DE102016210178B4 - Überlasterkennung an Bauteilen - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen (BT) oder elektrischen Geräten, wobei über ein temperaturabhängiges Bauteil (R1), das am oder in der Nähe des zu überwachenden Bauteils (BT) oder Gerätes angebracht ist, die Temperatursteigung (G) und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil (BT) oder Gerät bestimmt wird, wobei zur Bestimmung der Temperatursteigung (G) und/oder der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur bei Erreichung eines ersten definierten Temperaturwertes (T1) am zu überwachenden Bauteil (BT) oder Gerät, ein Timer gestartet wird, der solange läuft, bis ein zweiter definierter Temperaturwert (T2) am zu überwachenden Bauteil (BT) oder Gerät erreicht wird, wobei mit der vom Timer ermittelten Zeitspanne, den Messzeitpunkten (t1, t2) für den ersten und den zweiten Temperaturwert (T1, T2) und den ersten und zweiten definierten Temperaturwerten (T1, T2) die Steigung (G) der Temperatur und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil (BT) oder Gerät bestimmt wird, wobei basierend auf der ermittelten Steigung (G) der Temperatur und/oder der ermittelten Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur jeweils bei Erreichen eines definierten Schwellwertes Schutzmechanismen für das zu überwachende Bauteil (BT) oder das Gerät aktiviert werden, und wobei der Schwellwert für die Steigung und/oder der Schwellwert für die Änderungsgeschwindigkeit bei der Schutzmechanismen eingeleitet werden, abhängig ist von der Starttemperatur, wobei die Starttemperatur die Temperatur ist, bei der der Timer startet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen.
  • Temperaturüberwachung bzw. zur Überlasterkennung von elektronischen Bauteilen, wie z.B. Halbleiterbauelementen, wie MOSFET Transistoren ist u.a. die Temperaturmessung am Bauteil und der Vergleich der gemessenen Temperatur mit einem Referenzwert bekannt.
  • In der US Patentschrift US6717225B2 sind ein Verfahren und ein elektrischer Schaltkreis zur Temperaturüberwachung von elektrischen Bauelementen unter Ausnutzung des Seebeck-Effekts offenbart, wobei die Überwachung über eine Schwellwerterkennung erfolgt.
  • Bei einer Temperaturüberwachung über Schwellwerterkennung werden im Überlastfall entsprechende Gegenmassnahmen zum Schutz des Bauteils (wie z.B. Abschalten oder Reduzierung der Stromzufuhr) oft zu spät eingeleitet.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen bereitzustellen, um in einem Überlastfall sicher Gegenmassnahmen zum Schutz des Bauteils einleiten zu können.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäss Anspruch 1. Beim temperaturabhängigen Bauteil handelt es sich mit Vorteil um einen temperaturabhängigen Widerstand (z.B. NTC-, oder PTC-Widerstand). Mit Vorteil ist der temperaturabhängige Widerstand über einen Port mit mehreren Spannungsschwellen am Mikrocomputer angeschlossen. Beim temperaturabhängigen Widerstand handelt es sich z.B. um einen NTC. Beim zu überwachenden Bauteil handelt es sich z.B. um einen MOSFET Transistor. Mit Vorteil ist das Verfahren für die Temperatur- bzw. Lastüberwachung von Bauteilen auf Leiterplatinen einsetzbar.
  • Die Temperaturüberwachung ist z.B. zum Schutz der Bauelemente(z.B. Schaltelement) in einem Gerät für das Lichtmanagement (z.B. Dimmer) einsetzbar. Beim erfindungsgemässen Verfahren wird die Temperatur in der Nähe oder direkt am zu überwachenden Bauelement gemessen und die Änderungsgeschwindigkeit (dT/dt) der Temperatur bzw. die Temperatursteigung berechnet. Auf Grundlage der Änderungsgeschwindigkeit können Rückschlüsse auf die zu erwartende Temperatur im Gerät bzw. am Bauelement getroffen und prädiktiv Schutzmechanismen zum Schutz des Bauelements eingeleitet werden, um das Bauelement bzw. das Gerät in dem sich das Bauelement befindet, vor Beschädigungen zu schützen.
  • Das Verfahren bietet insbesondere die Möglichkeit, über eine erkannte Temperatursteigerung Rückschlüsse auf die zu erwartende Temperatur zu machen und daraus auf eine zu erwartende Überlast zu schliessen.
  • Das temperaturabhängige Bauteil (z.B. ein Temperatursensor) erkennt das Delta (d.h. eine Änderung) einer elektrischen Kenngrösse des zu überwachenden elektronischen Bauteils bzw. des zu überwachenden elektrischen Gerätes. Beim temperaturabhängigen Bauteil kann es sich z.B. um ein aktives Thermoelement handeln (z.B. Seebeck-Gerät, Thermoelement mit Seebeck-Effekt, wobei eine elektrische Leistungsänderung (Strom und/oder Spannung) erkannt wird) oder um ein passives (z.B. NTC, PTC; wobei eine Änderung des ohmschen Widerstandes erkannt wird).
  • Erfindungsgemäss wird zur Bestimmung der Temperatursteigung und/oder der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur bei Erreichung eines ersten definierten Temperaturwertes am zu überwachenden Bauteil oder Gerät, ein Timer gestartet, der solange läuft, bis ein zweiter definierter Temperaturwert am zu überwachenden Bauteil oder Gerät erreicht wird, wobei mit der vom Timer ermittelten Zeitspanne, den Messzeitpunkten für den ersten und den zweiten Temperaturwert und den ersten und zweiten definierten Temperaturwertes die Steigung der Temperatur und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil oder Gerät bestimmt wird. Die Ermittlung von Steigung der Temperatur bzw. Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur ist leicht entsprechende Software oder Firmware auf dem Mikrocontroller implementierbar.
  • Erfindungsgemäss werden, basierend auf der ermittelten Steigung der Temperatur und/oder der ermittelten Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur, jeweils bei Erreichen eines definierten Schwellwertes Schutzmechanismen für das zu überwachende Bauteil oder das Gerät aktiviert. Über die erkannte Steigung der Temperatur bzw. über die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur lassen sich insbesondere für eine prädiktive und vorausschauende Überwachung effektivere und zeitlich adäquatere Schutzmechanismen aktivieren als über eine Überwachung basierend auf einer Schwellwerterkennung.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Schwellwert für die Steigung bzw. der Schwellwert für die Änderungsgeschwindigkeit bei der Schutzmechanismen eingeleitet werden, abhängig ist von der Starttemperatur da die Erwärmungskurve einer E-Funktion folgen kann.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass es sich beim temperaturabhängigen Bauteil um einen temperaturabhängigen Widerstand, insbesondere einen NTC-Widerstand, einen PTC-Widerstand, oder ein Thermoelement, insbesondere einen Temperatursensor, handelt. Als temperaturabhängiges Bauteil können somit handelsübliche Bauelemente verwendet werden. Ein PTC-Widerstand (auch als Kaltleiter bekannt) ist ein temperaturabhängiger Halbleiterwiderstand mit einem positiven Temperaturkoeffizienten (PTC steht für Positive Temperature Coefficient). Ein NTC-Widerstand (auch als Heissleiter bekannt) ist auch ein temperaturabhängiger Halbleiterwiderstand, allerdings mit einem negativen Temperaturkoeffizienten (NTC steht für Negative Temperature Coefficient).
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Schaltungsanordnung gemäss Anspruch 3. Die Schaltungsanordnung ist mit handelsüblichen Schaltungselementen realisierbar. Als temperaturabhängiges Bauteil sind z.B. temperaturabhängige Widerstände verwendbar, wie z.B. PTC- oder NTC-Widerstände.
  • Erfindungsgemäss wird zur Bestimmung der Temperatursteigung und/oder der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur bei Erreichung eines ersten definierten Temperaturwertes am zu überwachenden Bauteil, im Mikrocomputer ein Timer gestartet, der solange läuft, bis ein zweiter definierter Temperaturwert am zu überwachenden Bauteil erreicht wird, wobei mit der vom Timer ermittelten Zeitspanne, den Messzeitpunkten für den ersten und den zweiten Temperaturwert und den ersten und zweiten definierten Temperaturwertes die Steigung der Temperatur und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil im Mikrocomputer bestimmt wird. Das Verfahren lässt sich mit dem Mikrocomputer bzw. einem Microprozessor leicht mit entsprechender Software oder Firmware implementieren.
  • Erfindungsgemäss werden, basierend auf der ermittelten Steigung der Temperatur und/oder der ermittelten Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur, durch den Mikrocomputer Schutzmechanismen für das zu überwachende Bauteil aktiviert. Dies ist insbesondere bei der Einleitung von prädiktiven Schutzmechanismen von Vorteil.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Mikrocomputer über einen Port mit einem Spannungsteiler aus einem Standard-Widerstand und dem temperaturabhängigen Bauteil verbunden ist, wobei aus der am Port anliegenden Spannung vom Mikrocomputer die Temperatur des temperaturabhängigen Bauteils bestimmbar ist. Der Spannungsteiler ist mit handelsüblichen Bauteilen aus einem Ohmschen Widerstand und z.B. einem geeigneten handelsüblichen NTC-Widerstand als temperaturabhängiges Bauteil realisierbar.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass es sich beim temperaturabhängigen Bauteil um einen temperaturabhängigen Widerstand, insbesondere einen NTC-Widerstand, einen PTC-Widerstand, oder ein Thermoelement, insbesondere einen Temperatursensor, handelt. Als temperaturabhängiges Bauteil sind somit geeignete handelsübliche Bauelemente verwendbar. Als Thermoelement sind z.B. geeignete Halbleiter-Temperatursensoren verwendbar.
  • Für die Bestimmung der Temperatursteigung am zu überwachenden Bauteil und/oder für die Bestimmung der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil kann ein geeigneter Komparator verwendet werden. Durch die Verwendung eines Komparators kann der Mikrokontroller und somit die Schaltungsanordnung kostengünstiger bereitgestellt werden.
    Der Komparator erkennt die Schwellspannungen und damit auch die Schwelltemperaturen.
  • Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden am Beispiel der nachfolgenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:
    • 1 eine erste beispielhafte Schaltungsanordnung zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen,
    • 2 ein beispielhaftes Zeit-/Temperatur-Diagramm zur Ermittlung der Steigung der Temperatur,
    • 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen, und
    • 4 eine zweite beispielhafte Schaltungsanordnung zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen.
  • 1 zeigt eine erste beispielhafte Schaltungsanordnung SA zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen BT (z.B. Schalter, Kabel, Transistoren), wobei über ein temperaturabhängiges Bauteil (z.B. einen temperaturabhängigen Widerstand) R1, das am oder in der Nähe des zu überwachenden Bauteils BT angebracht ist, und über einen mit dem temperaturabhängigen Bauteil R1 gekoppelten Mikrocontroller C die Temperatursteigung (G; 2) am zu überwachenden Bauteil BT und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil BT bestimmt wird. Das Bauteil BT ist z.B. Komponente eines elektrischen Gerätes. Basierend auf der ermittelten Steigung (G; 2) der Temperatur und/oder der ermittelten Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur, können durch den Mikrocomputer C Schutzmechanismen für das zu überwachende Bauteil BT aktiviert werden, z.B. Reduktion des Stromes oder Abschalten des Bauteils BT.
  • Mit Vorteil wird als temperaturabhängiges Bauteil R1 ein temperaturabhängiger Widerstand verwendet, Z.B. ein NTC- oder PTC-Widerstand.
  • Mit Vorteil ist der Mikrocomputer C über ein Port mit einem Spannungsteiler aus einem Standard-Widerstand R2 und dem temperaturabhängigen Widerstand R1 verbunden, wobei aus der am Port anliegenden Spannung vom Mikrocomputer C die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes R1 bestimmbar ist.
  • Wenn es sich beim zu überwachenden Bauteil BT z.B. um einen Mosfet-Transisitor handelt, wird mit Hilfe des temperaturabhängigen Widerstands R1 die Temperatur des Drain-Anschluss des Mosfet überwacht. Der Temperaturabhängige Widerstand R1 ist über einen Spannungsteiler an einen Port mit mehreren Spannungsschwellen am Microcontroller C angeschlossen. Aus der am Port anliegenden Spannung kann der Controller C errechnen, welche Temperatur der temperaturabhängige Widerstand R1 gerade hat. Wird an diesem Widerstand R1 eine gewisse Grenztemperatur überschritten, startet der Microcontroller C einen Timer. Stellt sich nun am Widerstand R1 eine zweite höhere Grenztemperatur ein wird der Timer gestoppt und aus der gemessenen Zeit, die Steigung der Temperatur abhängig von der Zeit errechnet. Sollte diese Steigung einen Grenzwert überschreiten und damit eine zu hohe Endtemperatur des Mosfets zu erwarten sein, wird das Gerät die ausgegebene Leistung reduzieren oder komplett abschalten. Beim Gerät kann es sich z.B. um ein Busgerät eines Installationsbuses handeln, in dem sich das Bauteil BT (z.B. der Mosfet-Transisitor) befindet.
  • Der Microcontroller C ist mit einem Spannungsteiler aus einem Standard Widerstand R2 und einem temperaturabhängigen Widerstand R1 (z.B. NTC oder PTC) verbunden. Der temperaturabhängige Widerstand R1 in der Nähe oder auch direkt am zu überwachenden Bauteil(z.B. Mosfet-Transisitor) platziert. Dies gibt dem Controller C die Möglichkeit über die am Port anliegende Spannung Rückschlüsse auf die Temperatur zu machen.
  • Der Microcontroller C hat einen Eingang zur Spannungsmessung. Damit sind keine Komparatoren zur Spannungs- bzw. Temperaturüberwachung erforderlich.
  • Es ist aber auch möglich die Spannungs- bzw. Temperaturüberwachung nur mit geeigneten Komperatoren, d.h. ohne Microkontroller zu realisieren.
  • Beispielhaftes Szenario zur erfindungsgemässen Schaltungsanordnung SA: Die Last am Gerät wird eingeschaltet und die Temperatur steigt. Erreicht die gemessene Temperatur z.B. 40°C wird im Controller C ein Timer gestartet. Dieser läuft so lange bis die Temperatur z.B. 70°C erreicht. Hat die Temperatur also 70°C erreicht, weiß wann wie lange es am NTC (temperaturabhängiger Widerstand) von 40°C auf 70°C gedauert hat. Mit dieser Zeit kann man dann die Steigung (G; 2) der Temperatur errechnen. Ist die Steigung zu groß ist damit zu rechnen, dass das Bauteil BT (z.B. ein Mosfet-Transisitor) eine zu große Temperatur erreichen wird. Daraus folgt, dass das Gerät abgeschaltet werden oder die ausgegebene Leistung reduziert werden muss.
  • 2 zeigt ein beispielhaftes Zeit-/Temperatur-Diagramm zur Ermittlung der Steigung der Temperatur in einem elektrischen Bauteil bzw. Bauelement. Auf der Abszisse ist die Zeit dargestellt, auf der Ordinate die Temperatur zu einer gewissen Zeit. Es wird die Temperatur in der Nähe oder direkt am Bauelement gemessen und die Änderungsgeschwindigkeit (dT/dt) der Temperatur berechnet. Auf Grundlage der Änderungsgeschwindigkeit können Rückschlüsse auf die zu erwartende Temperatur im Gerät bzw. am Bauelement getroffen werden. Sollte diese zu hoch sein werden Schutzmechanismen aktiviert, um das Bauelement und das Gerät vor Beschädigungen zu schützen. Eine Lastüberwachung des Bauteils erfolgt somit nicht über eine einfache Grenzwertüberschreitung der Temperatur, sondern über die Temperatursteigerung werden Rückschlüsse auf die zu erwartende Temperatur am Bauteil gemacht.
  • Zur Bestimmung der Temperatursteigung und/oder der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur wird bei Erreichung eines ersten definierten Temperaturwertes T1 am Bauteil, im Mikrocomputer ein Timer gestartet wird, der solange läuft, bis ein zweiter definierter Temperaturwert T2 am Bauteil erreicht wird, wobei mit der vom Timer ermittelten Zeitspanne (t2 - t1), den Messzeitpunkten t1 bzw. t2 für den ersten und den zweiten Temperaturwert T1 bzw. T2 und den ersten und zweiten definierten Temperaturwertes T1, T2 die Steigung G der Temperatur und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil im Mikrocomputer bestimmt.
  • Sollte diese Steigung G einen Grenzwert überschreiten und damit eine zu hohe Endtemperatur des Mosfets zu erwarten sein, wird das Gerät (in dem sich das zu überwachende Bauteil befindet) die ausgegebene Leistung reduzieren oder komplett abschalten.
  • 3 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen, wobei über ein temperaturabhängiges Bauteil (z.B. einen temperaturabhängigen Widerstand), das am oder in der Nähe des zu überwachenden Bauteils angebracht ist, und über einen mit dem temperaturabhängigen Bauteil gekoppelten Mikrocontroller oder Fensterkomparator die Temperatursteigung am zu überwachenden Bauteil und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil bestimmt wird.
  • Mit Vorteil wird zur Bestimmung der Temperatursteigung und/oder der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur bei Erreichung eines ersten definierten Temperaturwertes am zu überwachenden Bauteil, im Mikrocomputer ein Timer gestartet (VS1), der solange läuft, bis ein zweiter definierter Temperaturwert am zu überwachenden Bauteil erreicht wird, wobei mit der vom Timer ermittelten Zeitspanne, den Messzeitpunkten für den ersten und den zweiten Temperaturwert und den ersten und zweiten definierten Temperaturwertes die Steigung der Temperatur und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil im Mikrocomputer bestimmt wird (VS2).
  • Mit Vorteil werden, basierend auf der ermittelten Steigung der Temperatur und/oder der ermittelten Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur durch den Mikrocomputer Schutzmechanismen für das zu überwachende Bauteil aktiviert.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren kann zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen oder elektrischen Geräten (z.B. Heizlüfter) verwendet werden. Das erfindungsgemässe Verfahren kann durch einen Mikrocontroller oder einen entsprechend eingerichteten Fensterkomparator (Window-Comparator) realisiert werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bei einer Realisierung durch einen Mikrocomputer C liegt darin, dass über ein temperaturabhängiges Bauteil, das am oder in der Nähe des zu überwachenden Bauteils BT bzw. dews zu überwachenden elektrischen Gerätes angebracht ist, und über einen mit dem temperaturabhängigen Bauteil R1 gekoppelten Mikrocontroller C die Temperatursteigung G und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil oder Gerät bestimmt wird.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bei einer Realisierung durch einen Mikrocomputer C liegt darin, dass zur Bestimmung der Temperatursteigung G und/oder der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur bei Erreichung eines ersten definierten Temperaturwertes T1 am zu überwachenden Bauteil, im Mikrocomputer C ein Timer gestartet wird, der solange läuft, bis ein zweiter definierter Temperaturwert T2 am zu überwachenden Bauteil BT erreicht wird, wobei mit der vom Timer ermittelten Zeitspanne, den Messzeitpunkten (t1, t2) für den ersten und den zweiten Temperaturwert (T1, T2) und den ersten und zweiten definierten Temperaturwertes (T1, T2) die Steigung G der Temperatur und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil BT im Mikrocomputer C bestimmt wird.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bei einer Realisierung durch einen Mikrocomputer C liegt darin, dass basierend auf der ermittelten Steigung G der Temperatur und/oder der ermittelten Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur durch den Mikrocomputer C Schutzmechanismen oder Gegenmassnahmen (z.B. Abschalten, Kühlen) für das zu überwachende Bauteil BT bzw. für das zu überwachende Gerät aktiviert werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Schwellwert für die Steigung bzw. der Schwellwert für die Änderungsgeschwindigkeit bei der Schutzmechanismen oder Gegenmassnahmen eingeleitet werden, abhängig ist von der Starttemperatur, da die Erwärmungskurve einer E-Funktion folgen kann.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in einer Schaltungsanordnung SA zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen BT oder elektrischen Geräten, wobei über ein temperaturabhängiges Bauteil R1, das am oder in der Nähe des zu überwachenden Bauteils BT oder des Gerätes angebracht ist, und über einen mit dem temperaturabhängigen Bauteil R1 gekoppelten Mikrocontroller C oder über einen mit dem temperaturabhängigen Bauteil R1 gekoppelten Fensterkomparator die Temperatursteigung und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil BT oder Gerät am bestimmt wird.
  • 4 zeigt eine zweite beispielhafte Schaltungsanordnung SA zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen BT oder Geräten (z.B. Schalter, Kabel, Transistoren), wobei über ein temperaturabhängiges Bauteil (z.B. einen temperaturabhängigen Widerstand) R1, das am oder in der Nähe des zu überwachenden Bauteils BT angebracht ist, und über einen mit dem temperaturabhängigen Bauteil R1 gekoppelten Fensterkomparator FK (Window Comparator) die Temperatursteigung (G; 2) am zu überwachenden Bauteil BT und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil BT bestimmt wird. Das Bauteil BT ist z.B. Komponente eines elektrischen Gerätes. Der Fensterkomparator FK erkennt eine Eingangsspannung, die abhängig ist vom temperaturabhängigen Widerstand R1, d.h. der Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes R1 auf einen oberen und einen unteren Schwellwert (Schwelle 1 bzw. Schwelle 2). Der Fensterkomparator FK umfasst u.a. eine entsprechende Auswerteschaltung zur Weiterverarbeitung der durch die Eingänge gelieferten Werte bzw. Messwerte.
  • Verfahren und Schaltungsanordnung zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen (insbesondere Halbleiterbauelementen, wie z.B. MOSFET Transistoren), wobei über ein temperaturabhängiges Bauteil, z.B. einen temperaturabhängigen Widerstand (z.B. NTC- oder PTC-Widerstand), der am oder in der Nähe des zu überwachenden Bauteils angebracht ist, und über einen mit dem temperaturabhängigen Bauteil gekoppelten Mikrocontroller oder Fensterkomparator die Temperatursteigung am zu überwachenden Bauteil und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil bestimmt wird.
  • Bezugszeichenliste
    • SA
    Schaltungsanordnung
    C
    Mikrocomputer
    R1 - R5
    Widerstand
    GND
    Erdung (Ground)
    BT
    Bauteil
    t1, t2
    Zeitpunkt
    T1, T2
    Temperaturwert
    GT
    Grenztemperatur
    HT
    Höchsttemperatur
    G
    Gerade
    VS1, VS2
    Verfahrensschritt
    FK
    Fensterkomparator

Claims (5)

  1. Verfahren zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen (BT) oder elektrischen Geräten, wobei über ein temperaturabhängiges Bauteil (R1), das am oder in der Nähe des zu überwachenden Bauteils (BT) oder Gerätes angebracht ist, die Temperatursteigung (G) und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil (BT) oder Gerät bestimmt wird, wobei zur Bestimmung der Temperatursteigung (G) und/oder der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur bei Erreichung eines ersten definierten Temperaturwertes (T1) am zu überwachenden Bauteil (BT) oder Gerät, ein Timer gestartet wird, der solange läuft, bis ein zweiter definierter Temperaturwert (T2) am zu überwachenden Bauteil (BT) oder Gerät erreicht wird, wobei mit der vom Timer ermittelten Zeitspanne, den Messzeitpunkten (t1, t2) für den ersten und den zweiten Temperaturwert (T1, T2) und den ersten und zweiten definierten Temperaturwerten (T1, T2) die Steigung (G) der Temperatur und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil (BT) oder Gerät bestimmt wird, wobei basierend auf der ermittelten Steigung (G) der Temperatur und/oder der ermittelten Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur jeweils bei Erreichen eines definierten Schwellwertes Schutzmechanismen für das zu überwachende Bauteil (BT) oder das Gerät aktiviert werden, und wobei der Schwellwert für die Steigung und/oder der Schwellwert für die Änderungsgeschwindigkeit bei der Schutzmechanismen eingeleitet werden, abhängig ist von der Starttemperatur, wobei die Starttemperatur die Temperatur ist, bei der der Timer startet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich beim temperaturabhängigen Bauteil (R1) um einen temperaturabhängigen Widerstand, insbesondere einen NTC-Widerstand, einen PTC-Widerstand, oder ein Thermoelement, insbesondere einen Temperatursensor, handelt.
  3. Schaltungsanordnung (SA) zur Temperaturüberwachung von elektronischen Bauteilen (BT) oder elektrischen Geräten, wobei über ein temperaturabhängiges Bauteil (R1), das am oder in der Nähe des zu überwachenden Bauteils (BT) oder des Gerätes angebracht ist, und über einen mit dem temperaturabhängigen Bauteil (R1) gekoppelten Mikrocontroller (C) oder Fensterkomparator (FK) die Temperatursteigung und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil (BT) oder Gerät bestimmt wird, wobei zur Bestimmung der Temperatursteigung (G) und/oder der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur bei Erreichung eines ersten definierten Temperaturwertes (T1) am zu überwachenden Bauteil (BT) oder Gerät, im Mikrocomputer (C) oder im Fensterkomparator (FK) ein Timer gestartet wird, der solange läuft, bis ein zweiter definierter Temperaturwert (T2) am zu überwachenden Bauteil oder Gerät erreicht wird, wobei mit der vom Timer ermittelten Zeitspanne, den Messzeitpunkten (t1, t2) für den ersten und den zweiten Temperaturwert (T1, T2) und den ersten und zweiten definierten Temperaturwerten (T1, T2) die Steigung (G) der Temperatur und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur am zu überwachenden Bauteil (BT) oder Gerät im Mikrocomputer (C) oder im Fensterkomparator (FK) bestimmt wird, wobei basierend auf der ermittelten Steigung (G) der Temperatur und/oder der ermittelten Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur durch den Mikrocomputer (C) Schutzmechanismen für das zu überwachende Bauteil (BT) oder zu überwachende Gerät aktiviert werden, und wobei der Schwellwert für die Steigung und/oder der Schwellwert für die Änderungsgeschwindigkeit bei der Schutzmechanismen eingeleitet werden, abhängig ist von der Starttemperatur, wobei die Starttemperatur die Temperatur ist, bei der der Timer startet.
  4. Schaltungsanordnung (SA) nach Anspruch 3, wobei der Mikrocomputer (C) über einen Port mit einem Spannungsteiler aus einem Standard-Widerstand (R2) und dem temperaturabhängigen Bauteil (R1) verbunden ist, wobei aus der am Port anliegenden Spannung vom Mikrocomputer (C) die Temperatur des temperaturabhängigen Bauteils (R1) bestimmbar ist.
  5. Schaltungsanordnung (SA) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei es sich beim temperaturabhängigen Bauteil (R1) um einen temperaturabhängigen Widerstand, insbesondere einen NTC-Widerstand, einen PTC-Widerstand, oder ein Thermoelement, insbesondere einen Temperatursensor, handelt.
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