DE102016109487A1

DE102016109487A1 - System und Verfahren zur Kurzschlussdetektion in Lastketten

Info

Publication number: DE102016109487A1
Application number: DE102016109487.0A
Authority: DE
Inventors: Maurizio Galvano; Marco Pamato; Damiano Sartori
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2016-12-01
Also published as: US9989574B2; CN106199299B; US20160349304A1; CN106199299A

Abstract

Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Kurzschlussdetektion enthält das Bestimmen eines Satzes lokaler Referenzspannungen, von denen jede einer jeweiligen Lastkette unter mehreren Lastketten zugeordnet ist, und das Bestimmen einer globalen Referenzspannung gemäß dem Satz lokaler Referenzspannungen. Das Verfahren enthält außerdem das Bestimmen, für jede Lastkette unter den mehreren Lastketten, einer jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung gemäß der globalen Referenzspannung, und das Vergleichen, für jede Lastkette unter den mehreren Lastketten, der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung mit einer jeweiligen gemessenen Spannung an jeder Lastkette zum Bestimmen eines jeweiligen Kurzschlusszustands.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zur Kurzschlussdetektion, und betrifft insbesondere Ausführungsformen eines Systems und eines Verfahrens zur skalierbaren Kurzschlussdetektion in Ketten elektrischer Lasten.
Hintergrund
Das Detektieren individueller Kurzschlüsse und das Lokalisieren dieser Kurzschlüsse in Ketten von in Reihe geschalteten elektrischen Lasten sind für eine Vielzahl verschiedener Anwendungen nützlich. Zu diesen Anwendungen gehören Leuchtdioden(LED)-Ketten für Anzeigen in Kraftfahrzeugen, Anzeigen in Personalcomputern und LED-Hinterleuchtungssysteme.
Typische LED-Stromversorgungen können einen LED-Treiber, eine oder mehrere LED-Ketten und in einigen Fällen eine Kurzschlussdetektionsschaltung enthalten. Der LED-Treiber versorgt die LEDs in den LED-Ketten mit Strom, und an den LEDs liegt eine Vorwärtsspannung in der Stromflussrichtung an. An einer LED-Kette liegt eine Spannung an, die die Summe der Vorwärtsspannungen der LEDs ist, aus denen die Kette besteht. Die Kurzschlussdetektionsschaltung detektiert, ob ein Kurzschluss in den LED-Ketten eingetreten ist. Einige Implementierungen verwenden für jede Kette einen eigenen Steuerungs-Pin zum Ändern des Abfühlpunktes (Erfassungspunktes) der Kurzschlussdetektionsschaltung relativ zu den LED-Ketten.
Es ist eine Aufgabe, verbesserte Möglichkeiten zur Kurzschlussdetektion bereitzustellen.
Kurzdarstellung
Es werden ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Kurzschlussdetektionsschaltung nach Anspruch 10 sowie ein Kurzschlussdetektor nach Anspruch 20 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Kurzschlussdetektion bereitgestellt. Das Verfahren enthält das Bestimmen einer Menge (im Folgenden als Satz bezeichnet) lokaler Referenzspannungen, von denen jede einer jeweiligen Lastkette unter mehreren Lastketten zugeordnet ist, und das Bestimmen einer globalen Referenzspannung gemäß dem Satz lokaler Referenzspannungen. Das Verfahren enthält außerdem das Bestimmen, für jede Lastkette unter den mehreren Lastketten, einer jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung gemäß der globalen Referenzspannung, und das Vergleichen, für jede Lastkette unter den mehreren Lastketten, der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung mit einer jeweiligen gemessenen Spannung an jeder Lastkette zum Bestimmen eines jeweiligen Kurzschlusszustands.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Kurzschlussdetektionsschaltung bereitgestellt. Diese Schaltung ist dafür konfiguriert, einen Satz lokaler Referenzspannungen zu bestimmen, von denen jede einer jeweiligen Lastkette unter mehreren Lastketten zugeordnet ist, und eine globale Referenzspannung gemäß dem Satz lokaler Referenzspannungen zu bestimmen. Diese Schaltung ist auch dafür konfiguriert, für jede Lastkette unter den mehreren Lastketten eine jeweilige kettenindividuelle Referenzspannung gemäß der globalen Referenzspannung zu bestimmen und für jede Lastkette unter den mehreren Lastketten die jeweilige kettenindividuelle Referenzspannung mit einer jeweiligen gemessenen Spannung an jeder Lastkette zum Bestimmen eines jeweiligen Kurzschlusszustands zu vergleichen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Kurzschlussdetektor bereitgestellt. Der Detektor enthält mehrere Spannungsteilerkreise (Spannungsteilerschaltungen), von denen jeder mit einer jeweiligen Kette elektrischer Lasten gekoppelt ist, und einen Referenzbestimmungskreis (Referenzbestimmungsschaltung), der mehrere Transistoren enthält, die mit den mehreren Spannungsteilerkreisen gekoppelt sind. Der Detektor enthält außerdem einen Spannungsmultiplikator, der mit dem Referenzbestimmungskreis gekoppelt ist, und einen Komparator.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für ein vollständigeres Verstehen der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile folgt nun eine Beschreibung, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen ist, in denen Folgendes dargestellt ist:
1A ist ein Blockschaubild, das einen Kurzschlussdetektor für einen Mehrkanal-LED-Treiber gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
1B ist ein Blockschaubild, das eine digitale Ausführungsform eines Kurzschlussdetektors für einen Mehrkanal-LED-Treiber gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ist ein Blockschaubild, das einen Signalteilerkreis gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 ist ein Blockschaubild, das einen Maximumauswahlkreis zur Verwendung als eine Referenzbestimmungseinheit für einen Dreikanal-LED-Treiber gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 ist ein Blockschaubild, das einen Multiplikationskreis gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
5 ist ein Blockschaubild, das einen Fensterkomparatorkreis gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm einer Kurzschlussdetektion für einen Vierkanal LED-Treiber gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens einer Kurzschlussdetektion gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
8 ist ein Blockschaubild eines Verarbeitungssystems, das zum Implementieren einiger der im vorliegenden Text offenbarten Bauelemente und Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Detaillierte Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen
Herstellung und Verwendung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen werden im Folgenden ausführlich besprochen. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfinderische Konzepte bereitstellt, die in einer breiten Vielfalt konkreter Rahmenbedingungen verkörpert sein können. Die besprochenen konkreten Ausführungsformen dienen lediglich der Veranschaulichung konkreter Wege zur Herstellung und Nutzung der Erfindung und begrenzen nicht den Geltungsbereich der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen in einem konkreten Zusammenhang beschrieben, und zwar dem eines System und eines Verfahrens zum Detektieren individueller Kurzschlüsse und zum Lokalisieren dieser Kurzschlüsse in Ketten von in Reihe geschalteten LEDs. Weitere Ausführungsformen können auf andere elektrische Systeme angewendet werden, die mit in Reihe geschalteten Lasten arbeiten.
In einer Ausführungsform detektiert ein Kurzschlussdetektor einen Kurzschluss einer einzelnen LED in einer Kette eines Mehrkanal-LED-Treibers und stellt fest, welche die fehlerhafte Kette ist. Der Kurzschlussdetektor vergleicht die Spannung der LED-Kette mit einer internen Spannung, die proportional zu der Vorwärtsspannung der LED-Kette ist. Die Eingangsinformation für den Kurzschlussdetektor ist die Anzahl von LEDs in jeder Kette. Dann wird jeweils eine lokale Referenzspannung, die eine LED-individuelle äquivalente Vorwärtsspannung ist, für jede LED-Kette als ein Verhältnis der jeweiligen Ausgangsspannung jeder Kette, geteilt durch die jeweilige Anzahl von LEDs in jeder Kette, erhalten.
Eine Spannungsbestimmungseinheit des Kurzschlussdetektors erhält dann eine globale Referenzspannung, die eine LED-individuelle äquivalente Vorwärtsspannung ist, die zum Beispiel das Maximum der lokalen Referenzspannungen sein kann. Die globale Referenzspannung wird dann mit der Anzahl von LEDs jeder Kette multipliziert, um eine jeweilige kettenindividuelle Vorwärtsreferenzspannung zu erhalten. Ein Fensterkomparator vergleicht die gemessene Ausgangsspannung jeder Kette mit ihrer jeweiligen kettenindividuellen Vorwärtsreferenzspannung, um zu analysieren, ob alle LEDs dieser Kette funktionieren oder ob es einen Kurzschluss in einer oder mehreren der LEDs der Kette gibt.
1A zeigt eine Ausführungsform eines Kurzschlussdetektors 102 für einen Mehrkanal-LED-Treiber 104, der m Kanäle aufweist, die jeweils eine jeweilige Kette von LEDs 106 haben. In der Ausführungsform von 1A hat der Kurzschlussdetektor 102 eine Logik-/Registereinheit 112, die digitale Eingangssignale empfängt und digitale Ausgangssignale ausgibt, während alle anderen Signale innerhalb des Kurzschlussdetektors 102 analoge Signale sind. In anderen Ausführungsformen sind alle Signale des Kurzschlussdetektors 102 digitale Signale.
Der Kurzschlussdetektor 102 ist mit der jeweiligen Anzahl (N_i) von LEDs 106 in jeder Kette i konfiguriert. Stromquellen 109 liefern Strom an die LEDs 106 und sind zwischen den LEDs 106 und einer Versorgungsspannung V_S verbunden. Jede Stromquelle 109 kann zum Beispiel ein Schaltmodusregler oder ein sonstiger Gleichstrom/Gleichstrom-Regler, ein linearer Stromregler usw. sein.
In einer Ausführungsform können die Komponenten, aus denen der Kurzschlussdetektor 102 besteht, alle Teil desselben integrierten Schaltkreises (IC) sein. In anderen Ausführungsformen können die Komponenten, aus denen der Kurzschlussdetektor 102 besteht, zwischen einer Anzahl separater ICs aufgeteilt sein. In einer Ausführungsform ist der Kurzschlussdetektor 102 im selben IC enthalten wie der LED-Treiber 104. In anderen Ausführungsformen sind der Kurzschlussdetektor 102 und der LED-Treiber 104 in verschiedenen ICs implementiert.
Der Kurzschlussdetektor 102 enthält Teilungseinheiten 107 ₁–107 _m, von denen jede für eine jeweilige LED-Kette i eine lokale Referenzspannung (V_f[i]) erhält, die eine LED-individuelle äquivalente Vorwärtsspannung für die LEDs 106 in jener Kette ist. In einer Ausführungsform können die Teilungseinheiten 107 ₁–107 _m unter Verwendung eines oder mehrerer analoger Puffer und justierbarer Spannungsteiler implementiert. In einigen Ausführungsformen können die Teilungseinheiten 107 ₁–107 _m strukturell identisch sein. In anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Teilungseinheiten 107 ₁–107 _m strukturell verschieden sein.
Eine lokale Referenzspannung V_f[i] wird durch eine bestimmte Teilungseinheit 107 _i als ein Verhältnis der Ausgangsspannung der Kette i (V_OUT[i]), geteilt durch ihre Anzahl an LEDs 106, gemäß der folgende Gleichung berechnet: V_f[i] = V_OUT[i]/N_i, i = 1...m. (1)
Die Referenzbestimmungseinheit 108 des Kurzschlussdetektors 102 erhält dann eine globale Referenzspannung, (V_{F_GLOB}), die eine LED-individuelle äquivalente Vorwärtsspannung für die LEDs 106 von mehreren Ketten ist und auf den lokalen Referenzspannungen dieser mehreren Ketten basiert. Um die Berechnung von V_{F_GLOB} durch die Referenzbestimmungseinheit 108 näher zu beleuchten, soll F als der Satz m lokaler Referenzspannungen definiert sein, wie in Gleichung 2: F = Δ {V_f[i]}, i = 1...m. (2)
In einer Ausführungsform kann V_{F_GLOB} berechnet werden, indem man die maximale lokale Referenzspannung V_f[·] in dem Satz F nimmt, oder: V_{F_GLOB} = max{F} (3)
Alternativ kann V_{F_GLOB} beispielsweise auch gemäß einer der folgenden Gleichungen berechnet werden: V_{F_GLOB} = average{F} (4) V_{F_GLOB} = average{F\{max{F} ∪ min{F}}} (5)
In einer Ausführungsform berechnet die Referenzbestimmungseinheit 108 V_{F_GLOB} gemäß Gleichung 3 unter Verwendung einer Maximumselektordiode. In anderen Ausführungsformen bildet ein Schaltkreis, der mehrere Transistoren aufweist, die Referenzbestimmungseinheit 108.
Die berechnete globale Referenzspannung V_{f_GLOB} wird dann in einer iterativen Multiplikations- und Vergleichsoperation verwendet. Die Anzahl von LEDs jeder Kette wird zuvor in einer m-Element-LED-Zählregisterbank (REG_LEDCNT) 110 einer Logik-/Registereinheit 112 gespeichert. Die Logik-/Registereinheit 112 iteriert gemäß einem internen Takt, wählt eine Kette i für jede Iteration (wobei i von 1 bis zu m inkrementiert wird) und gibt die ausgewählte Kette auf einem Kanalauswahl(CH_SEL)-Signal an, das an einen Multiplexierer (MUX) 113 gesendet wird. Die Logik-/Registereinheit 112 gibt ebenfalls während jeder Iteration die Anzahl von LEDs der ausgewählten Kette (REG_LEDCNT[i]) auf einem LED-Zähl(LEDCNT)-Signal an, das in die Multiplikationseinheit 114 eingespeist wird. Die Multiplikationseinheit 114 multipliziert V_{F_GLOB} mit der Anzahl von LEDs der iterativ ausgewählten Ketten, um jeweilige kettenindividuelle Vorwärtsreferenzspannungen (V_{CH_REF}[i]) gemäß der folgenden Gleichung zu erhalten: V_{CH_REF}[i] = V_{F_GLOB} × REG_LEDCNT[i], i = 1...m. (6)
Eine Kurzschlussmarkierspannung (V_{SHORT_FLAG}) wird während jeder Iteration durch einen Komparatorkreis 116 berechnet. In der Ausführungsform von 1A ist der Komparatorkreis 116 ein Fensterkomparator. Um V_{SHORT_FLAG} zu berechnen, vergleicht der Komparatorkreis 116 die gemessene Ausgangsspannung der ausgewählten Kette i mit ihrer jeweiligen V_{CH_REF}[i], um zu schätzen, ob alle LEDs 106 dieser Kette funktionieren oder ob es einen oder mehrere Kurzschlüsse in einer ihrer LEDs 106 gibt. Die Kurzschlussmarkierspannung, die High (oder ein Bool’sches TRUE) ist, wenn ein Kurzschluss detektiert wird, und ansonsten Low (oder Bool’sches FALSE) ist, wird mit Bezug auf eine Schwellenspannung (V_TH) gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
Die Schwellenspannung V_TH wird so gewählt, dass sie ein Bruchteil der nominalen Vorwärtsspannung der LEDs 106 ist. Als ein Beispiel kann V_TH so gewählt werden, dass es gleich 1,6 V ist, wenn 3,2 V-LEDs verwendet werden. In einigen Ausführungsformen ist V_TH ein fixer Wert, der nicht justiert werden kann. In anderen Ausführungsformen kann V_TH beispielsweise unter Verwendung eines externen Pins oder eines internen Digital-Analog-Wandlers (DAW), der über ein Register der Logik-/Registereinheit 112 gesteuert wird, justiert werden.
Die Kurzschlussmarkierspannung V_{SHORT_FLAG} wird in die Logik-/Registereinheit 112 eingespeist, so dass ihr Wert in einem m-Bit-LED-Kurzschlussregister (REG_LEDSHORT) 118 gespeichert werden kann, das sich in der Logik-/Registereinheit 112 befindet. Wenn alle m kettenindividuellen Vorwärtsreferenzspannungen mit den gemessenen Ausgangsspannungen der Ketten verglichen wurden, dann enthält REG_LEDSHORT 118 den Kurzschlussstatus aller LED-Ketten.
In der Ausführungsform von 1A basieren die lokalen und globalen Referenzspannungen auf der Näherung, dass alle LEDs 106, die durch den LED-Treiber 104 angesteuert werden, die gleiche operative Vorwärtsspannung bei gleichem Strom und gleicher Temperatur haben und jeweils mit einem ungefähr gleichen Strom I durch die Stromquelle 109 versorgt werden. Solche Näherungen sind oft sinnvoll, wo zum Beispiel LEDs aus derselben Produktionscharge oder mit ähnlichen Spannungseigenschaften mit einem geregelten Strom angesteuert werden, um ein gleichmäßig helles Display zu präsentieren. Ungeachtet dessen kann eine Variation der Vorwärtsspannungen der LEDs 106 die maximale Anzahl von LEDs 106 (M_MAX) begrenzen, die in einer einzelnen Kette in Reihe geschaltet werden können, während weiterhin eine akkurate Kurzschlussdetektion für einzelne LEDs in der betreffenden Kette ermöglicht wird. M_MAX richtet sich sowohl nach der LED-Vorwärtsspannung (V_LED) im Hinblick aus ihren Nennwert als auch nach ihrer plus-oder-minus-Abweichung (Δ), wie in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1. Maximale Anzahl von LEDs je kette

M_MAX

Δ V_LED- = 2,1 V ± Δ V_LED- = 3,2 V ± Δ

0,30 V 2 6

0,20 V 6 13

0,15 V 10 24

0,10 V 23 55
1B zeigt eine Ausführungsform eines m-Kanal-Kurzschlussdetektors 102, der Analog-Digital-Wandler (ADWs) 105 enthält, die die analogen Ausgangsspannungen jeder LED-Kette in digitale Signale zur Verwendung durch die übrigen Komponenten des Kurzschlussdetektors 102 umwandeln. In der Ausführungsform von 1B können die Teilungseinheiten 107 ₁–107 _m, die Referenzbestimmungseinheit 108, die Multiplikationseinheit 114, der Komparatorkreis 116, der MUX 113 und die Logik-/Registereinheit 112 jeweils unter Verwendung eines Computerprogramms oder digitaler Schaltkreise implementiert sein, einschließlich beispielsweise Logikgatternetze und -arrays oder programmierbarer Registerschaltkreise.
2 ist ein Blockschaubild einer Ausführungsform einer Teilungseinheit 107 _i, die eine von strukturell identischen Teilungseinheiten 107 ₁–107 _m von 1A ist. Die Teilungseinheit 107 _i enthält analoge Puffer 202 und eine Regelwiderstandsmatrix 204. In einer anfänglichen Konfigurationsstufe wird das digitale LEDCNT-Signal für die Kette i von Logik-/Registereinheit 112 an die Widerstandsmatrix 204 übermittelt. Die Widerstandsmatrix 204 empfängt außerdem V_OUT[i], das durch einen analogen Puffer 202 gepuffert wird. Die Widerstandsmatrix 204 hat m + 1 Reihenwiderstände, die den gleichen Widerstandswert aufweisen, und gibt ein Ausgangssignal aus, das nach einem ersten Widerstand 205 abgegriffen wird, der zwischen den oberen m Widerständen und Erde verbunden ist, um einen justierbaren Spannungsteiler bereitzustellen. Die Widerstandsmatrix 204 schließt eine Anzahl von (m – LEDCNT + 1) Schaltern, die jeweils einen Widerstand umgehen (wobei LEDCNT im Bereich [1, m]) liegt, so dass das V_OUT[i]-Signal durch die Anzahl LEDCNT von nicht-umgangenen Widerständen zwischen dem gepufferten V_OUT[i]-Signal und dem ersten Widerstand 205 geteilt wird. Dieses geteilte Signal V_OUT[i]/LEDCNT wird durch einen analogen Puffer 202 gepuffert, um V_f[i] als das Ausgangssignal der Teilungseinheit 107 _i bereitzustellen.
3 zeigt einen Maximumauswahlkreis 308, der eine analoge Implementierung der Referenzbestimmungseinheit 108 von 1A ist, zur Verwendung in einem System mit nur drei LED-Ketten. Es versteht sich, dass der in 3 veranschaulichte Maximumauswahlkreis 308 nur ein konkretes Beispiel von vielen möglichen Ausführungsformen für die Referenzbestimmungseinheit 108 ist. In der Ausführungsform von 3A hat der Maximumauswahlkreis 308 eine positive Spannungsversorgung V_cc, eine negative Spannungsversorgung V_ss, drei nicht-invertierende Eingänge (+) und einen einzelnen invertierenden Eingang (–). Jede lokale Referenzspannung V_f[·] der jeweiligen LED-Ketten wird in einen nicht-invertierenden Eingang eingespeist. V_{F_GLOB} wird als ein Ausgangssignal des Maximumauswahlkreises 308 bereitgestellt und wird außerdem in den invertierenden Eingang zurückgespeist.
Die Dreikanal-Ausführungsform von 3 enthält drei NPN-Bipolar-Junction-Transistoren (BJTs) 304 ₁, 304 ₂ und 304 ₃, von denen jeder eine Basis aufweist, die mit einem nicht-invertierenden Eingang verbunden ist, einen NPN-BJT 305, der eine Basis aufweist, die mit dem invertierenden Eingang verbunden ist, zwei Stromquellen 109, die beide mit V_SS gekoppelt sind und den gleichen Strom I₁ bereitstellen, und drei p-Kanal-Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) 305, 306 und 307, die Source-Elektroden aufweisen, die mit V_CC verbunden sind. Die Emitter des BJTs 304 ₁, 304 ₂ und 304 ₃ sind miteinander und mit einer Stromquelle 109 verbunden, und die Kollektoren des BJTs 304 ₁, 304 ₂ und 304 ₃ sind ebenfalls miteinander verbunden. Der Emitter von BJT 303 ist mit dem Emitter von BJTs 304 ₁, 304 ₂ und 304 ₃ und mit einer Stromquelle 109 verbunden. Der Kollektor von BJT 303 ist sowohl mit dem Gate als auch mit dem Drain des MOSFET 305 verbunden, und ist außerdem mit dem Gate des MOSFET 306 verbunden. Der Drain des MOSFET 306 ist mit den Kollektoren von BJTs 304 ₁, 304 ₂ und 304 ₃ und mit dem Gate des MOSFET 307 verbunden. Der Drain des MOSFET 307 ist mit einer Stromquelle 109 und mit dem Ausgang des Maximumauswahlkreises 308 verbunden.
Der Schaltkreis von 3 ist im Wesentlichen ein Operationsverstärker, der einen Differenzialeingang aufweist, der aus dem Transistor 303 und dem Transistor 304 besteht, der die Transistoren 304 ₁, 304 ₂ und 304 ₃ enthält. Durch Aufteilen des Transistors 304 in drei Bauelemente 304 ₁, 304 ₂ und 304 ₃ dergestalt, dass die Basis eines jeden der drei Bauelemente mit Spannungen V_f[1], V_f[2] und V_f[3] gekoppelt wird, leitet der Transistor, der die höchste Eingangsspannung hat, den größten Teil des Vorspannstroms I₁ oder den gesamten Vorspannstrom I₁. Die restlichen Transistoren 304 werden praktisch abgeschaltet, weil ihnen kein Strom mehr zugeführt wird. Wenn zum Beispiel V_f[1] höher als V_f[2] und V_f[3] ist, so hat der Emitter von Transistor 304 ₁ eine höher Spannung als der Emitter der Transistoren 304 ₂ und 304 ₃, wodurch die Basis-Emitter Spannungen der Transistoren 304 ₂ und 304 ₃ zu gering werden, um nennenswert Strom zu leiten. Dementsprechend wird der Transistor 304 ₁ eingeschaltet, während die Transistoren 304 ₂ und 304 ₃ ausgeschaltet werden. Da der Transistor 304 ₁ in diesem Szenario eingeschaltet ist, bewirkt die Rückkopplungsaktion von Schaltkreis 308, dass die Basisspannung von Transistor 303 sich der Basisspannung von Transistor 304 ₁ nähert, wodurch die Ausgangsspannung V_{F_GLOB} V_f[1] folgt, oder welche Eingangsspannung gerade die höchste ist. In dem obigen Ausführungsbeispiel ist der Transistor 304 in drei Abschnitte geteilt, um drei gleichzeitige Messungen zu unterstützen. In alternativen Ausführungsformen kann der Transistor 304 in mehr oder weniger als drei Abschnitte partitioniert sein, um eine andere Anzahl von Messungen zu unterstützen.
4 zeigt eine Ausführungsform eines Schaltkreises zur Verwendung als die Multiplikationseinheit 114 von 1A. Es versteht sich, dass der in 4 veranschaulichte Schaltkreis nur ein konkretes Beispiel von vielen möglichen Ausführungsformen für die Multiplikationseinheit 114 ist, die praktisch die Spannung V_{F_GLOB} mit LEDCNT multipliziert, was die Anzahl der aktiven Lasten oder LEDs darstellt. In einer Ausführungsform wird diese Multiplikation durch Umwandeln der Spannung V_{F_GLOB} in einen Strom und Anlegen des Stroms an eine auswählbare Anzahl der Widerstände ausgeführt, um eine skalierte oder multiplizierte Ausgangsspannung bereitzustellen. Wie gezeigt, wird die Spannung V_{F_GLOB} unter Verwendung eines Spannung-Strom-Wandlers, der aus dem Verstärker 410, dem NMOS-Transistor 407 und dem Widerstand 402 besteht, in einen Strom I_a = V_{F_GLOB}/R umgewandelt. Der Strom I_a wird über die PMOS-Transistoren 405 und 406 auf die Widerstandsmatrix 404 gespiegelt. In einer Ausführungsform ist das Spiegelverhältnis der PMOS-Transistoren 405 und 406 1:1, und die Ausgangsspannung der Widerstandsmatrix 404 ist LEDCNT V_{F_GLOB}.
Die Multiplikationseinheit 114 enthält einen analogen Puffer 401, eine Regelwiderstandsmatrix 404 mit m Widerständen, die den gleichen Widerstandswert haben, einen Widerstand 402, der den gleichen Widerstandswert hat wie die m Widerstände, einen Differenzverstärker 410, zwei p-Kanal MOSFETs 405 und 406 und einen n-Kanal-MOSFET 407. Der Differenzverstärker 410 empfängt die globale Referenzspannung V_{F_GLOB} an seinem nicht-invertierenden Eingang. Der Widerstand 402 ist zwischen dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 410 und Erde gekoppelt. Das Gate des MOSFET 407 ist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 410 verbunden, seine Source ist mit dem nicht-invertierenden Eingang verbunden, und der Widerstand 402 und sein Drain sind mit dem Drain und dem Gate des MOSFET 405 und mit dem Gate des MOSFET 406 verbunden. Die Source des MOSFET 405 ist mit V_S und mit der Source des MOSFET 406 verbunden. Die Widerstandsmatrix 404 ist zwischen dem Drain des MOSFET 406 und Erde gekoppelt. Wenn die Kette i durch das CH_SEL-Signal von 1A ausgewählt wird, so wird das LEDCNT-Signal, das die Anzahl der LEDs in Kette i darstellt, von der Logik-/Registereinheit 112 an die Widerstandsmatrix 404 übermittelt. Die Widerstandsmatrix 404 schließt eine Anzahl (m – LEDCNT) von Schaltern, die jeweils einen Widerstand umgehen (wobei LEDCNT im Bereich [1, m] liegt), so dass die Drainspannung mit der LEDCNT-Anzahl der nicht-umgangenen Widerstände multipliziert wird. Diese multiplizierte Spannung von dem Drain des MOSFET 406 wird durch einen analogen Puffer 202 gepuffert, um V_{CH_REF}[i] als das Ausgangssignal der Multiplikationseinheit 114 bereitzustellen.
5 zeigt eine Ausführungsform eines Schaltkreises zur Verwendung als der Komparatorkreis 116 von 1A. Es versteht sich, dass der in 5 veranschaulichte Schaltkreis nur ein konkretes Beispiel von vielen möglichen Ausführungsformen für den Komparatorkreis 116 ist. Die Ausführungsform des Schaltkreises von 5 enthält einen Widerstand 502, der einen Widerstandswert R hat, Stromquellen 508 und 509, die jeweils einen Strom I₀ = V_{F_GLOB}/(2R) bereitstellen, und einen Komparator 510. Die Stromquelle 508 ist zwischen V_S und dem Ausgang V_{CH_REF}[i] der Multiplikationseinheit 114 verbunden, wo i die Kette ist, die durch das CH_SEL-Signal von 1A ausgewählt wurde. Der Widerstand 502 ist zwischen dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 510 und dem Ausgang V_{CH_REF}[i] der Multiplikationseinheit 114 verbunden. Die Stromquelle 509 ist zwischen dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 510 und Erde verbunden. Der invertierende Eingang des Komparators 510 ist mit dem Ausgang V_OUT[i] des MUX 113 verbunden. Der Komparator 510 gibt V_{SHORT_FLAG} als sein Ausgangssignal aus.
Während des Betriebes wird eine pegelverschobene Version der Referenzspannung V_{CH_REF}[i] über den Komparator 510 mit der Spannung V_OUT[i] verglichen. Die Spannung V_{CH_REF}[i] ist der pegelverschobene IR-Spannungsabfall des Stroms I₀, der durch den Widerstand R fließt, der etwa V_{F_GLOB}/2 beträgt, wenn I₀ = V_{F_GLOB}/(2R). Diese Pegelverschiebung implementiert eine Fensterungsfunktion des Komparators durch Verschieben der Referenzspannung V_{CH_REF}[i] um V_{F_GLOB}/2. Dieses Fenster wird benötigt, um die natürlichen Abweichungen der Vorwärtsspannung der LED zu berücksichtigen. In alternativen Ausführungsformen kann I₀ implementiert werden, um neben V_{F_GLOB}/2 noch andere Pegelverschiebungsspannungen in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung und ihren Spezifikationen zu implementieren.
Wir wenden uns nun 6 zu, wo ein beispielhaftes Zeitsteuerungsdiagramm für eine Ausführungsform des Systems mit 4 LED-Ketten gezeigt ist. Für dieses Beispiel wurde die Anzahl der LEDs in jeder Kette im LED-Zählregister 110 gespeichert, dergestalt, dass REG_LEDCNT[1] = N₁ = 5, REG_LEDCNT[2] = N₂ = 3, REG_LEDCNT[3] = N₃ = 4 und REG_LEDCNT[4] = N₄ = 2. Die ausgewählte Kette i wird von 1 auf 4 inkrementiert, wobei durch die Logik-/Registereinheit 112 alle 2 Taktzyklen eine neue Kette ausgewählt wird. Wenn eine neue Kette ausgewählt wird, so wird das LEDCNT-Signal gleich REG_LEDCNT[i] eingestellt. Kette 1 hat keine kurzgeschlossenen LEDs, was dadurch angezeigt wird, dass der Wert von V_OUT[1] gleich den summierten Vorwärtsspannungen von 5 LEDs ist und V_{CH_REF}[1] gleichermaßen gleich 5-mal V_{F_GLOB} ist. Wenn also i gleich 1 ist, so ist V_{SHORT_FLAG} gleich 0, und eine 0 wird im geringstwertigen Bit von REG_LEDSHORT gespeichert. Der Wert von V_OUT[2] ist gleich den summierten Vorwärtsspannungen von 2 LEDs, was weniger ist als die 3 LEDs, die vorhergesagt werden würden, indem V_{CH_REF}[2] gleich 3-mal V_{F_GLOB} ist. Darum hat in diesem Beispiel Kette 2 eine einzelne kurzgeschlossene LED, und wenn i gleich 2 ist, so ist V_{SHORT_FLAG} gleich 1, und eine 1 wird in dem zweiten geringstwertigen Bit von REG_LEDSHORT gespeichert. Kette 3 hat keine kurzgeschlossenen LEDs und hat eine ähnliche Zeichengabe wie Kette 1. Kette 4 hat eine einzelne kurzgeschlossene LED und hat eine ähnliche Zeichengabe wie Kette 2.
Wir wenden uns nun 7 zu, wo eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Detektieren eines Kurzschlusses gezeigt ist, das bei Schritt 702 beginnt. Bei Schritt 704 werden die jeweiligen lokalen Referenzspannungen V_f[k] für jede Kette k in einem Satz von m LED-Ketten als ein Verhältnis der jeweiligen Ausgangsspannung V_OUT[k] und der jeweiligen Anzahl N_k von LEDs in jeder Kette berechnet. Bei Schritt 706 wird V_{F_GLOB} aus dem Satz aller V_f[k] gemäß den Gleichungen 3–5 bestimmt. Bei Schritt 708 wird ein Kanalauswahlindex i auf 1 initialisiert, was die erste LED-Kette bezeichnet. Bei Schritt 710 beginnt eine Schleife, wenn die Kette, die dem Kanalauswahlindex i entspricht, ausgewählt wird. Bei Schritt 712 wird die kettenindividuelle Vorwärtsreferenzspannung V_{CH_REF}[i] für die ausgewählte Kette i durch Multiplizieren der Anzahl der LEDs in Kette i mit V_{F_GLOB} berechnet. Bei Schritt 714 wird ein Vergleich vorgenommen, um zu bestimmen, ob die Differenz von V_{CH_REF}[i], die von V_OUT[i] subtrahiert wurde, größer ist als die Schwellenspannung V_TH. Wenn diese Differenz kleiner ist als die Schwellenspannung, so geht der Fluss bei Schritt 716 weiter, wo die Kurzschlussmarke auf 0 gesetzt wird; und anderenfalls geht der Fluss bei Schritt 718 weiter, wo die Kurzschlussmarke auf 1 gesetzt wird. In jedem Fall geht der Fluss dann bei Schritt 720 weiter, wo die Kurzschlussmarke zum Beispiel in einem Array bei Index i oder Index (m – i) des Arrays gespeichert wird. Bei Schritt 722 wird der Kanalauswahlindex i inkrementiert. Bei Schritt 724 wird ein Vergleich zwischen dem Kanalauswahlindex i und der Anzahl der Ketten m vorgenommen. Wenn i kleiner als oder gleich m ist, so wiederholt sich die Kettenauswahlschleife bei Schritt 710. Wenn i größer als m ist, so endet das Kurzschlussdetektionsverfahren bei Schritt 726.
8 zeigt ein Blockschaubild eines Verarbeitungssystems, das zum Implementieren einiger der im vorliegenden Text offenbarten Bauelemente und Verfahren verwendet werden kann. Bestimmte Bauelemente können alle gezeigten Komponenten verwenden oder brauchen nur eine Teilmenge der Komponenten zu verwenden, und die Integrationsgrade können von Bauelement zu Bauelement variieren. Des Weiteren kann ein Bauelement mehrere Instanzen einer Komponente enthalten, wie zum Beispiel mehrere Verarbeitungseinheiten, Prozessoren, Speicher, Sender, Empfänger usw. In einer Ausführungsform umfasst das Verarbeitungssystem eine Computer-Workstation. Das Verarbeitungssystem kann eine Verarbeitungseinheit umfassen, die mit einer oder mehreren Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen ausgestattet ist, wie zum Beispiel Lautsprecher, Mikrofon, Maus, Berührungsbildschirm, Keypad, Tastatur, Drucker, Display und dergleichen. Die Verarbeitungseinheit kann eine CPU, einen Speicher, eine Massenspeichervorrichtung, einen Videoadapter und eine E/A-Schnittstelle, die mit einem Bus verbunden ist, enthalten. In einer Ausführungsform können mehrere Verarbeitungseinheiten in einem einzelnen Verarbeitungssystem oder in mehreren Verarbeitungssystemen einen verteilten Verarbeitungspool oder verteilten Editierpool bilden.
Der Bus kann eine oder mehrere von beliebigen Arten verschiedener Busarchitekturen sein, einschließlich eines Speicherbusses oder Speichercontrollers, eines Peripheriebusses oder eines Videobusses. Die CPU kann jede beliebige Art von elektronischem Datenprozessor umfassen. Der Speicher kann jede beliebige Art von Systemspeicher umfassen, wie zum Beispiel Direktzugriffsspeicher (RAM), Statischer RAM (SRAM), Dynamischer RAM (DRAM), Synchroner DRAM (SDRAM), Nurlesespeicher (ROM), eine Kombination davon und dergleichen. In einer Ausführungsform kann der Speicher ROM zur Verwendung beim Hochfahren und DRAM für Programm- und Datenspeicherung zur Verwendung während der Ausführung von Programmen enthalten.
Die Massenspeichervorrichtung kann jede beliebige Art von Speichervorrichtung umfassen, die dafür konfiguriert ist, Daten, Programme und andere Informationen zu speichern und die Daten, Programme und anderen Informationen über den Bus zugänglich zu machen. Die Massenspeichervorrichtung kann zum Beispiel eines oder mehrere von einem Festkörperlaufwerk, einem Festplattenlaufwerk, einem Magnetdisk-Laufwerk, einem Optodisk-Laufwerk oder dergleichen umfassen.
Der Videoadapter und die E/A-Schnittstelle stellen Schnittstellen bereit, um externe Eingabe- und Ausgabevorrichtungen mit der Verarbeitungseinheit zu koppeln. Wie veranschaulicht, gehören zu Beispielen von Eingabe- und Ausgabevorrichtungen das Display, das mit dem Videoadapter und der Maus, der Tastatur oder dem Drucker gekoppelt ist, die mit der E/A-Schnittstelle gekoppelt sind. Es können noch weitere Vorrichtungen mit der Verarbeitungseinheit gekoppelt sein, und es können mehr oder weniger Schnittstellenkarten verwendet werden. Zum Beispiel kann eine serielle Schnittstellenkarte, wie zum Beispiel ein Universal Serial Bus (USB) (nicht gezeigt) verwendet werden, um eine serielle Schnittstelle für einen Drucker bereitzustellen.
Die Verarbeitungseinheit enthält außerdem eine oder mehrere Netzwerkschnittstellen, die drahtgebundene Links, wie zum Beispiel ein Ethernet-Kabel oder dergleichen, und/oder drahtlose Links für den Zugang zu Knoten oder anderen Netzwerken umfassen können. Die Netzwerkschnittstelle erlaubt es der Verarbeitungseinheit, über die Netzwerke mit räumlich abgesetzten Einheiten zu kommunizieren. Zum Beispiel kann die Netzwerkschnittstelle eine drahtlose Kommunikation über einen oder mehrere Sender bzw. Sendeantennen und einen oder mehrere Empfänger bzw. Empfangsantennen ermöglichen. In einer Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit mit einem Nahbereichsnetz oder einem Fernbereichsnetz für Datenverarbeitung und –kommunikation mit räumlich abgesetzten Vorrichtungen gekoppelt, wie zum Beispiel anderen Verarbeitungseinheiten, dem Internet, räumlich abgesetzten Speichereinrichtungen oder dergleichen. Die Netzwerkschnittstelle kann dafür konfiguriert sein, verschiedene verbindungsspezifische virtuelle oder physische Ports aufzuweisen, die kommunikativ mit einer oder mehreren dieser räumlich abgesetzten Vorrichtungen gekoppelt sind.
Zu den Vorteilen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gehört die Fähigkeit, Kurzschlusszustände in mehreren Lasten ohne kettenindividuelle dedizierte Steuerungs-Pins zu detektieren. Zu weiteren Vorteilen können reduzierte Hardware-Kosten und Komplexität, höhere Skalierbarkeit und effektive Kurzschlussdetektion individueller elektrischer Lasten gehören, so dass die Strahlungsleistung an jeder Last innerhalb eines schmalen Bereichs beibehalten werden kann.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zur Kurzschlussdetektion das Bestimmen eines Satzes lokaler Referenzspannungen, von denen jede einer jeweiligen Lastkette unter mehreren Lastketten zugeordnet ist. In der vorangegangenen Ausführungsform enthält das Bestimmen des Satzes lokaler Referenzspannungen das Bestimmen, für jede Lastkette unter den mehreren Lastketten, einer jeweiligen lokalen Referenzspannung, einschließlich eines Verhältnisses einer jeweiligen gemessenen Spannung an jeder Lastkette, geteilt durch eine jeweilige Anzahl elektrischer Lasten in jeder Lastkette.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zur Kurzschlussdetektion enthalten die elektrischen Lasten Leuchtdioden.
In einer Ausführungsform enthält das Verfahren zur Kurzschlussdetektion des Weiteren das Bestimmen, für jede Lastkette in mehrere Lastketten, einer jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung gemäß einer globalen Referenzspannung. In der vorangegangenen Ausführungsform enthält das Bestimmen der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung für jede Lastkette das Multiplizieren der globalen Referenzspannung mit einer jeweiligen Anzahl elektrischer Lasten in jeder Lastkette.
In einer Ausführungsform enthält das Verfahren zur Kurzschlussdetektion des Weiteren das Bestimmen einer globalen Referenzspannung gemäß einem Satz lokaler Referenzspannungen. In der vorangegangenen Ausführungsform enthält das Bestimmen der globalen Referenzspannung das Bestimmen einer maximalen Spannung des Satzes lokaler Referenzspannungen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zur Kurzschlussdetektion, das Bestimmen einer globalen Referenzspannung enthält das Berechnen einer Durchschnitt Spannung eines Satzes lokaler Referenzspannungen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zur Kurzschlussdetektion enthält das Bestimmen einer globalen Referenzspannung das Ausschließen einer maximalen Spannung und einer minimalen Spannung eines Satzes lokaler Referenzspannungen zum Bestimmen einer Teilmenge lokaler Referenzspannungen, und das Berechnen einer Durchschnittsspannung der Teilmenge.
In einer Ausführungsform enthält das Verfahren zur Kurzschlussdetektion des Weiteren das Vergleichen, für jede Lastkette in mehreren Lastketten, einer jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung mit einer jeweiligen gemessenen Spannung an jeder Lastkette zum Bestimmen eines jeweiligen Kurzschlusszustands. In der vorangegangenen Ausführungsform enthält das Vergleichen der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung das Berechnen einer Spannungsdifferenz der jeweiligen gemessenen Spannung, die von der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung subtrahiert wurde, und das Bestimmen des jeweiligen Kurzschlusszustands dergestalt, dass ein Kurzschluss detektiert wird, wenn die Spannungsdifferenz größer ist als eine Schwellenspannung und der Kurzschluss nicht anderweitig detektiert wird.
In einer Ausführungsform enthält das Verfahren zur Kurzschlussdetektion des Weiteren das Speichern eines jeweiligen Kurzschlusszustands in einer Speichervorrichtung.
Eine Ausführungsform einer Kurzschlussdetektionsschaltung ist dafür konfiguriert, für jede Lastkette in mehreren Lastketten eine jeweilige lokale Referenzspannung in einem Satz lokaler Referenzspannungen zu bestimmen, wobei die jeweilige lokale Referenzspannung ein Verhältnis einer jeweiligen gemessenen Spannung an jeder Lastkette, geteilt durch eine jeweilige Anzahl elektrischer Lasten in jeder Lastkette, enthält.
In einer Ausführungsform der Kurzschlussdetektionsschaltung enthalten die elektrischen Lasten Leuchtdioden.
In einer Ausführungsform ist die Kurzschlussdetektionsschaltung des Weiteren dafür konfiguriert, eine globale Referenzspannung mit einer jeweiligen Anzahl elektrischer Lasten in jeder Lastkette zu multiplizieren, um eine jeweilige kettenindividuelle Referenzspannung für jede Lastkette zu bestimmen.
In einer Ausführungsform der Kurzschlussdetektionsschaltung enthält eine globale Referenzspannung eine maximale Spannung eines Satzes lokaler Referenzspannungen.
In einer Ausführungsform der Kurzschlussdetektionsschaltung enthält eine globale Referenzspannung eine Durchschnittsspannung eines Satzes lokaler Referenzspannungen.
In einer Ausführungsform ist die Kurzschlussdetektionsschaltung des Weiteren dafür konfiguriert, eine maximale Spannung und eine minimale Spannung eines Satzes lokaler Referenzspannungen auszuschließen, um eine Teilmenge lokaler Referenzspannungen zu bestimmen; und eine Durchschnittsspannung der Teilmenge zu berechnen, um eine globale Referenzspannung zu bestimmen.
In einer Ausführungsform ist die Kurzschlussdetektionsschaltung des Weiteren dafür konfiguriert, eine Spannungsdifferenz einer jeweiligen gemessenen Spannung zu berechnen, die von einer jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung subtrahiert wurde, und einen jeweiligen Kurzschlusszustand zu bestimmen, dergestalt, dass ein Kurzschluss detektiert wird, wenn die Spannungsdifferenz größer ist als eine Schwellenspannung und der Kurzschluss nicht anderweitig detektiert wird.
In einer Ausführungsform ist die Kurzschlussdetektionsschaltung des Weiteren dafür konfiguriert, einen jeweiligen Kurzschlusszustand in einer Speichervorrichtung zu speichern.
In einer Ausführungsform enthält die Kurzschlussdetektionsschaltung des Weiteren einen Prozessor, der dafür konfiguriert, die Schritte des Bestimmens eines Satzes lokaler Referenzspannungen, des Bestimmens einer globalen Referenzspannung, des Bestimmens, für jede Lastkette, einer jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung und des Bestimmens, für jede Lastkette, eines jeweiligen Kurzschlusszustands auszuführen.
Eine Ausführungsform eines Kurzschlussdetektors enthält mehrere Analog-Digital-Wandler, die zwischen mehreren Spannungsteilerkreisen und mehreren Eingangsanschlüssen gekoppelt sind.
In einer Ausführungsform des Kurzschlussdetektors enthält jeder Spannungsteilerkreis in mehreren Spannungsteilerkreisen einen auswählbaren Spannungsteilerkreis, der mehrere auswählbare Widerstände enthält.
In einer Ausführungsform enthält der Kurzschlussdetektor des Weiteren mehrere Transistoren und einen Referenzbestimmungskreis. In der vorangegangenen Ausführungsform enthält der Referenzbestimmungskreis des Weiteren mehrere nicht-invertierende Eingangsanschlüsse und einen invertierenden Eingangsanschluss. In der vorangegangenen Ausführungsform ist ein erster Satz Transistoren in den mehreren Transistoren mit den mehreren nicht-invertierenden Eingangsanschlüssen gekoppelt, und ein zweiter Transistor in den mehreren Transistoren ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss gekoppelt.
In einer Ausführungsform enthält der Kurzschlussdetektor des Weiteren einen Spannungsmultiplikator. In der vorangegangenen Ausführungsform enthält der Spannungsmultiplikator eine Widerstandsmatrix, die mindestens einen auswählbaren Widerstand, einen Differenzverstärker und einen Spannung-Strom-Wandler, der zwischen einem Ausgang des Differenzverstärkers und der Widerstandsmatrix gekoppelt ist, enthält.
In einer Ausführungsform enthält der Kurzschlussdetektor des Weiteren einen Komparator. In der vorangegangenen Ausführungsform enthält der Komparator einen Fensterkomparator.
Obgleich diese Erfindung anhand veranschaulichender Ausführungsformen beschrieben wurde, darf diese Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinn ausgelegt werden. Verschiedene Modifizierungen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung fallen dem Fachmann beim Studium der Beschreibung ein. Es ist darum beabsichtigt, dass die beiliegenden Ansprüche alle derartigen Modifizierungen oder Ausführungsformen umfassen.

Claims

Verfahren zur Kurzschlussdetektion, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Menge lokaler Referenzspannungen, von denen jede einer jeweiligen Lastkette aus mehreren Lastketten zugeordnet ist; Bestimmen einer globalen Referenzspannung auf Basis der Menge lokaler Referenzspannungen; Bestimmen, für jede Lastkette der mehreren Lastketten, einer jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung auf Basis der globalen Referenzspannung; und Vergleichen, für jede Lastkette der mehreren Lastketten, der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung mit einer jeweiligen gemessenen Spannung an jeder Lastkette zum Bestimmen eines jeweiligen Kurzschlusszustands.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Gruppe lokaler Referenzspannungen umfasst: Bestimmen, für jede Lastkette der mehreren Lastketten, einer jeweiligen lokalen Referenzspannung, auf Basis eines Verhältnisses der jeweiligen gemessenen Spannung an jeder Lastkette, geteilt durch eine jeweilige Anzahl elektrischer Lasten in der jeweiligen Lastkette.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die elektrischen Lasten Leuchtdioden umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das Bestimmen der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung für jede Lastkette ein Multiplizieren der globalen Referenzspannung mit einer Anzahl elektrischer Lasten in der jeweiligen Lastkette umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Bestimmen der globalen Referenzspannung ein Bestimmen einer maximalen Spannung der Gruppe lokaler Referenzspannungen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Bestimmen der globalen Referenzspannung ein Berechnen einer Durchschnittsspannung der Gruppe lokaler Referenzspannungen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Bestimmen der globalen Referenzspannung umfasst: Ausschließen einer maximalen Spannung und einer minimalen Spannung der Menge lokaler Referenzspannungen zum Bestimmen einer Teilmenge lokaler Referenzspannungen; und Berechnen einer Durchschnittsspannung der Teilmenge.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei das Vergleichen der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung umfasst: Berechnen einer Spannungsdifferenz zwischen der jeweiligen gemessenen Spannung und der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung; und Bestimmen des jeweiligen Kurzschlusszustands dergestalt, dass ein Kurzschluss detektiert wird, wenn die Spannungsdifferenz größer ist als eine Schwellenspannung und der Kurzschluss ansonsten nicht detektiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, das des Weiteren ein Speichern des jeweiligen Kurzschlusszustands in einer Speichervorrichtung umfasst.
Kurzschlussdetektionsschaltung, die für Folgendes eingerichtet ist: Bestimmen einer Gruppe lokaler Referenzspannungen, von denen jede einer jeweiligen Lastkette aus mehreren Lastketten zugeordnet ist; Bestimmen einer globalen Referenzspannung auf Basis der Menge lokaler Referenzspannungen; Bestimmen, für jede Lastkette der mehreren Lastketten, einer jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung auf Basis der globalen Referenzspannung; und Vergleichen, für jede Lastkette der mehreren Lastketten, der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung mit einer jeweiligen gemessenen Spannung an jeder Lastkette zum Bestimmen eines jeweiligen Kurzschlusszustands.
Kurzschlussdetektionsschaltung nach Anspruch 10, die des Weiteren für Folgendes eingerichtet ist: Bestimmen, für jede Lastkette der mehreren Lastketten, einer jeweiligen lokalen Referenzspannung der Menge lokaler Referenzspannungen, auf Basis eines Verhältnisses der jeweiligen gemessenen Spannung an jeder Lastkette, geteilt durch eine jeweilige Anzahl elektrischer Lasten in jeder Lastkette.
Kurzschlussdetektionsschaltung nach Anspruch 11, wobei die elektrischen Lasten Leuchtdioden umfassen.
Kurzschlussdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 10–12, die des Weiteren für Folgendes eingerichtet ist: Multiplizieren der globalen Referenzspannung mit einer jeweiligen Anzahl elektrischer Lasten der jeweiligen Lastkette zum Bestimmen der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung für die jeweilige Lastkette.
Kurzschlussdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 10–13, wobei die globale Referenzspannung eine maximale Spannung der Menge lokaler Referenzspannungen umfasst.
Kurzschlussdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 10–13, wobei die globale Referenzspannung eine Durchschnittsspannung der Menge lokaler Referenzspannungen umfasst.
Kurzschlussdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 10–13, die des Weiteren für Folgendes eingerichtet ist: Ausschließen einer maximalen Spannung und einer minimalen Spannung der Menge lokaler Referenzspannungen zum Bestimmen einer Teilmenge lokaler Referenzspannungen; und Berechnen einer Durchschnittsspannung der Teilmenge zum Bestimmen der globalen Referenzspannung.
Kurzschlussdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 10–16, die des Weiteren für Folgendes eingerichtet ist: Berechnen einer Spannungsdifferenz zwischen der jeweiligen gemessenen Spannung und der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung; und Bestimmen des jeweiligen Kurzschlusszustands dergestalt, dass ein Kurzschluss detektiert wird, wenn die Spannungsdifferenz größer ist als eine Schwellenspannung und der Kurzschluss ansonsten nicht detektiert wird.
Kurzschlussdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 10–17, die des Weiteren eingerichtet ist, den jeweiligen Kurzschlusszustand in einer Speichervorrichtung zu speichern.
Kurzschlussdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 10–18, die des Weiteren einen Prozessor umfasst, der eingerichtet ist, folgende Schritte auszuführen: das Bestimmen der Menge lokaler Referenzspannungen; das Bestimmen der globalen Referenzspannung; das Bestimmen, für jede Lastkette, der jeweiligen kettenindividuellen Referenzspannung; und das Bestimmen, für jede Lastkette, des jeweiligen Kurzschlusszustands.
Kurzschlussdetektor, der Folgendes umfasst: mehrere Spannungsteilerschaltungen, von denen jede mit einer jeweiligen Kette elektrischer Lasten gekoppelt ist; eine Referenzbestimmungsschaltung, die mehrere Transistoren umfasst, die mit den mehreren Spannungsteilerkreisen gekoppelt sind; einen Spannungsmultiplizierer, der mit der Referenzbestimmungsschaltung gekoppelt ist; und einen Komparator.
Kurzschlussdetektor nach Anspruch 20, der des Weiteren mehrere Analog-Digital-Wandler umfasst, die zwischen die mehreren Spannungsteilerschaltungen und mehrere Eingangsanschlüsse gekoppelt sind.
Kurzschlussdetektor nach Anspruch 20 oder 21, wobei jede Spannungsteilerschaltung der mehreren Spannungsteilerschaltungen eine wählbare Spannungsteilerschaltung umfasst, die mehrere wählbare Widerstände umfasst.
Kurzschlussdetektor nach einem der Ansprüche 20–22, wobei die Referenzbestimmungsschaltung des Weiteren mehrere nicht-invertierende Eingangsanschlüsse und einen invertierenden Eingangsanschluss umfasst, wobei: eine erste Gruppe Transistoren der mehreren Transistoren mit den mehreren nicht-invertierenden Eingangsanschlüssen gekoppelt ist; und ein zweiter Transistor der mehreren Transistoren mit dem invertierenden Eingangsanschluss gekoppelt ist.
Kurzschlussdetektor nach einem der Ansprüche 20–23, wobei der Spannungsmultiplizierer Folgendes umfasst: eine Widerstandsmatrix, die mindestens einen wählbaren Widerstand umfasst; einen Differenzverstärker; und einen Spannung-Strom-Wandler, der zwischen einen Ausgang des Differenzverstärkers und die Widerstandsmatrix gekoppelt ist.
Kurzschlussdetektor nach einem der Ansprüche 20–24, wobei der Komparator einen Fensterkomparator umfasst.
Kurzschlussdetektor nach einem der Ansprüche 20–25, wobei die mehreren Spannungsteilerschaltungen, die Referenzbestimmungsschaltung, der Spannungsmultiplizierer und der Komparator alle in einer einzelnen integrierten Schaltung angeordnet sind.