in 7B dargestellt) ist. Mit anderen Worten kann, um das zweite, unterschiedliche Diagnosesignal auszugeben, die Schaltersteuerung 18 eingerichtet sein, das zweite, unterschiedliche Diagnosesignal auszugeben, das proportional zu einer Ausgangsspannung während einer Anstiegszeit der Ausgangsspannung ist.
  • Um das zweite Diagnosesignal auszugeben, kann die Schaltersteuerung 18 in einigen Beispielen einen Strom über den Diagnoseausgabe-Pin ausgeben, dessen Amplitude proportional zu einer Ausgangsspannung der Schaltschaltung 14 während mindestens eines Teils einer Anstiegszeit der Ausgangsspannung ist. Beispielsweise zeigt das zweite Diagnosesignal den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung an. Obwohl bei einigen Beispielen eine Last 16 ausgeschaltet werden kann, kann eine kapazitive Last (z. B. Kondensator COUT) weiterhin mit einem Ausgabe-Pin der Schaltschaltung 14 verbunden sein. Bei diesen Beispielen ist, wie in den 10A und 10B dargestellt, die Amplitude des Stroms aus dem Diagnoseausgabe-Pin während mindestens eines Teils der Anstiegszeit der Ausgangsspannung proportional zu einer Ausgangsspannung (VOUT) der Schaltschaltung 14. Die Amplitude des Ausgangsstroms aus dem Diagnoseausgabe-Pin (d. h. der in 10B dargestellte IIS-Strom) ist beispielsweise während eines Teils der Anstiegszeit, ab der die Spannung VOUT von Null auf VS – 3 V steigt, proportional zu der Ausgangsspannung.
  • 13 ist ein weiteres Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren in Übereinstimmung mit dieser Anmeldung darstellt. Wie dargestellt, kann der Mikrokontroller 12 eine Spannung an den DEN-Pin der Schaltschaltung 14 ausgeben (44). Zum Beispiel kann der Mikrokontroller 12 die Ausgabe von Diagnoseinformationen von der Schaltschaltung 14 durch Ausgeben von Spannung an den DEN-Pins der Schaltschaltung 14 aktivieren oder deaktivieren. Auch kann der Mikrokontroller 12 die Entriegelung der Schalter der Schaltschaltung 14 durch Ausgabe von Spannung an den DEN-Pin (oder den DSEL-Pin, wie oben beschrieben) der Schaltschaltung 14 verursachen, wenn die Schalter der Schaltschaltung 14 infolge des verriegelten Überlastzustands verriegelt sind.
  • Weiterhin kann der Mikrokontroller 12 eingerichtet sein, ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Signal als die Eingangsspannung an der Schaltschaltung 14 auszugeben. In einigen Beispielen kann der Mikrokontroller 12 die Spannung an den DEN-Pin der Schaltschaltung 14 zur Aktivierung oder Deaktivierung der Ausgangsdiagnoseinformationen ausgeben, und die durch den verriegelten Überlastzustand verriegelten Schalter unabhängig von einer Zeit entriegeln, in der der Mikrokontroller 12 eine hohe Spannung oder eine niedrige Spannung des PWM-Eingangsspannungssignals ausgegeben hat. Gleichermaßen kann in den Beispielen, in denen der DSEL-Pin zum Entriegeln benutzt wird, der Mikrokontroller 12 die Spannung an den DSEL-Pin zum Entriegeln unabhängig von einer Zeit ausgeben, in der der Mikrokontroller 12 eine hohe Spannung oder eine niedrige Spannung des PWM-Eingangsspannungssignals ausgegeben hat.
  • Der Mikrokontroller 12 kann entweder ein erstes oder ein zweites Diagnosesignal von der Schaltschaltung 14 als Antwort auf die Ausgabe einer hohen Spannung auf dem DEN-Pin ausgeben, wenn die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand oder einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat (46). Der Mikrokontroller 12 kann bestimmen, ob die Schaltschaltung 14 einen verriegelten Überlastzustand oder einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat, basierend darauf, ob der Mikrokontroller 12 das erste Diagnosesignal oder das zweite, verschiedene Diagnosesignal empfangen hat (48). Wenn der Mikroregler 12 beispielsweise einen Strom mit einer ersten Amplitude als das erste Diagnosesignal empfängt, kann der Mikrokontroller 12 bestimmen, dass die Schaltschaltung 14 den verriegelten Überlastzustand erfahren hat. Wenn der Mikrokontroller 12 einen Strom mit einer zweiten, verschiedenen Amplitude als das zweite Diagnosesignal empfängt, kann der Mikrokontroller 12 bestimmen, dass die Schaltschaltung 14 den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat.
  • Die Verfahren der vorliegenden Anmeldung können in einer Vielzahl von Geräten oder Vorrichtungen mit einer integrierten Schaltung (IC) oder einem Satz von ICs (d. h. ein Chipsatz) implementiert werden. Verschiedene Komponenten, Module oder Einheiten werden in dieser Anmeldung beschrieben, um die funktionellen Aspekte von Vorrichtungen zu betonen, die eingerichtet sind, die offenbarten Verfahren auszuführen, aber nicht unbedingt die Realisierung von verschiedenen Hardware-Einheiten erfordern. Vielmehr können verschiedene Einheiten in einer Hardware-Einheit kombiniert oder durch eine Sammlung von interoperativen Hardwareeinheiten bereitgestellt werden.
  • Verschiedene Beispiele wurden beschrieben. Diese und andere Beispiele sind im Umfang der folgenden Ansprüche enthalten.

Claims (20)

  1. Verfahren, umfassend: Bestimmen, ob eine Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand oder einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat; als Antwort auf das Bestimmen, dass die Schaltschaltung den verriegelten Überlastzustand erfahren hat, Ausgeben eines ersten Diagnosesignals, das anzeigt, dass die Schaltschaltung den verriegelten Überlastzustand erfahren hat; und als Antwort auf das Bestimmen, dass die Schaltschaltung den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat, Ausgeben eines von dem ersten Diagnosesignal verschiedenen zweiten Diagnosesignals, das anzeigt, dass die Schaltschaltung den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausgeben eines ersten Diagnosesignals ein Ausgeben eines Stroms mit einer ersten Amplitude umfasst, und wobei das Ausgeben des zweiten Diagnosesignals ein Ausgeben eines Stroms mit einer von der ersten Amplitude verschiedenen zweiten Amplitude umfasst, wenn keine Eingangsspannung vorliegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Amplitude das Zweifache der zweiten Amplitude beträgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Ausgabe des zweiten Diagnosesignals das Ausgeben des zweiten Diagnosesignals derart umfasst, dass das zweite Diagnosesignal proportional zu einer Ausgangsspannung während einer Anstiegszeit der Ausgangsspannung ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, weiterhin umfassend: Empfangen einer Spannung an einem Diagnosefreigabe-Pin der Schaltschaltung; Aktivieren oder Deaktivieren von Diagnoseinformationen basierend auf der empfangenen Spannung an dem Diagnosefreigabe-Pin; und Entriegeln von Schaltern der Schaltschaltung basierend auf der empfangenen Spannung an dem Diagnosefreigabe-Pin, wenn die Schalter der Schaltschaltung wegen des verriegelten Überlastzustands verriegelt sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, weiterhin umfassend: Empfangen einer Spannung entsprechend einem digitalen Hochpegel an einem Diagnosefreigabe-Pin der Schaltschaltung; Empfangen eines Spannungsübergangs von einem digitalen Hochpegel zu einem digitalen Tiefpegel oder einem digitalen Tiefpegel zu einem digitalen Hochpegel auf einem Diagnoseauswahl-Pin der Schaltschaltung, wenn die Spannung an dem Diagnosefreigabe-Pin der digitale Hochpegel ist; und Entriegeln von Schaltern der Schaltschaltung basierend auf der empfangenen Spannung an dem Diagnoseauswahl-Pin, wenn die Schalter der Schaltschaltung wegen des verriegelten Überlastzustands verriegelt sind, falls die Spannung an dem Diagnosefreigabe-Pin auf dem digitalen Hochpegel ist, wobei die Spannung an dem Diagnoseauswahl-Pin dazu verwendet wird, um einen Eingabe-/Ausgabe-Kanal auszuwählen, dessen Diagnoseinformationen ausgegeben werden sollen.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, weiterhin umfassend: Empfangen der Eingangsspannung als pulsweitenmoduliertes Signal; und Empfangen einer Spannung an einem Diagnosefreigabe-Pin der Schaltschaltung zum Aktivieren oder Deaktivieren einer Ausgabe von Diagnoseinformationen und Entriegeln von verriegelten Schaltern durch den verriegelten Überlastzustand unabhängig von einer Zeit des Empfangs einer hohen Spannung oder einer niedrigen Spannung des pulsweitenmodulierten Eingangsspannungssignals.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei der verriegelte Überlastzustand einen Überstrom, eine Übertemperatur, eine schnelle Änderung der Temperatur, und/oder eine Drain-Source-Spannung eines Schalters größer als ein Schwellenwert, die mehrfach in einem pulsweitenmodulierten Eingangssignal auftritt, umfasst, und wobei der Zustand offener Last ohne Eingangsspannung einen Fall umfasst, bei dem die Eingangsspannung niedrig ist und keine Last mit einem Ausgang des Schaltschaltung verbunden ist.
  9. Schaltschaltung, umfassend: einen Diagnoseausgabe-Pin; und eine Schaltersteuerung, die eingerichtet ist zum: Bestimmen, ob die Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand oder einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat; als Antwort auf das Bestimmen, dass die Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand erfahrenen hat, Ausgeben eines ersten Diagnosesignals, das anzeigt, dass die Schaltschaltung den verriegelten Überlastzustand erfahrenen hat, über den Diagnoseausgabe-Pin; und als Antwort auf das Bestimmen, dass die Schaltschaltung einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat, Ausgeben eines von dem ersten Diagnosesignal verschiedenen zweiten Diagnosesignals, das anzeigt, dass die Schaltschaltung den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat, über den Diagnoseausgabe-Pin.
  10. Schaltschaltung nach Anspruch 9, wobei die Schaltersteuerung eingerichtet ist, einen Strom mit einer ersten Amplitude auszugeben, um das erste Diagnosesignal auszugeben, und einen Strom mit einem von der ersten Amplitude verschiedenen zweiten Amplitude auszugeben, um das zweite Diagnosesignal auszugeben.
  11. Schaltschaltung nach Anspruch 10, wobei die erste Amplitude das Zweifache der zweiten Amplitude beträgt.
  12. Schaltschaltung nach einem der Ansprüche 9–11, wobei, um das zweite Diagnosesignal auszugeben, die Schaltersteuerung eingerichtet ist, das zweite Diagnosesignal derart auszugeben, dass das zweite Diagnosesignal proportional zur Ausgangsspannung während einer Anstiegszeit der Ausgangsspannung ist.
  13. Schaltschaltung nach einem der Ansprüche 9–12, weiterhin umfassend: einen oder mehrere Schalter; und einen Diagnosefreigabe-Pin, wobei die Schaltersteuerung eingerichtet ist, die Ausgabe von Diagnoseinformation basierend auf Spannung, die an dem Diagnosefreigabe-Pin anliegt, zu aktivieren oder zu deaktivieren, und wobei die Schaltersteuerung eingerichtet ist, den einen oder die mehreren Schalter basierend auf der Spannung, die an dem Diagnosefreigabe-Pin anliegt, zu entriegeln, wenn der eine oder die mehreren Schalter der Schaltersteuerung infolge des verriegelten Überlastzustands verriegelt sind.
  14. Schaltschaltung nach einem der Ansprüche 9–13, ferner umfassend: einen oder mehrere Schalter; einen Diagnosefreigabe-Pin; und einen Diagnoseauswahl-Pin, wobei die Schaltersteuerung eingerichtet ist, um einen Eingabe-/Ausgabe-Kanal, dessen Diagnoseinformationen ausgegeben werden sollen, basierend auf einer Spannung an dem Diagnoseauswahl-Pin, auszuwählen, und wobei die Schaltersteuerung eingerichtet ist, den einen oder die mehreren Schalter basierend auf einem Spannungsübergang an dem Diagnosefreigabe-Pin zu entriegeln, wenn der eine oder die mehreren Schalter der Schaltschaltung durch den verriegelten Überlastzustand verriegelt sind, wenn eine Spannung an dem Diagnoseauswahl-Pin auf einem digitalen Hochpegel ist.
  15. Schaltschaltung nach einem der Ansprüche 9–14, weiterhin umfassend: einen Eingabe-Pin, der eingerichtet ist, die Eingangsspannung als pulsweitenmoduliertes Signal zu empfangen; und einen Diagnosefreigabe-Pin, der eingerichtet ist, um eine Spannung zur Aktivierung oder Deaktivierung einer Ausgabe von Diagnoseinformation und zum Entriegeln von Schaltern, die durch den verriegelten Überlastzustand verriegelt wurden, unabhängig von einer Zeit zu empfangen, zu der der Eingabe-Pin eine hohe Spannung oder eine niedrige Spannung des pulsweitenmodulierten Eingangsspannungssignals empfangen hat.
  16. Schaltschaltung nach einem der Ansprüche 9–15, wobei der verriegelte Überlastzustand einen Überstrom, eine Übertemperatur, eine schnelle Änderung der Temperatur, und/oder eine Drain-Source-Spannung eines Schalters, die größer ist als ein Schwellenwert, der mehrere Male innerhalb eines pulsweitenmodulierten Eingangssignals auftritt, umfasst, und wobei der Zustand offener Last ohne Eingangsspannung einen Fall umfasst, in dem die Eingangsspannung niedrig ist und keine Last mit einem Ausgang der Schaltschaltung verbunden ist.
  17. System, umfassend: einen Mikrokontroller, der eingerichtet ist, zu bestimmen, ob eine Schaltschaltung einen verriegelten Überlastzustand oder einen Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat, basierend darauf, ob der Mikrokontroller ein erstes Diagnosesignal aus der Schaltschaltung oder ein von dem ersten Diagnosesignal verschiedenes zweites Diagnosesignal aus dem Schaltschaltung empfangen hat.
  18. System nach Anspruch 17, wobei der Mikrokontroller eingerichtet ist, zu bestimmen, dass die Schaltschaltung den verriegelten Überlastzustand erfahrenen hat, wenn der Mikrokontroller das erste Diagnosesignal empfängt, das einen Strom mit einer ersten Amplitude umfasst, und wobei der Mikrokontroller eingerichtet ist, zu bestimmen, dass die Schaltschaltung den Zustand offener Last ohne Eingangsspannung erfahren hat, wenn der Mikrokontroller das zweite Diagnosesignal empfängt, das einen Strom mit einer von der ersten Amplitude verschiedenen zweiten Amplitude umfasst.
  19. System nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Mikrokontroller eingerichtet ist, eine Ausgabe von Diagnoseinformation von der Schaltschaltung durch die Ausgabe von Spannung an einen Diagnosefreigabe-Pin der Schaltschaltung zu aktivieren oder zu deaktivieren, und wobei der Mikrokontroller eingerichtet ist, das Entriegeln von Schaltern der Schaltschaltung durch Ausgeben von Spannung an den Diagnosefreigabe-Pin der Schaltschaltung oder an einen Diagnoseauswahl-Pin der Schaltschaltung zu verursachen, wenn die Schalter des Schaltschaltung wegen des verriegelten Überlastzustands verriegelt sind.
  20. System nach einem der Ansprüche 17–19, wobei der Mikrokontroller eingerichtet ist, ein pulsweitenmoduliertes Signal als Eingangsspannung an die Schaltschaltung auszugeben, und wobei der Mikrokontroller eingerichtet ist, eine Spannung an einen Diagnosefreigabe-Pin der Schaltschaltung zur Aktivierung oder Deaktivierung einer Ausgabe von Diagnoseinformation und zum Entriegeln von Schaltern, die durch den verriegelten Überlastzustand verriegelt wurden, unabhängig von einer Zeit auszugeben, zu der der Mikrokontroller eine hohe Spannung oder eine niedrige Spannung des pulsweitenmodulierten Eingangsspannungssignals ausgegeben hat.
DE102015100796.7A 2014-01-20 2015-01-20 Differenzierung zwischen Überlast und offener Last in ausgeschalteten Zuständen Pending DE102015100796A1 (de)

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