DE102016103141A1

DE102016103141A1 - Neupartitionierung eines Chips, der eine SW-Steuerungsarchitektur trägt, für induktive Lasten

Info

Publication number: DE102016103141A1
Application number: DE102016103141.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Hausmann
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2016-08-25
Also published as: CN105912065A; US20160246314A1; CN105912065B; US10514715B2

Abstract

Es ist ein Stromsteuerungssystem (1) offenbart. Das Stromsteuerungssystem (1) kann eine Steuereinheit (12), die konfiguriert ist, um ein Steuersignal bereitzustellen, einen A/D-Wandler (14), der der Steuereinheit (12) fest zugeordnet ist, einen Treiber (16), der konfiguriert ist, um einen Strom basierend auf dem Steuersignal zu liefern, und einen Fühler, der konfiguriert ist, um ein Digitalsignal für die Steuereinheit (12) bereitzustellen, das repräsentativ für den Strom ist, umfassen. Das Digitalsignal kann den fest zugeordneten A/D-Wandler (14) umgehen. Es ist auch ein Verfahren zur Steuerung von Strom offenbart. Es ist auch eine Schaltung zur Steuerung von Strom durch eine induktive Last offenbart.

Description

Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Neupartitionierung eines Chips und ein Verfahren zur Steuerung von Strom. Diese Neupartitionierung kann insbesondere bei der Steuerung von Strom durch induktive Lasten im Bereich von Kraftfahrzeuggetrieben anwendbar sein.
Das Steuern eines vorbestimmten Stroms durch induktive Lasten wird typischerweise mit einem Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Ansatz durchgeführt. Der mittlere Strom durch die Last wird gemessen und der Arbeitszyklus (DC) entsprechend angepasst, sodass der resultierende mittlere Laststrom I_LOAD dem vorbestimmten Stromsollwert I_SET entspricht.
Insbesondere ist ein maximaler erlaubter Fehler des gesteuerten Laststroms I_LOAD für Kraftfahrzeuggetriebeanwendungen auf weniger als 1 % des vorbestimmten Stromsollwerts I_SET begrenzt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist ein Stromsteuerungssystem bereitgestellt. Das Stromsteuerungssystem kann eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, um ein Steuersignal bereitzustellen, einen A/D-Wandler, der fest der Steuereinheit zugeordnet ist, einen Treiber, der konfiguriert ist, um einen Strom basierend auf dem Steuersignal zu liefern, und einen Fühler, der konfiguriert ist, um ein Digitalsignal für die Steuereinheit bereitzustellen, das repräsentativ für den Strom ist, umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen umgeht das Digitalsignal den fest zugeordneten A/D-Wandler.
In verschiedenen Ausführungsformen ist ein Verfahren zur Steuerung von Strom bereitgestellt. Das Verfahren kann das Erzeugen eines Steuersignals durch eine Steuereinheit, der ein A/D-Wandler fest zugeordnet ist, das Bereitstellen des Steuersignals für einen Treiber, der konfiguriert ist, um einen Strom basierend auf dem Steuersignal zu liefern, das Erzeugen eines Digitalsignals, das repräsentativ für den Strom ist, das Bereitstellen des Digitalsignals für die Steuereinheit umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen umgeht das Digitalsignal den A/D-Wandler.
In verschiedenen Ausführungsformen ist eine Schaltung zur Steuerung von Strom durch eine induktive Last bereitgestellt. Die Schaltung kann einen Treiber, der konfiguriert ist, um Stromfluss zur induktiven Last einzustellen, eine Mikrosteuereinheit, die konfiguriert ist, um den Treiber zu steuern, einen ersten A/D-Wandler, der auf einem Nacktchip positioniert ist, der konfiguriert ist, um ein Digitalsignal in die Mikrosteuereinheit einzuspeisen, das repräsentativ für den Stromfluss zur induktiven Last ist, einen zweiten A/D-Wandler, der mit der Mikrosteuereinheit gekoppelt ist, umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen ist der zweite A/D-Wandler außerhalb vom Nacktchip angeordnet.
In verschiedenen Ausführungsformen ist ein Verfahren zum Einstellen von Strom, der durch eine induktive Last fließt, bereitgestellt. Das Verfahren kann das Einspeisen eines Signals von einer Mikrosteuereinheit, um Stromfluss durch eine induktive Last zu steuern, das Umwandeln auf einem Nacktchip des Stromflusses durch die induktive Last in ein repräsentatives Digitalsignal, das Einspeisen des Digitalsignals in die Mikrosteuereinheit und das Einstellen des Signals von der Mikrosteuereinheit basierend auf dem umgewandelten Signal umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist ein Verfahren zur Überwachung von Strom, der durch eine induktive Last fließt, die durch eine Brückenleistungsstufe in einem Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Modus angesteuert wird, bereitgestellt. Das Verfahren kann das Einspeisen eines ersten Signals von einer Mikrosteuereinheit, das Ansteuern eines Schalters, der den Strom steuert, der durch die induktive Last fließt, unter Verwendung des Signals, das Umwandeln des Stroms in ein repräsentatives Digitalsignal, das Einspeisen des repräsentativen Digitalsignals in die Mikrosteuereinheit, das Einstellen des ersten Signals basierend auf dem repräsentativen Digitalsignal, das feste Zuordnen eines Off-Die-A/D-Wandlers zur Mikrosteuereinheit umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist eine Schaltung zur Steuerung von Strom durch eine induktive Last bereitgestellt. Die Schaltung kann einen ersten und einen zweiten Nacktchip, einen Schalter, der konfiguriert ist, um Strom zur induktiven Last zu leiten, einen Treiber, der auf dem ersten Nacktchip positioniert ist, der konfiguriert ist, um einen Schalter anzusteuern, eine Mikrosteuereinheit, die auf dem zweiten Nacktchip positioniert ist, der konfiguriert ist, um den Treiber zu steuern, umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen empfängt die Mikrosteuereinheit digitale Informationen über den Strom, der von dem ersten Nacktchip zur Last durchfließen gelassen wird.
In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Referenzzahlen im Allgemeinen auf die gleichen Teile der Offenbarung in den unterschiedlichen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise im Maßstab, der Schwerpunkt liegt stattdessen im Allgemeinen auf der Veranschaulichung der Prinzipien der Offenbarung. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung mit Verweis auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 gemäß einer möglichen Ausführungsform eine SW-Steuerungsarchitektur zeigt;
2 gemäß einer Ausführungsform einen hauptsächlich analogen SW-Steuerchip zeigt;
3 gemäß einer möglichen Ausführungsform eine HW-Steuerarchitektur zeigt;
4 gemäß einer möglichen Ausführungsform eine Neupartitionierung für die SW-Steuerarchitektur zeigt;
5 gemäß einer möglichen Ausführungsform einen neuen Ansatz mit verbesserter SW-Steuerchiparchitektur zeigt;
6 ein Beispiel von Datenübertragung über die digitale I/F zeigt;
7 in Form eines Flussdiagramms ein Verfahren zur Steuerung von Strom darstellt;
8 in Form eines Flussdiagramms ein Verfahren zum Einstellen von Strom, der durch eine induktive Last fließt, darstellt;
9 in Form eines Flussdiagramms ein Verfahren zum Überwachen von Strom, der durch eine induktive Last fließt, die durch eine Brückenleistungsstufe in einem Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Modus angesteuert wird, darstellt.
Beschreibung
Die folgende detaillierte Beschreibung betrifft die beiliegenden Zeichnungen, die durch Veranschaulichung spezifische Details und Ausführungsformen zeigen, in denen die Offenbarung ausgeführt werden kann
Der Begriff „beispielhaft“ wird hierin mit der Bedeutung „als Beispiel, Fall oder Veranschaulichung dienend“ verwendet. Jedwede Ausführungsform oder jedwedes Konzept, die/das hierin als „beispielhaft“ beschrieben ist, soll nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Konzepten aufgefasst werden.
Der Begriff „Off-Die“ wie hierin verwendet meint einen beliebigen Bereich außerhalb des Chip-Gehäuses oder des Nacktchips, auf den verwiesen wird. Der Off-Die-Bereich kann zum Beispiel einen anderen Nacktchip oder ein anderes Substrat umfassen, auf dem das Chipgehäuse oder der Nacktchip positioniert ist.
Der Begriff „umgebungsgekoppelt“ wie hierin verwendet meint, dass ein Objekt, auf das verwiesen wird, und das gekoppelte Objekt die gleiche Umgebung haben. Beispielsweise im Fall von Temperaturabfühlung ändern sich ein umgebungsgekoppeltes Referenzobjekt und ein daran gekoppelter Temperaturfühler eng miteinander oder im Lock-Step, in Bezug auf Temperaturänderungen, die jene einschließen, die vom Referenzobjekt ausgehen.
Der Begriff „Sicherheitssignal“ wie hierin verwendet meint ein Signal, das von einer redundanten Signalquelle ausgeht, zu einem Referenz- oder primären Signal. Beispielsweise kann ein „Sicherheitssignal“ eine Messung des gleichen Parameters wie das primäre Signal sein, aber durch einen unterschiedlichen, d.h., redundanten, Signalweg verarbeitet werden. Spezifischer kann ein Analogsignal für eine Steuereinheit unabhängig von einem primären Digitalsignal, das von dem Analogsignal umgewandelt wird, bereitgestellt sein. Im Fall eines Fehlers bei der Digitalsignalverarbeitung kann das Analogsignal als Sicherheit oder Back-up dafür dienen. Ein weiteres Beispiel eines Sicherheitssignals ist ein Signal, das eine spezifische Gefahr wie etwa die ASIL-Stufe gemäß ISO26262 verhindert.
In verschiedenen Ausführungsformen ist ein Stromsteuerungssystem bereitgestellt, umfassend eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, um ein Steuersignal bereitzustellen, einen der Steuereinheit fest zugeordneten A/D-Wandler, einen Treiber, der konfiguriert ist, um einen Strom basierend auf dem Steuersignal zu liefern, und einen Fühler, der konfiguriert ist, um der Steuereinheit ein Digitalsignal bereitzustellen, das repräsentativ für den Strom ist, wobei das Digitalsignal den fest zugeordneten A/D-Wandler umgeht.
Die niedrige Fehlertoleranz wie oben beschrieben in Verbindung mit zum Beispiel Autogetriebeanwendungen stellt Schwierigkeiten bei der Konzeptionierung von Chips dar und erfordert neue Lösungen für die Partitionierung und elektronische Schaltungen, um solche strengen Genauigkeitserfordernisse zu erfüllen.
Für die meisten Anwendungen werden vorwiegend zwei Ansätze für die Partitionierung verwendet. 1 veranschaulicht den ersten Ansatz, den sogenannten „SW-(Software-)Steuerungs-“ Ansatz. Im System 1 wurden zwei Nacktchips, d.h., ein Mikrosteuereinheits-(µC-)Nacktchip 10 und ein Treiberchip 20, in 1 veranschaulicht, wobei die Nacktchips auf einem Substrat 30 angeordnet sind. Das Substrat 30 kann eine Leiterplatte (PCB) sein. Eine Steuereinheit 12 und ein dieser fest zugeordneter A/D-Wandler 14 können auf dem Mikrosteuereinheit-Nacktchip 10 unter Verwendung des SW-Steuerungsansatzes positioniert sein. Ein Treiber 16 kann andererseits auf dem Treiberchip 20 positioniert sein und mit einem Schalter 24 verbunden sein, der auch auf dem Treiberchip 20 positioniert sein kann. Die Steuereinheit 12 kann ein Signal, und insbesondere ein PWM-Signal, für den Treiber 16 bereitstellen, der dann den Schalter 24 leitend oder nicht leitend macht. Der Strom, der durch den Schalter 24 durchfließt, kann unter Verwendung von einem Nebenschlusswiderstand 26 gemessen werden. Der Nebenschlusswiderstand 24 kann durch den gleichen Stromfluss wie der Schalter 24 direkt oder indirekt verbunden sein und kann im System 1 oder außerhalb vom System 1 sein. Ein Strombestimmer 18, der als Operationsverstärker in 1 ausgeführt ist, gibt eine verstärkte Spannung proportional zum Strom durch den Nebenschlusswiderstand 26 in Form eines Analogsignals an den A/D-Wandler 14 aus, das indikativ für den Strom ist, der durch den Schalter fließt. Der Strom durch den Schalter 24 kann auch der Strom sein, der für den Strom I_LOAD durch den Induktor 20 bereitgestellt ist. Die veranschaulichten Bausteine sind entweder vollständig integriert oder Teile einer diskreten Schaltung.
Im SW-Steuerungsansatz kann ein Stromsteuerungsalgorithmus in der Steuereinheit 12, zum Beispiel ein Proportional-Integral-(PI-)Regler, die externe Leistungsstufe auf dem Treiberchip 20 oder den Strom I_LOAD durch einen Induktor 22 steuern. Im Betrieb kann die Steuereinheit 12 ein Eingangssignal für den Treiber 16 bereitstellen, der wiederum konfiguriert sein kann, um ein Gate auf dem Schalter 24 zu steuern. Das Schließen des Schalters 24 ermöglicht, dass Strom durchfließt und effektiv zum Induktor 22 durchfließt. Im Gegensatz dazu hält das Öffnen des Schalters 24 den Strom am Durchfließen ab und stoppt effektiv den Stromfluss zum Induktor 22. Im Betrieb kann der Strom, der durch sowohl den Schalter 24 als auch den Induktor 22 (I_LOAD) durchfließt, gemessen werden, wobei die Messung des Stroms durch den A/D-Wandler digital zurück in die Steuereinheit 12 zur Analyse im Stromsteuerungsalgorithmus gespeist wird. Die Steuereinheit 12 stellt dann das Öffnen und Schließen entsprechend ein, sodass der resultierende mittlere Laststrom I_LOAD dem (durch den Nutzer) vorgegebenen Stromsollwert I_SET entspricht.
Die Stromsteuerungsschleife wird in 1 mit einer gepunkteten Linie angezeigt.
2 veranschaulicht eine SW-(Software-)Steuerungsschaltungsdarstellung im Detail. Im System 200 sind zwei Nacktchips, d.h., ein Mikroprozessor-(µC-)Nacktchip 210 und ein Treiberchip 220, auf einem Substrat 230 angeordnet. Der Mikroprozessor-Nacktchip 210 umfasst einen Mikroprozessorkern 212, eine Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Schnittstelle 213 und ein Mikroprozessor-Peripheriegerät 214, das einen A/D-Wandler 228 und ein A/D-Ergebnisregister 229 umfasst. Das Mikroprozessor-Peripheriegerät 214 kann dem Mikroprozessorkern 212 fest zugeordnet sein. Zwei Ausgänge der E/A-Schnittstelle 213, die konzipiert sind, um mit dem Mikroprozessorkern 212 zu interagieren, sind mit einem PWM-Eingang 266 bzw. einem Halteeingang 268 auf einer CMOS-Logikschaltung 216 auf dem Treiberchip 220 verbunden. Die CMOS-Logikschaltung 216 ist konfiguriert, um einen Schalter 224 zu öffnen und zu schließen, welcher Strom für die Last 222 bereitstellt. Zusätzlich dazu kann der durch den Schalter 224 durchfließende Strom von einem Nebenschlusswiderstand 226 entfernt gemessen werden. Ein Strombestimmer 218, der als Operationsverstärker Iamp in 2 ausgeführt ist, gibt eine verstärkte Spannung proportional zum Strom durch den Nebenschlusswiderstand 226 aus. Die SW-Steuerungsarchitektur kann einen reinen, analogen Treiberchip mit einer Abtast-Halte-(S&H-)Stufe 232 verwenden, um die gemessene Differenzspannung an einem Nebenschlusswiderstand 226 im oder außerhalb vom Chip zu erfassen. Die Steuerung der Abtast-Halte-(S&H-)Stufe 232 sowie die A/D-Datenumwandlung wird durch den Mikroprozessor 210 zusätzlich zum Ausführen der benötigten Berechnungen wie etwa Mitteln, Filtern etc. gesteuert.
In dem SW-(Software-)Steuerungsansatz von 2 kann ein Stromsteuerungsalgorithmus im Mikroprozessorkern 212, zum Beispiel ein Proportional-Integral-(PI-)Regler, die externe Leistungsstufe oder den Strom I_LOAD durch einen Induktor 222 steuern. Im Betrieb kann der Mikroprozessorkern 212 ein Eingangssignal, und insbesondere ein PWM-Signal, für die CMOS-Logikschaltung 216 bereitstellen. Die CMOS-Logikschaltung 216 kann dann basierend auf dem Eingangssignal das Gate auf dem Schalter 224 steuern, wobei der Schalter entweder geöffnet oder geschlossen wird. Das Schließen des Schalters 224 ermöglicht, dass Strom durchfließt und effektiv zum Induktor 222 durchfließt. Im Gegensatz dazu hält das Öffnen des Schalters 224 den Strom am Durchfließen ab und stoppt effektiv den Stromfluss zum Induktor 222. Der Strom, der durch den Schalter 224 und den Induktor 222 (I_LOAD) durchfließt, kann gemessen werden, wobei die Messung des Stroms zurück in den Mikroprozessorkern 212 zur Analyse im Stromsteuerungsalgorithmus gespeist wird. Der Mikroprozessorkern 212 stellt dann das Öffnen und Schließen entsprechend ein, sodass der resultierende mittlere Laststrom I_LOAD dem (durch den Nutzer) vorgegebenen Stromsollwert I_SET entspricht.
3 veranschaulicht den zweiten Ansatz, den sogenannten „HW-(Hardware-)Steuerungs-“ Ansatz. 3 veranschaulicht zwei Nacktchips, d.h., einen Mikroprozessor-(µC-)Nacktchip 310 und einen Stromsteuerungschip 320, die auf einem Substrat 330 positioniert sind. Das Substrat 330 kann auch eine Leiterplatte (PCB) sein. Eine Stromsollwerteinheit 312 und ein damit verbundener Rest-A/D-Wandler 314 können auf dem Mikroprozessor-Nacktchip 310 positioniert sein. Der Stromsollwert von der Stromsollwerteinheit 312 ist nicht von dem Stromsteuerungschip 320 abgeleitet. Eine Digitalschnittstelleneinheit 328 kann auf dem Stromsteuerungschip 320 positioniert und mit einer Stromsteuerungsstrategie- und -steuerungslogikeinheit 334 verbunden sein. Die Einheit 334 kann mit einer Leistungsstufensteuerungs- und -diagnoseeinheit 336 verbunden sein. Die Einheit 336 speist ein Signal in den Treiber 316 ein, der auf dem Stromsteuerungschip 320 positioniert und mit einem Schalter 324 verbunden ist. Der Strom, der durch den Schalter 324 durchfließt, kann von einem Nebenschlusswiderstand 326 weg gemessen werden, der stromauf vom Schalter verbunden ist. Ein Strombestimmer 318 gibt eine verstärkte Spannung proportional zum Strom durch den Nebenschlusswiderstand 326 in Form eines Analogsignals an einen auf dem Stromsteuerungschip 320 positionierten A/D-Wandler 332 aus, das indikativ für den Strom ist, der durch den Schalter fließt. Der Strom durch den Schalter 324 kann auch der Strom I_LOAD durch den Induktor 322 sein.
In diesem Ansatz sind der Stromsteuerungsalgorithmus und die Leistungsstufe vollständig in einen vom Mikrosteuereinheitschip 310 getrennten Chip, den Stromsteuerungschip 320, integriert. Der Stromsteuerungschip 320 wird mit einem Sollwert I_SET von der Stromsollwerteinheit 312 auf der Mikrosteuereinheit 310 gespeist und liefert im Gegenzug Zustands- und Fehlerinformationen der Last. Der HW-Steuerungsansatz liefert einen Strom durch den Induktor 322, der dem Sollwert näherkommt als die in den 1 und 2 veranschaulichten Ansätze.
Die Stromsteuerungsschleife in 3 wird mit einer gepunkteten Linie angezeigt.
Ungefähr fünfzig Prozent der weltweiten Getriebeanwendungen verwenden den SW-Steuerungsansatz. Momentan besteht ein Bedarf an neuer Chip-Partitionierung, die konfiguriert ist, um einen SW-Steuerungsansatz zu unterstützen.
Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Ansätzen kann diese neue Partitionierung außerdem eine Genauigkeit von I_LOAD erreichen, die jener gleicht, die in HW-Steuerungsarchitekturen zu finden ist. Außerdem kann diese neue Partitionierung die Mikrosteuereinheit von berechnungsintensiven Messungsaufgaben entlasten oder kann die Verwendung der Chip-Infrastruktur für funktionelle Sicherheitszwecke ermöglichen.
Ein Nachteil der in den 1 und 2 veranschaulichten SW-Steuerungsansätze ist die niedrige erreichbare Genauigkeit (~5 % Fehler) aufgrund von eingeschränkter Möglichkeit zur Kalibrierung und Ausgleichung von nicht idealen Effekten.
Die unten in Bezug auf 4 beschriebene neue Partitionierung behält die Flexibilität eines Stromsteuerungsalgorithmus, der in einem Mikroprozessor wie etwa dem in 1 veranschaulichten Mikroprozessor 10 läuft, bei, während ein genauer, gesteuerter Strom I_LOAD erzielt wird, der den Messungen gleicht, die bisher nur bei HW-Steuerungsansätzen zu finden waren. Die Verwendung der zum Beispiel in 4 veranschaulichten Partitionierung kann Fehler auf < 1 % reduzieren.
Außerdem muss in den in den 1 und 2 veranschaulichten SW-Steuerungsansätzen wie oben beschrieben der Mikroprozessor 210 sowohl die Abtast-Halte-Stufe 232 als auch den A/D-Wandler 218 zusätzlich zur Ausführen der nötigen Berechnungen wie etwa Mitteln, Filtern etc. steuern. Diese Berechnungen sind zusätzliche Aufgaben für den Mikroprozessor 210 und erfordern einen größeren, leistungsfähigeren Prozessor, der typischerweise die Kosten des Mikroprozessors erhöht.
Demgemäß kann eine unterschiedliche Partitionierung der Funktionen für SW-Steuerungsarchitektur bei der Eliminierung oder Reduktion von manchen der Nachteile der SW-Steuerungsansätze helfen, die in den 1 und 2 veranschaulicht sind.
4 veranschaulicht eine Ausführungsform eines neuen Ansatzes für ein Stromsteuerungssystem 400. Zwei Nacktchips, d.h., ein Mikroprozessor-(µC-)Nacktchip 410 und ein Treiber- und Digitalsignalverarbeitungs-(DSP-)Chip 420 wurden veranschaulicht, wobei die Nacktchips auf einem Substrat 430 positioniert sind. Der Nacktchip 410 und der Chip 420 können alternativ dazu auf getrennten Substraten positioniert sein (durch eine Schnittlinie 460 veranschaulicht). Der Treiber- und DSP-Chip 420 kann ein erster Nacktchip sein. Der Mikroprozessor-Nacktchip 410 kann ein zweiter Nacktchip sein. Der Mikroprozessor-Nacktchip 410 kann gleich oder ähnlich wie der in 1 veranschaulichte Mikroprozessor-Nacktchip 10 sein. Zusätzlich dazu kann der Mikroprozessor-Nacktchip 410 ein Nacktchip-Gehäuse sein, das zum Beispiel für die Stromsteuerung unter Verwendung des in 1 veranschaulichten SW-Steuerungsansatzes verkauft wird. In anderen Worten: Der Mikroprozessor-Nacktchip 410, auf dem die Steuereinheit und der fest zugeordnete A/D-Wandler positioniert sind, kann ein fest zugeordnetes Gehäuse sein.
Der Mikroprozessor-Nacktchip 410 oder der zweite Nachtchip können eine Steuereinheit 412 und einen darauf positionierten A/D-Wandler 414 umfassen. Die Steuereinheit 412 kann vom Treiber 414 thermisch isoliert sein. Wie hierin verwendet bedeutet thermische Isolation, dass ein Temperaturanstieg im Treiber 414 nicht zu einem Temperaturanstieg in der Steuereinheit 412 führt. Gleichermaßen führt ein Temperaturanstieg in der Steuereinheit 412 zu keinem Temperaturanstieg im Treiber 414. Der A/D-Wandler 414 kann der Steuereinheit 412 fest zugeordnet sein. In anderen Worten: Der A/D-Wandler 410 kann mit der Steuereinheit 412 dauerhaft verbunden sein. Die Steuereinheit 412 ist mit einer Leistungszustandsteuerung und -diagnose 436 verbunden, die wiederum mit einem Treiber 416 und einer Steuerungslogik 438 verbunden ist.
Eine Leistungszustandsteuerung und -diagnose 420 ist mit dem Treiber 416 verbunden, der auf dem Treiber- und DSP-Chip 420 oder dem ersten Nacktchip positioniert ist. Der Treiber 416 ist mit einem Schalter 424 verbunden. Der Treiber 416 kann konfiguriert sein, um den Strom durch Pulsbreitenmodulation des Schalters 424 zu liefern. In anderen Worten: Der Treiber 416 kann das Öffnen und Schließen des Schalters 424 durch Modulieren von Pulsen, die zum Gate des Schalters 424 gesendet werden, steuern. Der Strom, der durch den Schalter 424 durchfließt, kann der Strom I_LOAD sein, der für die induktive Last 422 bereitgestellt ist. I_LOAD kann von einem Nebenschlusswiderstand 426, der stromauf vom Schalter verbunden ist, entfernt gemessen werden. Ein Strombestimmer 418, der als Operationsverstärker in 4 ausgeführt ist, bestimmt den Strom durch den Nebenschlusswiderstand 426 und stellt ein Analogsignal bereit, das repräsentativ für den Strom zu einem A/D-Wandler 432 ist, der auf dem Treiber- und Digitalsignalverarbeitungschip 420 positioniert ist. Der A/D-Wandler 432 kann vom A/D-Wandler 414 getrennt sein und ein zweiter oder zusätzlicher A/D-Wandler dazu sein. Der A/D-Wandler 432 kann ein erster von einer Vielzahl an A/D-Wandlern sein. Gemeinsam können der Schalter 424, der Strombestimmer 418 und der A/D-Wandler 432 ein Fühler sein, der konfiguriert ist, um ein Digitalsignal bereitzustellen, das repräsentativ für den Strom I_LOAD ist, der durch den Induktor 422 fließt. Die Digitalsignalausgabe vom A/D-Wandler 432 kann in einem Digitalsignalprozessor 442, der auf dem ersten Nacktchip angeordnet ist, vorverarbeitet werden, bevor es an die Steuereinheit 412 weitergeleitet wird. Die Vorverarbeitung kann das Einstellen des Digitalsignals umfassen oder ausschließlich umfassen, das vom A/D-Wandler 432 ausgegeben wird, um z.B. externe Faktoren zu entfernen, die die Messung des Stroms I_LOAD, der für die induktive Last 422 bereitgestellt ist, beeinflussen. Der Digitalsignalprozessor 442 empfängt Eingabe von einer Temperaturausgleichsschaltungsanordnung 440, die innerhalb oder außerhalb vom Prozessor selbst sein kann. Die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung 440 kann einen Temperaturfühler umfassen, der auf dem ersten Nacktchip positioniert sein kann, im Fall von 4 auf dem Treiber- und Digitalsignalverarbeitungschip 420. Der Digitalsignalprozessor 442 kann konfiguriert sein, um das Digitalsignal als Antwort auf Temperaturveränderungen der durch einen derartigen Temperaturfühler in der Temperaturausgleichsschaltungsanordnung 440 abgefühlten Schaltung vorzuverarbeiten. In gewissen Ausführungsformen ist die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung 440 mit dem Chip umgebungsgekoppelt oder konfiguriert, um Temperaturveränderungen in der Umgebung des Chips oder einer beliebigen der Chipkomponenten abzufühlen, die eine genaue Darstellung des Stroms stören könnten, der zur Last (I_LOAD) durchfließt. So kann der Digitalsignalprozessor 442 die Wirkungen von Temperatur von der Digitalsignalausgabe vom A/D-Wandler 432 entfernen. Der Digitalsignalprozessor 442 kann einen E2PROM umfassen, der konfiguriert ist, um Temperaturausgleichsdaten zu enthalten. Der E2PROM kann außerdem Kalibrierungs- und Ausgleichsdaten enthalten, die während der Herstellung und End-of-line-Tests des Chips geschrieben werden. Das vereinfacht die Umsetzung der Analogschaltungen aufgrund von verringerten Genauigkeits- und Temperaturstabilitätsanforderungen, da eine digitaltemperaturabhängige Korrektur in der Lage ist, jedwede nicht idealen und nicht linearen Wirkungen auszugleichen. Wie detaillierter in 5 unten veranschaulicht, kann ein zweites Analogsignal, das von dem Stromfluss zur induktiven Last I_LOAD abgeleitet ist, den fest zugeordneten A/D-Wandler 414 unabhängig speisen. Der fest zugeordnete A/D-Wandler 414 kann der zweite von einer Vielzahl an A/D-Wandlern sein und Off-Die oder Off-Die vom Treiber- und Digitalsignalverarbeitungsnacktchip 420 angeordnet sein. Das zweite Analogsignal kann ein Sicherheitssignal sein.
Im Betrieb ist die Steuereinheit 412, die in 4 Off-Die positioniert ist, konfiguriert, um ein Steuersignal bereitzustellen. Die Steuereinheit 412 kann mehrere Steuersignale bereitstellen. In einer Ausführungsform stellt die Steuereinheit 412 zumindest zwei Steuersignale bereit. Der Treiber 416, der auf dem gleichen Nacktchip wie der A/D-Wandler 432 positioniert ist, ist konfiguriert, um einen Strom basierend auf dem Steuersignal zu liefern, um den Schalter 424 zu öffnen und zu schließen. Ein Fühler, der im Fall von 4 den Nebenschlusswiderstand 426, den Operationsverstärker 418 und den A/D-Wandler 432 umfassen kann, ist konfiguriert, um ein Digitalsignal bereitzustellen, das repräsentativ für den Strom zur Steuereinheit 412 ist. Das Digitalsignal umgeht den A/D-Wandler 414.
Das Verschieben der Digitalsignalverarbeitungsfunktionen, die durch den Mikroprozessor 12 in 1 ausgeführt werden müssen, zum Treiber- und DSP-Chip 420 kann einige Vorteile bieten.
Einer der Vorteile dieser in 4 veranschaulichten neuen Partitionierung ist die Laststromgenauigkeit. Beispielsweise sind Ausgleichs- und Kalibrierungsverfahren für den Mikroprozessor 412 verfügbar, die andernfalls nicht verfügbar wären, da der Mikroprozessor erforderlich ist, um hohe Datenebenen zu verarbeiten. Ausgleich und Kalibrierung des Signals kann daher außerhalb vom Mikroprozessor 412 durchgeführt werden, aber dennoch darin verwendet werden. Das erhöht die Genauigkeit des Steuersignals, das dem Treiber 416 bereitgestellt ist, und entsprechend die Genauigkeit des Stroms, der durch den Schalter 424 für I_LOAD bereitgestellt ist.
Ein weiterer Vorteil der in 4 veranschaulichten Partitionierung ist, dass keine End-of-line-Kalibrierung nötig ist. Das verringert die Herstellungskosten der Anmeldung.
Ein weiterer Vorteil der in 4 veranschaulichten Partitionierung ist, dass der Mikroprozessor 412 nicht nötig ist, um hohe Datenebenen zu verarbeiten. Angesichts dessen kann ein weniger teurer Mikroprozessor für die gleiche Anzahl an Kanälen verwendet werden, oder die Anzahl an Kanälen kann erhöht werden, ohne die Berechnungsleistung des Mikroprozessors zu erhöhen.
Ein weiterer Vorteil der in 4 veranschaulichten Partitionierung ist, dass ein zusätzlicher und unabhängiger Überwachungsweg durch Verwendung der Kanäle des A/D-Wandlers innerhalb der Mikrosteuereinheit implementiert werden kann. Der A/D-Wandler (oder die freien Eingaben in den bestehenden A/D-Wandler 14 auf dem Mikroprozessor-Nacktchip 10) kann für einen solchen Überwachungsweg oder für weitere Zwecke neu genutzt werden.
Ein weiterer Vorteil der in 4 veranschaulichten Partitionierung ist, dass bestehende und bewährte Steuerungsalgorithmen und Strategien für SW-Steuerungsanwendungen (zum Beispiel jene im Mikroprozessor-Nacktchip 10 in 1) ohne Schwierigkeiten wiederverwendet werden können. Das vereinfacht die unkomplizierte Ersetzung von zum Beispiel dem Treiberchip 30 durch den Treiber- und DSP-Chip 420 in 4 in bestehenden Anordnungen.
Eine weitere detaillierte Ausführungsform einer neuen SW-Architektur ist in 5 veranschaulicht. In Bezug auf 5 sind zwei Nacktchips, d.h., ein Mikroprozessor-(µC-)Nacktchip 510 und ein Treiber- und Digitalsignalverarbeitungs-Chip 520 auf einem Substrat 530 positioniert. Der Nacktchip 510 und der Chip 520 können alternativ dazu auf getrennten Substraten positioniert sein (durch eine Schnittlinie 560 veranschaulicht). Der Mikroprozessor-Nacktchip 510 umfasst einen Mikroprozessorkern 512, eine Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Schnittstelle 513 und ein Mikroprozessor-Peripheriegerät 514, das einen A/D-Wandler 528 und ein A/D-Ergebnisregister 530 umfasst. Das Mikroprozessor-Peripheriegerät 514 kann dem Mikroprozessorkern 512 fest zugeordnet sein. Die E/A-Schnittstelle 513 ist mit einer Logikschaltung 515 auf dem Treiber- und Digitalsignalverarbeitungschip 520 verbunden. Die Logikschaltung 515 ist mit einem Treiber 516 verbunden, der konfiguriert ist, um einen Schalter 524 zu öffnen und zu schließen. Der Schalter 524 stellt Strom für den Ausgang 522 (mit welchem eine induktive Last verbunden sein kann) bereit. Zusätzlich dazu kann der Strom, der durch den Schalter 524 durchfließt, von einem Nebenschlusswiderstand 526 weg gemessen werden und anschließend durch den A/D-Wandler 532 in ein Digitalsignal umgewandelt werden, bevor er in die Logikschaltung 515 gespeist wird.
In dem neuen SW-(Software-)Steuerungsansatz von 5 kann ein Stromsteuerungsalgorithmus im Mikroprozessorkern 512, zum Beispiel ein Proportional-Integral-(PI-)Regler, die externe Leistungsstufe oder den Strom I_LOAD durch einen Induktor 522 steuern. Im Betrieb kann der Mikroprozessorkern 512 ein Steuersignal für die Logikschaltung 515 bereitstellen, die wiederum konfiguriert sein kann, um ein Gate auf dem Schalter 524 zu steuern. Eine Temperaturabfühlschaltungsanordnung 584 kann mit der Logikschaltung 515 gekoppelt sein. Das Schließen des Schalters 524 ermöglicht, dass Strom durchfließt und effektiv zum Induktor 522 durchfließt. Im Gegensatz dazu hält das Öffnen des Schalters 524 den Strom am Durchfließen ab und stoppt effektiv den Stromfluss zum Induktor 522. Der Strom, der durch den Schalter 524 und den Induktor 522 (I_LOAD) durchfließt, kann gemessen werden, wobei die Messung des Stroms zurück in den Mikroprozessor 510 zur Analyse im Stromsteuerungsalgorithmus gespeist wird. Der Mikroprozessor 510 kann digitale Informationen über den Strom empfangen, der vom ersten Nacktchip zur Last durchfließen gelassen wird. Der Mikroprozessorkern 512 stellt dann das Öffnen und Schließen entsprechend ein, sodass der resultierende mittlere Laststrom I_LOAD dem (durch den Nutzer) vorgegebenen Stromsollwert I_SET entspricht.
Ein nicht flüchtiger Speicher (z.B. E²PROM) 582 kann Kalibrierungs- und Ausgleichsdaten enthalten, die während der Produktion und End-of-line-Tests des Chips geschrieben werden. Das vereinfacht die Umsetzung der Analogschaltungen aufgrund von verringerten Genauigkeits- und Temperaturstabilitätsanforderungen, da eine digitaltemperaturabhängige Korrektur in der Lage ist, jedwede nicht idealen und nicht linearen Wirkungen auszugleichen.
In 5 werden die vorverarbeiteten Daten über eine Digitalschnittstelle (z.B. Niederspannungsdifferenzial, „LVDS“) 586 an den Mikroprozessor geschickt. In einem Aspekt der Offenbarung können Daten synchron mit der PWM-Frequenz übertragen werden. Das ist in 6 veranschaulicht. Zusätzlich dazu kann das Digitalsignal Diagnoseinformationen über die Last umfassen, was es dem Steuersignal ermöglicht, pulszentriert während des Arbeitszyklus des Treibers oder für einen nachfolgenden Puls basierend auf der Diagnoseinformation eingestellt zu werden.
Außerdem kann, wie in Bezug auf 4 erwähnt, der A/D-Wandler des Mikroprozessors zusätzlich dazu für Anwendungen verwendet werden, die eine gewisse ASIL-Stufe gemäß ISO26262 erfüllen müssen. Es ist ein zweiter Rückkopplungsweg 588 in dem vorgeschlagenen Chip durch eine Analogspannung bereitgestellt, die proportional zum Laststrom ist. Indem der zweite Rückkopplungsweg 588 mit dem A/D-Wandler 528 des Mikroprozessorchips 513 verbunden ist, ist ein unabhängiger Diagnoseweg für die Überwachung der Funktion der Stromsteuereinheit möglich.
Ein Vorteil der in 5 veranschaulichten Partitionierung ist, dass der Mikroprozessorkern 512 hohe Datenebenen nicht verarbeiten muss, da die Logikschaltung 515 den Kern 512 stattdessen von verarbeitungsintensiven Prozessen befreit hat. Angesichts dessen kann ein weniger teurer Mikroprozessor für die gleiche Anzahl an Kanälen verwendet werden, oder die Anzahl an Kanälen kann erhöht werden, ohne die Berechnungsleistung des Mikroprozessors zu erhöhen.
6 veranschaulicht ein Beispiel von Datenübertragung über die digitale I/F 586 von 5.
In 6 stellen EN0, EN1 und EN2 Kanäle des Signals dar, das vom Mikroprozessor 510 zum Eingang 561 der Logikschaltung 515 geschickt wird. Die I/F in 6 stellt das Signal dar, das von der Digitalschnittstelle 586 an den Mikroprozessor 510 geschickt wird. Der Zyklus 601 von Kanal EN0 weist eine Zeitlänge von tPWM auf. Ähnlich weist der Zyklus 602 von Kanal EN1 eine Länge auf. In 6 ist die Zeit zwischen der Abtastung durch t_del veranschaulicht. In diesem Aspekt der Offenbarung werden 32 Bits an jeder steigenden Flanke des Freigabesignale der Kanäle EN0, EN1, EN2 übertragen. Diese 32 Bits können Diagnoseinformationen der jeweiligen Leistungsstufe und den berechneten mittleren Laststrom I_LOAD des vorherigen PWM-Zyklus enthalten. Basierend auf diesen Daten kann der Mikroprozessor den Arbeitszyklus des nachfolgenden 603 oder des aktuellen PWM-Zyklus definieren.
Ein Vorteil des in 6 veranschaulichten Ansatzes neben dem Entlasten des Mikroprozessors 510 von Berechnungsaufgaben ist, dass ein Steuerungsalgorithmus im Mikroprozessor 510 nicht geändert werden muss, sondern flexibel und leicht anpassbar bleibt. Der Steuerungsalgorithmus kann sehr komplex und nur durch erfahrene Techniker (hauptsächlich Tier-1-Personen und OEMs) verwendbar sein. 5 und 6 veranschaulichen eine Umsetzung mit drei Kanälen, die in einem versetzten Modus geschaltet sind.
Zusätzlich dazu ist ein Verfahren zum Steuern von Strom in 7 offenbart. Das Verfahren umfasst das Erzeugen eines Steuersignals durch eine Steuereinheit, der ein A/D-Wandler 710 fest zugeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen des Steuersignals für einen Treiber, der konfiguriert ist, um einen Strom basierend auf dem Steuersignal 720 zu liefern. Das Verfahren umfasst ferner das Erzeugen eines Digitalsignals, das repräsentativ für den Strom 730 ist. Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen des Digitalsignals für eine Steuereinheit 740. Schließlich umgeht in diesem Verfahren das Digitalsignal den A/D-Wandler.
Zusätzlich dazu ist ein Verfahren zum Einstellen von Strom, der durch eine induktive Last fließt, in 8 offenbart. Das Verfahren umfasst das Einspeisen eines Signals von einer Mikrosteuereinheit in den Steuerungsstromfluss durch eine induktive Last 810. Das Verfahren umfasst ferner auf einem Nacktchip das Umwandeln des Stromflusses durch die induktive Last in ein repräsentatives Digitalsignal 820. Das Verfahren umfasst ferner das Einspeisen des Digitalsignals in die Mikrosteuereinheit 830. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen des Signals von der Mikrosteuereinheit basierend auf dem umgewandelten Signal 840.
Zusätzlich dazu ist ein Verfahren zur Überwachung von Strom, der durch eine induktive Last durchfließt, der durch eine Brückenleistungsstufe in einem Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Modus angesteuert wird, in 9 offenbart. Das Verfahren umfasst das Einspeisen eines ersten Signals von einer Mikrosteuereinheit 910. Das Verfahren umfasst ferner das Ansteuern eines Schalters, der den Strom steuert, der durch die induktive Last fließt, unter Verwendung des Signals 920. Das Verfahren umfasst ferner das Umwandeln des Stroms in ein repräsentatives Digitalsignal 930. Das Verfahren umfasst ferner das Einspeisen des repräsentativen Digitalsignals in die Mikrosteuereinheit 940. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen des ersten Signals basierend auf dem repräsentativen Digitalsignal 950. Das Verfahren umfasst ferner das feste Zuordnen eines Off-Die-A/D-Wandlers für die Mikrosteuereinheit 960.
Die folgenden Beispiele betreffen weitere Ausführungsformen.
In Beispiel 1 kann ein Stromsteuerungssystem eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, um ein Steuersignal bereitzustellen, einen A/D-Wandler, der der Steuereinheit fest zugeordnet ist, einen Treiber, der konfiguriert ist, um einen Strom basierend auf dem Steuersignal zu liefern, einen Fühler, der konfiguriert ist, um ein Digitalsignal bereitzustellen, das repräsentativ für den Strom zur Steuereinheit ist, umfassen. In diesem Beispiel kann das Digitalsignal den fest zugeordneten A/D-Wandler umgehen.
Beispiel 2 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 1 umfassen, wobei der Strom an eine induktive Last geliefert wird.
Beispiel 3 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 1 umfassen, wobei das Digitalsignal ein Signal ist, das von einem Analogsignal, das für den Strom repräsentativ ist, umgewandelt ist.
Beispiel 4 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 3 umfassen, ferner umfassend einen zweiten A/D-Wandler zum Umwandeln des Analogsignals.
Beispiel 5 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 1 umfassen, wobei der Treiber auf einem ersten Nacktchip positioniert ist.
Beispiel 6 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 5 umfassen, wobei die Steuereinheit auf einem zweiten Nacktchip positioniert ist.
Beispiel 7 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 6 umfassen, wobei die Steuereinheit und der fest zugeordnete A/D-Wandler ein fest zugeordnetes Gehäuse sind.
Beispiel 8 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 1 umfassen, wobei der Treiber konfiguriert ist, um den Strom durch Pulsbreitenmodulation zu liefern.
Beispiel 9 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 1 umfassen, wobei die Steuereinheit vom Treiber thermisch isoliert ist.
Beispiel 10 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 1 umfassen, ferner umfassend einen Digitalsignalprozessor, der konfiguriert ist, um das Digitalsignal vorzuverarbeiten.
Beispiel 11 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 10 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor eine Temperaturausgleichsschaltungsanordnung umfasst.
Beispiel 12 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 11 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor einen E²PROM umfasst, der konfiguriert ist, um Temperaturausgleichsdaten zu enthalten.
Beispiel 13 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 11 umfassen, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung einen Temperaturfühler umfasst und wobei der Digitalsignalprozessor konfiguriert ist, um das Digitalsignal als Antwort auf Temperaturveränderungen der durch den Temperaturfühler abgefühlten Schaltung vorzuverarbeiten.
Beispiel 14 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 11 umfassen, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung mit einem ersten Nacktchip umgebungsgekoppelt ist.
Beispiel 15 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 10 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor auf einem ersten Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 16 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 13 umfassen, wobei der Temperaturfühler auf einem ersten Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 17 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 1 umfassen, wobei ein zweites Analogsignal, das von dem Stromfluss zur induktiven Last abgeleitet ist, den fest zugeordneten A/D-Wandler unabhängig speist.
Beispiel 18 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 17 umfassen, wobei das zweite Analogsignal ein Sicherheitssignal ist.
Beispiel 19 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 1 umfassen, wobei das Digitalsignal Diagnoseinformationen umfasst.
Beispiel 20 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 19 umfassen, wobei die Steuereinheit Stromfluss zur induktiven Last durch den Treiber basierend auf der Diagnoseinformation einstellt.
Beispiel 21 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 20 umfassen, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um das Steuersignal für den Treiber während des Arbeitszyklus des Treibers einzustellen.
Beispiel 22 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 1 umfassen, wobei die Steuereinheit das Steuersignal über zwei Kanäle bereitstellt.
In Beispiel 23 kann ein Verfahren zur Steuerung von Strom das Erzeugen eines Steuersignals durch eine Steuereinheit, der ein A/D-Wandler fest zugeordnet ist, das Bereitstellen des Steuersignals für einen Treiber, der konfiguriert ist, um einen Strom basierend auf dem Steuersignal zu liefern, das Erzeugen eines Digitalsignals, das für den Strom repräsentativ ist, das Bereitstellen des Digitalsignals für die Steuereinheit umfassen. In diesem Beispiel kann das Digitalsignal den A/D-Wandler umgehen.
Beispiel 24 kann das Stromsteuerungssystem nach Beispiel 3 umfassen, ferner umfassend einen zweiten A/D-Wandler zum Umwandeln des Analogsignals.
Beispiel 25 kann das Verfahren nach Beispiel 23 umfassen, wobei der Strom an eine induktive Last geliefert wird.
Beispiel 26 kann das Verfahren nach Beispiel 23 umfassen, wobei das Digitalsignal ein Signal ist, das von einem Analogsignal, das für den Strom repräsentativ ist, umgewandelt ist.
Beispiel 27 kann das Verfahren nach Beispiel 26 umfassen, wobei ein zweiter A/D-Wandler das Digitalsignal erzeugt.
Beispiel 28 kann das Verfahren nach Beispiel 23 umfassen, wobei der Treiber auf einem ersten Nacktchip positioniert ist.
Beispiel 29 kann das Verfahren nach Beispiel 28 umfassen, wobei die Steuereinheit auf einem zweiten Nacktchip positioniert ist.
Beispiel 30 kann das Verfahren nach Beispiel 29 umfassen, wobei die Steuereinheit und der fest zugeordnete A/D-Wandler ein fest zugeordnetes Gehäuse sind.
Beispiel 31 kann das Verfahren nach Beispiel 23 umfassen, wobei der Treiber konfiguriert ist, um den Strom durch Pulsbreitenmodulation an einen Schalter zu liefern.
Beispiel 32 kann das Verfahren nach Beispiel 29 umfassen, wobei die Steuereinheit thermisch isoliert ist.
Beispiel 33 kann das Verfahren nach Beispiel 23 umfassen, ferner umfassend das Vorverarbeiten des Digitalsignals als Antwort auf die durch die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung abgefühlte Temperatur der Schaltung.
Beispiel 34 kann das Verfahren nach Beispiel 33 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor einen E2PROM umfasst, der konfiguriert ist, um Temperaturausgleichsdaten zu enthalten.
Beispiel 35 kann das Verfahren nach Beispiel 33 umfassen, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung mit einem ersten Nacktchip umgebungsgekoppelt ist.
Beispiel 36 kann das Verfahren nach Beispiel 33 umfassen, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung auf einem ersten Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 37 kann das Verfahren nach Beispiel 23 umfassen, ferner umfassend das unabhängige Einspeisen eines zweiten Analogsignals, das von dem Strom abgeleitet ist, in den fest zugeordneten A/D-Wandler.
Beispiel 38 kann das Verfahren nach Beispiel 37 umfassen, wobei das zweite Analogsignal ein Sicherheitssignal ist.
Beispiel 39 kann das Verfahren nach Beispiel 23 umfassen, wobei das Digitalsignal Diagnoseinformationen umfasst.
Beispiel 40 kann das Verfahren nach Beispiel 29 umfassen, wobei die Steuereinheit den Stromfluss zur induktiven Last durch den Treiber basierend auf den Diagnoseinformationen einstellt.
Beispiel 41 kann das Verfahren nach Beispiel 23 umfassen, wobei der Treiber den Puls während des Arbeitszyklus einstellt.
Beispiel 42 kann das Verfahren nach Beispiel 23 umfassen, wobei das Steuersignal über einem ersten und zweiten Signal erzeugt ist.
In Beispiel 43 kann eine Schaltung zur Steuerung von Strom durch eine induktive Last einen Treiber, der konfiguriert ist, um Stromfluss zur induktiven Last einzustellen, eine Mikrosteuereinheit, die konfiguriert ist, um den Treiber zu steuern, einen ersten A/D-Wandler, der auf einem Nacktchip positioniert ist, der konfiguriert ist, um ein Digitalsignal in die Mikrosteuereinheit einzuspeisen, das für den Stromfluss zur induktiven Last repräsentativ ist, einen zweiten A/D-Wandler, der mit der Mikrosteuereinheit gekoppelt ist, umfassen. In diesem Beispiel kann der zweite A/D-Wandler außerhalb vom Nacktchip angeordnet sein.
Beispiel 44 kann die Schaltung nach Beispiel 43 umfassen, wobei der Treiber auf dem Nacktchip positioniert ist.
Beispiel 45 kann die Schaltung nach Beispiel 43 umfassen, wobei die Mikrosteuereinheit außerhalb vom Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 46 kann die Schaltung nach Beispiel 43 umfassen, wobei der Treiber konfiguriert ist, um den Stromfluss durch Pulsbreitenmodulation zu steuern.
Beispiel 47 kann die Schaltung nach Beispiel 43 umfassen, ferner umfassend einen Digitalsignalprozessor, der konfiguriert ist, um das Digitalsignal vorzuverarbeiten.
Beispiel 48 kann die Schaltung nach Beispiel 47 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor eine Temperaturausgleichsschaltungsanordnung umfasst.
Beispiel 49 kann die Schaltung nach Beispiel 48 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor einen E2PROM umfasst, der konfiguriert ist, um Temperaturausgleichsdaten zu enthalten.
Beispiel 50 kann die Schaltung nach Beispiel 48 umfassen, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung einen Temperaturfühler umfasst und wobei der Digitalsignalprozessor konfiguriert ist, um das Digitalsignal als Antwort auf Temperaturveränderungen der durch den Temperaturfühler abgefühlten Schaltung vorzuverarbeiten.
Beispiel 51 kann die Schaltung nach Beispiel 48 umfassen, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung mit dem Nacktchip umgebungsgekoppelt ist.
Beispiel 52 kann die Schaltung nach Beispiel 47 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor auf dem Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 53 kann die Schaltung nach Beispiel 50 umfassen, wobei der Temperaturfühler auf dem Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 54 kann die Schaltung nach Beispiel 43 umfassen, wobei ein Analogsignal, das von dem Stromfluss zur induktiven Last abgeleitet ist, den zweiten A/D-Wandler unabhängig speist.
Beispiel 55 kann die Schaltung nach Beispiel 54 umfassen, wobei das Analogsignal ein Sicherheitssignal ist.
Beispiel 56 kann die Schaltung nach Beispiel 43 umfassen, wobei das Digitalsignal Diagnoseinformationen umfasst.
Beispiel 57 kann die Schaltung nach Beispiel 56 umfassen, wobei die Mikrosteuereinheit den Stromfluss zur induktiven Last basierend auf den Diagnoseinformationen einstellt.
Beispiel 58 kann die Schaltung nach Beispiel 43 umfassen, wobei die Mikrosteuereinheit den Treiber über zumindest zwei Kanäle steuert.
In Beispiel 59 kann ein Verfahren zum Einstellen von Strom, der durch eine induktive Last fließt, das Einspeisen eines Signals von einer Mikrosteuereinheit, um Stromfluss durch eine induktive Last zu steuern, das Umwandeln auf einem Nacktchip des Stromflusses durch die induktive Last in ein repräsentatives Digitalsignal, das Einspeisen des Digitalsignals in die Mikrosteuereinheit und das Einstellen des Signals von der Mikrosteuereinheit basierend auf dem umgewandelten Signal umfassen.
Beispiel 60 kann das Verfahren nach Beispiel 59 umfassen, wobei das Digitalsignal Diagnoseinformationen umfasst.
Beispiel 61 kann das Verfahren nach Beispiel 60 umfassen, wobei die Diagnoseinformationen Informationen über die Leistung der Last umfassen.
Beispiel 62 kann das Verfahren nach Beispiel 60 umfassen, wobei die Diagnoseinformationen den mittleren Laststrom des Stromflusses zur induktiven Last umfassen.
Beispiel 63 kann das Verfahren nach Beispiel 60 umfassen, umfassend das Koppeln eines A/D-Wandlers mit der Mikrosteuereinheit; wobei der zweite A/D-Wandler außerhalb vom Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 64 kann das Verfahren nach Beispiel 59 umfassen, wobei die Mikrosteuereinheit außerhalb vom Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 65 kann das Verfahren nach Beispiel 59 umfassen, wobei der Strom durch Pulsbreitenmodulation gesteuert wird.
Beispiel 66 kann das Verfahren nach Beispiel 59 umfassen, ferner umfassend einen Digitalsignalprozessor, der konfiguriert ist, um das Digitalsignal vorzuverarbeiten.
Beispiel 67 kann das Verfahren nach Beispiel 66 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor eine Temperaturausgleichsschaltungsanordnung umfasst.
Beispiel 68 kann das Verfahren nach Beispiel 66 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor einen E2PROM umfasst, der konfiguriert ist, um Temperaturausgleichsdaten zu enthalten.
Beispiel 69 kann das Verfahren nach Beispiel 67 umfassen, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung einen Temperaturfühler umfasst und wobei der Digitalsignalprozessor konfiguriert ist, um das Digitalsignal als Antwort auf Temperaturveränderungen der durch den Temperaturfühler abgefühlten Schaltung vorzuverarbeiten.
Beispiel 70 kann das Verfahren nach Beispiel 67 umfassen, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung mit dem Nacktchip umgebungsgekoppelt ist.
Beispiel 71 kann das Verfahren nach Beispiel 66 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor auf dem Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 72 kann das Verfahren nach Beispiel 67 umfassen, wobei der Temperaturfühler auf dem Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 73 kann das Verfahren nach Beispiel 63 umfassen, ferner umfassend das unabhängige Einspeisen eines Analogsignals, das von dem Stromfluss zur induktiven Last abgeleitet ist, in den zweiten A/D-Wandler.
Beispiel 74 kann das Verfahren nach Beispiel 73 umfassen, wobei das Analogsignal ein Sicherheitssignal ist.
Beispiel 75 kann das Verfahren nach Beispiel 59 umfassen, wobei die Mikrosteuereinheit den Stromfluss über zumindest zwei Kanäle steuert.
In Beispiel 76 ist ein Verfahren zur Überwachung von Strom bereitgestellt, der durch eine induktive Last fließt, der durch eine Brückenleistungsstufe in einem Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Modus angesteuert wird. Das Verfahren kann das Einspeisen eines ersten Signals von einer Mikrosteuereinheit, das Ansteuern eines Schalters, der den Strom steuert, der durch die induktive Last fließt, unter Verwendung des Signals, das Umwandeln des Stroms in ein repräsentatives Digitalsignal, das Einspeisen des repräsentativen Digitalsignals in die Mikrosteuereinheit, das Einstellen des ersten Signals basierend auf dem repräsentativen Digitalsignal und das feste Zuordnen eines Off-Die-A/D-Wandlers zur Mikrosteuereinheit umfassen.
Beispiel 77 kann das Verfahren nach Beispiel 76 umfassen, wobei ein auf dem Nacktchip positionierter Treiber den Schalter ansteuert.
Beispiel 78 kann das Verfahren nach Beispiel 76 umfassen, wobei die Mikrosteuereinheit außerhalb vom Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 79 kann das Verfahren nach Beispiel 77 umfassen, wobei der Treiber konfiguriert ist, um den Schalter durch Pulsbreitenmodulation zu steuern.
Beispiel 80 kann das Verfahren nach Beispiel 76 umfassen, ferner umfassend das Vorverarbeiten des repräsentativen Digitalsignals.
Beispiel 81 kann das Verfahren nach Beispiel 80 umfassen, wobei ein Digitalsignalprozessor das Digitalsignal vorverarbeitet und wobei der Digitalsignalprozessor eine Temperaturausgleichsschaltungsanordnung umfasst.
Beispiel 82 kann das Verfahren nach Beispiel 81 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor einen E2PROM umfasst, der konfiguriert ist, um Temperaturausgleichsdaten zu enthalten.
Beispiel 83 kann das Verfahren nach Beispiel 81 umfassen, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung einen Temperaturfühler umfasst und wobei der Digitalsignalprozessor konfiguriert ist, um das Digitalsignal als Antwort auf Temperaturveränderungen der durch den Temperaturfühler abgefühlten Schaltung vorzuverarbeiten.
Beispiel 84 kann das Verfahren nach Beispiel 81 umfassen, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung mit dem Nacktchip umgebungsgekoppelt ist.
Beispiel 85 kann das Verfahren nach Beispiel 81 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor auf dem Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 86 kann das Verfahren nach Beispiel 76 umfassen, ferner umfassend das unabhängige Einspeisen eines Analogsignals, das von dem Stromfluss zur induktiven Last abgeleitet ist, in den A/D-Wandler.
Beispiel 87 kann das Verfahren nach Beispiel 86 umfassen, wobei das Analogsignal ein Sicherheitssignal ist.
Beispiel 88 kann das Verfahren nach Beispiel 76 umfassen, wobei das repräsentative Digitalsignal Diagnoseinformationen umfasst.
Beispiel 89 kann das Verfahren nach Beispiel 88 umfassen, wobei die Mikrosteuereinheit den Stromfluss zur induktiven Last basierend auf den Diagnoseinformationen einstellt.
Beispiel 90 kann das Verfahren nach Beispiel 76 umfassen, wobei das erste Signal über zumindest zwei Steuerungskanäle erzeugt wird.
In Beispiel 91 ist eine Schaltung zur Steuerung von Strom durch eine induktive Last bereitgestellt. Die Schaltung kann einen ersten und einen zweiten Nacktchip, einen Schalter, der konfiguriert ist, um Strom zur induktiven Last zu leiten, einen Treiber, der auf dem ersten Nacktchip positioniert ist, der konfiguriert ist, um einen Schalter anzusteuern; eine Mikrosteuereinheit, die auf dem zweiten Nacktchip positioniert ist, der konfiguriert ist, um den Treiber zu steuern, umfassen. In diesem Beispiel kann die Mikrosteuereinheit digitale Informationen über den Strom empfangen, der von dem ersten Nacktchip zur Last durchfließen gelassen wird.
Beispiel 92 kann die Schaltung nach Beispiel 91 umfassen, wobei der Treiber konfiguriert ist, um Stromfluss durch Pulsbreitenmodulation zu steuern.
Beispiel 93 kann die Schaltung nach Beispiel 91 umfassen, umfassend einen Digitalsignalprozessor, der auf dem ersten Nacktchip positioniert ist, der konfiguriert ist, um das Digitalsignal vorzuverarbeiten.
Beispiel 94 kann die Schaltung nach Beispiel 93 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor eine Temperaturausgleichsschaltungsanordnung umfasst.
Beispiel 95 kann die Schaltung nach Beispiel 93 umfassen, wobei der Digitalsignalprozessor einen E2PROM umfasst, der konfiguriert ist, um Temperaturausgleichsdaten zu enthalten.
Beispiel 96 kann die Schaltung nach Beispiel 93 umfassen, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung einen Temperaturfühler umfasst und wobei der Digitalsignalprozessor konfiguriert ist, um das Digitalsignal als Antwort auf Temperaturveränderungen der durch den Temperaturfühler abgefühlten Schaltung vorzuverarbeiten.
Beispiel 97 kann die Schaltung nach Beispiel 95 umfassen, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung mit dem ersten Nacktchip umgebungsgekoppelt ist.
Beispiel 98 kann die Schaltung nach Beispiel 93 umfassen, wobei der Temperaturfühler auf dem ersten Nacktchip angeordnet ist.
Beispiel 99 kann die Schaltung nach Beispiel 91 umfassen, wobei ein Analogsignal, das von dem Stromfluss zur induktiven Last abgeleitet ist, einen der Steuereinheit fest zugeordneten A/D-Wandler unabhängig speist.
Beispiel 100 kann die Schaltung nach Beispiel 99 umfassen, wobei das Analogsignal ein Sicherheitssignal ist.
Beispiel 101 kann die Schaltung nach Beispiel 91 umfassen, wobei die digitalen Informationen Diagnoseinformationen umfassen.
Beispiel 102 kann die Schaltung nach Beispiel 101 umfassen, wobei die Mikrosteuereinheit den Stromfluss zur induktiven Last basierend auf den Diagnoseinformationen einstellt.
Beispiel 103 kann die Schaltung nach Beispiel 91 umfassen, wobei die Mikrosteuereinheit den Treiber über zumindest zwei Kanäle steuert.
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 [0024]
ISO26262 [0055]

Claims

Stromsteuerungssystem (1), umfassend: eine Steuereinheit (12), die konfiguriert ist, um ein Steuersignal bereitzustellen; einen A/D-Wandler (14), der der Steuereinheit (12) fest zugeordnet ist; einen Treiber (16), der konfiguriert ist, um einen Strom basierend auf dem Steuersignal zu liefern; einen Fühler, der konfiguriert ist, um ein Digitalsignal für die Steuereinheit (12) bereitzustellen, das repräsentativ für den Strom ist; wobei das Digitalsignal den fest zugeordneten A/D-Wandler (14) umgeht.
Stromsteuerungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei der Strom an eine induktive Last (22) geliefert wird.
Stromsteuerungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Digitalsignal ein Signal ist, das von einem Analogsignal, das für den Strom repräsentativ ist, umgewandelt ist; wobei das Stromsteuerungssystem (1) ferner aufweist einen zweiten A/D-Wandler (14) zum Umwandeln des Analogsignals.
Stromsteuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Treiber (16) auf einem ersten Nacktchip (20) positioniert ist.
Stromsteuerungssystem (1) nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (12) auf einem zweiten Nacktchip (10) positioniert ist; wobei optional die Steuereinheit (12) und der fest zugeordnete A/D-Wandler (14) ein fest zugeordnetes Gehäuse sind.
Stromsteuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Treiber (16) konfiguriert ist, um den Strom durch Pulsbreitenmodulation zu liefern.
Stromsteuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinheit (12) vom Treiber (16) thermisch isoliert ist.
Stromsteuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend einen Digitalsignalprozessor, der konfiguriert ist, um das Digitalsignal vorzuverarbeiten.
Stromsteuerungssystem (1) nach Anspruch 8, wobei der Digitalsignalprozessor eine Temperaturausgleichsschaltungsanordnung umfasst; wobei optional der Digitalsignalprozessor einen E2PROM umfasst, der konfiguriert ist, um Temperaturausgleichsdaten zu enthalten; oder wobei optional die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung einen Temperaturfühler umfasst und wobei der Digitalsignalprozessor konfiguriert ist, um das Digitalsignal als Antwort auf Temperaturveränderungen der durch den Temperaturfühler abgefühlten Schaltung vorzuverarbeiten.
Stromsteuerungssystem (1) nach Anspruch 9, wobei die Temperaturausgleichsschaltungsanordnung mit einem ersten Nacktchip umgebungsgekoppelt ist.
Stromsteuerungssystem (1) nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Digitalsignalprozessor auf einem ersten Nacktchip angeordnet ist.
Stromsteuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Temperaturfühler auf einem ersten Nacktchip angeordnet ist.
Stromsteuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein zweites Analogsignal, das von dem Stromfluss zur induktiven Last abgeleitet ist, den fest zugeordneten A/D-Wandler (14) unabhängig speist; wobei optional das zweite Analogsignal ein Sicherheitssignal ist.
Stromsteuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Digitalsignal Diagnoseinformationen umfasst.
Stromsteuerungssystem (1) nach Anspruch 14, wobei die Steuereinheit (12) Stromfluss zur induktiven Last durch den Treiber (16) basierend auf den Diagnoseinformationen einstellt; wobei optional die Steuereinheit (12) konfiguriert ist, um das Steuersignal für den Treiber (16) während des Arbeitszyklus des Treibers (16) einzustellen.
Verfahren zum Steuern von Strom, umfassend: das Erzeugen eines Steuersignals durch eine Steuereinheit (12), der ein A/D-Wandler (14) fest zugeordnet ist; das Bereitstellen des Steuersignals für einen Treiber (16), der konfiguriert ist, um einen Strom basierend auf dem Steuersignal zu liefern; das Erzeugen eines Digitalsignals, das repräsentativ für den Strom ist; das Bereitstellen des Digitalsignals für die Steuereinheit (12); wobei das Digitalsignal den A/D-Wandler (14) umgeht.
Schaltung zum Steuern von Strom durch eine induktive Last, die Schaltung umfassend: einen Treiber (16), der konfiguriert ist, um Stromfluss zur induktiven Last einzustellen; eine Mikrosteuereinheit (12), die konfiguriert ist, um den Treiber (16) zu steuern; einen ersten A/D-Wandler, der auf einem Nacktchip positioniert ist, der konfiguriert ist, um ein Digitalsignal in die Mikrosteuereinheit (12) einzuspeisen, das repräsentativ für den Stromfluss zur induktiven Last ist; einen zweiten A/D-Wandler, der mit der Mikrosteuereinheit (12) gekoppelt ist; wobei der zweite A/D-Wandler außerhalb vom Nacktchip angeordnet ist.