DE102015114034A1

DE102015114034A1 - Stromüberwachung in Leitstungsschaltvorrichtungen

Info

Publication number: DE102015114034A1
Application number: DE102015114034.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Heiling
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2016-03-10
Also published as: CN105403761A; US20160070279A1; US9541932B2; CN105403761B

Abstract

In einem Beispiel umfasst ein Verfahren: Generieren, durch ein Hauptschaltelement einer Vorrichtung, eines Laststroms; Generieren, durch eine Regelschleife der Vorrichtung, eines Abfühlstroms proportional zum Laststrom; direktes Umwandeln, durch einen Analog-Digital-Wandler (ADC) der Vorrichtung, des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert; und Ausgeben, durch die Vorrichtung und an eine externe Vorrichtung, einer digitalen Repräsentation des Laststroms auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung bezieht sich auf die Umwandlung von elektrischem Strom in eine digitale Repräsentation.
HINTERGRUND
Treiber können verwendet werden, um die Menge an Strom zu steuern, die an Lasten geliefert wird. Treiber können entweder High-Side-Treiber oder Low-Side-Treiber sein. Ein Treiber kann als High-Side-Treiber charakterisiert werden, falls er zwischen einer positiven Energiequelle und einer Last positioniert ist, und kann als Low-Side-Treiber charakterisiert werden, falls er zwischen einer negativen Energiequelle und der Last positioniert ist. In einigen Beispielen kann eine Last durch einen High-Side-Treiber, einen Low-Side-Treiber oder sowohl einen High-Side-Treiber als auch einen Low-Side-Treiber angesteuert werden. In jedem Fall kann es zweckmäßig sein, die Menge an Strom zu messen, die von einem bestimmten Treiber geliefert wird. Beispielsweise kann eine Steuereinheit eines Treibers eine Rückkopplungsschleife implementieren, um die Menge an Strom, die von einem Treiber geliefert wird, auf der Basis der gemessenen Menge an Strom einzustellen. Es ist ein Ziel, Verfahren und Leistungsschaltervorrichtungen vorzusehen, die effektiv Informationen in Bezug auf einen solchen Strom liefern.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, wird vorgesehen. Zusätzlich werden Leistungsschaltervorrichtungen, wie in Anspruch 7 oder 13 definiert, vorgesehen. Die rückbezogenen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Im Allgemeinen ist diese Offenbarung auf Vorrichtungen und Verfahren gerichtet, die Techniken zum direkten Umwandeln eines analogen Stroms proportional zur Menge an Strom, der von einem Treiber an eine Last geliefert wird, in einen digitalen Wert verwenden, ohne zuerst den analogen Strom in einen analogen Spannungswert umzuwandeln.
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren: Generieren, durch ein Hauptschaltelement einer Vorrichtung, eines Laststroms; Generieren, durch eine Regelschleife der Vorrichtung, eines Abfühlstroms proportional zum Laststrom; direktes Umwandeln, durch einen Analog-Digital-Wandler (ADC) der Vorrichtung, des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert; und Ausgeben, durch die Vorrichtung und an eine externe Vorrichtung, einer digitalen Repräsentation des Laststroms auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts.
In einem weiteren Beispiel umfasst eine Leistungsschaltvorrichtung: ein Hauptschaltelement, das ausgelegt ist, einen Laststrom zu generieren; eine Regelschleife, die ausgelegt ist, einen Abfühlstrom proportional zum Laststrom zu generieren; einen Analog-Digital-Wandler (ADC), der ausgelegt ist, den Abfühlstrom direkt in einen digitalen Abfühlstromwert umzuwandeln; und eine Steuereinheit, die ausgelegt ist, eine digitale Repräsentation des Laststroms auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts an eine externe Vorrichtung auszugeben.
In einem weiteren Beispiel umfasst eine Leistungsschaltvorrichtung: Mittel zum Generieren eines Laststroms; Mittel zum Generieren eines Abfühlstroms proportional zum Laststrom; Mittel zum direkten Umwandeln des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert; und Mittel zum Ausgeben, an eine externe Vorrichtung, einer digitalen Repräsentation des Laststroms auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts.
Die Details eines oder mehrerer Beispiele der Offenbarung werden in den beigeschlossenen Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung ausgeführt. Andere Merkmale, Ziele und Vorteile gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie den Ansprüchen hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Konzeptdarstellung eines Systems, das eine beispielhafte Vorrichtung zum Überwachen einer Menge an Strom umfasst, die an eine Last geliefert wird, gemäß einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen dieser Offenbarung.
2 ist ein Blockbild eines Systems, das eine weitere beispielhafte Vorrichtung zum Überwachen einer Menge an Strom umfasst, die an eine Last geliefert wird, gemäß einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen dieser Offenbarung.
3 ist eine Konzeptdarstellung, die beispielhafte Details eines Strom-ADC veranschaulicht, der in einem Treiber enthalten sein kann, wie dem Treiber 22 von 2, gemäß einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen dieser Offenbarung.
4 ist eine grafische Darstellung, die beispielhafte Signale einer beispielhaften Vorrichtung veranschaulicht, welche die Menge an Strom überwacht, die an eine Last geliefert wird, gemäß einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen dieser Offenbarung.
5 ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Betriebe einer beispielhaften Vorrichtung veranschaulicht, welche die Menge an Strom überwacht, die an eine Last geliefert wird, gemäß einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen dieser Offenbarung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Allgemeinen ist diese Offenbarung auf Vorrichtungen und Verfahren gerichtet, die Techniken zum direktem Umwandeln eines analogen Stroms proportional zur Menge an Strom, die von einem Treiber an eine Last geliefert wird, in einen digitalen Wert verwenden, ohne zuerst den analogen Strom in einen analogen Spannungswert umzuwandeln. Beispielsweise kann eine Vorrichtung umfassen: einen Haupttreiber, der verwendet werden kann, um Strom an eine Last zu liefern, eine Regelschleife, die verwendet werden kann, um einen Abfühlstrom proportional zum Laststrom zu generieren, und einen Analog-Digital-Wandler (ADC), der direkt den Abfühlstrom in eine digitale Repräsentation der Menge an Strom umwandeln kann, die an die Last geliefert wird. In einigen Beispielen kann die Vorrichtung einen digitalen Wert auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts bestimmen und den digitalen Wert an eine andere Vorrichtung ausgeben. Im Gegensatz zur Ausgabe einer analogen Repräsentation der Menge an Strom, die an die Last geliefert wird, kann die Vorrichtung auf diese Weise eine digitale Repräsentation der Menge an Strom ausgeben, die an die Last geliefert wird.
1 ist eine Konzeptdarstellung, die ein System veranschaulicht, das eine beispielhafte Vorrichtung zur Überwachung einer Menge an Strom umfasst, die an eine Last geliefert wird, gemäß einer oder mehreren beispielhaften Techniken dieser Offenbarung. Wie in 1 veranschaulicht, umfasst das System 2 einen Treiber 4, eine Last 6, eine Steuereinheit 8, einen Abfühlwiderstand 12 und einen Kondensator 14.
In einigen Beispielen kann das System 2 eine Last 6 umfassen, die ausgelegt sein kann, Energie von einem Treiber 4 zu empfangen. In einigen Beispielen kann die Last 6 eine oder mehrere lichtemittierende Vorrichtungen (z. B. eine oder mehrere Glühbirnen, eine oder mehrere lichtemittierende Dioden (LEDs), eine oder mehrere Laserdioden, und dgl.), eine oder mehrere Batterien, eine oder mehrere Rechnervorrichtungen, eine oder mehrere resistive Vorrichtungen, eine oder mehrere kapazitive Vorrichtungen, eine oder mehrere induktive Vorrichtungen, eine beliebige andere Vorrichtung, die elektrische Energie verwendet, oder eine beliebige Kombination derselben umfassen. Wie in 1 veranschaulicht, kann die Last 6 mit dem Ausgangsverbinder 18 des Treibers 4 so verbunden sein, dass der Treiber 4 ein Low-Side-Treiber in Bezug auf die Last 6 sein kann.
Wie in 1 veranschaulicht, umfasst das System 2 den Treiber 4, der ausgelegt sein kann, die Menge an Strom zu steuern, die durch die Last 6 fließt. In einigen Beispielen umfasst der Treiber 4 einen Eingangsverbinder 16, einen Ausgangsverbinder 18, einen Stromrückkopplungsverbinder 20, einen Masseverbinder 22, einen Gatetreiber 24, einen Haupttreiber 28, einen Abfühltreiber 32, einen Verstärker 34 und einen Regeltreiber 36. Beispiele eines Treibers 4 umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Integrationsschaltungen und diskrete Komponenten.
In einigen Beispielen kann der Treiber 4 einen Eingangsverbinder 16, einen Ausgangsverbinder 18, einen Stromrückkopplungsverbinder 20 und einen Masseverbinder 22 umfassen. In einigen Beispielen kann einer oder können mehrere vom Eingangsverbinder 16, Ausgangsverbinder 18, Stromrückkopplungsverbinder 20 und Masseverbinder 22 Hochspannungs-Schnittstellenverbinder sein, die in einigen Beispielen größer als Verbinder sein können, welche keine Hochspannungs-Schnittstellenverbinder sind. Beispielsweise kann der Stromrückkopplungsverbinder 20 einen Hochspannungs-Schnittstellenverbinder umfassen, um eine oder mehrere Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, wie ISO26262 und/oder IEC61508.
In einigen Beispielen kann der Treiber 4 einen Gatetreiber 24 umfassen, der ausgelegt sein kann, ein Signal auszugeben, um einen oder mehrere Treiber zu steuern. Beispielsweise kann der Gatetreiber 24 ein Steuersignal 26 an die Gates des Haupttreibers 28 und Abfühltreibers 32 ausgeben. In einigen Beispielen kann der Gatetreiber 24 das Steuersignal 26 auf der Basis eines Signals ausgeben, das von einer oder mehreren anderen Komponenten des Systems 2 empfangen wird, wie eines Steuersignals 10, das von der Steuereinheit 8 empfangen wird.
In einigen Beispielen kann der Treiber 4 einen Hauptreiber 28 umfassen, der ausgelegt sein kann, Energie zu liefern, um eine Last auf der Basis eines Steuersignals anzusteuern. Beispielsweise kann der Haupttreiber 28 einen Laststrom 30 für die Treiberlast 6 über den Ausgangsverbinder 18 auf der Basis des Steuersignals 26 generieren. In einigen Beispielen kann der Haupttreiber 28 einen oder mehrere Leistungstransistoren, einen oder mehrere Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), einen oder mehrere Thyristoren, einen oder mehrere bipolare Transistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBTs) und/oder eine Kombination derselben umfassen. Einige beispielhafte MOSFETs, die im Haupttreiber 28 enthalten sein können, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf einen oder mehrere Doppeldiffusions-Metall-Oxid-Halbleiter-(DMOS-)MOSFETs, einen oder mehrere P-Substrat(PMOS-)MOSFETs, einen oder mehrere Graben-(UMOS-)MOSFETs und einen oder mehrere Superübergang-Tiefgraben-MOSFETs (z. B. einen oder mehrere CoolMOS^TM-MOSFETs).
In einigen Beispielen kann der Treiber 4 einen Abfühltreiber 32 umfassen, und die Kombination des Abfühltreibers 32, Verstärkers 34 und Regeltreibers 36 kann eine Regelschleife bilden, die ausgelegt ist, einen Abfühlstrom proportional zu dem Strom zu generieren, der vom Haupttreiber 28 generiert wird. Beispielsweise kann die Regelschleife einen Abfühlstrom 38 generieren, der proportional zum Laststrom 30 ist. In einigen Beispielen kann der Abfühltreiber 32 eine definierte Fraktion des Haupttreibers 28 sein, und die Gate- und Source-Spannungen des Abfühltreibers 32 und Haupttreibers 28 können auf ähnlichen Pegeln sein. Wie in 1 veranschaulicht, kann die Gatespannung des Abfühltreibers 32 und des Haupttreibers 28 auf dem Spannungspegel des Steuersignals 26 sein, und die Source-Spannung des Abfühltreibers 32 und des Haupttreibers 28 kann mit Masse verbunden sein. In einigen Beispielen kann der Abfühltreiber 32 einen oder mehrere Transistoren umfassen, welche der gleiche Typ wie die Transistoren sind, die im Haupttreiber 28 enthalten sind. In einigen Beispielen kann der Abfühltreiber 32 einen oder mehrere Transistoren umfassen, die von einem anderen Typ sind als die im Haupttreiber 28 enthaltenen Transistoren.
In einigen Beispielen kann das System 2 einen Abfühlwiderstand 12 umfassen, welcher ausgelegt sein kann, einen Spannungsabfall proportional zu einem Strom zu generieren, der durch den Abfühlwiderstand 12 fließt. Beispielsweise kann der Abfühlwiderstand 12 ausgelegt sein, einen Spannungsabfall proportional zum Abfühlstrom 38 zu generieren. Wie in 1 veranschaulicht, kann der Abfühlwiderstand 12 mit einem Stromrückkopplungsverbinder 20 des Treibers 4 verbunden sein.
In einigen Beispielen kann das System 2 eine Steuereinheit 8 umfassen, die ausgelegt sein kann, die Menge an Strom zu steuern, die an die Last 6 geliefert wird. In einigen Beispielen kann die Steuereinheit 8 ausgelegt sein, eine Menge an Strom zu bestimmen, die vom Treiber 4 an die Last 6 geliefert wird. Beispielsweise kann die Steuereinheit 8 ausgelegt sein, eine Menge an Strom, die durch den Treiber 4 fließt, auf der Basis eines Spannungsabfalls quer über den Abfühlwiderstand 12 zu bestimmen. Als Beispiel kann die Steuereinheit 8 die Menge an Strom, die durch den Treiber 4 fließt, gemäß der nachstehenden Gleichung (1) bestimmen, wobei I_D4 die Menge an Strom ist, die durch den Treiber 4 fließt, K das Verhältnis des Laststroms 30 zum Abfühlstrom 38 ist, V_R12 der Spannungsabfall quer über den Abfühlwiderstand 12 ist, ein R_R12 der Widerstand des Abfühlwiderstands 12 ist (welcher der Steuereinheit 8 bekannt sein kann).
In einigen Beispielen kann die Steuereinheit 8 einen Analog-Digital-Wandler (ADC) umfassen, der ausgelegt ist, einen oder mehrere digitale Abtastwerte zu generieren, die einem Spannungsabfall entsprechen, wie dem Spannungsabfall quer über den Abfühlwiderstand 12. In einigen Beispielen kann die Steuereinheit 8 ausgelegt sein, die Menge an Strom zu steuern, die vom Treiber 4 an die Last 6 geliefert wird. Beispielsweise kann die Steuereinheit 8 ein Steuersignal 10 an den Treiber 4 ausgeben (z. B. an den Gatetreiber 24 über den Eingangsverbinder 16), um die Menge an Strom zu steuern, die vom Treiber 4 an die Last 6 geliefert wird. Beispiele der Steuereinheit 8 können umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf einen oder mehrere Prozessoren, einschließlich eines oder mehrerer Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifische Integrationsschaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gateanordnungen (FPGAs) oder beliebige andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltungen, sowie Kombinationen solcher Komponenten.
Im Betrieb kann die Steuereinheit 8 die Menge an Strom bestimmen, die durch den Treiber 4 fließt, auf der Basis eines Spannungsabfalls quer über den Abfühlwiderstand 12. Beispielsweise kann der Gatetreiber 24 ein Steuersignal 26 an die Gates sowohl des Haupttreibers 28 als auch des Abfühltreibers 32 ausgeben. Ansprechend auf den Empfang des Steuersignals 26 kann der Haupttreiber 28 veranlassen, dass der Laststrom 30 durch die Last 6 fließt. Der Verstärker 34 und der Regeltreiber 36 können veranlassen, dass die Drain-Spannung des Abfühltreibers 32 der Drain-Spannung des Haupttreibers 28 folgt. Zusätzlich können die Source-Spannungen des Abfühltreibers 32 und Haupttreibers 28 aneinander gebunden werden, so dass der durch den Abfühltreiber 32 fließende Strom (z. B. Abfühlstrom 38) proportional zu dem Strom ist, der durch den Haupttreiber 28 fließt (d. h. Laststrom 30).
Der Abfühlstrom 38 kann durch den Abfühlwiderstand 12 geführt werden, um so einen Spannungsabfall quer über den Abfühlwiderstand 12 zu generieren, der proportional zum Laststrom 30 ist. Die Steuereinheit 8 kann einen digitalen Abtastwert des Spannungsabfalls quer über den Abfühlwiderstand 12 abfangen und den abgefangenen Abtastwert verwenden, um einen Wert des Laststroms 30 zu bestimmen.
In einigen Beispielen kann es jedoch unzweckmäßig sein, den Abfühlstrom 38 in ein analoges Spannungssignal umzuwandeln (d. h. den Spannungsabfall quer über den Abfühlwiderstand 12), bevor das analoge Spannungssignal in einen digitalen Abtastwert umgewandelt wird. Beispielsweise kann das Umwandeln der Strominformationen in Spannungsinformationen, bevor sie geeignet digitalisiert werden können, zusätzliche Probleme und Fehler in das System einbringen. Als Beispiel kann das Umwandeln der Strominformationen in Spannungsinformationen eine oder mehrere externe Referenzvorrichtungen erfordern, wie einen Abfühlwiderstand 12 und eine externe Spannungsreferenz. Als weiteres Beispiel, wie von 1 veranschaulicht, kann das Umwandeln der Strominformationen in Spannungsinformationen erfordern, dass das analoge Signal die Grenze davon überschreitet, ein chipinternes Signal zu sein, in Bezug auf den Treiber 4, dazu ein externes analoges Signal zu sein, das einer erhöhten Interferenz und erhöhten Rauschpegeln ausgesetzt sein kann.
In einigen Beispielen kann die Gesamtleistung, wie die Genauigkeit, mit der eine Steuereinheit 8 den Wert des Laststroms 30 bestimmen kann, stark von der Eingangsspannungs-Versetzungsleistung des Verstärkers 34 abhängig sein, da das Spannungspotential des Haupttreibers 28 und des Abfühltreibers 32 auf demselben Pegel gehalten werden. Falls das Spannungspotenzial des Haupttreibers 28 und des Abfühltreibers 32 nicht auf demselben Pegel sind, kann das Ergebnis der obigen Gleichung (1) nicht gültig sein. Für kleinere Lastströme, wie 50 mA, kann der Spannungsabfall quer über einen Haupttreiber, wie einen 100 Milli-Ohm Haupttreiber, jedoch sehr klein werden (z. B. 0,05 A·0,1 Ohm = 5 mV). Bekannte Verstärker ohne Zerhackerkompensation können letztendlich Eingangsspannungsversetzungen im Bereich von +/–3 mV erreichen, was im gleichen Bereich sein kann wie ein Zielregelsignal. Mittels Zerhackertechniken kann die Eingangsspannungsversetzung des Verstärkers 34 auf z. B. +/–100 μV reduziert werden. Zerhackertechniken können jedoch ein Filtern in bekannten Implementierungen des Standes der Technik erfordern, um effektiv zu werden, was die dynamische Leistung eines derartigen Systems einschränken kann.
Als solche ist die Gesamtleistung des Systems 2 von der Eingangsspannungsversetzung eines Verstärkers 34 abhängig, in einigen Beispielen kann der Verstärker 34 z. B. einen Hochleistungs-Zerhackerverstärker umfassen, um dieses Problem zu überwinden. Obwohl die Implementierung von Zerhackertechniken das Versetzungsproblem lösen kann, kann die Implementierung von Zerhackertechniken auch zusätzliche Maßnahmen erfordern, wie ein Filtern oder eine Mittelwertbildung, was die dynamische Leistung des Systems 2 negativ beeinflussen kann. Beispielsweise kann ein Kondensator 14 im Filterabfühlstrom 38 als Ausgang vom Stromrückkopplungsverbinder 20 enthalten sein. Zusätzlich kann die Implementierung von Zerhackertechniken die Verwendung des in der Steuereinheit 8 enthaltenen ADC erhöhen, was ein Flaschenhals in Bezug auf die Ressourcen der Steuereinheit 8 sein kann. Als solches kann es zweckmäßig sein, direkt eine digitale Repräsentation des Abfühlstroms 38 zu generieren, ohne zuerst einen analogen Abfühlstrom 38 in einen analogen Spannungswert umzuwandeln. Zusätzlich kann es zweckmäßig sein, direkt die digitale Repräsentation des Abfühlstroms 38 unter Verwendung von Vorrichtungen zu generieren, die innerhalb des Treibers 4 angeordnet sind, so dass eine analoge Repräsentation des Abfühlstroms 38 ein chipinternes Signal sein kann.
2 ist eine Konzeptdarstellung, die ein beispielhaftes System 42 veranschaulicht, das eine beispielhafte Vorrichtung zur Überwachung einer Menge an Strom umfasst, die an eine Last geliefert wird, gemäß einer oder mehrerer beispielhafter Techniken dieser Offenbarung. Wie in 2 veranschaulicht, umfasst das System 42 einen Treiber 44, eine Last 46 und eine Steuereinheit 48.
In einigen Beispielen kann das System 42 eine Last 46 umfassen, die ausgelegt sein kann, Operationen ähnlich der Last 6 von 1 vorzunehmen. Beispielsweise kann die Last 46 ausgelegt sein, Energie vom Treiber 44 zu empfangen. In einigen Beispielen kann die Last 46 eine oder mehrere lichtemittierende Vorrichtungen, (z. B. eine oder mehrere Glühbirnen, eine oder mehrere lichtemittierende Dioden (LEDs), eine oder mehrere Laserdioden, und dgl.), eine oder mehrere Batterien, eine oder mehrere Rechnervorrichtungen, eine oder mehrere resistive Vorrichtungen, eine oder mehrere kapazitive Vorrichtungen, eine oder mehrere induktive Vorrichtungen, eine beliebige andere Vorrichtung, die elektrische Energie verwendet, oder eine beliebige Kombination derselben umfassen. Wie in 2 veranschaulicht, kann die Last 46 mit dem Ausgangsverbinder 52 des Treibers 54 so verbunden sein, dass der Treiber 54 ein Low-Side-Treiber in Bezug auf die Last 46 sein kann.
In einigen Beispielen kann das System 42 eine Steuereinheit 48 umfassen, die ausgelegt sein kann, Operationen ähnlich der Steuereinheit 8 von 1 vorzunehmen. Im Gegensatz zur Steuereinheit 8 von 1 (welche die Menge an Strom bestimmt, die durch die Last fließt, auf der Basis eines Spannungsabfalls quer über einen Abfühlwiderstand), kann jedoch die Steuereinheit 48 die Menge an Strom bestimmen, die durch die Last 46 und/oder den Haupttreiber 64 fließt, indem ein digitales Signal vom Treiber 44 empfangen wird, das die Menge an Strom anzeigt, die durch die Last 46 und/oder den Haupttreiber 64 fließt. Beispiele der Steuereinheit 48 können umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf einen oder mehrere Prozessoren, einschließlich eines oder mehrerer Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifische Integrationsschaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gateanordnungen (FPGAs) oder beliebige andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltungen, sowie Kombinationen solcher Komponenten.
In einigen Beispielen kann das System 42 einen Treiber 44 umfassen, der ausgelegt sein kann, Operationen ähnlich dem Treiber 4 von 1 vorzunehmen. Beispielsweise kann der Treiber 44 ausgelegt sein, die Menge an Strom zu steuern, die durch die Last 46 fließt, und ein Signal auszugeben, das die Menge an Strom repräsentiert, die durch die Last 46 fließt. Im Gegensatz zum Treiber 4 von 1, der eine analoge Repräsentation des durch die Last 46 fließenden Stroms ausgibt, kann der Treiber 44 jedoch eine digitale Repräsentation des durch die Last 46 fließenden Stroms ausgeben. Wie in 2 veranschaulicht, kann der Treiber 44 einen Eingangsverbinder 52, einen Ausgangsverbinder 54, einen digitalen Schnittstellenverbinder 56, einen Masseverbinder 58, einen Gatetreiber 60, einen Haupttreiber 64, einen Abfühltreiber 68, einen Verstärker 70, einen Regeltreiber 72, einen Puffer 74, einen Strom-ADC 76, eine Steuereinheit 78 und Korrekturdaten 80 umfassen.
In einigen Beispielen kann der Treiber 44 einen Eingangsverbinder 52, einen Ausgangsverbinder 54, einen digitalen Schnittstellenverbinder 56 und einen Masseverbinder 58 umfassen. In einigen Beispielen kann oder können einer oder mehrere vom Eingangsverbinder 52, Ausgangsverbinder 54, digitalen Schnittstellenverbinder 56 und Masseverbinder 58 Hochspannungs-Schnittstellenverbinder sein, die in einigen Beispielen größer sein können als Verbinder, die keine Hochspannungs-Schnittstellenverbinder sind. Im Gegensatz zum Stromrückkopplungsverbinder 20 von 1, der für den einzigen Zweck der Ausgabe des Abfühlstroms 38 eingeschlossen ist, kann der digitale Schnittstellenverbinder 56 jedoch im Treiber 44 für einen oder mehrere andere Zwecke eingeschlossen sein, und nicht insbesondere um die digitale Repräsentation des Stroms auszugeben. Als solche sind durch das Ausgeben der digitalen Repräsentation des Stroms über bereits existierende Pins keine zusätzlichen Hochspannungs-resistente Schnittstellen erforderlich (obwohl der digitale Schnittstellenverbinder 56 Hochspannungs-resistent sein kann).
In einigen Beispielen kann der Treiber 44 einen Gatetreiber 60 umfassen, der ausgelegt sein kann, Operationen ähnlich dem Gatetreiber 24 von 1 vorzunehmen. Beispielsweise kann der Gatetreiber 60 ausgelegt sein, ein Signal auszugeben, um einen oder mehrere Treiber zu steuern. Wie in 2 veranschaulicht, kann der Gatetreiber 60 ein Steuersignal 62 an die Gates des Haupttreibers 64 und Abfühltreibers 68 ausgeben. In einigen Beispielen kann der Gatetreiber 60 ein Steuersignal 62 auf der Basis eines Signals ausgeben, das von einer oder mehreren Komponenten des Systems 42 empfangen wird, wie des Steuersignals 50, das von der Steuereinheit 48 empfangen wird. In einigen Beispielen kann der Haupttreiber 64 einen oder mehrere Leistungstransisotren, einen oder mehrere Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), einen oder mehrere Thyristoren, einen oder mehrere bipolare Transistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBTs) und/oder eine Kombination derselben umfassen. Einige beispielhafte MOSFETs, die im Haupttreiber 64 enthalten sein können, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf einen oder mehrere Doppeldiffusions-Metall-Oxid-Halbleiter-(DMOS-)MOSFETs, einen oder mehrere P-Substrat-(PMOS-)MOSFETs, einen oder mehrere Graben-(UMOS-)MOSFETs und einen oder mehrere Superübergang-Tiefgraben-MOSFETs (z. B. einen oder mehrere CoolMOS^TM-MOSFETs).
In einigen Beispielen kann der Treiber 44 einen Abfühltreiber 68 umfassen, der, in Verbindung mit dem Verstärker 70 und dem Regeltreiber 72, eine Regelschleife bildet, die ausgelegt ist, einen Abfühlstrom proportional zu dem Strom zu generieren, der vom Haupttreiber 64 generiert wird. Beispielsweise kann die Regelschleife einen Abfühlstrom 79 generieren, der proportional zum Laststrom 66 sein kann. In einigen Beispielen kann der Abfühltreiber 68 eine definierte Fraktion des Haupttreibers 64 sein, und die Gate- und Source-Spannungen des Abfühltreibers 68 und Haupttreibers 64 können auf ähnlichen Pegeln sein. Wie in 1 veranschaulicht, kann die Gatespannung des Abfühltreibers 68 und des Haupttreibers 64 auf dem Spannungspegel des Steuersignals 62 sein, und die Source-Spannung des Abfühltreibers 68 und Haupttreibers 64 kann mit Masse verbunden sein. In einigen Beispielen kann der Abfühltreiber 68 einen oder mehrere Transistoren umfassen, die der gleiche Typ wie die Transistoren sind, die im Haupttreiber 64 enthalten sind. In einigen Beispielen kann der Abfühltreiber 68 einen oder mehrere Transistoren umfassen, die von einem anderen Typ sind als die im Haupttreiber 64 enthaltenen Transistoren.
In einigen Beispielen kann der Treiber 44 einen Verstärker 70 umfassen, der, wie oben diskutiert, eine Komponente in der Regelschleife sein kann. In einigen Beispielen kann der Verstärker 70 einen Zerhackerverstärker umfassen, der ausgelegt ist, in einer Mehrzahl von Zuständen zu arbeiten. Beispielsweise kann der Verstärker 70 zwischen der Mehrzahl von Zuständen auf der Basis eines Zerhackertakts 86 hin- und hergehen, der von der Steuereinheit 78 über einen Puffer 74 empfangen werden kann.
In einigen Beispielen kann der Treiber 44 einen Strom-ADC 76 umfassen, der ausgelegt sein kann, eine digitale Repräsentation eines analogen Stromsignals zu generieren. Beispielsweise kann der ADC 76 eine digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 generieren. In einigen Beispielen kann der ADC 76 eine digitale Repräsentation des Abfühlstroms in Verbindung mit der Steuereinheit 78 generieren. Beispielsweise kann der ADC 76 ein Steuersignal 84 von der Steuereinheit 78 empfangen, das den ADC 76 veranlasst, Daten 82 auszugeben, die von der Steuereinheit 78 verwendet werden können, um die digitale Repräsentation zu generieren. Zusätzliche Details eines Beispiels eines ADC 76 werden nachstehend mit Bezugnahme auf 3 diskutiert.
In einigen Beispielen kann der Treiber 44 eine Steuereinheit 78 umfassen, die ausgelegt sein kann, die digitale Repräsentation des Abfühlstroms in Verbindung mit dem Strom-ADC 76 zu generieren. Beispielsweise kann die Steuereinheit 78 einen Zerhackertakt 86 ausgeben, um den Verstärker 70 zu veranlassen, zwischen Betriebszuständen hin- und herzugehen, und ein ADC-Steuersignal 78 an den Strom-ADC 76 auszugeben, um den Strom-ADC 76 zu veranlssen, Daten 82 auszugeben, die von der Steuereinheit 78 verwendet werden können, um die digitale Repräsentation zu generieren. In einigen Beispielen kann die Steuereinheit 78 den Zerhackertakt 86 und das ADC-Steuersignal 84 so ausgeben, dass der Strom-ADC 76 und der Verstärker 70 synchron arbeiten.
In einigen Beispielen kann die Steuereinheit 78 die digitale Repräsentation des durch die Last 6 fließenden Stroms einstellen. Als Beispiel kann die Steuereinheit 78 Versetzungsfehler und Verstärkungsfehler kompensieren, die entweder durch den Strom-Digital-Umwandlungsprozess oder durch die Regelschleife eingebracht wurden. Als Beispiel kann die Steuereinheit 78 Fehler reduzieren oder eliminieren, die durch Temperatureffekte verursacht wurden. In einigen Beispielen kann die Steuereinheit 78 Korrekturdaten 80 verwenden, um die digitale Repräsentation einzustellen. Beispielsweise können die Korrekturdaten 80 vorrichtungsspezifische Kalibrierungsdaten umfassen, die verwendet werden können, um z. B. eine Produktionsausbreitung einer oder mehrerer Komponenten des Treibers 44 zu kompensieren, wie des Strom-ADC 76, in Bezug auf Versetzung, Verstärkung und Temperaturverhalten.
In jedem Fall kann die Steuereinheit 78 ausgelegt sein, die digitale Repräsentation an eine oder mehrere Vorrichtungen des Systems 42 auszugeben, wie die Steuereinheit 48. Die Steuereinheit 78 kann die digitale Repräsentation unter Verwendung eines beliebigen geeigneten digitalen Kommunikationsschemas ausgeben, wie einer Inter-Integrationsschaltung (I2C), seriellen peripheren Schnittstelle (SPI) oder eines anderen Kommunikationsschemas. Beispiele der Steuereinheit 78 können umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf einen oder mehrere Prozessoren, einschließlich eines oder mehrerer Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifische Integrationsschaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gateanordnungen (FPGAs) oder beliebige andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltungen, sowie Kombinationen solcher Komponenten.
3 ist eine Konzeptdarstellung, die beispielhafte Details eines Strom-ADC veranschaulicht, der in einem Treiber, wie dem Treiber 44 von 2, enthalten sein kann, gemäß einer oder mehrerer beispielhafter Techniken dieser Offenbarung. Wie in 3 veranschaulicht, umfasst der Strom-ADC 76 eine Referenzstromquelle 90, einen Transistor 92, eine Spannungsquelle 94, Stromquellen 96A bis 96D (kollektiv „binäre gewichtete Sromquellen 96”), Schalter 98A bis 98D (kollektiv „Schalter 98”) und einen Puffer 100.
Der Strom-ADC 76 kann eine Referenzstromquelle 90 umfassen, die ausgelegt sein kann, einen Referenzstrom (z. B. I_ref) zu generieren, und einen Transistor 92, der in Tandemanordnung mit der Referenzstromquelle 90 und der Spannungsquelle 94 kollektiv binär gewichtete Stromquellen 96 mit dem Referenzstrom (z. B. I_ref) vorspannen kann.
Der Strom-ADC 76 kann binär gewichtete Stromquellen 96 umfassen, die jeweils ausgelegt sein können, einen jeweiligen binären gewichteten Strom zu generieren. Beispielsweise kann die binär gewichtete Stromquelle 96A ausgelegt sein, einen Strom 1·I_ref zu generieren, die binär gewichtete Stromquelle 96B kann ausgelegt sein, einen Strom 2·I_ref zu generieren, die binär gewichtete Stromquelle 96C kann ausgelegt sein, einen Strom 4·I_ref zu generieren, und die binär gewichtete Stromquelle 96D kann ausgelegt sein, einen Strom 8·I_ref zu generieren. Obwohl in 3 mit vier Stromquellen dargestellt, kann die binär gewichtete Stromquelle 96 variierende Mengen von Stromquellen umfassen, in Abhängigkeit von der gewünschten Auflösung der digitalen Repräsentation des Stromwerts. Beispielsweise kann durch die Erhöhung der Menge binär gewichteter Stromquellen 96 der Treiber 44 die digitale Repräsentation des Stromwerts mit erhöhter Auflösung bestimmen, und umgekehrt.
Der Strom-ADC 76 kann Schalter 98 umfassen, die ausgelegt sein können, jeweilige binäre gewichtete Stromquellen mit dem Knoten 99 selektiv zu koppen. Wie in 3 veranschaulicht, können die Schalter 98 die jeweiligen binär gewichteten Stromquellen selektiv mit dem Knoten 99 auf der Basis jeweiliger ADC-Steuersignale 84A bis 84D koppeln.
Der Strom-ADC 76 kann einen Puffer 100 umfassen, der ausgelegt sein kann, das Signal 82 auszugeben, um anzuzeigen, ob die Menge an Strom, die kollektiv von den binären gewichteten Stromquellen der binär gewichteten Stromquellen 96, gekoppelt mit dem Knoten, ausgegeben wird, größer ist als der Abfühlstrom 79.
Mit Bezugnahme auf sowohl 2 als auch 3 und gemäß einer oder mehrerer Techniken dieser Offenbarung kann der Treiber 44 eine digitale Repräsentation der Menge an Strom ausgeben, die durch die Last 46 und den Haupttransistor 64 fließt. Im Betrieb kann der Gatetreiber 60 ein Steuersignal 62 an die Gates sowohl des Haupttreibers 64 als auch des Abfühltreibers 68 ausgeben. Ansprechend auf den Empfang des Steuersignals 62 kann der Haupttreiber 64 den Laststrom 66 veranlassen, durch die Last 46 zu fließen. Der Verstärker 70 und der Regeltreiber 72 können veranlassen, dass die Drain-Spannung des Abfühltreibers 68 der Drain-Spannung des Haupttreibers 64 folgt. Zusätzlich können die Source-Spannungen des Abfühltreibers 68 und des Haupttreibers 64 aneinander gebunden werden, so dass der durch den Abfühltreiber 68 fließende Strom (d. h. der Abfühlstrom 79) proportional ist zum durch den Haupttreiber 64 fließenden Strom (d. h. zum Laststrom 66).
Während einer ersten Zeitperiode kann die Steuereinheit 78 ein Steuersignal 86 ausgeben, so dass der Verstärker 70 in einem ersten Zustand arbeitet. Während der Verstärker 70 im ersten Zustand arbeitet, können die Steuereinheit 78 und der Strom-ADC 76 eine erste digitale Approximation des Abfühlstroms 79 bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 78 aufeinanderfolgend die erste digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 unter Verwendung einer binären Suche approximieren. Als Beispiel, wo der Strom-ADC 76 vier binäre gewichtete Stromquellen 96 umfasst, so dass die möglichen Werte der ersten digitalen Repräsentation zwischen 0 und 15 liegen (d. h. 16 mögliche Codes), kann die Steuereinheit 78 anfänglich einen ersten Code auswählen und Ausgangs-ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem ausgewählten ersten Code entspricht. Wenn der ausgewählte Code beispielsweise 8 ist, kann die Steuereinheit 78 das ADC-Steuersignal 84D ausgeben, um den Schalter 98D zu veranlassen, die binäre gewichtete Stromquelle 96D mit dem Knoten 99 zu koppeln, und die Steuersignale 84A bis 84C, um die Schalter 98A bis 98C zu veranlassen, die binären gewichteten Stromquellen 96A bis 96C vom Knoten 99 zu entkoppeln.
Obwohl der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem ausgewählten ersten Code entspricht, kann der Puffer 100 bestimmen, ob der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, größer ist als der Abfühlstrom 79. Falls der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, beispielsweise größer ist als der Abfühlstrom 79, kann der Puffer 100 Daten 82 an die Steuereinheit 78 mit einem Logik-Hoch-Signal ausgeben, und umgekehrt. Falls die Daten 82 ein Logik-Hoch-Signal sind, kann die Steuereinheit 78 bestimmen, dass der Abfühlstrom 79 kleiner ist als der erste Code, und umgekehrt.
Die Steuereinheit 78 kann einen zweiten Code auswählen und ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem zweiten Code entspricht. In einigen Beispielen kann die Steuereinheit 78 den zweiten Code auf der Basis der Bestimmung auswählen, ob der Abfühlstrom 79 größer oder kleiner als der Strom war, der dem ersten Code entspricht. Falls als Beispiel die Steuereinheit 78 bestimmt, dass der Abfühlstrom 79 kleiner war als der erste Code, kann die Steuereinheit 78 den zweiten Code als kleiner als den ersten Code auswählen. Falls als weiteres Beispiel die Steuereinheit 78 bestimmt, dass der Abfühlstrom 79 größer war als der ersten Code, kann die Steuereinheit 78 den zweiten Code als größer als den ersten Code auswählen.
Obwohl der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem ausgewählten zweiten Code entspricht, kann der Puffer 100 bestimmen, ob der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, größer ist als der Abfühlstrom 79, und entsprechende Daten 82 an die Steuereinheit 78 ausgeben. Falls die Daten 82 ein Logik-Hoch-Signal sind, kann die Steuereinheit 78 bestimmen, dass der Abfühlstrom 79 kleiner ist als der zweite Code, und umgekehrt.
Auf der Basis der Vergleiche kann die Steuereinheit 78 fortsetzen, die erste digitale Approximation des Abfühlstroms 79 zu verfeinern. Falls als Beispiel die Steuereinheit 78 bestimmt, dass der Abfühlstrom 79 größer ist als der erste Code und kleiner als der zweite Code, kann die Steuereinheit 78 einen dritten Code zwischen dem ersten Code und dem zweiten Code auswählen. Falls als weiteres Beispiel die Steuereinheit 78 bestimmt, dass der Abfühlstrom 79 größer ist als sowohl der erste Code als auch der zweite Code, kann die Steuereinheit 78 einen dritten Code auswählen, der größer ist als sowohl der erste Code als auch der zweite Code. Falls als weiteres Beispiel die Steuereinheit 78 bestimmt, dass der Abfühlstrom kleiner ist als sowohl der erste Code als auch der zweite Code, kann die Steuereinheit 78 einen dritten Code auswählen, der kleiner ist als sowohl der erste Code als auch der zweite Code. In jedem Fall kann die Steuereinheit 78 ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem dritten Code entspricht.
Obwohl der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem ausgewählten dritten Code entspricht, kann der Puffer 100 bestimmen, ob der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, größer ist als der Abfühlstrom 79, und entsprechende Daten 82 an die Steuereinheit 78 ausgeben. Falls die Daten 82 ein Logik-Hoch-Signal sind, kann die Steuereinheit4 78 bestimmen, dass der Abfühlstrom 79 kleiner ist als der dritte Code, und umgekehrt.
In einigen Beispielen kann die Steuereinheit 78 die erste digitale Approximation des Abfühlstroms 79 auf der Basis der Ergebnisse bestimmen. Falls beispielsweise der dritten Code zwischen dem ersten Code und dem zweiten Code ist und die Steuereinheit 78 bestimmt, dass der Abfühlstrom 79 größer ist als der dritte Code, kann die Steuereinheit 78 bestimmen, dass die erste digitale Approximation des Abfühlstroms 79 zwischen dem dritten Code und dem zweiten Code ist.
In einigen Beispielen kann die Steuereinheit 78 fortsetzen, diese Schritte zu wiederholen (d. h. Auswählen eines Codes, Ausgeben der entsprechenden ADC-Steuersignale 84 und Bestimmen, ob der entsprechende Strom größer oder kleiner ist als der Abfühlstrom 79), z. B. um die erste digitale Approximation des Abfühlstroms zu verfeinern. Falls beispielsweise der dritte Code zwischen dem ersten Code und dem zweiten Code ist und die Steuereinheit 78 bestimmt, dass der Abfühlstrom 79 größer ist als der dritte Code, kann die Steuereinheit 78 einen vierten Code zwischen dem dritten Code und dem zweiten Code auswählen. Auf diese Weisekann die Steuereinheit 78 die erste digitale Approximation des Abfühlstroms 79 unter Verwendung aufeinanderfolgender Approximationen bestimmen.
In einigen Beispielen kann der Pegel des Abfühlstroms 79 vom Betriebszustand des Verstärkers 70 abhängig sein. Beispielsweise kann der Pegel des Abfühlstroms 79 höher sein, wenn der Verstärker 70 im ersten Zustand arbeitet, und niedriger, wenn der Verstärker 70 im zweiten Zustand arbeitet. Die Differenz zwischen dem Pegel des Abfühlstroms 79, wenn der Verstärker 70 im ersten Zustand arbeitet, und dem Pegel des Abfühlstroms 79, wenn der Verstärker 70 im zweiten Zustand arbeitet, kann jedoch begrenzt sein. Als solche kann die digitale Approximation des Abfühlstroms 79, die bestimmt wird, wenn der Verstärker 70 im ersten Zustand arbeitet, ähnlich einer zweiten digitalen Approximation des Abfühlstroms 79 sein, die bestimmt wird, wenn der Verstärker 70 in einem zweiten Zustand arbeitet.
Während einer zweiten Zeitperiode, um die zweite digitale Approximation des Abfühlstroms 79 zu bestimmen, kann die Steuereinheit ein Steuersignal 86 ausgeben, so dass der Verstärker 70 in einem zweiten Zustand arbeitet. Wenn der Verstärker 70 im zweiten Zustand arbeitet, können die Steuereinheit 78 und der Strom-ADC 76 die zweite digitale Approximation des Abfühlstroms 79 bestimmen. Beispielsweise kann auf der Basis der Daten 82 die Steuereinheit 78 einen fünften Code auswählen und ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem fünften Code entspricht. In einigen Beispielen kann die Steuereinheit 78 einen fünften Code auf der Basis der ersten digitalen Approximation des Abfühlstroms 79 auswählen. Falls als Beispiel die erste digitale Approximation des Abfühlstroms 79 dem vierten Code entspricht, kann die Steuereinheit 78 den fünften Code als identisch mit dem vierten Code auswählen. Falls als weiteres Beispiel die erste digitale Approximation des Abfühlstroms 79 dem vierten Code entspricht, kann die Steuereinheit 78 den fünften Code als nächsten Code auswählen, der größer/kleiner ist als der vierte Code. In dem Fall kann die Steuereinheit 78 ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem fünften Code entspricht.
Obwohl der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem ausgewählten fünften Code entspricht, kann der Puffer 100 bestimmen, ob der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, größer ist als der Abfühlstrom 79, und entsprechende Daten 82 an die Steuereinheit 78 ausgeben. Falls die Daten 82 ein Logik-Hoch-Signal sind, kann die Steuereinheit4 78 bestimmen, dass die zweite digitale Approximation des Abfühlstroms 79 kleiner ist als der fünfte Code, und umgekehrt.
Wie oben diskutiert, kann die erste digitale Approximation des Abfühlstroms 79, die bestimmt wird, wenn der Verstärker 70 im ersten Zustand arbeitet, ähnlich einer zweiten digitalen Approximation des Abfühlstroms 79 sein, die bestimmt wird, wenn der Verstärker 70 im zweiten Zustand arbeitet. Als solche kann die Steuereinheit die zweite digitale Approximation des Abfühlstroms 79 auf der Basis der ersten digitalen Approximation des Abfühlstroms 79 in einer kürzeren Zeit bestimmen als der Zeit, die verwendet wird, um die erste digitale Approximation des Abfühlstroms 79 zu bestimmen (z. B. kann die Länge der zweiten Zeitperiode kürzer sein als die Länge der ersten Zeitperiode).
In jedem Fall kann die Steuereinheit 78 eine endgültige digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 auf der Basis der ersten digitalen Approximation des Abfühlstroms 79 und der zweiten digitalen Approximation des Abfühlstroms 79 bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 78 die endgültige digitale Approximation gemäß der nachstehenden Gleichung (2) bestimmen, wobei DI_sense79 die endgültige digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 ist, DI_{sense79;A70=1} die erste digitale Approximation des Abfühlstroms 79 ist (z. B. während der Verstärker 70 im ersten Zustand arbeitet), und DI_{sense79;A70=2} die zweite digitale Approximation des Abfühlstroms 79 ist (z. B. während der Verstärker 70 im zweiten Zustand arbeitet).
In einigen Beispielen kann die Steuereinheit 78 ausgelegt sein, ein Ergebnis der Gleichung (2) durch das Vornehmen einer einfachen Summierungs- und Verschiebungsoperation zu berechnen (z. B. kann das niedrigstwertige Bit (LSB) entweder verworfen oder für eine erhöhte Auflösung verwendet werden). Da die endgültige digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 ein digitaler Wert ist, kann die Steuereinheit 78 leicht eine oder mehrere Anpassungen vornehmen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 78 die endgültige digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 einstellen, um Versetzungsfehler und Verstärkungsfehler zu kompensieren, die entweder durch den Strom-Digital-Umwandlungsprozess oder durch die Regelschleife eingebracht wurden. Auf diese Weise kann der Treiber 44 eine digitale Repräsentation des Laststroms 66 ausgeben (z. B. eine digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79, der proportional zum Laststrom 66 ist), was zu keiner weiteren Verarbeitung führt.
In jedem Fall kann die Steuereinheit 78 die endgültige digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 an eine oder mehrere externe Vorrichtungen ausgeben. Beispielsweise kann die Steuereinheit 78 die endgültige digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 an die Steuereinheit 48 als Digitalsignal(e) 88 ausgeben (z. B. unter Verwendung eines beliebigen digitalen Kommunikationsschemas, wie einer Inter-Ingetrationsschaltung (I2C), seriellen peripheren Schnittstelle (SPI) und dgl.). In einigen Beispielen kann, im Gegensatz zur Ausgabe der endgültigen digitalen Repräsentation des Abfühlstroms 79, die Steuereinheit 78 die endgültige digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 einstellen, um eine endgültige digitale Repräsentation des Laststroms 66 zu generieren und die endgültige digitale Repräsentation des Laststroms 66 an die eine oder mehrere externe Vorrichtungen auszugeben.
4 ist eine grafische Darstellung, die beispielhafte Signale eines beispielhaften Systems veranschaulicht, das eine digitale Repräsentation der Menge an Strom bestimmt, die an eine Last geliefert wird, gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung. Wie in 4 veranschaulicht, kann die grafische Darstellung 400 eine horizontale Achse, welche die Zeit repräsentiert, eine linke vertikale Achse, die einen Strom repräsentiert, eine rechte vertikale Achse, die Codewerte repräsentiert, eine Kurve 402, die ein erstes Stromsignal repräsentiert, eine Kurve 404, die ein zweites Stromsignal repräsentiert, und eine Kurve 406 umfassen, die einen digitalen Wert repräsentiert. In einigen Beispielen kann das erste Stromsignal einen Abfühlstrom repräsentieren, der generiert wird, während ein Verstärker in einem ersten Zustand arbeitet, wie einen Abfühlstrom 79 von 2 und 3, während der Verstärker 70 von 2 im ersten Zustand arbeitet. In einigen Beispielen kann das zweite Stromsignal einen Abfühlstrom repräsentieren, der generiert wird, während ein Verstärker in einem zweiten Zustand arbeitet, wie einen Abfühlstrom 79 von 2 und 3, während der Verstärker 70 von 2 im zweiten Zustand arbeitet. In einigen Beispielen kann der digitale Stromwert einen digitalen Wert repräsentieren, der vom ADC generiert wird, welcher direkt einen analogen Strom in einen digitalen Wert umwandelt, wie der Strom-ADC 76 von 2 und 3.
Gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung können die Steuereinheit 78 und der ADC 76 eine digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 bestimmen. Beispielsweise kann während der ersten Zeitperiode 408 die Steuereinheit 78 ein Steuersignal 86 ausgeben, so dass der Verstärker 70 im ersten Zustand arbeitet. Die Steuereinheit 78 kann einen ersten Code auswählen, um ihn mit dem Abfühlstrom 79 zu vergleichen. Wie in 4 veranschaulicht, kann die Steuereinheit 78 den Code „8” auswählen und ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem Code „8” entspricht (d. h. so dass der Schalter 98D geschlossen ist und die Schalter 98A bis 98C offen sind). Die Steuereinheit 78 kann bestimmen, dass der Abfühlstrom 402 größer ist als der Strom, der dem Code „8” entspricht.
Die Steuereinheit 78 kann einen zweiten Code auswählen, der einem Strom entspricht, welcher größer ist als der erste Code. Wie in 4 veranschaulicht, kann die Steuereinheit 78 den Code „12” auswählen und ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem Code „12” entspricht (d. h. so dass die Schalter 98C und 98D geschlossen sind, und die Schalter 98A und 98B offen sind). Die Steuereinheit 78 kann bestimmen, dass der Abfühlstrom 402 kleiner ist als der Strom, der dem Code „12” entspricht.
Die Steuereinheit 78 kann einen dritten Code auswählen, der einem Strom entspricht, welcher größer ist als der erste Code und kleiner als der zweite Code. Wie in 4 veranschaulicht, kann die Steuereinheit 78 den Code „10” auswählen und ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem Code „10” entspricht (d. h. so dass die Schalter 98B und 98D geschlossen sind, und die Schalter 98A und 98C offen sind). Die Steuereinheit 78 kann bestimmen, dass der Abfühlstrom 402 kleiner ist als der Strom, der dem Code „10” entspricht.
Die Steuereinheit 78 kann einen vierten Code auswählen, der einem Strom entspricht, welcher größer ist als der erste Code und kleiner als der dritte Code. Wie in 4 veranschaulicht, kann die Steuereinheit 78 den Code „9” auswählen und ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem Code „9” entspricht (d. h. so dass die Schalter 98A und 98D geschlossen sind, und die Schalter 98D und 98C offen sind). Die Steuereinheit 78 kann bestimmen, dass der Abfühlstrom 402 kleiner ist als der Strom, der dem Code „9” entspricht. Auf diese Weise kann die Steuereinheit 78 bestimmen, dass eine erste digitale Approximation des Abfühlstroms 79 (d. h. eine digitale Approximation des Abfühlstroms 402) zwischen dem Code „9” und dem Code „10” ist.
In einigen Beispielen kann sich der Wert des Abfühlstroms 402 mit der Zeit ändern. Als solche kann die Steuereinheit 78 fortsetzen, Codes auszuwählen, um den Wert des Abfühlstroms 402 zu verfolgen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 78 einen fünften Code als Code angrenzend an den vierten Code auswählen. Wie in 4 veranschaulicht, kann die Steuereinheit 78 den Code „10” auswählen und ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem Code „10” entspricht (d. h. so dass die Schalter 98B und 98D geschlossen sind, und die Schalter 98A und 98C offen sind). Die Steuereinheit 78 kann bestimmen, dass der Abfühlstrom 402 noch immer kleiner ist als der Strom, der dem Code „10” entspricht.
In einigen Beispielen kann nach der Bestimmung der digitalen Approximation des Abfühlstroms 402 die Steuereinheit 78 den Operationszustand des Verstärkers 70 umschalten und eine digitale Approximation des Abfühlstroms 404 während der zweiten Zeitperiode 410 bestimmen. In einigen Beispielen kann der Wert des Abfühlstroms 404 dem Wert des Abfühlstroms 402 ähnlich sein. Als solche kann die Steuereinheit 78 einen sechsten Code zur Verwendung bei der Bestimmung der digitalen Approximation des Abfühlstroms 404 auf der Basis der bestimmten digitalen Approximation des Abfühlstroms 402 auswählen. Wie in 4 veranschaulicht, kann die Steuereinheit 78 einen Code „10” auswählen und ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem Code „10” entspricht (d. h. so dass die Schalter 98B und 98D geschlossen sind, und die Schalter 98A und 98C offen sind). Die Steuereinheit 78 kann bestimmen, dass der Abfühlstrom 404 größer ist als der Strom, der dem Code „10” entspricht.
Die Steuereinheit 78 kann einen siebenten Code auswählen, der einem Strom entspricht, welcher größer ist als der sechste Code. Wie in 4 veranschaulicht, kann die Steuereinheit 78 einen Code „11” auswählen und ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem Code „11” entspricht (d. h. so dass die Schalter 98A, 98B und 98D geschlossen sind, und der Schalter 98C offen ist). Die Steuereinheit 78 kann bestimmen, dass der Abfühlstrom 404 größer ist als der Strom, der dem Code „11” entspricht.
Die Steuereinheit 78 kann einen achten Code auswählen, der einem Strom entspricht, welcher größer ist als der siebente Code. Wie in 4 veranschaulicht, kann die Steuereinheit 78 einen Code „12” auswählen und ADC-Steuersignale 84 ausgeben, so dass der gesamte Strom, der von den binären gewichteten Stromquellen 96 ausgegeben wird, dem Code „12” entspricht (d. h. so dass die Schalter 98B und 98D geschlossen sind, und die Schalter 98A und 98B offen sind). Die Steuereinheit 78 kann bestimmen, dass der Abfühlstrom 404 kleiner ist als der Strom, der dem Code „12” entspricht. Auf diese Weise kann die Steuereinheit 78 bestimmen, dass eine zweite digitale Approximation des Abfühlstroms 79 (d. h. eine digitale Approximation des Abfühlstroms 404) zwischen dem Code „11” und dem Code „12” ist.
In einigen Beispielen kann die Steuereinheit 78 die endgültige digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 auf der Basis der digitalen Approximation des Abfühlstroms 402 und der digitalen Approximation des Abfühlstroms 404 bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 78 die endgültige digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 gemäß der obigen Gleichung (2) bestimmen.
5 ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Operationen einer beispielhaften Vorrichtung veranschaulicht, die eine Menge an Strom überwacht, welche an eine Last geliefert wird, gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung. Die beispielhaften Operationen werden nur für Zwecke der Veranschaulichung nachstehend innerhalb des Kontextes des Treibers 44 beschrieben, wie in 2 bis 3 gezeigt.
Gemäß einer oder mehrerer Techniken dieser Offenbarung kann ein Hauptschaltelement einer Vorrichtung einen Laststrom generieren (502). Beispielsweise kann ein Haupttreiber 64 des Treibers 44 einen Laststrom 66 generieren, um Energie an eine Last 46 zu liefern.
Eine Regelschleife der Vorrichtung kann einen Abfühlstrom proportional zum Laststrom generieren (504). Beispielsweise kann eine Regelschleife, die vom Abfühltreiber 68, Verstärker 70 und Regeltreiber 72 gebildet wird, einen Abfühlstrom 79 generieren, der proportional zum Laststrom 66 sein kann. Wie oben diskutiert, kann in einigen Beispielen der Verstärker 70 ein Zerhackerverstärker sein, der ausgelegt ist, in einer Mehrzahl von Zuständen zu arbeiten.
Ein ADC der Vorrichtung kann direkt den Abfühlstrom in einen digitalen Abfühlstromwert umwandeln (506). Beispielsweise können der ADC 76 und die Steuereinheit 78 direkt den Abfühlstrom 79 in eine digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 umwandeln. Wie oben diskutiert, kann in einigen Beispielen die Steuereinheit 78 den Verstärker 70 und Strom-ADC 76 synchron betreiben, z. B. um beliebige Fehler zu reduzieren, die vom Verstärker 70 eingebracht wurden, der zwischen Betriebszuständen umschaltet. In einigen Beispielen können der ADC 76 und die Steuereinheit 78 direkt den Abfühlstrom 79 in eine digitale Repräsentation des Abfühlstroms 79 gemäß den Techniken von 4 umwandeln. Beispielsweise kann während einer ersten Zeitperiode die Steuereinheit 78 den Verstärker 70 veranlassen, in einem ersten Zustand zu arbeiten, während der ADC 76 und die Steuereinheit 78 aufeinanderfolgende Approximationen vornehmen, um einen Bereich für den Abfühlstrom 79 zu bestimmen, und eine Verfolgung, um eine erste Approximation des digitalen Abfühlstromwerts zu bestimmen, der den Abfühlstrom 79 repräsentiert. Während einer zweiten Zeitperiode kann die Steuereinheit 78 den Verstärker 70 veranlassen, in einem zweiten Zustand zu arbeiten, während der ADC 76 und die Steuereinheit 78 eine Verfolgung vornehmen, um eine zweite Approximation des digitalen Abfühlstromwerts zu bestimmen, der den Abfühlstrom 79 repräsentiert. Auf diese Weise kann der Treiber 44 direkt eine digitale Repräsentation des Stroms bestimmen, der durch die Last 46 fließt, ohne zuerst den durch die Last 46 fließenden Strom in einen Spannungswert umzuwandeln.
In jedem Fall kann die Vorrichtung eine digitale Repräsentation des Laststroms auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts an eine externe Vorrichtung ausgeben (508). Beispielsweise kann die Steuereinheit 78 die endgültige digitale Repräsentation des Abfühlstrom 79 an die Steuereinheit 48 als Digitalsignal(e) 88 ausgeben (z. B. unter Verwendung eines beliebigen geeigneten digitalen Kommunikationsschemas, wie einer Inter-Integrationsschaltung (I2C), seriellen peripheren Schnittstelle (SPI) und dgl.). Auf diese Weise kann die Steuereinheit 48 eine digitale Repräsentation des durch die Last 46 fließenden Stroms ohne zusätzliche Komponenten bestimmen, wie einen Abfühlwiderstand 12 und/oder Kondensator von 1.
Die folgenden Beispiele können einen oder mehrere Aspekte der Offenbarung veranschaulichen:
Beispiel 1.
Verfahren, umfassend: Generieren, durch ein Hauptschaltelement einer Vorrichtung, eines Laststroms; Generieren, durch eine Regelschleife der Vorrichtung, eines Abfühlstroms proportional zum Laststrom; direktes Umwandeln, durch einen Analog-Digital-Wandler (ADC) der Vorrichtung, des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert; und Ausgeben, durch die Vorrichtung und an eine externe Vorrichtung, einer digitalen Repräsentation des Laststroms auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts.
Beispiel 2.
Verfahren von Beispiel 1, ferner umfassend: Betreiben der Regelschleife synchron mit dem ADC.
Beispiel 3.
Verfahren einer beliebigen Kombination der Beispiele 1 bis 2, wobei die Regelschleife einen Zerhackerverstärker umfasst, der ausgelegt ist, in einer Mehrzahl von Zuständen zu arbeiten, und wobei das Betreiben der Regelschleife synchron mit dem ADC umfasst: Betreiben, während einer Zeitperiode, des Zerhackerverstärkers in einem ersten Zustand der Mehrzahl von Zuständen; Bestimmen, durch den ADC und während der Zeitperiode, einer Approximation des digitalen Abfühlstromwerts; und Bestimmen des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis der Approximation des digitalen Abfühlstromwerts.
Beispiel 4.
Verfahren einer beliebigen Kombination der Beispiele 1 bis 3, wobei die Zeitperiode eine erste Zeitperiode ist, wobei die Approximation des digitalen Abfühlstromwerts eine erste Approximation des digitalen Abfühlstromwerts ist, und wobei das Betreiben der Regelschleife synchron mit dem ADC ferner umfasst: Betreiben, während einer zweiten Zeitperiode, des Zerhackerverstärkers in einem zweiten Zustand der Mehrzahl von Zuständen;
Bestimmen, durch den ADC und während der zweiten Zeitperiode, einer zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts; und Bestimmen des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts und der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts.
Beispiel 5.
Verfahren einer beliebigen Kombination der Beispiele 1 bis 4, wobei das Bestimmen, durch den ADC und während der ersten Zeitperiode, der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts umfasst: Vornehmen, durch den ADC und während eines ersten Abschnitts der ersten Zeitperiode, einer binären Suche, um einen Bereich des Abfühlstroms zu bestimmen; und Bestimmen, durch den ADC und während eines zweiten Abschnitts der ersten Zeitperiode, der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis des Bereichs des Abfühlstroms, und das Bestimmen, durch den ADC und während der zweiten Zeitperiode, der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts, umfasst: Bestimmen, durch den ADC und während der zweiten Zeitperiode, der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis des Bereichs des Abfühlstroms.
Beispiel 6.
Verfahren einer beliebigen Kombination der Beispiele 1 bis 5, ferner umfassend: Bestimmen des digitalen Werts auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts durch wenigstens ein Einstellen des digitalen Abfühlstromwerts, um einen oder mehrere Fehler zu kompensieren.
Beispiel 7.
Leistungsschaltvorrichtung, umfassend: ein Hauptschaltelement, das ausgelegt ist, einen Laststrom zu generieren; eine Regelschleife, die ausgelegt ist, einen Abfühlstrom proportional zum Laststrom zu generieren; einen Analog-Digital-Wandler (ADC), der ausgelegt ist, den Abfühlstrom direkt in einen digitalen Abfühlstromwert umzuwandeln; und eine Steuereinheit, die ausgelegt ist, eine digitale Repräsentation des Laststroms auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts an eine externe Vorrichtung auszugeben.
Beispiel 8.
Leistungsschaltvorrichtung von Beispiel 7, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, die Regelschleife und den ADC synchron zu betreiben.
Beispiel 9.
Leistungsschaltvorrichtung einer beliebigen Kombination der Beispiele 7 bis 8, wobei die Regelschleife einen Zerhackerverstärker umfasst, der ausgelegt ist, in einer Mehrzahl von Zuständen zu arbeiten, und wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, die Regelschleife und den ADC synchron zu betreiben durch wenigstens: Betreiben, während einer Zeitperiode, des Zerhackerverstärkers in einem ersten Zustand der Mehrzahl von Zuständen;
Betreiben, während der Zeitperiode, des ADC, um eine Approximation des digitalen Abfühlstromwerts zu bestimmen; und Bestimmen des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis der Approximation des digitalen Abfühlstromwerts.
Beispiel 10.
Leistungsschaltvorrichtung einer beliebigen Kombination der Beispiele 7 bis 9, wobei die Zeitperiode eine erste Zeitperiode ist, wobei die Approximation des digitalen Abfühlstromwerts eine erste Approximation des digitalen Abfühlstromwerts ist, und wobei die Steuereinheit ferner ausgelegt ist, die Regelschleife und den ADC synchron zu betreiben durch wenigstens: Betreiben, während einer zweiten Zeitperiode, des Zerhackerverstärkers in einem zweiten Zustand der Mehrzahl von Zuständen; Betreiben, während der zweiten Zeitperiode, des ADC, um eine zweite Approximation des digitalen Abfühlstromwerts zu bestimmen; und Bestimmen des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts und der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts.
Beispiel 11.
Leistungsschaltvorrichtung einer beliebigen Kombination der Beispiele 7 bis 10, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist: während der ersten Zeitperiode, den ADC zu betreiben, um die erste Approximation des digitalen Abfühlstromwerts zu bestimmen durch wenigstens: Betreiben, während eines ersten Abschnitts der ersten Zeitperiode, des ADC, um eine binäre Suche vorzusehen, um einen Bereich des Abfühlstroms zu bestimmen; und
während eines zweiten Abschnitts der ersten Zeitperiode, den ADC zu betreiben, um die erste Approximation des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis des Bereichs des Abfühlstroms zu bestimmen, und Betreiben, während der zweiten Zeitperiode, des ADC, um die zweite Approximation des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis des Bereichs des Abfühlstroms zu bestimmen.
Beispiel 12.
Leistungsschaltvorrichtung einer beliebigen Kombination der Beispiele 7 bis 11, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, den digitalen Wert auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts durch wenigstens ein Einstellen des digitalen Abfühlstromwerts zu bestimmen, um einen oder mehrere Fehler zu kompensieren.
Beispiel 13.
Leistungsschaltvorrichtung, umfassend: Mittel zum Generieren eines Laststroms; Mittel zum Generieren eines Abfühlstroms proportional zum Laststrom; Mittel zum direkten Umwandeln des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert; und Mittel zum Ausgeben, an eine externe Vorrichtung, einer digitalen Repräsentation des Laststroms auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts.
Beispiel 14.
Leistungsschaltvorrichtung von Beispiel 13, ferner umfassend: Mittel zum Betreiben der Mittel zum Generieren des Abfühlstroms synchron mit den Mitteln zum direkten Umwandeln des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert.
Beispiel 15.
Leistungsschaltvorrichtung einer beliebigen Kombination der Beispiele 13 bis 14, wobei die Mittel zum Generieren des Abfühlstroms ausgelegt sind, in einer Mehrzahl von Zuständen zu arbeiten, und wobei die Mittel zum Betreiben der Mittel zum Generieren des Abfühlstroms synchron mit den Mitteln zum direkten Umwandeln des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert umfassen: Mittel zum Betreiben, während einer Zeitperiode, von Mitteln zum Generieren des Abfühlstroms in einem ersten Zustand der Mehrzahl von Zuständen; Mittel zum Bestimmen, während der Zeitperiode, einer Approximation des digitalen Abfühlstromwerts; und Mittel zum Bestimmen des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis der Approximation des digitalen Abfühlstromwerts.
Beispiel 16.
Leistungsschaltvorrichtung einer beliebigen Kombination der Beispiele 13 bis 15, wobei die Zeitperiode eine erste Zeitperiode ist, wobei die Approximation des digitalen Abfühlstromwerts eine erste Approximation des digitalen Abfühlstromwerts ist, und wobei die Mittel zum Betreiben der Mittel zum Generieren des Abfühlstroms synchron mit den Mitteln zum direkten Umwandeln des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert umfassen: Mittel zum Betreiben, während einer zweiten Zeitperiode, von Mitteln zum Generieren des Abfühlstroms in einem zweiten Zustand der Mehrzahl von Zuständen; Mittel zum Bestimmen, während der zweiten Zeitperiode, einer zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts; und Mittel zum Bestimmen des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts und der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts.
Beispiel 17.
Leistungsschaltvorrichtung einer beliebigen Kombination der Beispiele 13 bis 16, wobei: die Mittel zum Bestimmen, während der ersten Zeitperiode, der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts umfassen: Mittel zum Vornehmen, während eines ersten Abschnitts der ersten Zeitperiode, einer binären Suche, um einen Bereich des Abfühlstroms zu bestimmen; und Mittel zum Bestimmen, während eines zweiten Abschnitts der ersten Zeitperiode, der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis des Bereichs des Abfühlstroms; und die Mittel zum Bestimmen, während der zweiten Zeitperiode, der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts Mittel zum Bestimmen, während der zweiten Zeitperiode, der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis des Bereichs des Abfühlstroms umfassen.
Beispiel 18.
Leistungsschaltvorrichtung einer beliebigen Kombination der Beispiele 13 bis 17, ferner umfassend: Mittel zum Bestimmen des digitalen Werts auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts durch wenigstens ein Einstellen des digitalen Abfühlstromwerts, um einen oder mehrere Fehler zu kompensieren.
Die in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken können wenigstens teilweise in Hardware, Software, Firmware oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Beispielsweise können verschiedene Aspekte der beschriebenen Techniken mit einem oder mehreren Prozessoren implementiert werden, umfassend einen oder mehrere Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifische Integrationsschaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Logikanordnungen (FPGAs) oder andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltungen sowie beliebige Kombinationen solcher Komponenten. Der „Prozessor” oder „Verarbeitungsschaltungen” kann sich allgemein auf beliebige der obigen Logikschaltungen beziehen, allein oder in Kombination mit anderen Logikschaltungen oder beliebigen anderen äquivalenten Schaltungen. Eine Steuereinheit, die Hardware umfasst, kann auch eine oder mehrere der Techniken dieser Offenbarung vornehmen.
Solche Hardware, Software und Firmware kann innerhalb derselben Vorrichtung oder innerhalb getrennter Vorrichtungen implementiert werden, um die verschiedenen Techniken zu unterstützen, die in dieser Offenbarung beschrieben werden. Zusätzlich können beliebige der beschriebenen Einheiten, Module oder Komponenten gemeinsam oder getrennt als diskrete, jedoch gegenseitig betreibbare Logikvorrichtungen implementiert werden. Die Darstellung verschiedener Merkmale als Module oder Einheiten soll verschiedene funktionelle Aspekte hervorheben und impliziert nicht unbedingt, dass solche Module oder Einheiten durch getrennte Hardware-, Firmware- oder Software-Komponenten realisiert werden müssen. Stattdessen kann eine mit einem oder mehreren Modulen oder Einheiten assoziierte Funktionalität durch getrennte Hardware-, Firmware- oder Software-Komponenten vorgenommen werden oder innerhalb gemeinsamer oder getrennter Hardware-, Firmware- oder Software-Komponenten integriert werden.
Die in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken können auch in einem Herstellungsartikel eingebettet oder codiert werden, der ein computerlesbares Speichermedium umfasst, das mit Instruktionen codiert ist. Instruktionen, die in einem Herstellungsartikel eingebettet oder codiert werden, der ein computerlesbares codiertes Speichermedium umfasst, können einen mehrere programmierbare Prozessoren oder andere Prozessoren veranlassen, eine oder mehrere der hier beschriebenen Techniken zu implementieren, z. B. wenn in dem computerlesbaren Speichermedium enthaltene oder codierte Instruktionen von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Computerlesbare Speichermedien können umfassen: Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), Nurlese-Speicher (ROM), programmierbare Nurlese-Speicher (PROM), löschbare programmierbare Nurlese-Speicher (EPROM), elektronisch löschbare Nurlese-Speicher (EEPROM), Flash-Speicher, eine Festplatte, eine Compact Disc ROM (CD-ROM), eine Diskette, eine Kassette, magnetische Medien, optische Medien oder andere computerlesbare Medien. In einigen Beispielen kann ein Herstellungsartikel ein oder mehrere computerlesbare Speichermedien umfassen.
In einigen Beispielen kann ein computerlesbares Speichermedium ein nicht-transitorisches Medium umfassen. Der Ausdruck „nicht-transitorisch” kann anzeigen, dass das Speichermedium nicht in einer Trägerwelle oder einem ausgebreiteten Signal verkörpert wird. In bestimmten Beispielen kann ein nicht-transitorisches Speichermedium Daten speichern, die sich mit der Zeit ändern können (z. B. im RAM oder Cache).
Verschiedene Aspekte wurden in dieser Offenbarung beschrieben. Diese und andere Aspekte liegen im Umfang der folgenden Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO26262 [0018]
IEC61508 [0018]

Claims

Verfahren, umfassend: Generieren, durch ein Hauptschaltelement einer Vorrichtung, eines Laststroms; Generieren, durch eine Regelschleife der Vorrichtung, eines Abfühlstroms proportional zum Laststrom; direktes Umwandeln, durch einen Analog-Digital-Wandler (ADC) der Vorrichtung, des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert; und Ausgeben, durch die Vorrichtung und an eine externe Vorrichtung, einer digitalen Repräsentation des Laststroms auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Betreiben der Regelschleife synchron mit dem ADC.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Regelschleife einen Zerhackerverstärker umfasst, der ausgelegt ist, in einer Mehrzahl von Zuständen zu arbeiten, und wobei das Betreiben der Regelschleife synchron mit dem ADC umfasst: Betreiben, während einer Zeitperiode, des Zerhackerverstärkers in einem ersten Zustand der Mehrzahl von Zuständen; Bestimmen, durch den ADC und während der Zeitperiode, einer Approximation des digitalen Abfühlstromwerts; und Bestimmen des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis der Approximation des digitalen Abfühlstromwerts.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Zeitperiode eine erste Zeitperiode ist, wobei die Approximation des digitalen Abfühlstromwerts eine erste Approximation des digitalen Abfühlstromwerts ist, und wobei das Betreiben der Regelschleife synchron. mit dem ADC ferner umfasst: Betreiben, während einer zweiten Zeitperiode, des Zerhackerverstärkers in einem zweiten Zustand der Mehrzahl von Zuständen; Bestimmen, durch den ADC und während der zweiten Zeitperiode, einer zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts; und Bestimmen des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts und der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei: das Bestimmen, durch den ADC und während der ersten Zeitperiode, der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts umfasst: Vornehmen, durch den ADC und während eines ersten Abschnitts der ersten Zeitperiode, einer binären Suche, um einen Bereich des Abfühlstroms zu bestimmen; und Bestimmen, durch den ADC und während eines zweiten Abschnitts der ersten Zeitperiode, der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis des Bereichs des Abfühlstroms, und das Bestimmen, durch den ADC und während der zweiten Zeitperiode, der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts, umfasst: Bestimmen, durch den ADC und während der zweiten Zeitperiode, der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis des Bereichs des Abfühlstroms.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: Bestimmen des digitalen Werts auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts durch wenigstens ein Einstellen des digitalen Abfühlstromwerts, um einen oder mehrere Fehler zu kompensieren.
Leistungsschaltvorrichtung, umfassend: ein Hauptschaltelement, das ausgelegt ist, einen Laststrom zu generieren; eine Regelschleife, die ausgelegt ist, einen Abfühlstrom proportional zum Laststrom zu generieren; einen Analog-Digital-Wandler (ADC), der ausgelegt ist, den Abfühlstrom direkt in einen digitalen Abfühlstromwert umzuwandeln; und eine Steuereinheit, die ausgelegt ist, eine digitale Repräsentation des Laststroms auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts an eine externe Vorrichtung auszugeben.
Leistungsschaltvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, die Regelschleife und den ADC synchron zu betreiben.
Leistungsschaltvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Regelschleife einen Zerhackerverstärker umfasst, der ausgelegt ist, in einer Mehrzahl von Zuständen zu arbeiten, und wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, die Regelschleife und den ADC synchron zu betreiben durch wenigstens: Betreiben, während einer Zeitperiode, des Zerhackerverstärkers in einem ersten Zustand der Mehrzahl von Zuständen; Betreiben, während der Zeitperiode, des ADC, um eine Approximation des digitalen Abfühlstromwerts zu bestimmen; und Bestimmen des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis der Approximation des digitalen Abfühlstromwerts.
Leistungsschaltvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Zeitperiode eine erste Zeitperiode ist, wobei die Approximation des digitalen Abfühlstromwerts eine erste Approximation des digitalen Abfühlstromwerts ist, und wobei die Steuereinheit ferner ausgelegt ist, die Regelschleife und den ADC synchron zu betreiben durch wenigstens: Betreiben, während einer zweiten Zeitperiode, des Zerhackerverstärkers in einem zweiten Zustand der Mehrzahl von Zuständen; Betreiben, während der zweiten Zeitperiode, des ADC, um eine zweite Approximation des digitalen Abfühlstromwerts zu bestimmen; und Bestimmen des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts und der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts.
Leistungsschaltvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist: während der ersten Zeitperiode, den ADC zu betreiben, um die erste Approximation des digitalen Abfühlstromwerts zu bestimmen durch wenigstens: Betreiben, während eines ersten Abschnitts der ersten Zeitperiode, des ADC, um eine binäre Suche vorzusehen, um einen Bereich des Abfühlstroms zu bestimmen; und Betreiben, während eines zweiten Abschnitts der ersten Zeitperiode, des ADC, um die erste Approximation des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis des Bereichs des Abfühlstroms zu bestimmen, und während der zweiten Zeitperiode, den ADC zu betreiben, um die zweite Approximation des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis des Bereichs des Abfühlstroms zu bestimmen.
Leistungsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, den digitalen Wert auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts durch wenigstens ein Einstellen des digitalen Abfühlstromwerts zu bestimmen, um einen oder mehrere Fehler zu kompensieren.
Leistungsschaltvorrichtung, umfassend: Mittel zum Generieren eines Laststroms; Mittel zum Generieren eines Abfühlstroms proportional zum Laststrom; Mittel zum direkten Umwandeln des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert; und Mittel zum Ausgeben, an eine externe Vorrichtung, einer digitalen Repräsentation des Laststroms auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts.
Leistungsschaltvorrichtung nach Anspruch 13, ferner umfassend: Mittel zum Betreiben der Mittel zum Generieren des Abfühlstroms synchron mit den Mitteln zum direkten Umwandeln des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert.
Leistungsschaltvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Mittel zum Generieren des Abfühlstroms ausgelegt sind, in einer Mehrzahl von Zuständen zu arbeiten, und wobei die Mittel zum Betreiben der Mittel zum Generieren des Abfühlstroms synchron mit den Mitteln zum direkten Umwandeln des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert umfassen: Mittel zum Betreiben, während einer Zeitperiode, von Mitteln zum Generieren des Abfühlstroms in einem ersten Zustand der Mehrzahl von Zuständen; Mittel zum Bestimmen, während der Zeitperiode, einer Approximation des digitalen Abfühlstromwerts; und Mittel zum Bestimmen des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis der Approximation des digitalen Abfühlstromwerts.
Leistungsschaltvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Zeitperiode eine erste Zeitperiode ist, wobei die Approximation des digitalen Abfühlstromwerts eine erste Approximation des digitalen Abfühlstromwerts ist, und wobei die Mittel zum Betreiben der Mittel zum Generieren des Abfühlstroms synchron mit den Mitteln zum direkten Umwandeln des Abfühlstroms in einen digitalen Abfühlstromwert umfassen: Mittel zum Betreiben, während einer zweiten Zeitperiode, von Mitteln zum Generieren des Abfühlstroms in einem zweiten Zustand der Mehrzahl von Zuständen; Mittel zum Bestimmen, während der zweiten Zeitperiode, einer zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts; und Mittel zum Bestimmen des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts und der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts.
Leistungsschaltvorrichtung nach Anspruch 16, wobei: die Mittel zum Bestimmen, während der ersten Zeitperiode, der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts umfassen: Mittel zum Vornehmen, während eines ersten Abschnitts der ersten Zeitperiode, einer binären Suche, um einen Bereich des Abfühlstroms zu bestimmen; und Mittel zum Bestimmen, während eines zweiten Abschnitts der ersten Zeitperiode, der ersten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis des Bereichs des Abfühlstroms; und die Mittel zum Bestimmen, während der zweiten Zeitperiode, der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts Mittel zum Bestimmen, während der zweiten Zeitperiode, der zweiten Approximation des digitalen Abfühlstromwerts auf der Basis des Bereichs des Abfühlstroms umfassen.
Leistungsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, ferner umfassend: Mittel zum Bestimmen des digitalen Werts auf der Basis des digitalen Abfühlstromwerts durch wenigstens ein Einstellen des digitalen Abfühlstromwerts, um einen oder mehrere Fehler zu kompensieren.