DE102016103167A1

DE102016103167A1 - System und Verfahren für eine Fehlerschutzschaltung

Info

Publication number: DE102016103167A1
Application number: DE102016103167.4A
Authority: DE
Inventors: Luca Petruzzi; Florian Brugger; Bernhard Schaffer; Mario Tripolt
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: CN105914713A; CN105914713B; US9843319B2; US20160248242A1

Abstract

Gemäß einer Ausführungsform weist ein Fehlerschutzsystem einen ersten Leistungsversorgungsanschluss, einen zweiten Leistungsversorgungsanschluss, eine Fehlerschaltung, die konfiguriert ist, ein Leistungsversorgungssignal zu empfangen, und eine mit der Fehlerschaltung, dem ersten Leistungsversorgungsanschluss und dem zweiten Leistungsversorgungsanschluss verbundene Leistungsversorgungsschaltung auf. Die Leistungsversorgungsschaltung ist konfiguriert, während eines ersten Betriebsmodus das Leistungsversorgungssignal von dem ersten Leistungsversorgungsanschluss zu liefern und während eines zweiten Betriebsmodus das Leistungsversorgungssignal von dem zweiten Leistungsversorgungsanschluss zu liefern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine elektronische Schaltung und in speziellen Ausführungsformen ein System und ein Verfahren für eine Schutzschaltung.
HINTERGRUND
Ein Halbleiter-Leistungsbauelement ist ein Halbleiterbauelement, das als Schalter oder Gleichrichter für die Leistungselektronik verwendet werden kann. Zum Beispiel enthält ein Schaltnetzteil (SMPS) oft einen oder mehrere Halbleiter-Leistungsschalter als Schlüsselelemente für einen Schaltvorgang. Halbleiter-Leistungsbauelemente, welche als Leistungsbauelemente bezeichnet werden können, sind oft als integrierte Schaltungen (ICs) ausgebildet, um Leistungs-ICs zu bilden. Die Anwendungen von Leistungsbauelementen sind zahlreich, und Fortschritte in der Technologie haben die Anzahl der möglichen Anwendungen weiter erhöht, insbesondere auf dem Gebiet von Leistungs-ICs.
Leistungsbauelemente werden meist als Leistungsschalter realisiert, um in entweder einem Leitungsmodus (EIN) oder einem Nicht-Leitungsmodus (AUS) zu arbeiten. In derartigen Anwendungen sind Leistungsschalter oft für entweder den Leitungs- oder den Nicht-Leitungsmodus optimiert, während der Betrieb als Leistungstransistor im linearen Modus eingeschränkt ist. Oft werden Leistungsbauelemente zum Leiten oder Blockieren einer hohen Spannung verwendet, die zum Versorgen einer Last vorgesehen ist.
Einige übliche Leistungsbauelemente sind Leistungsdioden, Thyristoren, Leistungs-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) und Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT). Leistungsdioden und Leistungs-MOSFETs arbeiten auf Grundlage von ähnlichen Mechanismen zum Beispiel wie CMOS-Dioden und MOSFETs mit kleiner Leistung, sind aber in der Lage, große Ströme zu leiten, und sind typisch in der Lage, eine hohe Sperrvorspannung im AUS-Zustand (nichtleitend) zu tragen oder zu blockieren.
Wegen des erhöhten Stroms oder der erhöhten Spannung, die allgemein mit Leistungsbauelementen verbunden sind, ist ein Leistungsbauelement strukturell oft derart gestaltet, dass es die höhere Stromdichte, die höhere Verlustleistung oder die höhere Durchbruchspannung aufnehmen kann. Zum Beispiel sind Leistungsbauelemente oft unter Verwendung einer vertikalen Struktur aufgebaut und haben eine Strombelastbarkeit proportional zur Bauelementfläche und ein Spannungssperrvermögen entsprechend der Höhe oder der Dicke des Bauelements im Substrat. Bei vertikalen Leistungsbauelementen, verglichen mit lateralen Nicht-Leistungsbauelementen, befindet sich einer der Bauelementeanschlüsse am Boden des Halbleiterdies.
Leistungsbauelemente weisen oft Schutzmechanismen zum Verhindern von Situationen mit Überströmen oder zu hohen Temperaturen auf. In bestimmten Anwendungen enthalten derartige Schutzmechanismen intelligente Elemente, wie z.B. Steuer- und Schutzschaltungen zum Überwachen und Steuern des Betriebs eines oder mehrerer Leistungsbauelemente, wie z.B. von Leistungsschaltern. Derartige intelligente Elemente deaktivieren die Leistungsbauelemente, wenn ein Überstrom oder eine zu hohe Temperatur auftritt. In einigen Situationen können bestehende Schutzmechanismen beim Schutz von Schalteinrichtungen versagen. In diversen Anwendungen sind verbesserte Schutzmechanismen für Schalteinrichtungen erwünscht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, hierzu Möglichkeiten bereitzustellen.
KURZDARSTELLUNG
Es werden ein Fehlerschutzsystem nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 17 und ein Leistungsversorgungssystem nach Anspruch 22 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Fehlerschutzsystem einen ersten Leistungsversorgungsanschluss, einen zweiten Leistungsversorgungsanschluss, eine Fehlerschaltung, die zum Empfangen eines Leistungsversorgungssignals konfiguriert ist, und eine mit der Fehlerschaltung, dem ersten Leistungsversorgungsanschluss und dem zweiten Leistungsversorgungsanschluss verbundene Leistungsversorgungsschaltung auf. Die Leistungsversorgungsschaltung ist konfiguriert, während einer ersten Betriebsart (im Folgenden als erster Betriebsmodus oder erster Modus bezeichnet) das Leistungsversorgungssignal vom ersten Leistungsversorgungsanschluss zu liefern und während einer zweiten Betriebsart (im Folgenden als zweiter Betriebsmodus oder zweiter Modus bezeichnet) das Leistungsversorgungssignal vom zweiten Leistungsversorgungsanschluss zu liefern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile wird nun Bezug auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen. Es zeigen:
1 ein Systemblockdiagramm einer Ausführungsform eines Leistungsschaltsystems;
2a und 2b ein Systemblockdiagramm einer Ausführungsform eines Schutzsystems bzw. ein Wellenformdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des Schutzsystems;
3a, 3b, 3c, 3d, und 3e schematische Diagramme von Ausführungsformen von Teilsystemen;
4a, 4b, und 4c schematische Diagramme von beispielhaften Komponenten von Ausführungsformen von Leistungsschaltsystemen;
5a und 5b schematische Diagramme einer weiteren Ausführungsform eines Leistungsschaltsystems;
6 ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform eines Leistungsschaltsystems;
7 ein Systemdiagramm einer Ausführungsform eines Leistungsschaltsystems; und
8 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Fehlerschutzsystems.
Entsprechende Bezugsziffern und Symbole in den verschiedenen Figuren beziehen sich allgemein auf entsprechende Teile, falls nicht anders angegeben. Die Figuren sind dargestellt, um die relevanten Aspekte der Ausführungsformen zu verdeutlichen, und sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON ANSCHAULICHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Herstellen und Anwenden von diversen Ausführungsformen wird im Folgenden näher diskutiert. Es versteht sich jedoch, dass die hierin beschriebenen diversen Ausführungsformen bei einer großen Vielzahl von spezifischen Zusammenhängen anwendbar sind. Die diskutierten spezifischen Ausführungsformen stellen lediglich spezifische Arten zum Herstellen und Anwenden von diversen Ausführungsformen dar und sind nicht in einem einschränkenden Sinn anzusehen.
Die Beschreibung erfolgt mit Bezug auf diverse Ausführungsformen in einem spezifischen Zusammenhang, nämlich bei Fehlerschutzsystemen und insbesondere Fehlerschutz- und Fehlersystemen für Leistungsschalter. Einige der diversen hierin beschriebenen Ausführungsformen weisen Fehlerschutz- und Fehlersysteme für parallele Leistungsschalter, Fehlerzähler- und Wiederholungsschaltungen für Leistungsschalter, Automobilsysteme mit Leistungsschaltern und Leistungsversorgungsfehler-Betriebsschaltungen für Leistungsschalter auf. In weiteren Ausführungsformen können auch Aspekte bei anderen Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich jeglichen Typs von Fehlerschutz- oder Fehlersystem gemäß jeglicher bekannten Weise.
In diversen Anwendungen, wie z.B. bei Automobilsystemen, können Leistungsschalter dazu verwendet werden, eine Spannungsversorgung mit Ausgängen zu verbinden, um zum Beispiel diverse Lasten mit verschiedenen Leistungsanforderungen zu versorgen. Während des Betriebs eines Leistungsschalters kann eine Beschädigung durch den Betrieb einer Fehlerschaltung vermieden werden, die konfiguriert ist, den Leistungsschalter abzuschalten, wenn ein Fehlerzustand entdeckt wird, und ein Fehlersignal auf Grundlage eines entdeckten Fehlerzustands kann erzeugt werden, der zum Beispiel einen Überstrom oder eine zu hohe Temperatur im Leistungsschalter beinhalten kann. Das Fehlersignal wird einem mit dem Leistungsschalter verbundenen Fehler- und Wiederholungszähler zugeführt. Der Fehler- und Wiederholungszähler ist konfiguriert, den Leistungsschalter über einen verlängerten Zeitraum zu deaktivieren, falls Fehlerzustände wiederholt auftreten. In einigen Anwendungen kann das System einen Fehler in einer Haupt-Leistungsversorgung aufweisen.
Gemäß diversen Ausführungsformen wird ein Modus mit geringer Leistung oder Fehlermodus aktiviert, wenn ein Fehler in einer geregelten Haupt-Leistungsversorgung auftritt, wie z.B. einer geregelten Haupt-Leistungsversorgung VDD. Während eines Modus mit geringer Leistung oder Fehlermodus kann die Steuerleitung für den Modus mit geringer Leistung oder eine ungeregelte Versorgungsspannung dazu verwendet werden, ein Fehlerschutzsystem zu versorgen, um den Schutz aufrechtzuerhalten und eine Beschädigung am Leistungsschalter oder an den Leistungsschaltern zu verhindern. In diversen Ausführungsformen weist das Fehlerschutzsystem einen Fehler- und Wiederholungszähler auf und hält den Betrieb des Fehler- und Wiederholungszählers durch Versorgen des Fehler- und Wiederholungszählers durch die Steuerleitung für den Modus mit geringer Leistung aufrecht, wenn ein Fehler in der geregelten Haupt-Leistungsversorgung VDD auftritt. Diverse Ausführungsformen werden hierin mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
Die 1 stellt ein Systemblockdiagramm einer Ausführungsform eines Leistungsschaltsystems 100 mit einem Mikrocontroller (µC) 102, Leistungsschaltern 104 und einer Serial-Peripheral-Interface-Steuerung (SPI) 106 dar. Gemäß diversen Ausführungsformen versorgen die Leistungsschalter 104 mit dem Ausgangsbus OUT verbundene Lasten mit Leistung von der Versorgungsspannung VS auf Grundlage von Steuersignalen vom Mikrocontroller 102 und der SPI-Steuerung 106. Die SPI-Steuerung 106 enthält ein Fehlerschutzsystem 108 zum Schützen jedes Leistungsschalters der Leistungsschalter 104. Das Fehlerschutzsystem 108 kann mit jedem Leistungsschalter verbundene Fehler- und Wiederholungszähler aufweisen.
In einer Ausführungsform kommuniziert der Mikrocontroller 102 mit der SPI-Steuerung 106 über einen SPI-Bus, der ein Steuersignal CS, ein Serial-Clock-Signal SCLK, ein Serial-Output-Signal SO und ein Serial-Input-Signal SI aufweist. Auf Grundlage von über den SPI-Bus empfangenen Signalen liefert die SPI-Steuerung 106 Normalmodus-Schalter-Steuersignale SWNCTL an die Leistungsschalter 104. Jeder Leistungsschalter der Leistungsschalter 104 hat einen mit der Versorgungsspannung VS verbundenen Eingang und einen derart angeschlossenen Ausgang, dass eine Last über den Ausgangsbus OUT versorgt wird, welcher jegliche Anzahl von Ausgängen entsprechend jeglicher Anzahl von Leistungsschaltern und Lasten aufweisen kann. In einer Ausführungsform wird die Versorgungsspannung VS durch eine Batterie geliefert. In einer spezifischeren Ausführungsform wird die Versorgungsspannung VS durch eine Batterie in einem Automobilsystem geliefert, und die mit dem Ausgangsbus OUT verbundenen Lasten sind (sind aber nicht auf diese beschränkt) Automobilelemente, wie z.B. Elemente eines Klimaanlagensystems, Elemente von Notfallsicherheitssystemen, Fahrzeugleuchten, elektrische Fenster und elektrische Verriegelungen.
In diversen Ausführungsformen empfängt die SPI-Steuerung 106 ein Fehlermodus-Steuersignal FMC, welches anzeigt, wann ein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD aufgetreten ist. In diversen Ausführungsformen kann das Fehlermodus-Steuersignal FMC von einer Leistungssystem-Überwachungsschaltung zugeführt werden. In einer derartigen Ausführungsform ist das Fehlermodus-Steuersignal FMC als Notfahreingang (LHI) von einem System-Basis-Chip (SBC) in einem Automobil-Leistungssystem zum Aktivieren eines Notfahr-Betriebsmodus implementiert.
In diversen Ausführungsformen verwendet die SPI-Steuerung 106 das Fehlermodus-Steuersignal FMC, um Leistung zu empfangen und den Betrieb des Fehlerschutzsystems aufrechtzuerhalten, wenn ein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auftritt, was als Fehlermodusbetrieb bezeichnet werden kann. In einigen derartigen Ausführungsformen kann, wenn ein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auftritt, die SPI-Steuerung deaktiviert werden und ist nicht in der Lage, das Schalten der Leistungsschalter 104 auf Grundlage des SPI-Bus zu steuern. Während des derartigen Fehlermodusbetriebs kann der Mikrocontroller 102 die Leistungsschalter 104 direkt über die Fehlermodus-Schaltersteuersignale SWFCTL steuern. Somit können die Leistungsschalter 104 oder ein Teilsatz der hierin enthaltenen Leistungsschalter das Schalten während eines Fehlermodus fortsetzen, um Systemlasten aufrechtzuerhalten, die für den Betrieb kritisch sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Leistungsschaltsystem 100 in einem Automobilsystem implementiert, und der Fehlermodusbetrieb kann als Notfahrmodus bezeichnet werden. In einer derartigen Ausführungsform können Fahrzeugleuchten durch die Leistungsschalter 104 während des Notfahrmodusbetriebs versorgt werden, während andere weniger kritische Ausganglasten deaktiviert werden können. In einer derartigen Ausführungsform steuern die Fehlermodus-Schaltersteuersignale SWFCTL einige der Leistungsschalter 104, um eine Leistungsversorgung für die Fahrzeugleuchten aufrechterhalten, während die SPI-Steuerung 106 wegen des Fehlers in der geregelten Hauptspannung VDD nicht arbeitet. Obwohl die SPI-Steuerung 106 nicht in der Lage ist, das Schalten zu steuern, wird das Fehlerschutzsystem 108 durch das Fehlermodus-Steuersignal FMC direkt mit Leistung versorgt und schützt weiterhin die Leistungsschalter 104. In einigen spezifischen Ausführungsformen versorgt das Fehlermodus-Steuersignal FMC die Fehler- und Wiederholungszähler mit Leistung, um eine Beschädigung durch fortgesetzten Überstrom oder zu hohe Temperaturbedingungen zu verhindern. In diversen Ausführungsformen kann das Fehlerschutzsystem jeglichen Typ von Schutzschaltung aufweisen, und das Leistungsschaltsystem kann in jeglichem Typ von System implementiert sein, wie z.B. Automobil, Industrie oder Medizin.
In diversen Ausführungsformen kommuniziert während des Normalbetriebs, wenn kein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auftritt, der Mikrocontroller 102 über den SPI-Bus mit der SPI-Steuerung 106, um Normalmodus-Schaltersteuersignale SWNCTL für die Leistungsschalter 104 zu erzeugen. Somit können im Normalmodusbetrieb die Fehlermodus-Schaltersteuersignale SWFCTL ungenutzt sein. In einigen Ausführungsformen kann der Mikrocontroller 102 auch Feedback-Signale (nicht gezeigt) von den Leistungsschaltern 104 an einem analogen Eingangsstift (nicht gezeigt) empfangen und kann die über den SPI-Bus zur SPI-Steuerung 106 übertragenen Schaltinformationen auf Grundlage des von den Leistungsschaltern 104 empfangenen Feedbacks modifizieren. In einigen Ausführungsformen können die Fehlermodus-Schaltersteuersignale SWFCTL über Allzweckeingabe/-ausgabestifte (GPIO) am Mikrocontroller 102 zugeführt werden. Weitere Einzelheiten und Ausführungsformen werden hierin weiter unten mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben.
Die 2a stellt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Schutzsystems 110 dar, das eine Ausführungsform der Implementierung eines Teils des Leistungsschaltsystems 100 ist. Gemäß diversen Ausführungsformen weist das Schutzsystem 110 die Leistungsschalter 104, die SPI-Steuerung 106 und das Fehlerschutzsystem 108 auf. Die SPI-Steuerung 106 liefert Normalmodus-Schaltersteuersignale SWNCTL an die Leistungsschalter 104 während des Betriebs in einem Nicht-Fehlermodus, z.B. einem Normalmodus, und eine weitere Steuerschaltung, wie z.B. der Mikrocontroller 102 wie beschrieben mit Bezug auf 1, liefert die Fehlermodus-Schaltersteuersignale SWFCTL während eines Fehlermodus an die Leistungsschalter 104. Wie ähnlich hierin weiter oben beschrieben, verbinden die Leistungsschalter 104 die Versorgungsspannung VS mit Ausganglasten, die mit Ausgängen OUT verbunden sind, welche als Ausgangsbus mit mehrfachen Anschlüssen dargestellt werden können.
In diversen Ausführungsformen können die Leistungsschalter 104 Überstrom- oder Übertemperatur-Erfassungsschaltungen aufweisen, die Fehlersignale ERR erzeugen. In spezifischen Ausführungsformen weist jeder Leistungsschalter der Leistungsschalter 104 eine Fehlererfassungsschaltung auf, die ein Fehlersignal erzeugt. Alle derartigen Fehlersignale können durch die Fehlersignale ERR repräsentiert werden, welche auch als ein Fehlerbus mit mehrfachen Leitungen zum Transportieren all der Fehlersignale ERR repräsentiert werden können. In derartigen Ausführungsformen ist das Fehlerschutzsystem 108 konfiguriert, die Fehlersignale ERR zu empfangen und Deaktivierungssignale DIS auf Grundlage der Fehlersignale ERR zu erzeugen. Die Deaktivierungssignale DIS können auch als Deaktivierungsbus mit einer Deaktivierungsleitung für jeden Leistungsschalter der Leistungsschalter 104 repräsentiert werden. Zum Beispiel kann, wenn die Fehlersignale ERR anzeigen, dass ein Fehlerzustand mehrmals in einem spezifischen Leistungsschalter auftritt, der spezifische Leistungsschalter deaktiviert werden, bis ein Resetsignal RS von der SPI-Steuerung 106 empfangen wird. In diversen Ausführungsformen kann jegliche Anzahl von Leistungsschaltern 104 zusammen mit der entsprechenden Anzahl von Deaktivierungssignalen DIS, Fehlersignalen ERR und Ausgängen OUT implementiert werden.
In einigen Ausführungsformen weist das Fehlerschutzsystem 108 Fehler- und Wiederholungszähler für die Leistungsschalter 104 auf. 2b stellt ein Wellenformdiagramm einer derartigen Ausführungsform eines Verfahrens zum Betrieb des Schutzsystems 110 dar. In derartigen Ausführungsformen zeigt 2b den Betrieb eines einzelnen Fehler- und Wiederholungszählers für einen einzelnen Leistungsschalter der Leistungsschalter 104. Der Zählerwert CNT wird jedes Mal inkrementiert, wenn ein Fehlersignal aus den Fehlersignalen ERR empfangen wird und ein Fehler in dem einzelnen Leistungsschalter angezeigt wird. Wie gezeigt, wird der Zählerwert CNT jedes Mal inkrementiert, wenn eine Überlastbedingung in einem Ausgang der Ausgänge OUT für den einzelnen Leistungsschalter auftritt. In einigen Ausführungsformen wird die Überlastbedingung durch einen Überstrom oder eine zu hohe Temperatur entdeckt.
Wenn eine Überlastbedingung im Wert eines Ausgangs der Ausgänge OUT entdeckt wird, wird der einzelne Leistungsschalter deaktiviert, und der Zählerwert wird inkrementiert. Nach einer kurzen Verzögerung wird der einzelne Leistungsschalter wieder aktiviert, was als erneuter Versuch bezeichnet werden kann. Nach jedem erneuten Versuch wird, wenn eine weitere Überlastbedingung entdeckt wird, der einzelne Leistungsschalter deaktiviert, und der Zählerwert CNT wird wieder inkrementiert. Wenn weiterhin Überlastbedingungen bei jedem erneuten Versuch entdeckt werden, wird der Zählerwert CNT bis zu einer Grenze n für erneute Versuche inkrementiert. Während der Zeit, in der weitere Überlastbedingungen beim einzelnen Leistungsschalter auftreten, werden das Resetsignal RS und das Deaktivierungssignal DIS in einem deaktivierten Zustand gehalten. Wenn der Zählerwert CNT n erreicht, wird das Deaktivierungssignal DIS in einen aktivierten Zustand gesetzt (d.h. das Deaktivierungssignal wird aktiviert), um den einzelnen Leistungsschalter über einen verlängerten Zeitraum zu deaktivieren. Wie gezeigt, ist der Ausgangswert deaktiviert, solange die Deaktivierung des einzelnen DIS aktiviert ist. Die einzelnen Leistungsschalter können reaktiviert werden, sobald das Resetsignal RS aktiviert wird, um den Zählerwert zurückzusetzen und den Betrieb des einzelnen Leistungsschalters fortzusetzen. In derartigen Ausführungsformen setzt der Resetwert RS den Zählerwert auf den Anfangswert zurück und setzt das Deaktivierungssignal DIS in den deaktivierten Zustand zurück. In diversen Ausführungsformen kann die Beschreibung des einzelnen Leistungsschalters und zugeordneter Fehler- und Wiederholungszähler auf jeden Leistungsschalter der Leistungsschalter 104 angewandt werden. In weiteren Ausführungsformen kann das Fehlerschutzsystem 108 andere Typen von Fehler- oder Schutzschaltungen aufweisen.
In diversen Ausführungsformen ist das Fehlerschutzsystem 108 ausgebildet, Signale oder Leistung von der geregelten Hauptspannung VDD und dem Fehlermodus-Steuersignal FMC zu empfangen. In derartigen Ausführungsformen empfängt das Fehlerschutzsystem 108, wenn kein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auftritt, Leistung von der geregelten Hauptspannung VDD, um die Leistungsschalter 104 vor Beschädigung zu schützen, wie z.B. mit Bezug auf 2b beschrieben. Wenn ein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auftritt, kann das Fehlerschutzsystem 108 Leistung vom Fehlermodus-Steuersignal FMC empfangen. In derartigen Ausführungsformen wird das Fehlermodus-Steuersignal FMC als Steuersignal im am Fehlerschutzsystem 108 angebrachten Systemmonitor 112 erzeugt. Der Systemmonitor 112 kann einen separaten Spannungsbegrenzer aufweisen, der mit der Versorgungsspannung VS verbunden ist, der dazu verwendet wird, das Fehlermodus-Steuersignal FMC als spannungsbegrenztes, stabiles Steuersignal zu erzeugen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Systemmonitor 112 einen aktiven Spannungsregler aufweisen. In einigen speziellen Ausführungsformen verwendet ein Spannungsbegrenzer passive Komponenten einschließlich zum Beispiel Widerständen und Dioden, um eine spannungsbegrenzende Funktionalität zu liefern, während ein Spannungsregler aktive Komponenten aufweist, um eine aktive Spannungsregelung zu liefern, wie z.B. bei einem Schaltregler. In diversen Ausführungsformen wird das Fehlermodus-Steuersignal FMC als Steuersignal zum Aktivieren eines Fehlermodus und als spannungsbegrenzte, stabile Leistungsversorgung für das Fehlerschutzsystem 108 verwendet. Während des Fehlermodusbetriebs betreibt das Fehlerschutzsystem 108 weiter interne Fehlersysteme, wie z.B. Fehler- und Wiederholungszähler, zum Schützen der Leistungsschalter 104 auf Grundlage der Leistung, die vom Fehlermodus-Steuersignal FMC empfangen wird.
In spezifischen Ausführungsformen ist das Schutzsystem 110 Teil eines Automobilsystems, und das Fehlermodus-Steuersignal FMC ist eine Implementierung eines Notfahreingangs (LHI) vom System-Basis-Chip (SBC), was eine Implementierung des Systemmonitors 112 ist, der zum Entdecken eines Fehlers in der geregelten Hauptspannung VDD und zum Überwachen von Aspekten des Automobilsystems konfiguriert ist. In derartigen Ausführungsformen wird der LHI zum Aktivieren des Betriebs der Leistungsschalter 104 und des Fehlerschutzsystems 108 während eines Fehlers oder im Notfahrmodus verwendet, während der Betrieb der SPI-Steuerung 106 deaktiviert ist. Somit liefert der LHI Leistung an das Fehlerschutzsystem 108 und hält den Betrieb von Fehlersystemen im Fehlerschutzsystem 108, wie z.B. von Fehler- und Wiederholungszählern, während des Notfahrmodus aufrecht, um den Schutz der Leistungsschalter 104 aufrechtzuerhalten.
In weiteren Ausführungsformen kann das Fehlerschutzsystem 108 konfiguriert sein, Leistung von der Versorgungsspannung VS zu empfangen. Die Versorgungsspannung VS kann von einer Batterie zugeführt werden, wie z.B. einer Automobilbatterie. In einigen Ausführungsformen kann die Batterie eine Versorgungsspannung VS im Bereich von 10 V bis 42 V liefern. In einer spezifischen Ausführungsform liefert die Batterie eine Versorgungsspannung VS von 12 V. In diversen Ausführungsformen kann das Fehlerschutzsystem 108 einen weiteren Spannungsbegrenzer oder -regler zum Empfangen der Versorgungsspannung VS und Erzeugen einer spannungsbegrenzten Versorgung für den Betrieb während eines Fehlermodus aufweisen. In derartigen Ausführungsformen kann, wenn ein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auftritt, die Versorgungsspannung VS verwendet werden, um Leistung zu liefern und den Betrieb des Fehlerschutzsystems 108 fortzusetzen.
In diversen Ausführungsformen kann ein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD jegliches Ereignis sein, das die Versorgung der Leistung durch die geregelte Hauptspannung VDD beeinträchtigt. In einigen Ausführungsformen kann ein Fehler auftreten, wenn die geregelte Hauptspannung VDD entfernt wird und auf Null Leistung abfällt. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Fehler auftreten, wenn eine Fluktuation vom spezifizierten geregelten Zielwert in der geregelten Hauptspannung VDD auftritt. Zum Beispiel kann die geregelte Hauptspannung VDD als 5 V spezifiziert sein. In derartigen Ausführungsformen können Fehler auftreten, wenn die geregelte Hauptspannung VDD sich zum Beispiel auf über 5,5 V oder unter 4,5 V ändert. In weiteren Ausführungsformen können Fehler allein niedrige Spannungsschwellen sein. Zum Beispiel können Fehler auftreten, wenn die geregelte Hauptspannung VDD unter 4,5 V fällt. In weiteren Ausführungsformen kann die Schwelle oder können die Schwellen für einen Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auf andere Werte gesetzt werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Fehlerschutzsystem 108 von der SPI-Steuerung 106 getrennt sein und zwischen die Leistungsschalter 104 und die SPI-Steuerung 106 geschaltet sein. In weiteren Ausführungsformen kann das Fehlerschutzsystem 108 in der SPI-Steuerung 106 enthalten sein. In bestimmten Ausführungsformen können die SPI-Steuerung 106 und das Fehlerschutzsystem 108 in einem gleichen Halbleiterdie als einzelne integrierte Schaltung (IC) integriert sein. In weiteren Ausführungsformen ist die SPI-Steuerung 106 auf einem separaten IC des Fehlerschutzsystems 108 gebildet. In noch weiteren Ausführungsformen ist das Fehlerschutzsystem 108 aus diskreten Komponenten gebildet und auf einer gemeinsamen Leiterplatte wie die SPI-Steuerung 106 angebracht.
Gemäß diversen Ausführungsformen kann das Normalmodus-Schaltersteuersignal SWNCTL mit dem Deaktivierungssignal DIS im Fehlerschutzsystem 108 kombiniert sein. In derartigen Ausführungsformen wird nur ein einzelnes Steuersignal dazu verwendet, das Schalten zu steuern, und die einzelne Steuerung kann im Fehlerschutzsystem 108 deaktiviert werden, wie hierin beschrieben. Zum Beispiel kann das Deaktivierungssignal DIS mit dem Normalmodus-Schaltersteuersignal SWNCTL durch kombinatorische Logik kombiniert werden, die in einigen Ausführungsformen im Fehlerschutzsystem 108 enthalten oder davon getrennt ist.
Im Allgemeinen werden hierin Ausführungsformen mit Bezug auf mehrfache Leistungsschalter und mehrfache entsprechende, mit den mehrfachen Leistungsschaltern verbundene Schaltungen beschrieben. In einer Ausführungsform ist auch ein einzelner Leistungsschalter mit einem einzelnen Fehlerschutzsystem mit einer Betriebsweise vorstellbar, wie hierin zum Beispiel mit Bezug auf das Fehlerschutzsystem 108 beschrieben.
Die 3a, 3b, 3c, 3d, und 3e stellen schematische Diagramme von Ausführungsformen von Teilsystemen dar. 3a stellt ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform eines Teilsystems 111a mit einem Fehlerschutzsystem 109a, einem Systemmonitor 112 und einem Spannungsregler 114 dar. Gemäß diversen Ausführungsformen ist das Fehlerschutzsystem 109a eine Implementierung des Fehlerschutzsystems 108, wie hierin weiter oben mit Bezug auf 2a beschrieben. Das Fehlerschutzsystem 109a kann einen Fehlerzähler 116, eine Resetlogik 118 und Dioden 120 und 122 aufweisen.
In diversen Ausführungsformen empfängt der Fehlerzähler 116 die Spannungsversorgung VEC durch die Diode 120 oder die Diode 122 von der geregelten Hauptspannung VDD bzw. dem Fehlermodus-Steuersignal FMC. Während eines Normalbetriebsmodus erzeugt der Spannungsregler 114 die geregelte Hauptspannung VDD aus der Versorgungsspannung VS, welche zum Beispiel durch eine Batterie geliefert werden kann. Der Kondensator 124 am Ausgang des Spannungsreglers 114 kann ferner eine Stabilisierung für die geregelte Hauptspannung VDD liefern. In einigen Ausführungsformen liefert der Spannungsregler 114 die geregelte Hauptspannung VDD durch die Diode 120, welche in Durchlassrichtung betrieben wird, an den Fehlerzähler 116 als Spannungsversorgung VEC während eines Normalbetriebsmodus. In derartigen Ausführungsformen kann ein Normalbetriebsmodus ein Betrieb sein, bei dem kein Fehler oder kein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auftritt, der die Leistungsversorgung beeinträchtigt. Die geregelte Hauptspannung VDD kann dazu verwendet werden, mehrere ICs oder Komponenten (nicht gezeigt) zu versorgen. Zum Beispiel kann die geregelte Hauptspannung VDD andere Chips, einschließlich eines Mikrocontrollers, in einer Ausführungsform in einem Automobilsystem versorgen.
In diversen Ausführungsformen erzeugt der Systemmonitor 112 das Fehlermodus-Steuersignal FMC während eines Fehlerbetriebsmodus. In derartigen Ausführungsformen liefert der Systemmonitor das Fehlermodus-Steuersignal FMC durch die Diode 122, welche in Durchlassrichtung betrieben wird, an den Fehlerzähler 116 als Spannungsversorgung VEC während eines Fehlerbetriebsmodus. Während eines Fehlerbetriebsmodus kann die Diode 120 umgekehrt betrieben werden, weil die geregelte Hauptspannung VDD sich unter eine Spannungsschwelle für die in Durchlassrichtung betriebene Diode 120 verändern kann. Gleichzeitig wird das Fehlermodus-Steuersignal FMC aktiviert, um einen Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD anzuzeigen. Wie hierin weiter oben mit Bezug auf 2a beschrieben, kann der Systemmonitor 112 einen mit der Versorgungsspannung VS verbundenen Spannungsbegrenzer aufweisen, der ein spannungsbegrenztes stabiles Steuersignal als Fehlermodus-Steuersignal FMC zum Aktivieren eines Fehlerbetriebsmodus erzeugt. In derartigen Ausführungsformen kann das Fehlermodus-Steuersignal FMC die Diode 122 in Durchlassrichtung betreiben und den Fehlerzähler 116 als Spannungsversorgung VEC mit Leistung versorgen.
Gemäß diversen Ausführungsformen arbeitet der Fehlerzähler 116 wie hierin weiter oben mit Bezug auf 2b beschrieben, und das Fehlerschutzsystem 109a implementiert ein Schutzsystem für Leistungsschalter, wie z.B. die Leistungsschalter 104, das unabhängig von einer geregelten Hauptspannungsversorgung ist, wie z.B. der geregelten Hauptspannung VDD. In diversen Ausführungsformen kann das Fehlerschutzsystem 109a eine Implementierung eines Teils des Fehlerschutzsystems 108 sein, um einen Fehlerschutz für jeden Schalter der Leistungsschalter 104 zu implementieren, wie hierin weiter oben mit Bezug auf 1 und 2a beschrieben.
In diversen Ausführungsformen können die geregelte Hauptspannung VDD und das Fehlermodus-Steuersignal FMC einen Bereich von Spannungen aufweisen. Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform die geregelte Hauptspannung VDD 5 V. In einer weiteren Ausführungsform ist die geregelte Hauptspannung VDD 3,3 V. In weiteren Ausführungsformen kann die geregelte Hauptspannung VDD einen Bereich von 2,5 V bis 7,5 V aufweisen. In alternativen Ausführungsformen kann die geregelte Hauptspannung VDD außerhalb dieses Bereichs liegen. In ähnlicher Weise kann in einer Ausführungsform das Fehlermodus-Steuersignal FMC bei Aktivierung 5 V und bei Deaktivierung 0 V sein. In weiteren Ausführungsformen liegt das Fehlermodus-Steuersignal FMC bei Aktivierung im Bereich von 1,5 bis 7,5 V und bei Deaktivierung bei weniger als 1,5 V. In alternativen Ausführungsformen kann das Fehlermodus-Steuersignal FMC bei Aktivierung oder Deaktivierung außerhalb dieses Bereichs liegen.
In einigen Ausführungsformen kann die Versorgungsspannung VS durch eine Batterie geliefert werden. In einer spezifischen Ausführungsform wird die Versorgungsspannung VS durch eine Batterie mit einem Spannungsbereich von 10 V bis 14 V geliefert. In einigen Ausführungsformen kann die Versorgungsspannung VS im Bereich von 10 V bis 42 V liegen.
In alternativen Ausführungsformen kann die Versorgungsspannung VS außerhalb dieses Bereichs liegen.
In einigen Ausführungsformen kann, wie hierin weiter oben mit Bezug auf die 2a und 2b beschrieben, der Systemmonitor 112 als SBC für ein Automobilsystem implementiert werden, und das Fehlermodus-Steuersignal FMC kann als LHI zum Aktivieren des Notfahrmodus für einige Fehlersituationen implementiert werden.
Gemäß diversen Ausführungsformen erzeugt der Fehlerzähler 116 das Deaktivierungssignal DIS, wenn der interne Zählerwert einen Fehlergrenzwert erreicht. Das Deaktivierungssignal DIS deaktiviert zum Beispiel die Leistungsschalter (nicht gezeigt), mit welchen der Fehlerzähler 116 verbunden ist. In weiteren Ausführungsformen können das Deaktivierungssignal DIS und das Fehlersignal ERR mit jeglichem Typ von Komponente mit Fehlerschutz verbunden sein. In diversen Ausführungsformen setzt das Deaktivierungssignal DIS zum Beispiel die Deaktivierung der Leistungsschalter fort, bis der Fehlerzähler 116 zurückgesetzt wird. In einigen Ausführungsformen kann der Fehlerzähler 116 durch das Resetsignal RS von z.B. dem Mikrocontroller 102 oder der SPI-Steuerung 106 oder durch die Resetlogik 118 zurückgesetzt werden. Die Resetlogik 118 kann in einer Ausführungsform fallende oder steigende Flanken des Fehlermodus-Steuersignals FMC identifizieren, was ein Ende oder eine Deaktivierung des Fehlermodus anzeigt, und einen Reset für den Fehlerzähler 116 auf Grundlage der fallenden oder steigenden Flanke erzeugen. In weiteren Ausführungsformen kann die Resetlogik 118 fallende oder steigende Flanken eines Eingangssteuersignals (nicht gezeigt) identifizieren und kann einen Reset für den Fehlerzähler 116 auf Grundlage des Eingangssteuersignals erzeugen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Fehlerzähler 116 einen einzelnen, mit der Resetlogik 118 verbundenen Resetanschluss aufweisen. In derartigen Ausführungsformen empfängt die Resetlogik 118 das Resetsignal RS und erzeugt einen Reset für den Fehlerzähler 116 auf Grundlage des Resetsignals RS und des Fehlermodus-Steuersignals FMC. In weiteren Ausführungsformen kann die Resetlogik 118 auch mit der geregelten Hauptspannung VDD oder der Versorgungsspannung VS (nicht gezeigt) verbunden sein und einen Reset für den Fehlerzähler 116 auf Grundlage jedes verfügbaren Signals oder jeder verfügbaren Spannung erzeugen.
Die 3b stellt ein schematisches Diagramm einer zweiten Ausführungsform eines Teilsystems 111b dar, das das Fehlerschutzsystem 109b, den Systemmonitor 112, den Spannungsregler 114 und den Spannungsbegrenzer 126 enthält. Gemäß diversen Ausführungsformen arbeitet das Teilsystem 111b ähnlich wie hierin weiter oben mit Bezug auf das Teilsystem 111a in 3a beschrieben, und die Beschreibung der gemeinsamen Elemente bezieht sich auch auf die Elemente in 3b. Das Fehlerschutzsystem 109b weist weiterhin eine Diode 128 auf, die konfiguriert ist, die Spannungsversorgung VEC für den Fehlerzähler 116 zu liefern. In diversen Ausführungsformen wird die Versorgungsspannung VS durch den Spannungsbegrenzer 126 und die Diode 128 geliefert, um die Spannungsversorgung VEC für den Fehlerzähler 116 zu liefern. Wie hierin weiter oben beschrieben, kann ein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auftreten. Während eines Fehlerbetriebsmodus kann die Spannungsversorgung VEC durch die Diode 122 von dem Fehlermodus-Steuersignal FMC oder durch die Diode 128 von der begrenzten Versorgungsspannung VSLIM geliefert werden. In einigen Ausführungsformen können die Diode 122 und die Verbindung mit dem Systemmonitor 112 weggelassen werden, und die Spannungsversorgung VEC kann allein durch die Diode 128 von der begrenzten Versorgungsspannung VSLIM während eines Fehlerbetriebsmodus geliefert werden.
In diversen Ausführungsformen kann der Spannungsbegrenzer 126 die begrenzte Versorgungsspannung VSLIM erzeugen, die im Bereich von 2,5 V bis 7,5 V liegt. In einer Ausführungsform kann der Spannungsbegrenzer 126 eine begrenzte Versorgungsspannung VSLIM von 5 V erzeugen. In einigen Ausführungsformen ist der Spannungsbegrenzer 126 als Fehlerschutzsystem 109b auf einer separaten Komponente implementiert, wie z.B. einem separaten IC. In weiteren Ausführungsformen ist der Spannungsbegrenzer 126 als Fehlerschutzsystem 109b auf einer gleichen Komponente implementiert, wie z.B. einem gleichen IC.
Die 3c stellt ein schematisches Diagramm einer dritten Ausführungsform eines Teilsystems 111c dar, das das Fehlerschutzsystem 109c, den Systemmonitor 112 und den Spannungsregler 114 enthält. Gemäß diversen Ausführungsformen arbeitet das Teilsystem 111c ähnlich wie hierin weiter oben mit Bezug auf das Teilsystem 111a in 3a beschrieben, und die Beschreibung der gemeinsamen Elemente gilt auch für die Elemente in 3c. In diversen Ausführungsformen weist das Fehlerschutzsystem 109c eine andere interne Organisation als das hierin weiter oben mit Bezug auf 3a beschriebene Fehlerschutzsystem 109a auf.
Das Fehlerschutzsystem 109c weist die Fehlerzähler 117a und 117b auf, welche in ähnlicher Weise arbeiten wie hierin mit Bezug auf den Fehlerzähler 116 beschrieben. In derartigen Ausführungsformen arbeitet der Fehlerzähler 117a während eines Normalbetriebsmodus wie hierin weiter oben beschrieben und wird direkt durch die geregelte Hauptspannung VDD versorgt. Wenn ein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auftritt, der zu einem Fehlerbetriebsmodus führt, kann der Fehlerzähler 117a deaktiviert werden und Leistung verlieren. Während eines Fehlerbetriebsmodus arbeitet der Fehlerzähler 117b wie hierin weiter oben beschrieben und wird direkt durch das Fehlermodus-Steuersignal FMC versorgt. In diversen Ausführungsformen empfängt die Logikschaltung 130 Deaktivierungssignale von den Fehlerzählern 117a und 117b und erzeugt das Deaktivierungssignal DIS, um zum Beispiel einen Leistungsschalter zu deaktivieren, wie hierin weiter oben beschrieben. In einer spezifischen Ausführungsform ist die Logikschaltung 130 ein ODER-Gatter. In diversen Ausführungsformen liefert die Resetlogik 118 die Resetsteuerung für den Fehlerzähler 117b, und das Resetsignal RS liefert die Resetsteuerung für den Fehlerzähler 117a.
Die 3d stellt ein schematisches Diagramm einer vierten Ausführungsform eines Teilsystems 111d dar, das das Fehlerschutzsystem 109d, den Systemmonitor 112 und den Spannungsregler 114 enthält. Gemäß diversen Ausführungsformen arbeitet das Teilsystem 111d ähnlich wie hierin weiter oben mit Bezug auf das Teilsystem 111a in 3a beschrieben, und die Beschreibung der gemeinsamen Elemente gilt auch für die Elemente in 3d. Das Fehlerschutzsystem 109d weist mehrere Fehlerzähler 132_1–132_n, wobei n irgendeine Anzahl ist, zum Beispiel zum Schützen jedes Leistungsschalters der Leistungsschalter 104 auf. In einigen Ausführungsformen ist n die Anzahl der Leistungsschalter und der entsprechenden Fehlerzähler in einem Leistungssystem, wie z.B. dem Leistungsschaltsystem 100. In bestimmten Ausführungsformen kann die Anzahl n der Leistungsschalter und der entsprechenden Fehlerzähler 132_1–132_n im Bereich von 1 bis 32 liegen. In alternativen Ausführungsformen kann die Anzahl n größer als 32 sein.
Gemäß diversen Ausführungsformen arbeiten die Fehlerzähler 132_1–132_n ähnlich wie hierin weiter oben mit Bezug auf den Fehlerzähler 116 beschrieben. Die Fehlerzähler 132_1–132_n können eine interne oder externe kombinatorische Resetlogik zum Steuern des Reset auf Grundlage der von der Unterspannung(UV)-Resetlogik 119 empfangenen Resetsignale oder der Resetsignale RS1–RSn aufweisen, wie gezeigt. In diversen Ausführungsformen ist jeder der Fehlerzähler 132_1–132_n mit einem jeweiligen entsprechenden Kanal 1–n verbunden, wobei jeder der Kanäle 1–n entsprechend benummerte Resetsignale RS1–RSn, Fehlersignale ERR1–ERRn bzw. Deaktivierungssignale DIS1–DISn aufweist. Jeder Kanal 1–n kann mit einem Leistungsbauelement verbunden sein, wie z.B. einem Leistungsschalter, und die jeweiligen Fehlerzähler 132_1–132_n deaktivieren das Leistungsbauelement oder den Leistungsschalter, wie hierin weiter oben mit Bezug auf den Fehlerzähler 116 in 3a und 3b beschrieben.
Gemäß einigen spezifischen Ausführungsformen weist die UV-Resetlogik 119 Eingänge auf, die mit der Spannungsversorgung VEC, der geregelten Hauptspannung VDD, dem Fehlermodus-Steuersignal FMC und der Versorgungsspannung VS oder einer Kombination von diesen verbunden sind. Der Ausgang der UV-Resetlogik 119 liefert ein Resetsignal an jeden der Fehlerzähler 132_1–132_n. In diversen spezifischen Ausführungsformen kann jeder der Fehlerzähler 132_1–132_n zurückgesetzt werden, wenn die Spannungsversorgung VEC oder die geregelte Hauptspannung VDD unter eine Fehlerschwelle fällt, wenn eine fallende Kante im Fehlermodus-Steuersignal FMC entsprechend einem Ende eines Fehlerbetriebsmodus auftritt oder die Versorgungsspannung VS unter eine Versorgungsschwelle fällt. In derartigen diversen Ausführungsformen kann die UV-Resetlogik 119 jegliche Konfiguration und Anzahl der vier gezeigten Eingänge aufweisen.
In diversen Ausführungsformen sind der Spannungsbegrenzer 126 und die Diode 128, wie hierin weiter oben mit Bezug auf 3b beschrieben, optional. In einer Ausführungsform können der Spannungsbegrenzer 126 und die Diode 128 enthalten sein, und die Diode 122 und die Verbindung zwischen dem Fehlerschutzsystem 109d und dem Systemmonitor 112 kann weggelassen werden.
Die 3e stellt ein schematisches Diagramm einer fünften Ausführungsform eines Teilsystems 111e dar, das das Fehlerschutzsystem 109e, den Systemmonitor 112 und den Spannungsregler 114 enthält. Gemäß diversen Ausführungsformen arbeitet das Teilsystem 111e ähnlich wie hierin weiter oben mit Bezug auf das Teilsystem 111a in 3a beschrieben, und die Beschreibung der gemeinsamen Elemente gilt auch für die Elemente in 3e. Anstelle der Dioden 120 und 122 weist das Fehlerschutzsystem 109e einen aktiven Gleichrichter 121 auf, der konfiguriert ist, die Spannungsversorgung VEC für den Fehlerzähler 116 zu liefern. In diversen Ausführungsformen wird die Versorgungsspannung VS durch den Spannungsregler 114 und den aktiven Gleichrichter 121 geliefert, um die Spannungsversorgung VEC für den Fehlerzähler 116 zu liefern. Wie hierin weiter oben beschrieben, kann ein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auftreten. Während eines Fehlerbetriebsmodus kann der aktive Gleichrichter 121 feststellen, dass das Fehlermodus-Steuersignal FMC eine größere Spannung als die geregelte Hauptspannung VDD aufweist. In derartigen Ausführungsformen wählt der aktive Gleichrichter 121 die größere Spannung aus und versorgt die Spannungsversorgung VEC.
Die 4a, 4b, und 4c stellen schematische Diagramme von beispielhaften Komponenten 140a, 140b und 140c für Ausführungsformen von Leistungsschaltsystemen dar, welche Konfigurationen für den Systemmonitor 112 enthalten. Gemäß diversen Ausführungsformen kann der Systemmonitor 112 als einer von mehreren Typen der Systemfehlerüberwachung implementiert werden. In diversen Ausführungsformen kann der Systemmonitor 112 als separates IC oder aus diskreten, mit einer Systemleiterplatte verbundenen Komponenten gebildet sein. In einer Ausführungsform ist der Systemmonitor 112 als separates IC in einem Automobilsystem gebildet. In einigen spezifischen Ausführungsformen ist der Systemmonitor als System-Basis-Chip (SBC) implementiert, der das Automobilsystem auf Fehler überwacht und Steuersignale auf Grundlage der Systemüberwachung erzeugt.
In diversen Ausführungsformen ist der Systemmonitor 112 als SBC mit einem Notfahreingang LHI zum Beispiel für ein Automobilsystem implementiert. Die Komponente 140a stellt eine Ausführungsform des als SBC implementierten Systemmonitors 112 dar. In derartigen Ausführungsformen weist die Komponente 140a den Spannungsbegrenzer 142 und die LHI-Logik 144 auf. Der Spannungsbegrenzer 142 empfängt die Versorgungsspannung VS und erzeugt eine spannungsbegrenzte Versorgung für die LHI-Logik 144. Die LHI-Logik 144 überwacht die geregelte Hauptspannung VDD und steuert den Notfahreingang LHI mit einer Steuerspannung an, wenn ein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD entdeckt wird. Die LHI-Logik 144 kann eine kombinatorische Logik oder auch analoge Schaltungen aufweisen. Zum Beispiel kann die LHI-Logik einen Komparator zum Vergleichen der geregelten Hauptspannung VDD mit einer Fehlerschwelle aufweisen. In diversen Ausführungsformen kann die Steuerspannung für den Notfahreingang LHI zum Beispiel 5 V sein. In weiteren Ausführungsformen kann die Steuerspannung für den Notfahreingang LHI eine der Spannungen sein, wie sie hierin weiter oben mit Bezug auf das Fehlermodus-Steuersignal FMC beschrieben wurden.
Die Komponente 140b stellt eine weitere Ausführungsform des als SBC implementierten Systemmonitors 112 dar. In derartigen Ausführungsformen weist die Komponente 140b den Spannungsbegrenzer 142, wie hierin weiter oben beschrieben, die LHI-Logik 146 und den Schalter 148 auf. Die LHI-Logik 146 arbeitet in ähnlicher Weise wie die LHI-Logik 144, erzeugt aber den Schaltersteuerungseingang SLHI für den Schalter 148 auf Grundlage der Entdeckung eines Fehlers in der geregelten Hauptspannung VDD. Der Schalter 148 wird durch die Schaltersteuerung SLHI gesteuert, um entweder 0 V als Notfahreingang LHI zu liefern, entsprechend keinem Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD, oder eine Steuerspannung als Notfahreingang LHI zu liefern, entsprechend einem Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD. Die Steuerspannung kann einen der Werte aufweisen, wie hierin weiter oben mit Bezug auf die Komponente 140a und das Fehlermodus-Steuersignal FMC beschrieben.
Die Komponente 140c stellt eine weitere Ausführungsform des als SBC implementierten Systemmonitors 112 dar. In derartigen Ausführungsformen weist die Komponente 140c spannungsbegrenzende Dioden 150_1, 150_2, ... und 150_m, die LHI-Logik 152, den LHI-Treiber 154 und den Reihenwiderstand 156 auf. Die spannungsbegrenzenden Dioden 150_1, 150_2, ... und 150_m können jegliche Anzahl m von spannungsbegrenzenden Dioden aufweisen. Jede Diode der spannungsbegrenzenden Dioden 150_1, 150_2, ... und 150_m ist in Reihe zwischen der Versorgungsspannung VS und einem niedrigen Referenzanschluss geschaltet, wie z.B. Erde. Die LHI-Logik 152 arbeitet in ähnlicher Weise wie die LHI-Logik 144, um ein Logiksignal für den Notfahreingang LHI auf Grundlage der Entdeckung eines Fehlers in der geregelten Hauptspannung VDD zu erzeugen. Das Logiksignal wird an den LHI-Treiber 154 geliefert, welcher entweder 0 V als Notfahreingang LHI, entsprechend keinem Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD, oder eine Steuerspannung als Notfahreingang LHI, entsprechend einem Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD, liefert. Die Steuerspannung kann einen der Werte aufweisen, wie hierin weiter oben mit Bezug auf die Komponente 140a und das Fehlermodus-Steuersignal FMC beschrieben. In einer Ausführungsform ist der LHI-Treiber 154 als Ausgangpuffer implementiert. In diversen Ausführungsformen ist die Versorgungsspannung VS mit spannungsbegrenzenden Dioden 150_1, 150_2, ... und 150_m über den Reihenwiderstand 156 verbunden, um den Strom durch die spannungsbegrenzenden Dioden 150_1, 150_2, ... und 150_m zu begrenzen. In weiteren Ausführungsformen kann eine weitere Trennschaltung oder Widerstandsschaltung vorgesehen sein, um eine Trennung zwischen der Versorgungsspannung VS und der spannungsbegrenzenden Funktion der spannungsbegrenzenden Dioden 150_1, 150_2, ... und 150_m vorzusehen.
In diversen Ausführungsformen kann der in den Komponenten 140a, 140b und 140c als SBC implementierte Systemmonitor 112 weitere Funktionen mit entsprechenden Steuerungen oder Schaltungen (nicht gezeigt) aufweisen, je nach der spezifischen Systemanwendung. Fachleute können leicht abschätzen, dass derartige Merkmale in vorgesehenen Ausführungsformen enthalten sein können. Zum Beispiel kann ein SBC Watchdog-Funktionen, einen Fail-Safe-Betrieb und einen Unter- oder Überspannungsschutz steuern. In einigen Ausführungsformen können diverse, mit Bezug auf die 4a, 4b und 4c beschriebene spannungsbegrenzende Funktionen außerhalb des SBC implementiert werden.
Die 5a stellt ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform eines Leistungsschaltsystems 160 dar, das die SPI-Steuerung 162, das Fehlerschutzsystem 164, die Pegelwandel(LS)-Treiber 166_1–166_n in den LS-Schaltungen 170_1–170_n und die Leistungsschalter 168_1–168_n enthält. Gemäß diversen Ausführungsformen wird jeder der Leistungsschalter 168_1–168_n durch Ansteuersignale SDRV1–SDRVn angesteuert, welche durch die LS-Treiber 166_1–166_n geliefert werden. Die LS-Schaltungen 170_1–170_n weisen die LS-Treiber 166_1–166_n und eine kombinatorische Logik zum Aktivieren oder Deaktivieren der Ansteuersignale SDRV1–SDRVn auf. Die Leistungsschalter 168_1–168_n werden in den Leitungs(EIN)- und Nichtleitungs(AUS)-Modus geschaltet, um Leistung von der Versorgungsspannung VS an die an den Ausgängen OUT1–OUTn angebrachten Lasten zu liefern. Das Fehlerschutzsystem 164 arbeitet ähnlich wie hierin weiter oben mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben und weist einen separaten Fehlerkanal für jeden der Leistungsschalter 168_1–168_n auf. Die Fehlerzähler 132_1–132_n arbeiten wie hierin weiter oben mit Bezug auf 3d beschrieben, wobei die LS-Schaltungen 170_1–170_n hinzukommen.
Jede der LS-Schaltungen 170_1–170_n weist UND-Gatter 172_1–172_n, UND-Gatter 174_1–174_n und ODER-Gatter 176_1–176_n auf. Jedes der UND-Gatter 172_1–172_n kombiniert das jeweilige Deaktivierungssignal der Deaktivierungssignale DIS1–DISn mit dem jeweiligen SPI-Schaltersteuersignal der SPI-Schaltersteuersignale SPICTL1–SPICTLn, um ein Aktivierungs- oder Deaktivierungssignal für jeden jeweiligen LS-Treiber 166_1–166_n während des Normalbetriebs zu erzeugen. In einer Ausführungsform weist jedes der UND-Gatter 172_1–172_n einen Invertiereingang für die Deaktivierungssignale DIS1–DISn auf. Während des Fehlermodusbetriebs können die SPI-Schaltersteuersignale SPICTL1–SPICTLn deaktiviert werden. In derartigen Ausführungsformen sind die UND-Gatter 172_1–172_n inaktiv, weil die SPI-Schaltersteuersignale SPICTL1–SPICTLn inaktiv sind. Gleichzeitig wird jedes der UND-Gatter 174_1–174_n durch den Notfahreingang LHI aktiviert und kombiniert das jeweilige Deaktivierungssignal der Deaktivierungssignale DIS1–DISn durch einen Invertiereingang mit dem jeweiligen Eingangs-Schaltersteuersignal der Eingangs-Schaltersteuersignale IN1–INn. In derartigen Ausführungsformen kombiniert jedes der ODER-Gatter 176_1–176_n Signale von den jeweiligen UND-Gattern 172_1–172_n und 174_1–174_n, um die jeweiligen Ansteuersignale SDRV1–SDRVn zu erzeugen.
Gemäß diversen Ausführungsformen wird die Spannungsversorgung VEC an die Fehlerzähler 132_1–132_n von der geregelten Hauptspannung VDD während eines Normalbetriebsmodus und vom Notfahreingang LHI während eines Fehlerbetriebsmodus geliefert. Die Dioden 120 und 122 stellen die Spannungsversorgung VEC für die Fehlerzähler 132_1–132_n während eines Normalbetriebsmodus und eines Fehlerbetriebsmodus sicher. In derartigen Ausführungsformen kann der Fehlerbetriebsmodus auch als Notfahrmodus bezeichnet werden. Der Fehlerbetriebsmodus oder Notfahrmodus findet statt, wenn ein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auftritt. Zum Beispiel kann ein Fehler in der geregelten Hauptspannung VDD auftreten, wenn die geregelte Hauptspannung VDD unter eine Fehlerschwelle fällt. Die Fehlerschwelle kann auf Grundlage des Systembetriebs festgesetzt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Fehlerschwelle im Bereich von 2 V bis 4 V liegen. In anderen alternativen Ausführungsformen kann die Fehlerschwelle außerhalb dieses Bereichs liegen. In diversen Ausführungsformen kann der Notfahreingang LHI eine Implementierung des Fehlermodus-Steuersignals FMC sein, wie hierin weiter oben beschrieben.
Gemäß diversen Ausführungsformen erzeugt die SPI-Steuerung 162 die SPI-Schaltersteuersignale SPICTL1–SPICTLn auf Grundlage von über den SPI-Bus empfangenen Informationen. In einer Ausführungsform sind die SPI-Schaltersteuersignale SPICTL1–SPICTLn eine Implementierung der Normalmodus-Schaltersteuersignale SWNCTL, wie hierin weiter oben mit Bezug auf die 1 und 2a beschrieben. Die SPI-Schaltersteuersignale SPICTL1–SPICTLn werden den LS-Schaltungen 170_1–170_n zugeführt, welche die Ansteuersignale SDRV1–SDRVn für die Leistungsschalter 168_1–168_n während eines Normalbetriebsmodus erzeugen. Während eines Fehlerbetriebsmodus empfangen die LS-Schaltungen 170_1–170_n die Eingangs-Schaltersteuersignale IN1–INn an den UND-Gattern 174_1–174_n, welche eine Implementierung der Fehlermodus-Schaltersteuersignale SWFCTL sind, wie hierin weiter oben mit Bezug auf die 1 und 2a beschrieben. Zum Beispiel können die Eingangs-Schaltersteuersignale IN1–INn durch einen Mikrocontroller (nicht gezeigt), wie z.B. den Mikrocontroller 102 geliefert werden. Während eines Fehlerbetriebsmodus erzeugen die UND-Gatter 174_1–174_n durch die ODER-Gatter 176_1–176_n und die LS-Treiber 166_1–166_n die Ansteuersignale SDRV1–SDRVn für die Leistungsschalter 168_1–168_n auf Grundlage der Eingangs-Schaltersteuersignale IN1–INn. In derartigen Ausführungsformen werden die UND-Gatter 174_1–174_n durch die Deaktivierungssignale DIS1–DISn von den Fehlerzählern 132_1–132_n während eines Fehlermodus aktiviert oder deaktiviert.
Weiterhin kann die LS-Schaltung 170_1–170_n durch die Spannungsversorgung VEC mit Leistung versorgt werden, welche durch den Notfahreingang LHI während eines Fehlerbetriebsmodus zugeführt wird. Jedes der Logikgatter in den LS-Schaltungen 170_1–170_n und den LS-Treibern 166_1–166_n kann durch die Spannungsversorgung VEC versorgt werden. Die LS-Schaltungen 170_1–170_n können ebenfalls durch die Versorgungsspannung VS versorgt werden. Eine spezifische Ausführungsform der LS-Schaltungen 170_1–170_n wird ferner hierin unter Bezug auf 5b beschrieben.
In diversen Ausführungsformen arbeitet die UV-Resetlogik 119, wie hierin weiter oben mit Bezug auf 3d beschrieben, und kann mit der Versorgungsspannung VS, dem Notfahreingang LHI, der geregelten Hauptspannung VDD oder der Spannungsversorgung VEC oder einer Kombination von diesen verbunden werden (Verbindung zur Vereinfachung nicht gezeigt).
Gemäß diversen Ausführungsformen hält das Fehlerschutzsystem 164 den Betrieb und den Schutz während des Normal- und Fehlerbetriebsmodus aufrecht. In bestimmten Automobil-Ausführungsformen wird der Notfahreingang LHI, welcher in einem SBC als den Notfahrmodus anzeigendes Steuersignal erzeugt werden kann, als geregelte Spannungsversorgung während eines Fehlermodus (d.h. Notfahrmodus) verwendet, um die Fehlerzähler 132_1–132_n um mit Leistung versorgen, um den Schutz der Leistungsschalter 168_1–168_n aufrechtzuerhalten.
In einigen Ausführungsformen ist das Fehlerschutzsystem 164 auf einem gleichen IC wie die SPI-Steuerung 162 implementiert. In weiteren Ausführungsformen sind das Fehlerschutzsystem 164 und die SPI-Steuerung 162 auf separaten ICs oder separaten Komponenten implementiert.
Die 5b stellt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer Implementierung einer Pegelwandel(LS)-Schaltung 170 für die LS-Schaltungen 170_1–170_n für das Leistungsschaltsystem 160 dar, wie hierin weiter oben mit Bezug auf 5a beschrieben. Die LS-Schaltung 170 weist in Reihe geschaltete Transistoren 180, 184 und 186, einen parallel und in Reihe geschalteten Transistor 188, einen Deaktivierungsinverter 178 und eine Stromsenke 190 auf. Gemäß diversen Ausführungsformen ist die LS-Schaltung 170 eine Implementierung einer einzelnen LS-Schaltung der LS-Schaltungen 170_1–170_n, wie z.B. der LS-Schaltung 170_1 mit dem LS-Treiber 166_1, dem UND-Gatter 172_1, dem UND-Gatter 174_1 und dem ODER-Gatter 176_1. In derartigen Ausführungsformen liefert das Deaktivierungssignal DIS, welches eines der Deaktivierungssignale DIS1–DISn darstellen kann, ein Deaktivierungssignal an den Transistor 186, um das Ansteuersignal SDRV zu deaktivieren, welches eines der Ansteuersignale SDRV1–SDRVn darstellen kann. Das Deaktivierungssignal DIS kann durch den Inverter 178 angesteuert werden, welcher durch die Spannungsversorgung VEC versorgt wird.
Gemäß diversen Ausführungsformen, wenn das Deaktivierungssignal DIS nicht deaktivierend wirkt, steuern entweder die Transistoren 180 und 184 das Ansteuersignal SDRV oder der Transistor 188 steuert das Ansteuersignal SDRV. Während eines Fehlermodus kann das SPI-Schaltersteuersignal SPICTL inaktiv sein, wenn die SPI-Steuerung 162 inaktiv ist, wie hierin weiter oben mit Bezug auf die SPI-Schaltersteuersignale SPICTL1–SPICTLn beschrieben. Somit kann der Transistor 188 in einen nichtleitenden Zustand gesteuert werden, während der Transistor 180 durch den Notfahreingang LHI während eines Fehlermodus in einen leitenden Zustand gesteuert wird. In derartigen Ausführungsformen steuert das Eingangs-Schaltersteuersignal IN, welches eines der Eingangs-Schaltersteuersignale IN1–INn darstellen kann, den Transistor 184 zum Leiten oder Blockieren des Ansteuersignals SDRV an.
Während eines Normalbetriebsmodus kann der Notfahreingang LHI deaktiviert werden, was den Transistor 180 in einen nichtleitenden Zustand steuert. In derartigen Ausführungsformen kann das SPI-Schaltersteuersignal SPICTL den Transistor 188 zum Leiten oder Blockieren des Ansteuersignals SDRV ansteuern. In sowohl einem Normalbetriebsmodus als auch einem Fehlermodus kann der Transistor 186 durch das Deaktivierungssignal DIS deaktiviert werden, um einen Leistungstransistor zu deaktivieren, wie z.B. die Leistungstransistoren 168_1–168_n. Wie hierin weiter oben mit Bezug auf die Deaktivierungssignale DIS1–DISn in 5a beschrieben, kann das Deaktivierungssignal DIS durch einen der Fehlerzähler 132_1–132_n erzeugt werden. In diversen Ausführungsformen stellt die Stromsenke 190 eine Stromsenke für das Ansteuersignal SDRV dar, wenn ein leitender Pfad durch die Transistoren 180, 184, 186 und 188 vorhanden ist.
Die 6 stellt ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform des Leistungsschaltsystems 161 dar. Gemäß diversen Ausführungsformen arbeitet das Leistungsschaltsystem 161 ähnlich wie zum Beispiel hierin weiter oben mit Bezug auf das Leistungsschaltsystem 160 in 5a beschrieben. Die Beschreibung der weiter oben gemeinsam benummerten Elemente gilt auch für 6 und wird zwecks Verkürzung hier nicht wiederholt. In diversen Ausführungsformen weist das Leistungsschaltsystem 161 die Fehlerzähler 132_1–132_n auf, die SPI-Steuerung 162, die LS-Schaltungen 170_1–170_n, den Unterspannungs(UV)-Detektor 191 für den Notfahreingang (LHI), den Überspannungs(OV)-Schutz- und Spannungsregler 192, den OV-Schutz 193 und den VDD-UV-Reset 194 auf.
Gemäß diversen Ausführungsformen erfasst der LHI-UV-Detektor 191 Unterspannungen am Notfahreingang LHI und erzeugt ein Resetsignal, das mit den Resetsignalen RS1–RSn von der SPI-Steuerung 162 an den UND-Gattern in den Fehlerzählern 132_1–132_n logisch kombiniert wird. Der VDD-UV-Reset 194 erfasst eine Unterspannung in VDD und führt das VDD-Resetsteuersignal VDD_UV der SPI-Steuerung 162 zu. Der OV-Schutz- und Spannungsregler 192 empfängt die geregelte Hauptspannung VDD vom SPI-BUS und überwacht sie auf Überspannungen. In einigen spezifischen Ausführungsformen empfängt der OV-Schutz- und Spannungsregler 192 die geregelte Hauptspannung VDD mit einem Spannungsbereich von 3 V bis 6 V und gibt ein geregeltes 3 V-Signal aus. In einigen Ausführungsformen überwacht der OV-Schutz 193 auch Überspannungen am Notfahreingang LHI oder den Eingangs-Schaltersteuersignalen IN1–INn.
In einigen Ausführungsformen empfängt die SPI-Steuerung 162 auch die Nicht-Null-Zählersignale CNZ1–CNZn über Pegelwandelwiderstände von den jeweiligen Fehlerzählern 132_1–132_n. In einigen weiteren Ausführungsformen empfängt die SPI-Steuerung 162 auch die Kanalfehlersignale CHERR1–CHERRn über Pegelwandelwiderstände von den jeweiligen Fehlerzählern 132_1–132_n. Gemäß diversen Ausführungsformen kann die SPI-Steuerung 162 Signale vom Notfahreingang LHI und die Eingangs-Schaltersteuersignale IN1–INn empfangen, wie durch die gestrichelten Linien an der SPI-Steuerung 162 gezeigt.
Die 7 stellt ein Systemdiagramm einer Ausführungsform des Leistungsschaltsystems 200 dar, das den Mikrocontroller (µC) 202 und die Mehrkanal-Schalterkomponente 208 enthält, welche die Leistungsschalter 204 und die SPI-Steuerung 206 aufweist. Gemäß diversen Ausführungsformen ist die SPI-Steuerung 206 mit dem Mikrocontroller 202 über den SPI-Bus 210 verbunden und erzeugt Schaltsteuersignale für die Leistungsschalter 204. In derartigen Ausführungsformen weist die SPI-Steuerung 206 ein Fehlerschutzsystem auf, wie hierin weiter oben beschrieben.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist das Leistungsschaltsystem 200 in einem Automobilsystem implementiert, und ein Fehlerbetriebsmodus wird als Notfahrmodus bezeichnet. In diversen Ausführungsformen werden die Leistungsschalter 204 während eines Normalbetriebsmodus auf Grundlage von Signalen vom SPI-Bus 210 und von der SPI-Steuerung 206 gesteuert. Während eines Fehlerbetriebsmodus empfangen die Leistungsschalter 204 Steuersignale von der parallelen Allzweck-Interfaceschaltung 224 an den Eingängen IN1, IN2, IN3 und IN4. Weiterhin arbeitet während eines Fehlerbetriebsmodus das Fehlerschutzsystem in der SPI-Steuerung 206 auf Grundlage der Leistung, die vom Notfahreingang LHI empfangen wird, um eine Beschädigung der Leistungsschalter 204 unter Verwendung von z.B. Fehlerzählern zu verhindern, wie hierin weiter oben beschrieben. Während eines Normalbetriebsmodus arbeitet das Fehlerschutzsystem in der SPI-Steuerung 206 auf Grundlage der Leistung, die von der geregelten Hauptspannung VDD empfangen wird.
Gemäß diversen Ausführungsformen versorgen die Leistungsschalter 204 die Lasten 218_1, 218_2, 218_3 und 218_4, die mit den Ausgängen OUT1, OUT2, OUT3 und OUT4 verbunden sind. In diversen Ausführungsformen kann jegliche Anzahl von Leistungsschaltern und entsprechenden Ausgängen enthalten sein. In spezifischen Ausführungsformen sind den Lasten 218_1, 218_2, 218_3 und 218_4 diverse Leistungswerte zugeordnet, wie z.B. 65 W oder 27 W. Das Schalten der Leistungsschalter 204 kann gesteuert werden, um spezifische Leistungswerte an die Ausgänge OUT1, OUT2, OUT3 und OUT4 zu liefern.
In diversen Ausführungsformen ist die Mehrkanal-Schaltkomponente 208 auf einem einzelnen IC gebildet, wobei sowohl die Leistungsschalter 204 als auch die SPI-Steuerung 206 auf dem einzelnen IC gebildet sind. In weiteren Ausführungsformen können die Leistungsschalter 204 auf einem ersten IC und die SPI-Steuerung 206 auf einem zweiten IC gebildet sein. In derartigen Ausführungsformen können das erste und das zweite IC gestapelt oder mit einer gleichen Leiterplatte verbunden sein, die die Mehrkanal-Schalterkomponente 208 implementiert.
Gemäß diversen Ausführungsformen wird der Notfahreingang LHI vom Watchdog-Ausgang WDOUT zugeführt, welcher durch ein SBC (nicht gezeigt) bereitgestellt wird. In derartigen Ausführungsformen kann ein Fehler irgendwo im gesamten Automobilsystem oder einem anderen Typ von System mit dem Leistungsschaltsystem 200 auftreten. Auf Grundlage des Fehlers im gesamten Automobilsystem aktiviert der SBC den Notfahrmodus, und der Watchdog-Ausgang WDOUT steuert den Notfahreingang LHI für die SPI-Steuerung 206 an und steuert die parallele Allzweck-Interfaceschaltung 224 für den Notfahrmodusbetrieb an.
In diversen Ausführungsformen sind weitere Komponenten oder Schaltungen in dem Leistungsschaltsystem 200 enthalten. Eine Filter- oder Stabilisierungsschaltung 220 ist zwischen die geregelte Hauptspannung VDD und die Mehrkanal-Schalterkomponente 208 geschaltet. Ein Stabilisierungskondensator 222 ist zwischen den positiven Batterieanschluss VBAT+, welcher die Versorgungsspannung VS liefert, und die Mehrkanal-Schalterkomponente 208 geschaltet. Eine Stromerfassung IS wird durch die Feedback-Schaltung 212 am Analog/Digital-Eingang AD des Mikrocontrollers 202 geliefert. Eine Überspannungsunterdrückungs(TVS)-Schaltung 214 ist zwischen den positiven Batterieanschluss VBAT+ und den negativen Batterieanschluss VBAT– geschaltet. Eine Referenzschaltung 216 liefert eine stabile niedrige Referenz- oder Erd-Spannung (GND) an die Mehrkanal-Schalterkomponente 208. Der Referenzpin VCC des Mikrocontrollers 202 ist mit der geregelten Hauptspannung VDD verbunden, und der Referenzpin VSS des Mikrocontrollers 202 ist mit dem negativen Batterieanschluss VBAT– verbunden.
Gemäß diversen derartigen Ausführungsformen können weitere Schaltungen oder Modifikationen in dem Leistungsschaltsystem 200 enthalten sein. In einer spezifischen Ausführungsform kann der Mikrocontroller 202 als Standard-Mikrocontroller implementiert sein. Zum Beispiel kann der Mikrocontroller 202 ein Mikrocontroller der Infineon Mikrocontroller-Familie XC2200 sein. In einer speziellen Ausführungsform ist der Mikrocontroller 202 der Infineon Mikrocontroller XC2267.
In diversen Ausführungsformen können auch andere Konfigurationen und Interfaceprotokolle verwendet werden. Zum Beispiel weist der SPI-Bus 210 ein Steuersignal CS, ein Clocksignal SCLK, ein Ausgangssignal SO und ein Eingangssignal SI auf. In weiteren Ausführungsformen kann der SPI-Bus 210 weniger Signalleitungen aufweisen, wie z.B. eine einzelne Signalleitung oder nur zwei Signalleitungen.
Die 8 stellt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betrieb 300 eines Fehlerschutzsystems mit den Schritten 302 und 304 dar. Gemäß diversen Ausführungsformen ist das Verfahren zum Betrieb 300 ein Verfahren zum Betreiben eines Fehlerschutzsystems. In diversen Ausführungsformen umfasst der Schritt 302 das Empfangen einer Haupt-Leistungsversorgung von einer Systemversorgungsschaltung während eines ersten Modus. Der Betrieb im ersten Modus findet statt, wenn die Haupt-Leistungsversorgung keine Fehler entdeckt hat. Der Schritt 304 umfasst das Empfangen einer sekundären Leistungsversorgung von einer Fehlermodus-Steuerschaltung während eines zweiten Modus. Der Betrieb im zweiten Modus findet statt, wenn die Haupt-Leistungsversorgung einen Fehler entdeckt hat. Ein entdeckter Fehler kann sein, dass die Haupt-Leistungsversorgung sich unter eine Fehlerschwelle oder eine Betriebsschwelle verändert.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Fehlerschutzsystem einen ersten Leistungsversorgungsanschluss, einen zweiten Leistungsversorgungsanschluss, eine Fehlerschaltung, die konfiguriert, ein Leistungsversorgungssignal zu empfangen, und eine mit der Fehlerschaltung, dem ersten Leistungsversorgungsanschluss und dem zweiten Leistungsversorgungsanschluss verbundene Leistungsversorgungsschaltung auf. Die Leistungsversorgungsschaltung ist konfiguriert, während eines ersten Betriebsmodus das Leistungsversorgungssignal vom ersten Leistungsversorgungsanschluss und während eines zweiten Betriebsmodus das Leistungsversorgungssignal vom zweiten Leistungsversorgungsanschluss zu liefern.
In diversen Ausführungsformen ist der erste Leistungsversorgungsanschluss konfiguriert, mit einem geregelten Systemversorgungssignal verbunden zu werden, das von einer ersten Leistungsquelle erzeugt wird, und der zweite Leistungsversorgungsanschluss ist konfiguriert, mit einem Modussteuersignal verbunden zu werden, das von der ersten Leistungsquelle erzeugt wird. In einer Ausführungsform wird das geregelte Systemversorgungssignal an einem ersten Spannungsregler erzeugt, der mit der ersten Leistungsquelle verbunden ist, und das Modussteuersignal wird an einem Spannungsbegrenzer oder einem zweiten Spannungsregler erzeugt, der mit der ersten Leistungsquelle verbunden ist. Das Modussteuersignal wird an einer Systemmonitorschaltung erzeugt, die konfiguriert ist, einen Fehler in dem geregelten Systemversorgungssignal zu entdecken.
In diversen Ausführungsformen ist die Systemmonitorschaltung konfiguriert, einen Fehler zu entdecken, wenn ein Spannungswert des geregelten Systemversorgungssignals unter einer ersten Schwelle liegt. Das Fehlerschutzsystem kann ferner die Systemmonitorschaltung aufweisen. In einer Ausführungsform weist die erste Leistungsquelle eine Batterie auf. In einigen Ausführungsformen arbeitet das Fehlerschutzsystem im ersten Modus, wenn das geregelte Systemversorgungssignal über einer ersten Schwelle liegt, und das Fehlerschutzsystem arbeitet im zweiten Modus, wenn das geregelte Systemversorgungssignal unter der ersten Schwelle liegt. Das Fehlerschutzsystem kann im ersten Modus arbeiten, wenn das geregelte Systemversorgungssignal keine entdeckten Fehler aufweist, und das Fehlerschutzsystem kann im zweiten Modus arbeiten, wenn das geregelte Systemversorgungssignal einen entdeckten Fehler aufweist.
In diversen Ausführungsformen ist die Fehlerschaltung ferner konfiguriert, ein Fehlersignal von einem Leistungsschalter zu empfangen, eine Fehlerzahl auf Grundlage des Fehlersignals zu inkrementieren und den Leistungsschalter zu deaktivieren, wenn die Fehlerzahl über einer ersten Fehlerschwelle liegt. In derartigen Ausführungsformen hält die Fehlerschaltung den Leistungsschalter in einem deaktivierten Zustand, bis die Fehlerzahl unter der ersten Fehlerschwelle liegt. Die Fehlerschaltung kann ferner eine Resetschaltung aufweisen, die konfiguriert ist, die Fehlerzahl zurückzusetzen. In einer Ausführungsform weist das Fehlerschutzsystem ferner den Leistungsschalter auf. In einigen Ausführungsformen weist das Fehlerschutzsystem ferner mehrere Leistungsschalter und mehrere Fehlerschaltungen auf, und jede Fehlerschaltung ist konfiguriert, das Leistungsversorgungssignal zu empfangen.
In diversen Ausführungsformen weist das Fehlerschutzsystem ferner einen Spannungsbegrenzer auf, der zwischen eine erste Leistungsquelle und den zweiten Leistungsversorgungsanschluss geschaltet ist. In einer Ausführungsform weist die Leistungsversorgungsschaltung eine erste Diode, die zwischen dem ersten Leistungsversorgungsanschluss und der Fehlerschaltung angeschlossen ist, und eine zweite Diode auf, die zwischen dem zweiten Leistungsversorgungsanschluss und der Fehlerschaltung angeschlossen ist. Die Leistungsversorgungsschaltung kann eine aktive Gleichrichterschaltung aufweisen. Die Implementierungen der diversen Ausführungsformen können zum Beispiel eine Schaltung, eine Hardware, ein Verfahren oder einen Prozess oder Rechensysteme aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Fehlerschutzsystems das Empfangen einer Haupt-Leistungsversorgung von einer Systemversorgungsschaltung während eines ersten Modus und das Empfangen einer sekundären Leistungsversorgung von einer Fehlermodus-Steuerschaltung während eines zweiten Modus. Der Betrieb findet im ersten Modus statt, wenn die Haupt-Leistungsversorgung keine entdeckten Fehler aufweist, und der Betrieb findet im zweiten Modus statt, wenn die Haupt-Leistungsversorgung einen entdeckten Fehler aufweist.
In diversen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Entdecken eines Fehlers in der Haupt-Leistungsversorgung an der Fehlermodus-Steuerschaltung. In derartigen Ausführungsformen umfasst das Entdecken eines Fehlers das Bestimmen, ob ein Spannungswert der Haupt-Leistungsversorgung unter einer ersten Schwelle liegt. Das Verfahren kann ferner das Empfangen eines Fehlersignals von einem Leistungsschalter, das Inkrementieren einer Fehlerzahl auf Grundlage des Fehlersignals, das Deaktivieren des Leistungsschalters, wenn die Fehlerzahl über einer ersten Fehlerschwelle liegt, und das Halten des Leistungsschalters in einem deaktivierten Zustand umfassen, bis die Fehlerzahl unter der ersten Fehlerschwelle liegt. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Erzeugen der Haupt-Leistungsversorgung in der Systemversorgungsschaltung unter Verwendung eines mit einer Batterie verbundenen Spannungsreglers. Das Verfahren kann auch das Erzeugen der sekundären Leistungsversorgung in der Fehlermodus-Steuerschaltung unter Verwendung eines Spannungsbegrenzers umfassen. Die Implementierungen der diversen Ausführungsformen können eine Schaltung, eine Hardware, ein Verfahren oder einen Prozess oder Rechensysteme aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform enthält ein Leistungsversorgungssystem mehrere Leistungsschalter, die konfiguriert sind, mit einer Leistungsversorgung verbunden zu werden und mehrere Lasten zu liefern, mehrere Schaltertreiber, die konfiguriert sind, Ansteuersignale an die mehreren Leistungsschaltern zu liefern und ein Fehlermodus-Steuersignal zu empfangen, mehrere Fehlerschutzschaltungen, die konfiguriert sind, Deaktivierungssignale an die mehreren Schaltertreiber zu liefern, und eine mit den mehreren Fehlerschutzschaltungen verbundene Versorgungsschaltung. Die mehreren Fehlerschutzschaltungen sind konfiguriert, mit einer Versorgungsspannung verbunden zu werden und mehrere Fehlersignale von den mehreren Leistungsschaltern zu empfangen. Weiterhin ist die Versorgungsschaltung konfiguriert, die Versorgungsspannung an die mehreren Fehlerschutzschaltungen von einer ersten Systemversorgungsquelle während eines ersten Modus zu liefern und die Versorgungsspannung an die mehreren Fehlerschutzschaltungen von dem Fehlermodus-Steuersignal während eines zweiten Modus zu liefern.
In diversen Ausführungsformen wird die erste Systemversorgungsquelle durch einen Spannungsregler gebildet, der mit der Leistungsversorgung verbunden ist. Die Leistungsversorgung kann eine Batterie aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist das Leistungsversorgungssystem ein Automobilsystem, wobei die mehreren Lasten mehrere Automobillasten aufweisen, und der zweite Modus weist einen Notfahr-Betriebsmodus für das Automobilsystem auf. In einer Ausführungsform wird der erste Modus ausgeführt, wenn ein Spannungswert der ersten Systemversorgungsquelle über einer Betriebsschwelle liegt, und der zweite Modus wird ausgeführt, wenn der Spannungswert der ersten Systemversorgungsquelle unter der Betriebsschwelle liegt.
In diversen Ausführungsformen wird der erste Modus ausgeführt, wenn die erste Systemversorgungsquelle keine entdeckten Fehler aufweist, und der zweite Modus wird ausgeführt, wenn die erste Systemversorgungsquelle einen entdeckten Fehler aufweist. In einer Ausführungsform weist das Leistungsversorgungssystem ferner eine Systemmonitorschaltung auf, die konfiguriert ist, Fehler zu entdecken und das Fehlermodus-Steuersignal zu liefern. Die mehreren Fehlerschutzschaltungen können mehrere Fehlerzähler aufweisen. In derartigen Ausführungsformen ist jeder der Fehlerzähler konfiguriert, ein Fehlersignal von einem entsprechenden Leistungsschalter der mehreren Leistungsschalter zu empfangen, eine Fehlerzahl für den entsprechenden Leistungsschalter auf Grundlage des Fehlersignals inkrementieren und den entsprechenden Leistungsschalter zu deaktivieren, wenn die Fehlerzahl für den entsprechenden Leistungsschalter über einer ersten Fehlerschwelle liegt. Jeder der Fehlerzähler hält den entsprechenden Leistungsschalter in einem deaktivierten Zustand, bis die Fehlerzahl für den entsprechenden Leistungsschalter unter der ersten Fehlerschwelle liegt. Die Implementierungen der diversen Ausführungsformen können eine Schaltung, eine Hardware, ein Verfahren oder einen Prozess oder Rechensysteme aufweisen.
Gemäß diversen hierin beschriebenen Ausführungsformen können die Vorteile einen Fehlerschutz für Komponenten, wie z.B. Leistungsschalter, während des Fehlermodusbetriebs beinhalten. Zum Beispiel kann eine Beschädigung der Leistungsschalter, wenn Leistungsversorgungsfehler auftreten, durch Aufrechterhalten des Betriebs von Schutzschaltungen vermieden werden. Als weiteres Beispiel kann ein Vorteil von diversen Ausführungsformen einen Fehlerschutz auch während des Ausfallens der geregelten Hauptspannung VDD beinhalten.
Gemäß diversen Ausführungsformen sind die hierin enthaltenen Beschreibungen primär auf Leistungsschalter gerichtet. In weiteren Ausführungsformen können Fehlerschutzsysteme wie hierin beschrieben auf jeglichen Typ von Schalteinrichtung oder Schaltung angewandt werden, die zum Beispiel als laterale oder vertikale Halbleiterbauelements gebildet sind. Somit sind einige Ausführungsformen nicht spezifisch auf Leistungshalbleiter-Anwendungen beschränkt.
Während diese Erfindung mit Bezug auf anschauliche Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll diese Beschreibung nicht als in irgendeiner Weise einschränkend angesehen werden. Diverse Modifikationen und Kombinationen der anschaulichen Ausführungsformen ebenso wie andere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich für Fachpersonen auf diesem Gebiet bei Bezug auf die Beschreibung. Es ist daher beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche auch alle derartigen Modifikationen oder Ausführungsformen einschließen.

Claims

Fehlerschutzsystem, welches Folgendes umfasst: einen ersten Leistungsversorgungsanschluss; einen zweiten Leistungsversorgungsanschluss; eine Fehlerschaltung, die eingerichtet ist, ein Leistungsversorgungssignal zu empfangen; und eine mit der Fehlerschaltung, dem ersten Leistungsversorgungsanschluss und dem zweiten Leistungsversorgungsanschluss verbundene Leistungsversorgungsschaltung, wobei die Leistungsversorgungsschaltung eingerichtet ist, während einer ersten Betriebsart das Leistungsversorgungssignal von dem ersten Leistungsversorgungsanschluss zu liefern, und während einer zweiten Betriebsart das Leistungsversorgungssignal von dem zweiten Leistungsversorgungsanschluss zu liefern.
Fehlerschutzsystem nach Anspruch 1, wobei der erste Leistungsversorgungsanschluss eingerichtet ist, mit einem von einer ersten Leistungsquelle erzeugten geregelten Systemversorgungssignal verbunden zu werden, und der zweite Leistungsversorgungsanschluss eingerichtet ist, mit einem von der ersten Leistungsquelle erzeugten Betriebsartsteuersignal verbunden zu werden.
Fehlerschutzsystem nach Anspruch 2, wobei das geregelte Systemversorgungssignal an einem mit der ersten Leistungsquelle verbundenen ersten Spannungsregler erzeugt wird, und das Betriebsartsteuersignal an einem Spannungsbegrenzer oder einem mit der ersten Leistungsquelle verbundenen zweiten Spannungsregler erzeugt wird.
Fehlerschutzsystem nach Anspruch 3, wobei das Betriebsartsteuersignal an einer Systemmonitorschaltung erzeugt wird, die eingerichtet ist, einen Fehler in dem geregelten Systemversorgungssignal zu detektieren.
Fehlerschutzsystem nach Anspruch 4, wobei die Systemmonitorschaltung eingerichtet ist, einen Fehler zu detektieren, wenn der Spannungswert des geregelten Systemversorgungssignals unter einer ersten Schwelle liegt.
Fehlerschutzsystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, welches ferner die Systemmonitorschaltung umfasst.
Fehlerschutzsystem nach einem der Ansprüche 3–6, wobei die erste Leistungsquelle eine Batterie umfasst.
Fehlerschutzsystem nach einem der Ansprüche 2–7, wobei das Fehlerschutzsystem in der ersten Betriebsart arbeitet, wenn das geregelte Systemversorgungssignal über einer ersten Schwelle liegt, und das Fehlerschutzsystem in der zweiten Betriebsart arbeitet, wenn das geregelte Systemversorgungssignal unter der ersten Schwelle liegt.
Fehlerschutzsystem nach einem der Ansprüche 2–8, wobei das Fehlerschutzsystem in der ersten Betriebsart arbeitet, wenn das geregelte Systemversorgungssignal keine detektierten Fehler aufweist, und das Fehlerschutzsystem in der zweiten Betriebsart arbeitet, wenn das geregelte Systemversorgungssignal einen detektierten Fehler aufweist.
Fehlerschutzsystem nach einem der Ansprüche 1–9, wobei die Fehlerschaltung ferner konfiguriert ist, ein Fehlersignal von einem Leistungsschalter zu empfangen, eine Fehlerzahl auf Grundlage des Fehlersignals zu inkrementieren, und den Leistungsschalter zu deaktivieren, wenn die Fehlerzahl über einer ersten Fehlerschwelle liegt, wobei die Fehlerschaltung den Leistungsschalter in einem deaktivierten Zustand hält, bis die Fehlerzahl unter der ersten Fehlerschwelle liegt.
Fehlerschutzsystem nach Anspruch 10, wobei die Fehlerschaltung ferner eine Resetschaltung umfasst, die eingerichtet ist, die Fehlerzahl zurückzusetzen.
Fehlerschutzsystem nach Anspruch 10 oder 11, welches ferner den Leistungsschalter umfasst.
Fehlerschutzsystem nach einem der Ansprüche 10–12, welches ferner mehrere Leistungsschalter und mehrere Fehlerschaltungen umfasst, wobei jede Fehlerschaltung konfiguriert ist, das Leistungsversorgungssignal zu empfangen.
Fehlerschutzsystem nach einem der Ansprüche 1–13, welches ferner einen zwischen eine erste Leistungsquelle und den zweiten Leistungsversorgungsanschluss geschalteten Spannungsbegrenzer umfasst.
Fehlerschutzsystem nach einem der Ansprüche 1–14, wobei die Leistungsversorgungsschaltung Folgendes umfasst: eine erste Diode, die von dem ersten Leistungsversorgungsanschluss zu der Fehlerschaltung gekoppelt ist, und eine zweite Diode, die von dem zweiten Leistungsversorgungsanschluss zu der Fehlerschaltung gekoppelt ist.
Fehlerschutzsystem nach einem der Ansprüche 1–15, wobei die Leistungsversorgungsschaltung eine aktive Gleichrichterschaltung umfasst.
Verfahren zum Betreiben eines Fehlerschutzsystems, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: während einer ersten Betriebsart, Empfangen einer Haupt-Leistungsversorgung von einer Systemversorgungsschaltung, wobei der Betrieb in der ersten Betriebsart ausgeführt wird, wenn die Haupt-Leistungsversorgung keine detektierten Fehler aufweist; und während einer zweiten Betriebsart, Empfangen einer sekundären Leistungsversorgung von einer Fehlerbetriebsart-Steuerschaltung, wobei der Betrieb in der zweiten Betriebsart ausgeführt wird, wenn die Haupt-Leistungsversorgung einen detektierten Fehler aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, welches ferner ein Detektieren eines Fehlers in der Haupt-Leistungsversorgung bei der Fehlerbetriebsart-Steuerschaltung umfasst, wobei das Detektieren des Fehlers ein Bestimmen umfasst, ob ein Spannungswert der Haupt-Leistungsversorgung unter einer ersten Schwelle liegt.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, welches ferner Folgendes umfasst: Empfangen eines Fehlersignals von einem Leistungsschalter; Inkrementieren einer Fehlerzahl auf Grundlage des Fehlersignals; Deaktivieren des Leistungsschalters, wenn die Fehlerzahl über einer ersten Fehlerschwelle liegt; und Halten des Leistungsschalters in einem deaktivierten Zustand, bis die Fehlerzahl unter der ersten Fehlerschwelle liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17–19, welches ferner ein Erzeugen der Haupt-Leistungsversorgung in der Systemversorgungsschaltung unter Verwendung eines mit einer Batterie verbundenen Spannungsreglers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, welches ferner ein Erzeugen der sekundären Leistungsversorgung in der Fehlerbetriebsart-Steuerschaltung unter Verwendung eines Spannungsbegrenzers umfasst.
Leistungsversorgungssystem, welches Folgendes umfasst: mehrere Leistungsschalter, die eingerichtet sind, mit einer Leistungsversorgung verbunden zu werden und mehrere Lasten zu liefern; mehrere Schaltertreiber zum Liefern von Ansteuersignalen an die mehreren Leistungsschalter und zum Empfangen eines Fehlerbetriebsart-Steuersignals; mehrere Fehlerschutzschaltungen, die eingerichtet sind, Deaktivierungssignale an die mehreren Schaltertreiber zu liefern, wobei die mehreren Fehlerschutzschaltungen eingerichtet sind, mit einer Versorgungsspannung verbunden zu werden und mehrere Fehlersignale von den mehreren Leistungsschaltern zu empfangen; und eine mit den mehreren Fehlerschutzschaltungen verbundene Versorgungsschaltung, wobei die Versorgungsschaltung eingerichtet ist, während einer ersten Betriebsart die Versorgungsspannung von einer ersten Systemversorgungsquelle an die mehreren Fehlerschutzschaltungen zu liefern und während einer zweiten Betriebsart die Versorgungsspannung aus dem Fehlerbetriebsart-Steuersignal an die mehreren Fehlerschutzschaltungen zu liefern.
Leistungsversorgungssystem nach Anspruch 22, wobei die erste Systemversorgungsquelle durch einen mit der Leistungsversorgung verbundenen Spannungsregler erzeugt wird.
Leistungsversorgungssystem nach Anspruch 23, wobei die Leistungsversorgung eine Batterie umfasst.
Leistungsversorgungssystem nach einem der Ansprüche 22–24, wobei das Leistungsversorgungssystem ein Automobilsystem ist, die mehreren Lasten mehrere Automobillasten umfassen, und die zweite Betriebsart einen Notfahrmodus für das Automobilsystem umfasst.
Leistungsversorgungssystem nach einem der Ansprüche 22–25, wobei die erste Betriebsart ausgeführt wird, wenn ein Spannungswert der ersten Systemversorgungsquelle über einer Betriebsschwelle liegt, und die zweite Betriebsart ausgeführt wird, wenn der Spannungswert der ersten Systemversorgungsquelle unter der Betriebsschwelle liegt.
Leistungsversorgungssystem nach einem der Ansprüche 22–26, wobei die erste Betriebsart ausgeführt wird, wenn die erste Systemversorgungsquelle keine detektierten Fehler aufweist, und die zweite Betriebsart ausgeführt wird, wenn die erste Systemversorgungsquelle einen detektierten Fehler aufweist.
Leistungsversorgungssystem nach Anspruch 27, welches ferner eine Systemmonitorschaltung umfasst, die eingerichtet ist, Fehler zu detektieren und das Fehlerbetriebsart-Steuersignal zu liefern.
Leistungsversorgungssystem nach einem der Ansprüche 22–28, wobei die mehreren Fehlerschutzschaltungen mehrere Fehlerzähler umfassen, wobei jeder der Fehlerzähler konfiguriert ist, ein Fehlersignal von einem entsprechenden Leistungsschalter der mehreren Leistungsschalter zu empfangen, eine Fehlerzahl für den entsprechenden Leistungsschalter auf Grundlage des Fehlersignals zu inkrementieren, und den entsprechenden Leistungsschalter zu deaktivieren, wenn die Fehlerzahl für den entsprechenden Leistungsschalter über einer ersten Fehlerschwelle liegt, wobei jeder der Fehlerzähler den entsprechenden Leistungsschalter in einem deaktivierten Zustand hält, bis die Fehlerzahl für den entsprechenden Leistungsschalter unter der ersten Fehlerschwelle liegt.