DE102016125571A1

DE102016125571A1 - Intelligenter eingang für eine relais-anordnung mit einem elektronischen relais

Info

Publication number: DE102016125571A1
Application number: DE102016125571.8A
Authority: DE
Inventors: Ramdas Ugale; Jerome Py
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-01-04
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2017-07-06
Also published as: CN106941348A; US10333512B2; CN106941348B; US20170194956A1

Abstract

Relais können in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, die ein kleineres Signal verwenden, um eine Last höherer Leistung zu steuern. Zu einigen beispielhaften Lasten zählen Motoren, Stadionbeleuchtung und Ähnliches. Mechanische Relais bestehen aus einer Spule, die einen Magneten steuert, der elektrische Kontakte bewegt. Elektronische Relais können Vorteile bieten, wie zum Beispiel geringere Leistungsaufnahme und höhere Zuverlässigkeit als mechanische Relais. Allerdings kann die Verwendung eines elektronischen Relais in einem System, das für ein mechanisches Relais ausgelegt ist, einige wesentliche Änderungen am System erfordern. Diese Offenbarung stellt eine Anordnung, ein System und eine Technik zum Betreiben eines elektronischen Relais (SSR) in Anwendungen dar, die mechanische Relais verwenden, während sie die Notwendigkeit potentiell teurer Modifikationen minimiert.

Description

Diese Offenbarung bezieht sich auf elektronische Relais und Techniken zum Steuern von elektronischen Relais (engl.: solid state relays).
Relais können in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, die ein kleineres Signal verwenden, um eine Last höherer Leistung zu steuern. Zu beispielhaften Lasten, die von einem Relais gesteuert werden können, zählen Motoren, Stadionbeleuchtung und eine breite Vielzahl anderer Lasten. Mechanische Relais bestehen aus einer Spule, die einen Magneten steuert, der elektrische Kontakte bewegt. Elektronische Relais können Vorteile bieten, wie zum Beispiel geringere Leistungsaufnahme und höhere Zuverlässigkeit als mechanische Relais. Allerdings kann die Verwendung eines elektronischen Relais in einem System, das für ein mechanisches Relais ausgelegt ist, einige wesentliche Änderungen am System erfordern.
Im Allgemeinen beschreibt die Offenbarung eine Anordnung, ein System und eine Technik zum Betreiben einer elektronischen Relais(SSR)Anordnung. Die Offenbarung beschreibt eine elektronische Relais-Anordnung und Techniken, die die gleichen oder ähnliche Arten von Eingängen wie ein mechanisches Relais verwenden können. Dies ermöglicht Anwendungen, die mechanische Relais verwenden, die Vorteile eines SSR wahrzunehmen, während die Notwendigkeit potentiell teurer Modifikationen minimiert wird. Die Anordnung, das System und die Technik bieten auch den Vorteil, gewisse Fehler und Instabilität in den Signalen zu detektieren, die zum Steuern des SSR verwendet werden.
In einem Beispiel geht es in dieser Offenbarung um ein SSR, das einen Ausgangsanschluss und einen Eingangsanschluss enthält. Die Relais-Anordnung umfasst ein elektronisches Relais (SSR), wobei ein Ausgang des SSR dem Ausgangsanschluss der Relais-Anordnung entspricht. Das SSR kann auch eine Steuereinheit enthalten, die dazu ausgebildet ist, ein Eingangssignal am Eingangsanschluss des SSR zu empfangen und einen Spannungspegel des am Eingangsanschluss empfangenen Eingangssignals zu bestimmen. Als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, wird für eine vorbestimmte Zeitverzögerung gewartet, und nach der vorbestimmten Zeitverzögerung wird der Ausgang des SSR gesteuert.
In einem anderen Beispiel geht es bei der Offenbarung um ein Verfahren. Das Verfahren kann umfassen, ein Eingangssignal an einem Eingangsanschluss eines SSR zu empfangen, dann zu bestimmen, ob ein Spannungspegel des am Eingangsanschluss des SSR empfangenen Eingangssignals einem Schwellenwert genügt. Als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals dem Schwellenwert genügt, wird ein Ausgang des SSR nach einer vorbestimmten Verzögerung gesteuert.
In einem anderen Beispiel geht es in der Offenbarung um ein System, das Folgendes umfasst: eine Leistungsversorgung, ein SSR, das einen Ausgangsanschluss und einen Eingangsanschluss enthält, einen Eingangsschalter, der dazu ausgebildet ist, das Eingangssignal dem Eingangsanschluss des SSR zuzuführen, und eine Last, die vom Ausgangsanschluss des SSR gesteuert wird. Das SSR kann auch eine Steuereinheit enthalten, die dazu ausgebildet ist, ein Eingangssignal am Eingangsanschluss des SSR zu empfangen und einen Spannungspegel des am Eingangsanschluss empfangenen Eingangssignals zu bestimmen. Als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, wird für eine vorbestimmte Zeitverzögerung gewartet, und nach der vorbestimmten Zeitverzögerung wird der Ausgang des SSR gesteuert. Das System kann einen Eingangsschalter, der dazu ausgebildet ist, das Eingangssignal dem Eingangsanschluss des SSR zuzuführen, und eine Last, die vom Ausgangsanschluss des SSR gesteuert wird, enthalten.
Die Details eines oder mehrerer Beispiele werden in den zugehörigen Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken werden sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ergeben.
1 ist ein konzeptionelles und schematisches Blockschaltbild, das ein elektronisches Relais (SSR) veranschaulicht, das durch Schaltkreise gesteuert wird, die nachprüfen, dass das Eingangssignal Spannungs- und Zeitschwellenwerte einhält.
2 ist ein konzeptionelles und schematisches Blockschaltbild, das das SSR aus 1 mit einer detaillierteren Darstellung einer beispielhaften Schaltung zum Nachprüfen, dass das Eingangssignal einem Spannungspegelschwellenwert genügt, veranschaulicht.
3 ist ein konzeptionelles und schematisches Blockschaltbild, das das SSR aus 1 mit einer detaillierteren Ansicht von beispielhaften Schaltungen veranschaulicht, die den Spannungspegel des Eingangssignals nachprüfen und eine Zeitverzögerung umsetzen.
4 ist ein Kurvenbild, das ein Beispiel für Signalpegel und Signalpegelzeiten während des Betriebs des SSR aus 2 veranschaulicht.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Technik zum Betreiben eines elektronischen Relais veranschaulicht.
Die Offenbarung stellt eine Anordnung, ein System und eine Technik zum Betreiben eines elektronischen Relais (SSR) dar. Die Offenbarung stellt eine elektronische Relais-Anordnung und Techniken dar, die die gleichen oder ähnliche Arten von Eingangsschaltern verwenden können, wie die, die für ein mechanisches Relais verwendet werden, wie zum Beispiel einen mechanischen Schalter, einen Hall-Schalter, ein Signal aus einer Steuerung und ähnliche Eingangsmechanismen. Dies kann es einer Anwendung, die mechanische Relais verwendet, ermöglichen, die Vorteile eines SSR wahrzunehmen, während die Notwendigkeit potentiell teurer Modifikationen minimiert wird. Elektronische Relais können einige Vorteile gegenüber mechanischen Relais bieten, wie zum Beispiel größere Zuverlässigkeit, schnellere Schaltgeschwindigkeit, geringeres Systemrauschen und geringere Leistungsaufnahme. Größere Zuverlässigkeit bei elektronischen Relais kann sich in einer längeren mittleren Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF, Mean Time Between Failures) und weniger Auswechselungen im Vergleich zu einem mechanischen Relais äußern. Geringere Leistungsaufnahme kann daher rühren, dass im Vergleich zu der Stromhöhe, die zum Bestromen einer Spule eines mechanisches Relais erforderlich ist, ein geringerer Strom erforderlich ist, um ein elektronisches Relais zu aktivieren.
Die Anordnung, das System und die Techniken können auch den Vorteil bieten, gewisse Fehler und Instabilität in den Eingangssignalen zu detektieren, die zum Steuern des SSR verwendet werden. In einem Beispiel kann ein Relais verwendet werden, um einen Anlassermotor für einen Motor mit innerer Verbrennung, wie zum Beispiel den in einem Motorrad verwendeten, zu bestromen. Das Relais kann durch einen Schlüsselschalter oder eine andere Art von Schalter aktiviert werden. Sobald der Eingangsschalter das Relais aktiviert, kann das Relais Leistung an den Anlassermotor abgeben, damit der Motor mit innerer Verbrennung angelassen wird. Die Verdrahtung zwischen dem Schlüsselschalter und dem Anlassermotor kann gewisse Fehler aufweisen. Zum Beispiel kann bei der Verdrahtung ein Kurzschluss nach Masse (STG, Short To Ground) oder ein Kurzschluss zur Batterie (STB, Short To Battery) auftreten. Dies kann die Batterie entleeren, ein Sicherheitsproblem durch unbeabsichtigtes Bestromen eines Motors entstehen lassen oder andere Probleme hervorrufen, wie zum Beispiel Belastung des Kabelbaums und anderer Komponenten. Daher kann das Detektieren einer Fehlerart STG oder STB in vielen Anwendungen Vorteile bereitstellen, wie zum Beispiel größere Zuverlässigkeit. Bloßes Schalten eines mechanischen Relais für ein SSR erfordert möglicherweise Überdimensionierung des SSR, was zu höheren Kosten für das SSR führen kann, um Leistungsverlust und Funktionskorrektheit und -zuverlässigkeit zu managen, insbesondere, wenn ein STG- oder STB-Risiko besteht.
Der Ausdruck „Kurzschluss zur Batterie“ (STB) wird in dieser Offenbarung durchweg verwendet. Obwohl STB das Vorhandensein einer Batterie impliziert, kann sich dieser Ausdruck auf einen Kurzschluss zu irgendeiner Art von Leistungsversorgung beziehen und impliziert nicht notwendigerweise das Vorhandensein einer Batterie. Dazu kann eine Leistungsversorgung zählen, die eine negative Spannung bereitstellt, d. h. –V anstatt +V. Daher sind Erörterungen eines STB gleichermaßen auf Systeme anwendbar, die keine Batterie aufweisen, jedoch möglicherweise einen Kurzschluss zur Leistungsversorgung haben. Zu solchen Systemen können Leistungsversorgungen durch eine Batterie, einen Generator, einen Wechselstromerzeuger, eine externe Leistungsversorgung, Kombinationen solcher Leistungsversorgungen und/oder andere Leistungsquellen zählen.
Eine andere Art von Fehler kann sich aus Korrosion oder Verunreinigung eines mechanischen Eingangsschalters ergeben, der zum Steuern des Relais verwendet wird. Korrosion oder Verunreinigung kann durch Schmutz, Wasser, Feuchtigkeit, Kohlenwasserstoffe und/oder andere Faktoren verursacht werden. Die Korrosion oder Verunreinigung kann eine Leckage im Eingangssignal über dem Schalter verursachen, während der Schalter in der AUS- oder geöffneten Stellung ist. Falls der Widerstand über dem Schalter ausreichend niedrig wird, kann die Leckage unbeabsichtigterweise das Relais aktivieren oder die Leistungsversorgung, wie zum Beispiel eine Batterie, entleeren, obwohl der Schalter AUS ist. Dieser Widerstand über dem Schalter kann als „Verschmutzungswiderstand“ oder „R_dirt“ bezeichnet werden. Das Detektieren dieser Art von Fehlern und das Verhindern unbeabsichtigter Relais-Aktivierung können einige Vorteile bei einer Vielzahl von Anwendungen haben.
Das Eingangssignal eines Relais kann ebenfalls Instabilität ausgesetzt sein. Wenn die Kontakte irgendeines mechanischen Schalters beim Schließen zusammenkommen, können sie zurückprallen, bevor sie sich stabilisieren, gewöhnlich innerhalb von Millisekunden, was Kontaktprellen verursacht. „Kontaktprellen“ bezeichnet die Tendenz, dass zwei metallische Kontakte in einer elektronischen Anordnung mehrere Signale erzeugen, wenn sich die Kontakte schließen oder öffnen. Das Aktivieren irgendeines mechanischen Schalters kann zum Kontaktprellen führen, was bewirkt, dass die Ausgabe als mehrere Schalteraktivierungen erscheint. Falls dieses Signal als Eingang für einen digitalen Zähler verwendet wird, kann der Zähler zum Beispiel mehrere Zählungen anstatt der erwarteten einzelnen Zählung zeigen. Eine „Entprell-“Einheit ist irgendeine Art Hardware-Anordnung oder Software, die sicherstellt, dass nur ein einziges Signal für ein einzelnes Öffnen oder Schließen eines Kontakts befolgt wird. In dem oben genannten Beispiel des Motorrads kann eine Relais-Anordnung, die den Anlassermotor durch Anlegen von Leistung in einem einzigen, sauberen Übergang aktiviert, Vorteile gegenüber einer Anordnung aufweisen, die jedes Mal, wenn der Nutzer den Schlüssel umdreht, mehrere Leistungsimpulse sendet. Zum Beispiel können Rauschen oder mehrere Impulse am Eingang eines SSR höhere Schaltverluste bewirken, was ein Grund dafür ist, das einfache Ersetzen eines mechanischen Relais durch ein SSR zu vermeiden. Eine Entprelleinheit, wie zum Beispiel eine Zeitverzögerung, in einer Relais-Anordnung, die ein SSR verwendet, kann Vorteile gegenüber einem SSR ohne Entprelleinheit aufweisen, insbesondere bei Anwendungen, in denen Rauschen auf dem Eingang vorhanden sein kann.
1 ist ein konzeptionelles und schematisches Blockschaltbild, das ein beispielhaftes System 50 veranschaulicht, das ein SSR 10, eine Leistungsquelle 100, einen Eingangsschalter 104 und eine Last 102 umfasst. Die Leistungsquelle wird in diesem Beispiel als eine Batterie 100 gezeigt. Das SSR 10 kann einen Ausgangsanschluss 108 und einen Eingangsanschluss 112 ebenso wie einen Leistungsschalter 16 enthalten. Der Ausgang (Pin 1) des Leistungsschalters 16 entspricht dem Ausgangsanschluss 108. Das SSR 10 kann eine Steuereinheit 13 enthalten, die dazu ausgebildet ist, ein Eingangssignal am Eingangsanschluss des SSR 10 zu empfangen. Die Steuereinheit 13 kann eine Spannungsprüfeinheit 12 und eine Zeitverzögerungseinheit 14 umfassen. Die Spannungsprüfeinheit 12 kann bestimmen, ob der Spannungspegel V_in (34) des am Eingangsanschluss 112 empfangenen Eingangssignals einem Spannungsschwellenwert genügt. Als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel 34 des Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, kann die Spannungsprüfeinheit 12 ein Triggersignal an den Triggereingang 15 einer Zeitverzögerungseinheit 14 senden, um eine vorbestimmte Zeitverzögerung zu starten. Die Zeitverzögerungseinheit 14 kann für eine vorbestimmte Zeitverzögerung warten, und nach der vorbestimmten Zeitverzögerung den Leistungsschalter 16 aktivieren. Das Aktivieren des Leistungsschalters 16 steuert den Ausgang 108 des SSR 10 an. Das Steuern des Ausgangs 108 des SSR 10 kann Leistung an die Last 102 abgeben oder die Leistung zur Last 102 abschalten. Ein Entwickler kann einen Wert von C_delay 24 auswählen, um die vorbestimmte Zeitverzögerung zu konfigurieren. Der Verzögerungskondensator C_delay (24) kann außerhalb der Steuereinheit 13 liegen, oder er kann eine interne Komponente sein, die Teil der Steuereinheit 13 ist. Die Beschreibung in 3 wird die Funktion von C_delay 24 ausführlicher erörtern.
Der Eingangsschalter 104 ist dazu ausgebildet, das Eingangssignal mit einem Spannungspegel V_in (34) einem Eingangsanschluss 112 des SSR 10 zuzuführen. Der Eingangsschalter kann einen mechanischen Schalter, einen Hall-Schalter, einen Steuereinheitenschalter und eine elektronische Steuereinheit oder eine andere Art Schalter umfassen. Ein Beispiel für einen Schalter, der ein Relais steuern kann, kann ein interner Transistor einer Motorsteuereinheit (ECU, Engine Control Unit) sein, wie zum Beispiel die für Motoren mit innerer Verbrennung. Die internen Schalter in einer ECU können verwendet werden, um ein Relais zu steuern, das weiterhin einige andere Komponenten des Verbrennungsmotors steuert. Die Last 102 kann eines oder mehrere von Folgenden umfassen: einen Motor, ein Solenoid, ein Relais, ein Stellglied, eine Beleuchtungsvorrichtung, ein Ventil oder andere ähnliche Lasten. Ein Beispiel kann der Motor für ein Heizung-, Lüftung-, Klima-(HVAC-)System sein. Ein anderes Beispiel kann eine Hochleistungsbeleuchtungsgruppe sein, wie zum Beispiel die, die zum Beleuchten von Sportstadien verwendet werden.
Falls der Eingangsschalter 104 ein mechanischer Eingangsschalter ist, wie in 1 gezeigt wird, kann er Korrosion oder Verunreinigung ausgesetzt sein. Mechanische Schalter, die bei hoher Feuchtigkeit, bei Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen arbeiten, können Korrosion oder Verunreinigung auf den mechanischen Kontakten entwickeln. Ein Beispiel kann ein mechanischer Schalter am einklappbaren Fahrgestell eines Flugzeugs sein, der verwendet werden kann, um die Position des Fahrgestells anzugeben. Solch ein Schalter arbeitet in einer rauen Umgebung, die Schmutz, Feuchtigkeit, Hydraulikflüssigkeit und Ähnlichem ausgesetzt ist. In einem Beispiel stellt der Luftspalt, der die elektrischen Kontakte trennt, einen hohen elektrischen Widerstand bereit, wenn der Schalter geöffnet ist. Korrosion oder Verunreinigung können den Widerstand reduzieren und einen Stromleckageweg schaffen. Korrosion oder Verunreinigung kann zu einem offenen Stromkreis, einem Kurzschluss oder einem anderen mechanischen Ausfall führen. 1 zeigt die Wirkung von Korrosion oder Verunreinigung als R_dirt 106. R_dirt 106 sollte nahezu unendlich sein oder im hohen Megaohm-Bereich liegen, damit der Schalter korrekt arbeitet. Sobald sich R_dirt 106 verringert, kann dies eine Erhöhung des Leckagestroms bewirken. R_dirt 106 kann schließlich ausreichend gering werden, um das SSR 10 unbeabsichtigt zu aktivieren. Ein Systementwickler kann R_selected 22 dazu konfigurieren, mit einem Spannungsschwellenwert zu arbeiten, der in der Spannungsprüfeinheit 12 gesetzt wird, um zu detektieren, ob R_dirt 106 ausreichend gering ist, um einen Leckagefehler zu erzeugen, jedoch über einem definierten Widerstandspegel. Die Beschreibung in 2 wird R_selected 22 weiter erörtern.
Die Steuereinheit 13 kann den Leistungsschalter 16 steuern, indem ein Schalter 20 auf der Eingangsseite des Leistungsschalters 16 über die Pins 2 und 4 gesteuert wird. Die Steuereinheit 13 kann auch den Leistungsschalter 16 durch direktes Ansteuern von Pin 2 steuern. Der Schalter 20 kann ein Bipolartransistorbauelement mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) sein. Alternativ kann der Schalter 20 irgendein steuerbarer Schalter sein, wie zum Beispiel Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor-Bauelemente (MOSFET), IGCT-Bauelemente (Integrated Gate Commutated Thyristor), abschaltbare Thyristor-Bauelemente (GTO), Siliziumgleichrichterbauelemente (SCR), Sperrschicht-Feldeffekttransistorbauelemente (JFET), MOS-gesteuerte Thyristorbauelemente (MCT), bipolare Sperrschichttransistorbauelemente (BJT), Optokoppler und ähnliche Schalter.
2 ist ein konzeptionelles und schematisches Blockschaltbild, das ein Beispiel für ein System 50 und ein SSR 10 veranschaulicht, das ausführlicher ein Beispiel für eine Schaltung gemäß den Techniken dieser Offenbarung beschreibt, die prüfen kann, ob eine Spannung einem Schwellenwert genügt. Ein Beispiel ist das Verwenden einer Fenster-Komparatorschaltung, die zwei Komparatoren U1 (30A) und U2 (30B) umfasst, die mit einem unteren bzw. einem oberen Spannungsschwellenwert, V1 (32A) bzw. V2 (32B), angeordnet sind. Ein erster Eingang 33A eines ersten Komparators U1 (30A) und ein erster Eingang 33B eines zweiten Komparators U2 (30B) können mit dem Eingang 35 der Steuereinheit 13 und damit mit dem Eingangsanschluss 112 des SSR 10 gekoppelt sein. Der zweite Eingang des ersten Komparators U1 (30A) kann mit dem ersten Spannungsschwellenwert V1 (32A) gekoppelt sein, der, wie in diesem Beispiel gezeigt wird, der untere Spannungsschwellenwert ist. Der zweite Eingang des zweiten Komparators U2 (30B) kann mit dem zweiten Spannungsschwellenwert V2 (32B) gekoppelt sein, der, wie in diesem Beispiel gezeigt wird, der obere Spannungsschwellenwert ist. Für die Komparatoren U1 (30A) und U2 (30B) können unabhängige Hysteresewerte gesetzt werden, um Hin- und Herschalten des Ausgangs (15) zu vermeiden, wenn V_in 34 in der Nähe der Spannungsschwellenwerte V1 (32A) oder V2 (32B) liegt.
Die in 2 gezeigte beispielhafte Fenster-Komparatorschaltung ist als ein Komparator mit offenem Kollektor angeordnet. In dieser Schaltung müssen beide Komparatoren zur gleichen Zeit AUS sein, um ein HIGH auszugeben. Ein Komparator, der EIN ist, ist an seinem Ausgang mit Masse verbunden und daher LOW. In diesem Beispiel gibt HIGH einen Pegel logisch HIGH an, auch als eine logische Eins (1) bezeichnet. Ein LOW gibt einen Pegel logisch LOW an, auch als eine logische Null (0) bezeichnet. Für U1 (30A) ist das Eingangssignal V_in (34) mit dem PLUS-Eingang von U1 gekoppelt, und der untere Schwellenwert V1 (32A) ist mit dem MINUS-Eingang gekoppelt. Falls der Spannungspegel V_in (34) des Eingangssignals kleiner als der untere Schwellenwert V1 (32A) ist, wird das den MINUS-Eingang von U1 (30A) so setzen, dass er höher als der PLUS-Eingang ist. Wenn der MINUS-Eingang eines Komparators höher als der PLUS-Eingang ist, schaltet dies den Komparator ein, was den Ausgang von U1 mit Masse verbindet, und somit ist der Ausgang LOW.
Gleichermaßen, aber umgekehrt für U2 (30B), wobei das Eingangssignal V_in (34) mit dem MINUS-Eingang von U2 gekoppelt ist und der obere Schwellenwert V2 (32B) mit dem PLUS-Eingang gekoppelt ist. Falls V_in über dem oberen Spannungsschwellenwert V2 liegt, ist der MINUS-Eingang an U2 höher als der PLUS-Eingang, was den Ausgang von U2 mit Masse verbindet, und der Ausgang wird LOW. Nur wenn der Spannungspegel V_in (34) des Eingangssignals sowohl höher als der untere Schwellenwert V1 (32A) als auch kleiner als der obere Spannungsschwellenwert V2 (32B) ist, werden beide Ausgänge HIGH sein. Die Steuereinheit 13 bestimmt, dass der Spannungspegel V_in (34) des Eingangssignals „innerhalb des Fensters“ liegt oder „einem Schwellenwert genügt“, wenn V_in sowohl höher als der untere Spannungsschwellenwert als auch kleiner als der obere Spannungsschwellenwert ist.
In dem Beispiel von 2 sind die zusammengefassten Ausgänge von U2 (30B) und U1 (30A) mit dem Triggereingang 15 der Zeitverzögerungseinheit 14 gekoppelt. Wenn sowohl der Ausgang von U2 (30B) und der Ausgang von U1 (30A) HIGH sind (d. h. der Spannungspegel V_in (34) des Eingangssignals hält einen Schwellenwert ein), gibt dies das Triggersignal für die Zeitverzögerungseinheit 14 aus, damit sie die vorbestimmte Zeitverzögerung beginnt und nach der vorbestimmten Zeitverzögerung SSR 10 steuert.
In 2 können die Spannungsschwellenwerte V1 und V2 der Steuereinheit 13 zum Detektieren eines oder mehrerer Fehler ausgebildet werden. Ein erster Fehler kann vorliegen, wenn das Eingangssignal nach Masse kurzgeschlossen ist (STG). Dies kann zum Beispiel auftreten, falls die Isolierung der Leitung zwischen dem Eingangsschalter 110 und dem Eingangsanschluss 112 zum SSR 10 versagt und Masse berührt. Masse kann Gehäuseerdung, Erde oder Ähnliches umfassen. In diesem Beispiel wird der Spannungspegel V_in (34) des Eingangssignals nahe null Volt liegen. Der untere Spannungsschwellenwert V1 (32A) kann so ausgebildet sein, dass er ausreichend hoch ist, so dass ein Spannungspegel V_in (34) von oder nahe null Volt nicht die Spannungsschwellenwertkriterien einhält.
Der obere Spannungsschwellenwert V2 der Steuereinheit 13 kann dazu ausgebildet sein, eine zweite Art von Fehler zu detektieren, insbesondere einen Kurzschluss zur Batterie (STB). Es sei angemerkt, dass, obwohl diese Offenbarung die Begriffe Batterie 100 und STB der Bequemlichkeit halber verwendet, diese zweite Art von Fehler ein Kurzschluss zu irgendeiner Art Leistungsversorgung sein kann, wie oben beschrieben wird. Ähnlich dem STG kann ein Kurzschluss zur Batterie auftreten, falls zum Beispiel die Isolierung der Leitung zwischen der Batterie 100 und dem Eingangsanschluss 112 versagt. Bei einem STB kann der Spannungspegel des Eingangssignals V_in (34) auf oder nahe der Batteriespannung gehalten werden. Um einen STB-Fehler zu detektieren, kann ein Entwickler den oberen Spannungsschwellenwert V2 (32B) so auswählen, dass ein Spannungspegel V_in (34) auf oder nahe der Spannung der Batterie 100 zu hoch ist, um die Spannungsschwellenwertkriterien einzuhalten. Wie oben beschrieben wird, wird der Ausgang von U2 LOW, falls der Spannungspegel V_in (34) des Eingangssignals größer als der obere Spannungsschwellenwert V2 (32B) ist. Dies wird verhindern, dass ein Triggersignal an den Triggereingang 15 der Zeitverzögerungseinheit 14 gesendet wird, und dadurch die Aktivierung des SSR 10 verhindern, wenn das Eingangsspannungssignal nicht die Schwellenwertkriterien einhält.
Der obere Spannungsschwellenwert V2 (32B) kann ebenfalls dazu ausgebildet sein, eine dritte Art von Fehler zu detektieren, die durch Leckage des Eingangssignals verursacht wird. Dies kann zum Beispiel auftreten, falls R_dirt 106 zu gering wird, jedoch über einem definierten Pegel liegt, wie oben erörtert worden ist. In diesem Beispiel kann ein Entwickler R_selected 22 und V2 (32B) dazu konfigurieren, diese dritte Art von Fehler zu detektieren, indem er die Werte von R_selected 22 und V2 (32B) so auswählt, dass sich, falls die Leckage im Eingangssignal höher als spezifiziert ist, V_in (34) über den oberen Schwellenwert V2 erhöhen wird. Daher kann der untere Schwellenwert V2 (32B) sowohl zum Detektieren der zweiten Art von Fehler, einem STB, als auch der dritten Art von Fehler, Leckage im Eingangssignal, ausgebildet sein. Mit anderen Worten: V2 (32B) wird verwendet, um STB zu detektieren und, dass R_dirt über einem definierten Wert liegt.
3 ist eine konzeptionelle und schematische Darstellung des Systems 50, die eine beispielhafte Schaltung gemäß den Techniken dieser Offenbarung zeigt, die verwendet werden kann, um die Zeitverzögerungseinheit 14 umzusetzen. In dem Beispiel von 3 ist der Triggereingang 15 sowohl mit dem Ausgang des ersten Komparators U1 (30A) als auch dem Ausgang des zweiten Komparators U2 (30B) gekoppelt. Als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel V_in (34) des Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, wie oben beschrieben wird, werden sowohl der Ausgang des Komparators U1 (30A) als auch der Ausgang des Komparators U2 (30B) logisch HIGH ausgeben. Dieses logische HIGH ist das Triggersignal, um eine vorbestimmte Zeitverzögerung zu starten. In diesem Beispiel wird der Triggereingang 15 auf logisch HIGH gesetzt, was das Aufladen von C_delay 24 über D1 144 und R_delay 148 startet. Sobald V_delay 145 die Zener-Durchbruchspannung von D2 146 überschreitet, wird dies die Basis des Transistors Q2 26 bestromen. In diesem Beispiel leitet Q2 26 Strom über die Pins 2 und 4 des Leistungsschalters 16, was dem Ausgangsanschluss 108 Leistung über die Pins 1 und 3 des Leistungsschalters 16 zuführt. Ein Entwickler kann die vorbestimmte Zeitverzögerung durch Auswählen von Werten für R_delay 148 und C_delay 24 konfigurieren. Diese Werte konfigurieren, wie lange C_delay 24 zum Aufladen braucht, und daher, wie lange es dauern wird, bis V_delay 145 die Zener-Durchbruchspannung von D2 146 erreicht. Das Entfernen von C_delay 24 aus der Schaltung kann in diesem Beispiel die Zeitverzögerung auf null setzen. Der Transistor Q4 (142) ermöglicht es, dass C_delay 24 schnell entlädt, wenn das Triggersignal am Triggereingang 15 LOW wird. Die Funktion des Transistors Q4 (142) wird ausführlicher in der Beschreibung von 4 erklärt werden.
Es sei angemerkt, dass die oben beschriebene Schaltung nur ein mögliches Beispiel für eine Schaltung zum Umsetzen der Zeitverzögerungseinheit 14 ist. Andere Komponenten und Schaltungsanordnungen können eine ähnliche Zeitverzögerungseinheit 14 umsetzen. Zum Beispiel könnte Q2 (26) mit einem MOSFET umgesetzt werden, und Q4 (142) könnte mit einer Anordnung von Dioden oder anderen Halbleitern umgesetzt werden. Andere Beispiele könnten eine Anordnung von einzelnen Komponenten sein, ob mit Durchgangsverdrahtung oder Oberflächenmontage. Noch ein anderes Beispiel könnte eine Anordnung sein, die komplett oder teilweise eine integrierte Schaltung (IC) verwendet. Das Umsetzen einer Zeitverzögerungseinheit 14 als einem Teil der Steuereinheit 13 verleiht dem SSR 10 die Fähigkeit, ein instabiles Eingangssignal zu managen. Falls zum Beispiel der Eingangsschalter ein mechanischer Schalter 104 ist, wie in den 1 und 3 gezeigt wird, kann das Eingangssignal „Kontaktprellen“ ausgesetzt sein, wie oben beschrieben wird. Die vorbestimmte Zeitverzögerung der Zeitverzögerungseinheit 14 kann dazu ausgebildet sein, das Signal zu „entprellen“. Das heißt, für eine vorbestimmte Zeit zu warten, bis sich die mechanischen Kontakte stabilisieren. Die Entprellzeit kann von Schalter zu Schalter variieren, sogar unter Schaltern, die die gleiche Art vom gleichen Hersteller sind. Die Entprellzeit kann für den gleichen Schalter zwischen einem ersten, zweiten oder dritten Mal, das der Schalter betätigt wird, variieren. Bei einigen Schaltern muss diese Entprellzeit möglicherweise ungefähr 5 Millisekunden oder weniger betragen. Bei anderen Schaltern muss diese Entprellzeit möglicherweise 30 Millisekunden oder mehr betragen. Ein Entwickler kann eine vorbestimmte Zeitverzögerung auswählen, die am besten funktioniert, um den Spannungspegel V_in (34) des Eingangssignals des im System 50 verwendeten Eingangsschalters 104 zu entprellen.
Die 1, 2 und 3 veranschaulichen einige andere Arbeitsprinzipien dieses Systems und dieser Anordnung gemäß den Techniken dieser Offenbarung. 2 zeigt einen anderen beispielhaften Eingangsschalter 110, der dazu angeordnet sein kann, das Eingangssignal dem SSR 10 zuzuführen. In diesem Beispiel kann der Eingangsschalter ein Hall-(Magnet-)Schalter 110 sein. In einem Beispiel ist Korrosion oder Verunreinigung für einen Hall-Schalter oder für einen Halbleiterschalter, der von einer ECU gesteuert wird, weniger ein Problem als für einen mechanischen Schalter wie in 1 gezeigt. Dies bedeutet, die zweite Art von Fehler aufgrund von Leckage im Eingangssignal aufgrund R_dirt 106 ist möglicherweise weniger ein Problem, wenn ein Eingangsschalter vom Hall-Typ verwendet wird. In dem Beispiel von 2, das den Hall-Eingangsschalter 110 zeigt, erfordert das System möglicherweise keinen R_selected 22. Die „Ein-Spannung“ des Hall-Schalters, die für jeden Hersteller oder jede Komponente spezifisch sein kann, kann verwendet werden, um den ersten Spannungsschwellenwert V1 (32A) zum Detektieren des STG-Fehlers zu setzen. Der Eingangsschalter 104 und 110 wird, wie in den Beispielen der 1 bis 3 veranschaulicht wird, in einer Aktiv-Low-Konfiguration gezeigt. Es sei angemerkt, dass ein Entwickler durch Abstimmung der Werte des in den 1 bis 3 gezeigten Widerstandsnetzwerks den Eingangsschalter 104/110 von einer Aktiv-Low-Konfiguration in eine Aktiv-High-Konfiguration ändern kann. Als ein Beispiel: Eine Aktiv-High-Konfiguration kann aufweisen, dass der Eingangsschalter 104 und R_selected 22 zwischen V_in und Vbat verbunden sind, anstatt mit GND, wie in 1 gezeigt wird. Der Wechsel von der Aktiv-High-zur Aktiv-Low-Konfiguration kann auch das Anpassen der Schwellenwerte für V1 und V2 erfordern.
Einige beispielhafte Gleichungen können Folgendes beinhalten:
Wobei: R1 parallel zu R2 wird durch R1//R2 gezeigt

• Gl. 1: Gesamter Schalterwiderstand: R_switch = R_dirt + R_selected
• Gl. 2: Eingangsspannung des SSR 10: V_in = Vbat·{(R207//R_switch)/[(R207//R_switch) + R203]}
• Gl. 3: Ohne Verschmutzungswiderstand: V_{in_noDIRT} = Vbat·{(R207//R_selected)/[(R207//R_selected) + R203]}
• Gl. 4: Mit Verschmutzungswiderstand: V_{in_DIRT} = Vbat·{(R207//(R_dirt + R_selected))/[(R207//(R_dirt + R_selected)) + R203]}
• Gl. 5: Erste Schwellenspannung: V1 = R211·Vbat/(R201 + R208 + R211)
• Gl. 6: Zweite Schwellenspannung: V2 = (R208 + R211)·Vbat/(R201 + R208 + R211)

Die Funktion des Systems 50 kann auch durch die nachstehende Tabelle veranschaulicht werden.

Signalzustand Eingangsschalter	V_in (34)	V_in Zustand	Triggersignal (15)	SSR-Ausgang nach Entprellzeit
Kurzschluss der Verdrahtung zur Batterie (STB)	V_in = Vbat	V_in > V2 (32B)	LOW	LOW
Normalzustand Schalter AUS & Widerstand R_DIRT über definiertem Wert	V_in	V_in > V2 (32B)	LOW	LOW
Normalzustand Schalter EIN: kein Verschmutzungswi derstand	V_{in_noDIRT}	V2 (32B) > V_in > V1 (32A)	HIGH	HIGH
Normalzustand Schalter AUS: mit Verschmutzungswi derstand unter definiertem Wert	V_{in_DIRT}	V2 > V_in > V1	HIGH	HIGH
Kurzschluss der Verdrah tung nach Masse	V_in = 0	V_in < V1	LOW	LOW

4 ist ein Kurvenbild, das ein Beispiel für Signalpegel und Signalpegelzeiten während des Betriebs des SSR 10 aus 1 gemäß den Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. In diesem Beispiel fließt, wenn Pin 2 des Leistungsschalters 16 auf 12 Volt (+Vbat 100) liegt, keine Leistung zur Last 102 (siehe 1). Wenn Pin 2 auf null Volt liegt, gibt das an, dass das SSR 10 aktiviert ist und Leistung an die Last 102 abgibt. 4 zeigt V_in (34) als eine Dreiecksschwingung über der Zeit. Das Zeigen von V_in (34) als eine Dreiecksschwingung über der Zeit in diesem Beispiel ist eine Art, die Funktion des SSR 10 zu veranschaulichen. In dem oben erörterten Beispiel des Motorrads kann V_in (34) eher als eine Rechteckschwingung erscheinen, mit einiger Instabilität, weil der mechanische Eingangsschalter 104 prellt (nicht dargestellt).
Beginnend mit dem Zeitpunkt 0 ms beginnt V_in (34) bei 0 V. Bei ungefähr 17 ms überschreitet V_in (34) den ersten Spannungsschwellenwert V1 (32A), der in diesem Beispiel mit 1 V ausgebildet ist, was angibt, dass V_in (34) dem Schwellenwert genügt. Als Reaktion darauf, dass V_in (34) dem Schwellenwert genügt, kann die Steuereinheit 13 ein Triggersignal aus dem ersten und zweiten Komparator ausgeben (ein logisches HIGH, wie oben erörtert worden ist) und für eine vorbestimmte Zeitverzögerung 147A warten. Solange V_in (34) dem Schwellenwert genügt, wird die Zeitverzögerung 147A fortgesetzt. Nach dem Warten für die vorbestimmte Zeitverzögerung kann die Steuereinheit 13 den Ausgang des Leistungsschalters 16 steuern, wodurch der Ausgang 108 des SSR 10 gesteuert wird. In diesem Beispiel aktiviert die Steuereinheit 13 bei ungefähr der Zeit von 30 ms den Ausgang des Leistungsschalters 16, was den Ausgang 108 auf null Volt bringt und Leistung an die Last 102 abgibt.
Bei ungefähr der Zeit von 45 ms erhöht sich V_in (34) ausreichend, um den zweiten Spannungsschwellenwert V2 (32B) zu überschreiten, der in diesem Beispiel auf etwa 3,6 V gesetzt ist. Als Reaktion darauf, dass die Eingangsspannung V_in (34) des Eingangssignals keinen Schwellenwert mehr einhält, kann die Steuereinheit 13 den Leistungsschalter 16 so steuern, dass er bewirkt, dass der Ausgang 108 ausgeschaltet wird und der Last 102 keine Leistung mehr zuführt. Dies wird im Beispiel von 4 so gezeigt, dass der Pin 2 des Leistungsschalters 16 mit einer schnellen Abschaltverzögerung 150A auf +Vbat 100 ansteigt. V_in (34) hat in diesem Beispiel bei etwa 60 ms eine Spitze und ist bei ungefähr 80 ms kleiner als der zweite Spannungsschwellenwert V2 (32B). Daher zeigt dieses Beispiel, dass V_in (34) bei 80 ms die Schwellenwertkriterien einhält und als Reaktion darauf die Steuereinheit 13 erneut für eine vorbestimmte Zeitverzögerung 147B wartet. Nach der vorbestimmten Zeitverzögerung 147B, in diesem Beispiel bei etwa 90 ms, kann die Steuereinheit 13 den Pin 2 des Leistungsschalters 16 steuern, um zu bewirken, dass der Ausgang 108 Leistung an die Last 102 abgibt. Bei ungefähr 110 ms ist V_in (34) kleiner als V1 (32A), und V_in (34) hält die Schwellenwertkriterien nicht mehr ein. Die Steuereinheit 13 kann den Leistungsschalter 16 so steuern, dass er bewirkt, dass der Ausgang 108 abschaltet, was im Beispiel von 4 so gezeigt wird, dass der Pin 2 des Leistungsschalters 16 mit einer schnellen Abschaltverzögerung 150B auf +Vbat 100 ansteigt. 4 veranschaulicht lediglich ein mögliches Beispiel dafür, wie das SSR 10 und das System 50 funktionieren können.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Betriebsmodus eines Systems 50 gemäß den Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht, das ein SSR 10, einen Eingangsschalter 104 und eine Last 102 umfasst. Die nachstehende Erklärung betrachtet das System 50 und das SSR 10 aus den 1, 2 und 3 ebenso wie die Signalpegel und Zeiten aus 4.
Das SSR 10 kann ein Eingangssignal am Eingangsanschluss (90) empfangen. Dieses Eingangssignal kann durch Aktivieren eines Eingangsschalters 104 an den Eingangsanschluss des SSR 10 abgegeben werden. Der Eingangsschalter kann manuell aktiviert werden, wie zum Beispiel der Anlasserschalter eines Kraftfahrzeugs oder ein Schalter zum Steuern einer Leuchtengruppe. Der Schalter kann auch von einem Steuersystem aktiviert werden, wie zum Beispiel einem Thermostat, das ein HVAC-System steuert, einer Motorsteuereinheit (ECU), die eine Komponente eines Verbrennungsmotors steuert, oder einem Karosseriesteuermodul (BCM, Body Control Module), das Fensterheber steuern kann, Solenoide, die Zentralverriegelungen steuern, und Ähnlichem.
Sobald das SSR 10 das Eingangssignal empfängt, kann die Steuereinheit 13 bestimmen, ob die Eingangssignalspannung V_in 34 größer als ein erster Spannungsschwellenwert V1 32A (92A) ist. Falls V_in (34) kleiner als der erste Spannungsschwellenwert V1 ist, dann hält der Spannungspegel des Eingangssignals möglicherweise keinen Schwellenwert ein, und die Steuereinheit 13 agiert möglicherweise nicht (93). Falls V_in (34) größer als der erste Spannungsschwellenwert ist, kann die Steuereinheit 13 bestimmen, ob V_in (34) auch kleiner als ein zweiter Spannungsschwellenwert V2 32B (92B) ist. Falls V_in (34) größer als der zweite Spannungsschwellenwert V2 ist, dann hält der Spannungspegel des Eingangssignals möglicherweise, ähnlich wie 92A, keinen Schwellenwert ein, und die Steuereinheit 13 agiert möglicherweise nicht (93). Als Reaktion darauf, dass die Steuereinheit 13 bestimmt, dass die Eingangssignalspannung V_in 34 sowohl größer als der erste Spannungsschwellenwert V1 (32A) als auch kleiner als ein zweiter Spannungsschwellenwert V2 (32B) ist, kann die Steuereinheit 13 für eine vorbestimmte Zeitverzögerung warten (94). Nach der vorbestimmten Zeitverzögerung kann die Steuereinheit 13 den Ausgang des Leistungsschalters 16 steuern (96), wodurch der Ausgang 108 des SSR 10 gesteuert wird (98). Das Steuern des Ausgangs 108 des SSR 10 kann Leistung an eine Last 102 abgeben (99). Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem V_in 34 zwischen V1 und V2 liegt, sich aber dann aus dem V1–V2-Bereich heraus bewegt, die vorbestimmte Zeitverzögerung von Schritt 94 erneut starten wird, indem C_delay 24 schnell über Q4 (142) entladen wird. Dies ist oben ausführlicher in 3 und 4 erörtert worden.
Die folgenden Beispiele können einen oder mehrere Aspekte der Offenbarung veranschaulichen.
Beispiel 1. Eine elektronische Relais(SSR)Anordnung, die einen Ausgangsanschluss und einen Eingangsanschluss enthält, wobei die Relais-Anordnung Folgendes umfasst: einen Leistungsschalter, wobei ein Ausgang des Leistungsschalters dem Ausgangsanschluss der SSR-Anordnung entspricht; und eine Steuereinheit, die zu Folgendem ausgebildet ist: ein Eingangssignal am Eingangsanschluss der SSR-Anordnung zu empfangen; einen Spannungspegel des am Eingangsanschluss empfangenen Eingangssignals zu bestimmen; und als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, für eine vorbestimmte Zeitverzögerung zu warten und nach der vorbestimmten Zeitverzögerung den Ausgang des Leistungsschalters zu steuern, wodurch der Ausgangs der SSR-Anordnung gesteuert wird.
Beispiel 2. Die Anordnung aus Beispiel 1, wobei die Steuereinheit bestimmt, ob der Spannungspegel des Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, indem sie bestimmt, dass der Spannungspegel sowohl größer als eine erste Schwellenspannung als auch kleiner als eine zweite Schwellenspannung ist.
Beispiel 3. Die Anordnung aus einem der Beispiele 1–2, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, auf der Basis des Werts des ersten Spannungsschwellenwerts einen ersten Fehler und einen zweiten Fehler im Eingangssignal zu detektieren, wobei der erste Fehler einen Kurzschluss nach Masse (STG) umfasst und der zweite Fehler eine Leckage im Eingangssignal umfasst.
Beispiel 4. Die Anordnung aus einem der Beispiele 1–3, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, auf der Basis des Werts der zweiten Spannung einen dritten Fehler im Eingangssignal zu detektieren, wobei der dritte Fehler einen Kurzschluss zur Batterie (STB) umfasst.
Beispiel 5. Die Anordnung nach einem der Beispiele 1–4, wobei die Steuereinheit Folgendes umfasst: einen ersten Komparator, einen zweiten Komparator und eine Zeitverzögerungseinheit, die einen Triggereingang enthält; und wobei der Triggereingang sowohl mit einem Ausgang des ersten Komparators als auch mit einem Ausgang des zweiten Komparators gekoppelt ist; und wobei die Zeitverzögerungseinheit dazu ausgebildet ist, als Reaktion auf ein Triggersignal am Triggereingang für eine vorbestimmte Zeitverzögerung zu warten und nach der vorbestimmten Zeitverzögerung den Ausgang des SSR zu steuern; und wobei ein erster Eingang des ersten Komparators mit dem Eingangsanschluss der Relais-Anordnung gekoppelt ist und ein zweiter Eingang des ersten Komparators mit dem ersten Spannungsschwellenwert gekoppelt ist; und wobei ein erster Eingang des zweiten Komparators mit dem Eingangsanschluss der Relais-Anordnung gekoppelt ist und ein zweiter Eingang des zweiten Komparators mit dem zweiten Spannungsschwellenwert gekoppelt ist; und wobei der Ausgang des ersten Komparators als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals größer als der erste Spannungsschwellenwert ist, das Triggersignal an den Triggereingang ausgibt; und wobei der Ausgang des zweiten Komparators als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals kleiner als der zweite Spannungsschwellenwert ist, das Triggersignal an den Triggereingang ausgibt.
Beispiel 6. Die Anordnung nach einem der Beispiele 1–5, wobei die vorbestimmte Zeitverzögerung ein konfigurierbarer Parameter ist.
Beispiel 7. Die Anordnung nach einem der Beispiele 1–6, die mit einer unabhängigen Hysterese für den ersten Spannungsschwellenwert und den zweiten Spannungsschwellenwert ausgebildet ist.
Beispiel 8. Die Anordnung nach einem der Beispiele 1–7, wobei die vorbestimmte Zeitverzögerung zwischen ungefähr 5 Millisekunden und ungefähr 30 Millisekunden liegt.
Beispiel 9. Die Anordnung nach einem der Beispiele 1–8, wobei die Zeitverzögerungseinheit das SSR steuert, indem sie einen Schalter aktiviert, der eines oder mehrere von Folgenden umfasst: einen bipolaren Sperrschichttransistor (BJT), einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) und einen Optokoppler.
Beispiel 10. Ein Verfahren, das Folgendes umfasst: ein Eingangssignal an einem Eingangsanschluss einer elektronischen Relais(SSR)Anordnung zu empfangen; zu bestimmen, ob ein Spannungspegel des am Eingangsanschluss der SSR-Anordnung empfangenen Eingangssignals einem Schwellenwert genügt; und als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals dem Schwellenwert genügt, einen Ausgang der SSR-Anordnung nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung zu steuern.
Beispiel 11. Das Verfahren nach Beispiel 10, wobei das Bestimmen, ob der Spannungspegel des am Eingangsanschluss der SSR-Anordnung empfangenen Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, umfasst, zu bestimmen, dass der Spannungspegel des Eingangssignals größer als ein erster Spannungsschwellenwert und kleiner als ein zweiter Spannungsschwellenwert ist.
Beispiel 12. Das Verfahren nach Anspruch 11, das weiterhin Folgendes umfasst: als Reaktion auf das Bestimmen, ob ein Spannungspegel des am Eingangsanschluss der SSR-Anordnung empfangenen Eingangssignals dem Schwellenwert genügt, ein Triggersignal auszugeben, so dass das Triggersignal einen ersten Logikpegel aufweist, falls der Spannungspegel des am Eingangsanschluss der SSR-Anordnung empfangenen Eingangssignals dem Schwellenwert genügt, und so dass das Triggersignal sonst einen zweiten Logikpegel aufweist; wobei der Eingangsanschluss der SSR-Anordnung sowohl mit einem ersten Eingang eines ersten Komparators und mit einem ersten Eingang eines zweiten Komparators gekoppelt ist; und wobei ein zweiter Eingang des ersten Komparators mit dem ersten Spannungsschwellenwert gekoppelt ist und ein zweiter Eingang des zweiten Komparators mit dem zweiten Spannungsschwellenwert gekoppelt ist; und wobei das Ausgeben des Triggersignals Folgendes umfasst: den ersten Logikpegel durch einen Ausgang des ersten Komparators auszugeben, falls der Spannungspegel des am Eingangsanschluss des SSR empfangenen Eingangssignals größer als der erste Spannungspegel ist, und sonst einen zweiten Logikpegel durch den Ausgang des ersten Komparators auszugeben; und den ersten Logikpegel durch einen Ausgang des zweiten Komparators auszugeben, falls der Spannungspegel des Eingangssignals kleiner als der zweite Spannungspegel ist, und sonst einen zweiten Logikpegel durch den Ausgang des zweiten Komparators auszugeben; und als Reaktion darauf, dass das Triggersignal den ersten Logikpegel aufweist, wodurch angegeben wird, dass der Spannungspegel des Eingangssignals dem Schwellenwert genügt, einen Ausgang des SSR nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung zu steuern.
Beispiel 13. Das Verfahren nach einem der Beispiele 10–12, wobei dadurch, dass der Spannungspegel des am Eingangsanschluss des SSR empfangenen Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, angegeben wird, dass das vom SSR bestimmte Eingangssignal keinen Fehler aufgewiesen hat, der eines oder mehrere von Folgenden umfasst: einen Kurzschluss zur Batterie (STB), einen Kurzschluss nach Masse (STG) und eine Leckage im Eingangssignal.
Beispiel 14. Das Verfahren nach einem der Beispiele 10–13, wobei die vorbestimmte Zeitverzögerung eine Verzögerung zwischen ungefähr 5 Millisekunden und ungefähr 30 Millisekunden umfasst.
Beispiel 15. Das Verfahren nach einem der Beispiele 10–14, wobei die vorbestimmte Zeitverzögerung umfasst, ausreichend Zeit zu verzögern, um das Eingangssignal zu entprellen.
Beispiel 16. Ein System, das Folgendes umfasst: eine elektronische Relais(SSR)Anordnung, die einen Ausgangsanschluss und einen Eingangsanschluss enthält, wobei die Relais-Anordnung Folgendes umfasst: einen Leistungsschalter, wobei ein Ausgang des Leistungsschalters dem Ausgang der SSR-Anordnung entspricht; und eine Steuereinheit, die zu Folgendem ausgebildet ist: ein Eingangssignal am Eingangsanschluss der SSR-Anordnung zu empfangen; einen Spannungspegel des am Eingangsanschluss empfangenen Eingangssignals zu bestimmen; und als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, für eine vorbestimmte Zeitverzögerung zu warten und nach der vorbestimmten Zeitverzögerung den Ausgang des Leistungsschalters zu steuern, wodurch der Ausgang der SSR-Anordnung gesteuert wird; einen Eingangsschalter, der dazu ausgebildet ist, das Eingangssignal dem Eingangsanschluss der SSR-Anordnung zuzuführen; und eine Last, die vom Ausgangsanschluss der SSR-Anordnung gesteuert wird.
Beispiel 17. Das System nach Beispiel 16, wobei der Eingangsschalter aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem mechanischen Schalter, einem Hall-Schalter, einem Steuereinheitenschalter und einer elektronischen Steuereinheit besteht.
Beispiel 18. Das System nach einem der Beispiele 16–17, wobei die Last eines oder mehrere von Folgenden umfasst: einen Motor, ein Solenoid, ein Stellglied, eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Ventil.
Beispiel 19. Das System nach einem der Beispiele 16–18, wobei der Schwellenwert dazu ausgebildet ist, einen Fehler zu detektieren, wobei der Fehler einen Kurzschluss zur Batterie (STB), einen Kurzschluss nach Masse (STG) und eine Leckage im Eingangssignal umfasst.
Beispiel 20. Das System nach einem der Beispiele 16–19, wobei die elektronische Relais-Anordnung dazu ausgebildet sein kann, entweder ein Aktiv-High- oder ein Aktiv-Low-Signal aus dem Eingangsschalter zu empfangen.

Claims

Elektronische Relais-(solid state relays, SSR)-Anordnung, die einen Ausgangsanschluss und einen Eingangsanschluss umfasst, wobei die Relais-Anordnung aufweist: einen Leistungsschalter, wobei ein Ausgang des Leistungsschalters dem Ausgangsanschluss der SSR-Anordnung entspricht; und eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist: ein Eingangssignal am Eingangsanschluss der SSR-Anordnung zu empfangen; einen Spannungspegel des am Eingangsanschluss empfangenen Eingangssignals zu bestimmen; und als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, für eine vorbestimmte Zeitverzögerung zu warten und nach der vorbestimmten Zeitverzögerung den Ausgang des Leistungsschalters zu steuern, um dadurch den Ausgang der SSR-Anordnung zu steuern.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Steuereinheit bestimmt, dass der Spannungspegel des Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, indem sie bestimmt, dass der Spannungspegel: sowohl größer als eine erste Schwellenspannung als auch kleiner als eine zweite Schwellenspannung ist.
Anordnung nach Anspruch 2, bei der die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, auf der Basis des Werts des ersten Spannungsschwellenwerts einen ersten Fehler im Eingangssignal zu detektieren, wobei der erste Fehler einen Kurzschluss nach Masse (Short to Ground, STG) umfasst.
Anordnung nach Anspruch 2, bei der die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, auf der Basis des Werts des zweiten Spannungsschwellenwerts einen zweiten Fehler und einen dritten Fehler im Eingangssignal zu detektieren, wobei der zweite Fehler einen Kurzschluss zur Batterie (Short to Battery, STB) umfasst und der dritte Fehler eine Leckage im Eingangssignal umfasst.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuereinheit aufweist: einen ersten Komparator; einen zweiten Komparator; und eine Zeitverzögerungseinheit, die einen Triggereingang enthält, wobei der Triggereingang sowohl mit einem Ausgang des ersten Komparators als auch mit einem Ausgang des zweiten Komparators gekoppelt ist, wobei die Zeitverzögerungseinheit dazu ausgebildet ist, als Reaktion auf ein Triggersignal am Triggereingang für eine vorbestimmte Zeitverzögerung zu warten und nach der vorbestimmten Zeitverzögerung den Ausgang des Leistungsschalters zu steuern, wobei ein erster Eingang des ersten Komparators mit dem Eingangsanschluss der Relais-Anordnung gekoppelt ist und ein zweiter Eingang des ersten Komparators mit dem ersten Spannungsschwellenwert gekoppelt ist, wobei ein erster Eingang des zweiten Komparators mit dem Eingangsanschluss der SSR-Anordnung gekoppelt ist und ein zweiter Eingang des zweiten Komparators mit dem zweiten Spannungsschwellenwert gekoppelt ist, wobei der Ausgang des ersten Komparators als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals größer als der erste Spannungsschwellenwert ist, das Triggersignal an den Triggereingang ausgibt, und wobei der Ausgang des zweiten Komparators als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals kleiner als der zweite Spannungsschwellenwert ist, das Triggersignal an den Triggereingang ausgibt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die vorbestimmte Zeitverzögerung ein konfigurierbarer Parameter ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, die mit einer unabhängigen Hysterese für den ersten Spannungsschwellenwert und den zweiten Spannungsschwellenwert ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 7, bei der die vorbestimmte Zeitverzögerung zwischen ungefähr 5 Millisekunden und ungefähr 30 Millisekunden liegt.
Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Zeitverzögerungseinheit den Leistungsschalter steuert, indem sie einen Schalter aktiviert, der eines oder mehrere von Folgenden umfasst: einen bipolaren Sperrschichttransistor (BJT), einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) und einen Optokoppler.
Verfahren, das aufweist: Empfangen eines Eingangssignal an einem Eingangsanschluss einer elektronischen Relais-(solid state relays, SSR)-Anordnung; Bestimmen, ob ein Spannungspegel des am Eingangsanschluss der SSR-Anordnung empfangenen Eingangssignals einem Schwellenwert genügt; und Steuern eines Ausgang der SSR-Anordnung nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals dem Schwellenwert genügt.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Bestimmen, ob der Spannungspegel des am Eingangsanschluss der SSR-Anordnung empfangenen Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, umfasst, zu bestimmen, dass der Spannungspegel des Eingangssignals größer als ein erster Spannungsschwellenwert und kleiner als ein zweiter Spannungsschwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 11, das weiterhin aufweist: Ausgeben eines Triggersignals als Reaktion auf das Bestimmen, ob ein Spannungspegel des am Eingangsanschluss der SSR-Anordnung empfangenen Eingangssignals dem Schwellenwert genügt, so dass das Triggersignal einen ersten Logikpegel aufweist, falls der Spannungspegel des am Eingangsanschluss der Relais-Anordnung empfangenen Eingangssignals dem Schwellenwert genügt, und so dass das Triggersignal sonst einen zweiten Logikpegel aufweist, wobei der Eingangsanschluss der SSR-Anordnung sowohl mit einem ersten Eingang eines ersten Komparators als auch mit einem ersten Eingang eines zweiten Komparators gekoppelt ist, wobei ein zweiter Eingang des ersten Komparators mit dem ersten Spannungsschwellenwert gekoppelt ist und ein zweiter Eingang des zweiten Komparators mit dem zweiten Spannungsschwellenwert gekoppelt ist, wobei das Ausgeben des Triggersignals aufweist: Ausgeben des ersten Logikpegels durch einen Ausgang des ersten Komparators, falls der Spannungspegel des am Eingangsanschluss der Relais-Anordnung empfangenen Eingangssignals größer als der erste Spannungspegel ist, und sonst Ausgeben eines zweiten Logikpegel durch den Ausgang des ersten Komparators; und Ausgeben des ersten Logikpegels durch einen Ausgang des zweiten Komparators, falls der Spannungspegel des Eingangssignals kleiner als der zweite Spannungspegel ist, und sonst Ausgeben eines zweiten Logikpegel durch den Ausgang des zweiten Komparators; und Steuern eines Ausgang der SSR-Anordnung nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung als Reaktion darauf, dass das Triggersignal den ersten Logikpegel aufweist, wodurch angegeben wird, dass der Spannungspegel des Eingangssignals dem Schwellenwert genügt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem dadurch, dass der Spannungspegel des am Eingangsanschluss der SSR-Anordnung empfangenen Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, angegeben wird, dass das von der SSR-Anordnung bestimmte Eingangssignal keinen Fehler aufgewiesen hat, der eines oder mehrere von Folgenden umfasst: einen Kurzschluss zur Batterie (Short to Battery, STB), einen Kurzschluss nach Masse (Short to Ground, STG) und eine Leckage im Eingangssignal.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die vorbestimmte Zeitverzögerung eine Verzögerung zwischen ungefähr 5 Millisekunden und ungefähr 30 Millisekunden aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die vorbestimmte Zeitverzögerung aufweist, für eine usreichende Zeit zu verzögern, um das Eingangssignal zu entprellen.
System, das aufweist: eine elektronische Relais-(solid state relays, SSR)-Anordnung, die einen Ausgangsanschluss und einen Eingangsanschluss umfasst, wobei die SSR-Anordnung aufweist: einen Leistungsschalter, wobei ein Ausgang des Leistungsschalters dem Ausgangsanschluss der SSR-Anordnung entspricht; und eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist: ein Eingangssignal am Eingangsanschluss der SSR-Anordnung zu empfangen; einen Spannungspegel des am Eingangsanschluss empfangenen Eingangssignals zu bestimmen; und als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des Eingangssignals einem Schwellenwert genügt, für eine vorbestimmte Zeitverzögerung zu warten und nach der vorbestimmten Zeitverzögerung den Ausgang des Leistungsschalters zu steuern, wodurch der Ausgang der SSR-Anordnung gesteuert wird; einen Eingangsschalter, der dazu ausgebildet ist, das Eingangssignal dem Eingangsanschluss der SSR-Anordnung zuzuführen; und eine Last, die vom Ausgangsanschluss der SSR-Anordnung gesteuert wird.
System nach Anspruch 16, bei dem der Eingangsschalter aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem mechanischen Schalter, einem Hall-Schalter, einem Steuereinheitenschalter und einer elektronischen Steuereinheit besteht.
System nach Anspruch 16 oder 17, bei dem die Last eines oder mehrere von Folgenden umfasst: einen Motor, ein Solenoid, ein Stellglied, eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Ventil.
System nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem der Schwellenwert dazu ausgebildet ist, einen Fehler zu detektieren, wobei der Fehler einen Kurzschluss zur Batterie (Short to Battery, STB), einen Kurzschluss nach Masse (Short to Ground, STG) und eine Leckage im Eingangssignal umfasst.
System nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem die elektronische Relais-Anordnung dazu ausgebildet sein kann, entweder ein Aktiv-High- oder ein Aktiv-Low-Signal vom dem Eingangsschalter zu empfangen.