DE102017110925A1

DE102017110925A1 - Vorrichtung mit Leistungsschalter

Info

Publication number: DE102017110925A1
Application number: DE102017110925.0A
Authority: DE
Inventors: Christian Djelassi; Alexander Mayer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2017-11-23
Anticipated expiration: 2037-05-20
Also published as: US10381823B2; CN107404309B; DE102017110925B4; CN107404309A; US20170338646A1

Abstract

Eine Vorrichtung umfasst einen Festkörper-Leistungsschalter und eine Steuerung, die eingerichtet ist, den Leistungsschalter zu betätigen, falls wenigstens eine von mehreren Störungsbedingungen der Vorrichtung ausgelöst wird. Eine Schnittstelle ist eingerichtet, in Reaktion auf die wenigstens eine Störungsbedingung, die ausgelöst wird, ein Signal auszugeben, das einen Wert aufweist, der die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf angibt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung betreffen im Allgemeinen eine Vorrichtung mit einem Festkörper-Leistungsschalter und einer Steuerung. Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung betreffen insbesondere das Ausgeben eines Signals, das einen Wert aufweist, der wenigstens eine Störungsbedingung der Vorrichtung trennscharf auszugeben.
HINTERGRUND
Leistungsschalter werden herkömmlich verwendet, um eine Last mit einer Versorgungsspannung zu koppeln. In den letzten Jahren sind "smarte" Leistungsschaltervorrichtungen entwickelt worden, die mit einer oder mehreren Diagnosefähigkeiten und mit einem oder mehreren Schutzmerkmalen ausgerüstet sind, wie z. B. gegen Störungsbedingungen bzw. Störungszustände (engl. fault condition), wie z. B. Überlast- und Kurzschlussereignisse. In derartigen Leistungsschaltervorrichtungen kann z. B. ein Metalloxid-Halbleiter-Transistor (MOS-Transistor) als ein Leistungsschalter verwendet werden, wobei der Schalter im Fall einer Störungsbedingung in einen definierten Zustand betätigt werden kann, z. B. veranlasst werden kann, zwischen den Anschlüssen des Schalters nichtleitend zu sein.
In einigen Beispielen ist es möglich, dass der Schalter rückgesetzt wird, nachdem die Störungsbedingung beseitigt ist. Dennoch kann es erwünscht sein, die Störungsbedingung auszutesten und zu analysieren. In Referenzimplementierungen kann dies nicht möglich oder nur bis zu einem begrenzten Grad möglich sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es gibt einen Bedarf an weiterentwickelten Vorrichtungen, die einen Leistungsschalter umfassen, der wenigstens einige der oben identifizierten Nachteile überwindet oder abschwächt.
Diese Aufgabe wird von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen.
Eine Vorrichtung umfasst einen Festkörper-Leistungsschalter und eine Steuerung. Die Steuerung ist eingerichtet, den Leistungsschalter zu betätigen, falls wenigstens eine von mehreren Störungsbedingungen der Vorrichtung ausgelöst wird. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Schnittstelle. Die Schnittstelle ist eingerichtet, in Reaktion auf die wenigstens eine Störungsbedingung, die ausgelöst wird, ein Signal auszugeben, das einen Wert aufweist, der die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf, d.h. aufgelöst bzw. selektiv, angibt.
Ein Verfahren umfasst das Betätigen eines Festkörper-Leistungsschalters einer Vorrichtung, falls wenigstens eine der mehreren Störungsbedingungen der Vorrichtung ausgelöst wird. Das Verfahren umfasst ferner in Reaktion auf die wenigstens eine Störungsbedingung, die ausgelöst wird, Folgendes: Ausgeben eines Signals, das einen Wert aufweist, der die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf angibt.
Ein Verfahren umfasst das Einspeisen eines Stromimpulses durch einen Festkörper-Leistungsschalter einer Vorrichtung. Das Verfahren umfasst ferner in Reaktion auf das Einspeisen des Stromimpulses Folgendes: Überwachen eines Signals, das durch die Vorrichtung ausgegeben wird und einen Wert aufweist, der einen räumlichen Gradienten einer Umgebungstemperatur des Leistungsschalters, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, trennscharf angibt. Das Verfahren umfasst ferner basierend auf dem Überwachen Folgendes: Bestimmen einer Abkühlzeit des Leistungsschalters.
Die oben und im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte können miteinander kombiniert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG(EN)
1A ist eine schematische graphische Darstellung einer Vorrichtung, die einen Festkörper-Leistungsschalter, eine Steuerung und eine Schnittstelle umfasst, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
1B ist eine schematische graphische Darstellung mehrerer Stromquellen der Schnittstelle zum Erzeugen eines Signals, das einen Wert aufweist, der wenigstens eine ausgelöste Störungsbedingung der Vorrichtung nach 1A trennscharf angibt.
2 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
3 ist eine graphische Darstellung, die eine Vorrichtung veranschaulicht, die einen Leistungsschalter umfasst, der eine Grundlage für einige Ausführungsformen bilden kann.
4 ist eine graphische Darstellung, die eine Vorrichtung veranschaulicht, die einen Leistungsschalter umfasst, der eine Grundlage für einige Ausführungsformen bilden kann.
5 ist eine graphische Darstellung, die eine Zeitabhängigkeit eines Verhaltens einiger Vorrichtungen, die Leistungsschalter umfassen, veranschaulicht.
6 ist eine graphische Darstellung, die eine Zeitabhängigkeit eines Verhaltens einiger Vorrichtungen, die Leistungsschalter umfassen, veranschaulicht.
7 und 8 sind graphische Darstellungen, die das Verhalten einiger Vorrichtungen, die Leistungsschalter umfassen, während eines Kurzschlusses veranschaulichen.
9 ist eine graphische Darstellung, die eine Zeitabhängigkeit eines Signals gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht, das einen Wert aufweist, der eine oder mehrere Störungsbedingungen einer Vorrichtung, die einen Leistungsschalter umfasst, nicht trennscharf angibt.
10A ist eine graphische Darstellung, die eine Zeitabhängigkeit eines Signals gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht, das einen Wert aufweist, der eine ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf angibt.
10B ist eine graphische Darstellung, die verschiedene Werte des Signals veranschaulicht, die verschiedenen Störungsbedingungen für das Szenario nach 10A eindeutig zugeordnet sind.
11A ist eine graphische Darstellung, die eine Zeitabhängigkeit eines Signals gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht, das einen Wert aufweist, der eine ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf angibt.
11B ist eine graphische Darstellung, die verschiedene Werte des Signals veranschaulicht, die verschiedenen Störungsbedingungen für das Szenario nach 11A eindeutig zugeordnet sind.
12 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen bezüglich der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei angegeben, dass diese Ausführungsformen lediglich als veranschaulichende Beispiele dienen und nicht als den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung einschränkend auszulegen sind. Während z. B. eine Ausführungsform als mehrere Merkmale oder Elemente umfassend beschrieben werden kann, dient dies lediglich der Veranschaulichung, wobei in anderen Ausführungsformen einige dieser Merkmale oder Elemente weggelassen und/oder durch alternative Merkmale oder Elemente ersetzt sein können. Weiterhin können in einigen Ausführungsformen zusätzliche Merkmale oder Elemente zusätzlich zu jenen, die beschrieben werden oder in den Zeichnungen gezeigt sind, bereitgestellt sein, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale oder Elemente von verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden.
Irgendwelche Verbindungen oder Kopplungen, insbesondere elektrische Verbindungen oder Kopplungen, die in den Zeichnungen gezeigt sind oder hier beschrieben werden, können als direkte Verbindungen oder Kopplungen, d. h., als Verbindungen oder Kopplungen ohne dazwischenliegende Elemente, oder als indirekte Verbindungen oder Kopplungen, d. h., als Verbindungen oder Kopplungen mit einem oder mehreren dazwischenliegenden Elementen, implementiert sein, solange wie die allgemeine Funktion der Verbindung oder Kopplung, z. B. das Übertragen einer bestimmten Art von Informationen, im Wesentlichen aufrechterhalten wird. Die Verbindungen oder Kopplungen können als drahtbasierte Verbindungen oder Kopplungen oder als drahtlose Verbindungen oder Kopplungen oder Mischungen daraus implementiert sein.
Einige Beispiele beziehen sich auf Vorrichtungen, die einen Leistungsschalter umfassen, der eine Abschalt- oder Überlastgrenze aufweist, die im Folgenden einfach als eine Überlastgrenze oder ein Überlastschwellenwert bezeichnet wird. Wenn eine bestimmte Größe, z. B. eine Spannung, ein Strom und/oder eine Temperatur, die Überlastgrenze erreicht, wird eine Störungsbedingung der Vorrichtung oder insbesondere des Leistungsschalters ausgelöst. Wenn die Störungsbedingung ausgelöst wird, wird der Leistungsschalter betätigt. Der Leistungsschalter kann z. B. zu einer offenen Position betätigt werden. Wenn der Leistungsschalter geöffnet ist, wird er zwischen den Anschlüssen im Wesentlichen nichtleitend.
In einigen Beispielen sind mehrere verschiedene Störungsbedingungen verfügbar. Einige Störungsbedingungen können sich z. B. auf die Temperatur beziehen; während sich andere Störungsbedingungen auf einen Strom durch den Leistungsschalter beziehen können. Dann kann es mittels eines jeweiligen Signals möglich werden, zwischen den mehreren Störungsbedingungen zu unterscheiden. Hierfür kann das Signal einen Wert aufweisen, der die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf angibt. Folglich kann aus dem Wert des Signals in Erfahrung gebracht werden, welche eine oder mehreren Störungsbedingungen ausgelöst worden sind und welche eine oder mehreren Störungsbedingungen nicht ausgelöst worden sind.
Um einen derartigen trennscharfen Wert für das Signal zu erreichen, ist es möglich, den Wert des Signals basierend auf der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung aus mehreren Kandidatenwerten auszuwählen. Die Kandidatenwerte können z. B. vorgegeben sein und können in einer wohldefinierten Weise auf die möglichen Störungsbedingungen abgebildet sein. Jeder der mehreren Kandidatenwerte kann folglich einer der mehreren Störungsbedingungen eindeutig zugeordnet sein. In weiteren Beispielen kann es einige Kandidatenwerte geben, die mehr als einer der mehreren Störungsbedingungen zugeordnet sind; durch derartige Mittel ist es möglich, mehrere ausgelöste Störungsbedingungen, die zum gleichen Zeitpunkt andauernd sind, trennscharf anzugeben. Dadurch kann eine Überlagerung gemeinsam ausgelöster Störungsbedingungen aufgelöst werden.
Der Pool der Kandidatenwerte kann von wenigstens einem weiteren Wert unterschieden werden; der weitere Wert kann folglich von den mehreren Kandidatenwerten verschieden sein und kann einer Nichtstörungsbedingung der Vorrichtung eindeutig zugeordnet sein. In einer Nichtstörungsbedingung können die Überlastgrenzen nicht überschritten worden sein. Dadurch ist es möglich, auf einem hohen Niveau zwischen einer Störungsbedingung und einer Nichtstörungsbedingung zu unterscheiden, z. B. ohne die spezielle Ursache oder den speziellen Grund für die Störungsbedingung zu spezifizieren.
Im Allgemeinen kann eine umfassende Vielfalt verschiedener Störungsbedingungen im Zusammenhang mit den hier beschriebenen Techniken verwendet werden. Die spezifische Art und der spezifische Typ der Störungsbedingungen, die in Kombination mit den hier beschriebenen Techniken verwendet werden, können für das Funktionieren der offenbarten Techniken nicht relevant sein. Die Beispiele der Störungsbedingungen beziehen sich auf einen Strom durch den Leistungsschalter, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt. Der Strom durch den Leistungsschalter kann z. B. ein Source-Drain-Strom, z. B. im Fall einer Implementierung des Leistungsschalters als eine MOS-Vorrichtung, sein. Es ist außerdem möglich, einen zeitlichen Gradienten des Stroms zu betrachten. Es ist z. B. möglich, dem zeitlichen Gradienten des Stroms durch den Leistungsschalter, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, eine weitere Störungsbedingung zuzuordnen. Das heißt, der zeitliche Gradient kann zu einer zeitlichen Ableitung oder einer Größe der zeitlichen Ableitung der Zeitabhängigkeit des Stroms proportional sein. Der zeitliche Gradient kann folglich einer Änderungsrate des Stroms als eine Funktion der Zeit entsprechen. Dadurch können schnelle Änderungen des Source-Drain-Stroms detektiert werden. Eine weitere Klasse der Störungsbedingungen kann sich auf die Umgebungstemperatur, d. h., die Temperatur in der Umgebung des Leistungsschalters, beziehen. Es ist z. B. möglich, dass eine weitere Störungsbedingung als die Umgebungstemperatur des Leistungsschalters, die einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, definiert ist. Abermals ist es möglich, dass außerdem ein zeitlicher Gradient der Umgebungstemperatur als eine weitere Störungsbedingung betrachtet wird. Es ist außerdem möglich, einen räumlichen Gradienten der Umgebungstemperatur, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, als eine weitere Störungsbedingung zu betrachten. Der räumliche Gradient kann sich auf eine Ableitung der räumlichen Abhängigkeit der Temperatur beziehen. Der räumliche Gradient kann folglich einer Änderungsrate der Temperatur als eine Funktion der Position entsprechen. Der räumliche Gradient der Umgebungstemperatur kann z. B. zwischen zwei Punkten in der Umgebung des Leistungsschalters definiert sein. Die beiden Punkte können sich in verschiedenen Richtungen des Leistungsschalters befinden. Alternativ oder zusätzlich können sich die beiden Punkte in verschiedenen Abständen von dem Leistungsschalter befinden. Ein erster Punkt kann sich z. B. auf demselben Die befinden, auf dem der Leistungsschalter implementiert ist; während sich ein zweiter Punkt auf einem Chip-Träger, wie z. B. einer Leiterplatte (PCB), des Dies befinden kann. Eine noch weitere Klasse von Störungsbedingungen kann sich auf einen Spannungsabfall über dem Leistungsschalter beziehen. In einem Beispiel ist eine Störungsbedingung bezüglich des Spannungsabfalls über dem Leistungsschalter, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, definiert. Es würde außerdem möglich sein, den zeitlichen Gradienten des Spannungsabfalls über dem Leistungsschalter, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, zu betrachten.
In den verschiedenen Beispielen können verschiedene Arten und Typen von Signalen implementiert sein. Das Signal kann z. B. ein analoges Signal sein und kann einen Stromfluss oder eine Spannung umfassen. Hier kann eine Amplitude des Stromflusses die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung angeben; bzw. kann eine Amplitude der Spannung die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung angeben. Zusätzlich oder alternativ zu einer derartigen analogen Implementierung des Signals ist es außerdem möglich, eine digitale Darstellung des Signals zu implementieren. Hier ist es möglich, dass das Signal ein digitales Wort umfasst, wobei eine Zahl des digitalen Worts die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung angibt.
Im Allgemeinen können die Leistungsschalter im Kontext der vorliegenden Anmeldung als einen oder mehrere Steueranschlüsse und zwei oder mehr Lastanschlüsse umfassend beschrieben werden. Ein Öffnen und ein Schließen des Leistungsschalters (das Betätigen des Leistungsschalters) kann durch das Anlegen eines oder mehrerer Signale an den einen oder die mehreren Steueranschlüsse gesteuert werden. Wenn der Leistungsschalter geschlossen ist, stellt er eine niederohmige Verbindung zwischen wenigstens zwei seiner Lastanschlüsse bereit, so dass ein Strom zwischen den Lastanschlüssen fließen kann. Wenn der Schalter offen ist, zeigt der Leistungsschalter ein Sperrverhalten zwischen seinen Lastanschlüssen, d. h., er ist hochohmig, so dass im Wesentlichen kein Strom zwischen den Lastanschlüssen fließen kann, z. B. mit Ausnahme der unerwünschten Effekte wie eines Leckstroms usw., die in realen Vorrichtungen vorkommen können.
In einigen Ausführungsformen kann der Leistungsschalter unter Verwendung eines Feldeffekttransistors (FET) wie eines MOS-Transistors (MOSFET), eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT), eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors (JFET), eines Bipolar-Flächentransistors (BJT), eines Galliumnitrid-Transistors (GAN-Transistors), eines Siliciumcarbid-Transistors (SiC-Transistors) oder eines Transistors mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT) implementiert sein. In einem derartigen Fall können die Lastanschlüsse dem Source- und dem Drain-Anschluss des Feldeffekttransistors entsprechen, während der Steueranschluss dem Gate-Anschluss des Feldeffekttransistors entsprechen kann.
Die hier beschriebenen Vorrichtungen, die einen Leistungsschalter umfassen, können in einem umfangreichen Gebiet von Anwendungen eingesetzt werden. Moderne Automobil- und Industriesysteme verwenden z. B. smarte Leistungsschalter anstelle von Sicherungen oder elektromechanischen Schaltern für Niederspannungsanwendungen mit mittleren bis hohen Stromlasten. Die smarten Leistungsschalter sind intelligente Leistungsschalter, die mit mehreren Diagnosefähigkeiten und Schutzmerkmalen ausgerüstet sind, um verschiedene Störungsbedingungen zu identifizieren. Dadurch können Überlast- und Kurzschlussereignisse verhindert werden. Sowohl Schaltungen wie PN-Übergänge zur Temperaturabtastung, Nebenschlusswiderstände und Operationsverstärker zur Strombegrenzung/-abschaltung als auch Zener-Dioden-Klemmschaltungen ermöglichen es, gegen Überspannungen zu schützen. Aufgrund der Kosten- und Bauformoptimierungen sind smarte Leistungsschalter typischerweise bis zu den thermischen und elektrischen Grenzen beansprucht.
In den Figuren zeigt nun 1 einen schematischen Blockschaltplan einer Leistungsschaltervorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform. Die Leistungsschaltervorrichtung 100 nach 1 umfasst einen Leistungsschalter 130. Ein erster Lastanschluss des Leistungsschalters 130 ist mit einer ersten Versorgungsspannung 125, z. B. einer positiven Versorgungsspannung, gekoppelt. Eine Induktivität 123 repräsentiert eine Induktivität der Kopplung, z. B. der Verdrahtung, zwischen dem Leistungsschalter 130 und der ersten Versorgungsspannung 125. Ein zweiter Lastanschluss des Leistungsschalters 130 ist mit einer Last 122 gekoppelt, die wiederum mit einer zweiten Versorgungsspannung 126, z. B. Masse oder einer negativen Versorgungsspannung, gekoppelt ist. Eine Induktivität 121 repräsentiert eine Induktivität einer Kopplung zwischen der Last 122 und dem Leistungsschalter 130, z. B. eine Induktivität einer Verdrahtung.
Ein Steueranschluss des Leistungsschalters 130 ist an eine Überlaststeuerung 115 gekoppelt. Die Überlaststeuerung 115 kann eingerichtet sein, den Leistungsschalter 130 unter bestimmten Störungsbedingungen, z. B. wenn eine Überlastgrenze, z. B. hinsichtlich eines Spannungsabfalls über dem Leistungsschalter, eines durch den Leistungsschalter fließenden Stroms und/oder einer Temperatur des Leistungsschalters, erreicht ist, zu öffnen. Alternativ oder zusätzlich können andere Kriterien für das Abschalten, d. h., das Öffnen des Leistungsschalters, verwendet werden. In einigen Fällen kann das Öffnen des Leistungsschalters verursachen, dass eine in den Induktivitäten 123 oder 121 oder anderen an den Leistungsschalter 130 gekoppelten Induktivitäten gespeicherte Energie über den Leistungsschalter "entladen", insbesondere geklemmt, wird, was später etwas ausführlicher erklärt wird. Für dieses Klemmen kann eine spezifische Klemm-Schaltungsanordnung wie eine Zener-Diode bereitgestellt sein oder können inhärente Eigenschaften des Leistungsschalters, wie eine inhärente in Sperrrichtung gepolte Diode, die durchbrechen kann, verwendet werden, was später erklärt wird.
Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Schnittstelle 116. Die Schnittstelle 116 ist eingerichtet, ein Signal 150, z. B. ein analoges Signal und/oder ein digitales Signal, auszugeben. Das Signal 150 kann im Lauf der Zeit verschiedene Werte aufweisen (eine Zeitabhängigkeit des Signals). Mittels der verschiedenen Werte des Signals 150 ist es möglich, eine oder mehrere Störungsbedingungen, die durch die Überlaststeuerung 115 ausgelöst worden sind, anzugeben. Insbesondere wird es möglich, zwischen wenigstens einer Störungsbedingung, die tatsächlich durch die Überlaststeuerung 115 ausgelöst worden ist und die die Betätigung des Leistungsschalters 130, z. B. zu einer offenen Position, verursacht hat; und den nicht ausgelösten Störungsbedingungen, die durch die Überlaststeuerung 115 nicht ausgelöst worden sind und die Betätigung des Leistungsschalters 130 nicht verursacht haben, zu unterscheiden. Eine derartige trennscharfe Angabe der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung ermöglicht eine Analyse- und Fehlersuchfunktionalität. Es wird eine genauere Handhabung der Störungsbedingungen möglich.
Hierfür kann die Schnittstelle 116 ein oder mehrere Elemente umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Folgendes umfasst: einen Mikroprozessor; eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine Stromquelle; und eine Spannungsquelle.
1B veranschaulicht die Aspekte bezüglich der Schnittstelle 116. In dem Beispiel nach 1B umfasst die Schnittstelle 116 drei Stromquellen 171–173. Es ist möglich, dass die drei Stromquellen 171–173 unabhängig betrieben werden. Die Ausgänge der drei Stromquellen 171–173 werden kombiniert; dadurch wird das Signal 150 als eine Überlagerung der durch jede der Stromquellen 171–173 bereitgestellten Ströme bereitgestellt.
Jede der Stromquellen 171–173 kann z. B. einer speziellen Störungsbedingung zugeordnet sein. Die Stromquelle 171 kann z. B. der Störungsbedingung zugeordnet sein, bei der der Strom durch den Leistungsschalter einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt; die Stromquelle 172 kann einer Störungsbedingung zugeordnet sein, bei der die Umgebungstemperatur des Leistungsschalters einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt; während die Stromquelle 173 der Störungsbedingung zugeordnet sein kann, bei der der räumliche Gradient der Umgebungstemperatur einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt. Falls eine bestimmte der Störungsbedingungen durch die Steuerung 115 ausgelöst wird, gibt die jeweilige Stromquelle 171–173 einen endlichen, von null verschiedenen Strom aus. Falls eine bestimmte der Störungsbedingungen durch die Steuerung 115 nicht ausgelöst wird, gibt die jeweilige Stromquelle 171–173 keinen Strom aus, d. h., einen Strom, der die Amplitude null aufweist. Hierfür können die Stromquellen 171–173 digital steuerbar sein, z. B. mittels eines digitalen Steuersignals, das durch die Überlaststeuerung 115 erzeugt wird.
1B ist ein Beispiel. In anderen Beispielen kann eine kleinere oder eine größere Anzahl von Stromquellen bereitgestellt sein. In weiteren Beispielen kann das Signal 150 nicht einer Überlagerung der verschiedenen Amplituden der Ströme, die verschiedenen Störungsbedingungen zugeordnet sind, entsprechen.
2 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Im Block 201 werden mehrere Störungsbedingungen überwacht, z. B. durch die Steuerung 115. Dies kann das Testen, z. B. an bestimmten sich wiederholenden zeitlichen Abtastwerten, ob irgendeine der mehreren Störungsbedingungen ausgelöst worden ist, umfassen.
Als Nächstes wird im Block 202 geprüft, ob wenigstens eine Störungsbedingung ausgelöst wird. Der Block 202 kann das Ausführen eines Schwellenwertvergleichs zwischen einer jeweiligen Observablen, die jeder der Störungsbedingungen zugeordnet ist, und einer zugeordneten Schwellen-Überlastgrenze umfassen. In Abhängigkeit von dem Schwellenwertvergleich kann beurteilt werden, ob die jeweilige Störungsbedingung ausgelöst worden ist.
Falls wenigstens eine Störungsbedingung ausgelöst worden ist, wird der Block 203 ausgeführt. Im Block 203 wird der Leistungsschalter 130 betätigt. In typischen Szenarios kann 203 das Öffnen des Leistungsschalters 130, d. h., das Unterbrechen einer Source-Drain-Verbindung einer MOSFET-Implementierung des Leistungsschalters 130 umfassen.
Dann wird bei 204 und in Reaktion auf das Auslösen der wenigstens einen Störungsbedingung das Signal 150 ausgegeben. Der Wert des Signals 150 gibt die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf an. Folglich kann aus dem Wert des im Block 204 ausgegebenen Signals 150 in Erfahrung gebracht werden, welche eine oder welche mehreren Störungsbedingungen der Grund für das Betätigen des Leistungsschalters im Block 203 gewesen sind.
In 3 ist eine Leistungsschaltervorrichtung 100, die einen Leistungsschalter 130 und verschiedene Schaltungsanordnungen, die dem Leistungsschalter zugeordnet sind, umfasst, gezeigt. Die Leistungsschaltervorrichtung 100 nach 3 kann die Grundlage verschiedener Ausführungsformen bilden. Die Leistungsschaltervorrichtung 100 nach 3 kann z. B. in einigen Implementierungen mit einer Steuerung wie der Steuerung 115 nach 1A kombiniert sein.
Die Leistungsschaltervorrichtung 100 nach 3 umfasst einen MOSFET 130, der als ein Leistungsschalter wirkt, um eine Versorgungsspannung, z. B. eine Batteriespannung VBat, mit einer Last selektiv zu koppeln, wobei die Last im Fall nach 3 durch eine Glühlampe 337 repräsentiert ist. Ein Gate-Anschluss des Leistungs-MOSFET 130 ist an einen Ausgang eines Gate-Treibers und Pegelschiebers 336 gekoppelt. Über den Gate-Treiber und Pegelschieber 336 kann der Schalter unter Verwendung eines Ein-Aus-Signals selektiv betätigt werden und folglich ein- oder ausgeschaltet werden, wobei ein "Ein-" Zustand im Kontext der vorliegenden Anmeldung einem geschlossenen Zustand entspricht, während ein "Aus-" Zustand einem offenen Zustand entspricht.
Der Gate-Treiber und Pegelschieber 336 empfängt zusätzlich ein Signal von einem Temperatursensor, der in dem Beispiel nach 3 durch einen Transistor 331 und eine Stromquelle 332 ausgebildet ist. Der Transistor 331 kann ein Bipolartransistor sein, dessen PN-Übergänge ihr Verhalten bei sich ändernder Temperatur ändern. In anderen Ausführungsformen kann irgendeine andere herkömmliche Implementierung eines Temperatursensors verwendet werden. Der Temperatursensor 331, 332 ist in räumlicher Nähe des Leistungsschalters 130 implementiert; insbesondere ist der Temperatursensor 331, 332 auf demselben Die wie der Leistungsschalter 130 implementiert. Der Temperatursensor 331, 332 kann eine Umgebungstemperatur des Leistungsschalters 130 abtasten.
Weiterhin umfasst die Leistungsschaltervorrichtung nach 3 einen Strombegrenzer 333. Der Strombegrenzer oder die Überstrom-Abschaltschaltung 333 empfängt ein Maß eines über die Lastanschlüsse des Leistungs-MOSFET 130 fließenden Stroms durch das Messen eines Spannungsabfalls über einem Abtastwiderstand 334 und kann den Gate-Anschluss des Leistungs-MOSFET 130 steuern oder abschalten, um einen Überstrom zu verhindern. Es kann außerdem eine andere Schaltungsanordnung bereitgestellt sein, z. B. Nebenschlusswiderstände zur Strombegrenzung. Weiterhin ist eine Zener-Dioden-Klemmschaltung 335 als ein Überspannungsschutz bereitgestellt. Die gezeigte Leistungsschaltervorrichtung 100 dient lediglich Veranschaulichungszwecken, wobei in anderen Leistungsschaltervorrichtungen z. B. nur einige der gezeigten Merkmale oder Elemente und/oder alternative Merkmale oder Elemente bereitgestellt sein können.
In 4 ist ein weiteres Beispiel einer Leistungsschaltervorrichtung 442, die als eine Grundlage für Ausführungsformen dient, zusammen mit einer zugeordneten Schaltungsanordnung gezeigt. In dem Beispiel nach 4 umfasst die Leistungsschaltervorrichtung 442 einen Leistungs-MOSFET 443 als einen Leistungsschalter, der in dem Beispiel nach 4 dazu dient, eine Versorgungsspannung, z. B. eine Batteriespannung, 417 mit einer Last 422 zu koppeln. In dem Beispiel nach 4 ist die Last 422 durch ein Glühlampensymbol repräsentiert, obwohl andere Lasten ebenso verwendet werden können.
Eine Impedanz, insbesondere ein Widerstand und/oder eine Induktivität, einer Verdrahtung von der Versorgungsspannung 417 bis zu einem Versorgungsspannungseingang der Leistungsschaltervorrichtung 442 ist in 4 als 442 beschriftet, während eine Impedanz, z. B. ein Widerstand und/oder eine Induktivität, einer Verdrahtung von einer Ausgangs-Anschlussfläche 420 der Leistungsschaltervorrichtung 442 bis zu der Last 422 in 4 als 419 beschriftet ist. Alle Elemente der Leistungsschaltervorrichtung 442 in einigen Ausführungsformen können in einem einzigen Chip oder Die implementiert sein, obwohl andere Ausführungsformen mehr als einen Die verwenden können. Zusätzlich kann eine Ausgangskapazität 421 bereitgestellt sein, wobei die Leistungsschaltervorrichtung 442 in einigen Ausführungsformen über einen Widerstand 445 an Masse gekoppelt sein kann.
Die Leistungsschaltervorrichtung 442 kann durch einen Mikrocontroller 440, der mit der Leistungsschaltervorrichtung 442 gekoppelt sein kann, wie gezeigt ist, gesteuert sein, wobei in der Kopplung ein Widerstand 441 enthalten ist. Dies dient jedoch lediglich als ein Beispiel.
Die Signale von dem Mikrocontroller 440 werden über eine ESD-Schutzschaltungsanordnung 447 einer Treiberlogik 448 der Leistungsschaltervorrichtung 442 bereitgestellt. Die Treiberlogik 448 steuert eine Gate-Steuerung und Ladungspumpe 414, die wiederum einen Gate-Anschluss des Leistungs-MOSFET 443 steuert.
Weiterhin umfasst die Leistungsschaltervorrichtung 442 in der gezeigten Ausführungsform einen Temperatursensor 412, wie z. B. in 3 gezeigt ist, um an einer Übertemperaturdetektion 410 eine Übertemperatur zu detektieren. Die Übertemperaturdetektion 410 ist an die Treiberlogik 441 gekoppelt und kann z. B. die Treiberlogik 448 steuern, um den Leistungs-MOSFET 443 zu öffnen, falls eine Übertemperatur detektiert wird.
Weiterhin umfasst der Leistungsschalter 442 in dem Beispiel nach 4 eine Laststromabtast- und Offene-Last-Detektions-Schaltung 415, die einen Laststrom abtasten kann. In Abhängigkeit von dem Laststrom kann die Treiberlogik 448 gesteuert werden, den Schalter zu öffnen oder zu schließen. Weiterhin kann eine Überstromschaltgrenze 413 festgelegt sein, wobei beim Erreichen dieser der Schalter 443 z. B. geöffnet werden kann. Diese Funktion kann z. B. dem Strombegrenzer 333 nach 4 entsprechen.
Weiterhin kann die Leistungsschaltervorrichtung nach 4 einen Spannungssensor 449 zum Überwachen der Versorgungsspannung 417 und zum Steuern der Treiberlogik 448 in Reaktion darauf und eine Durchlassspannungsabfalldetektion 416, um einen Spannungsabfall über dem Leistungsschalter 443 zu detektieren und abermals die Treiberlogik 448 in Reaktion darauf zu steuern, umfassen.
Weiterhin kann der Transistor 443 eine in Sperrrichtung gepolte Diode 444, entweder in der Form einer parasitären Diode oder in der Form einer absichtlich implementierten Diode, aufweisen, die zu seinem Source- und seinem Drain-Anschluss parallelgeschaltet ist, die im Fall von Abschaltungen einen Dissipationsweg bilden kann. Im Fall eines Kurzschlusses der Last 422 (wie durch einen Pfeil in 4 veranschaulicht ist) kann z. B. ein hoher Strom abgetastet werden und kann die Überstromschaltgrenze 413 den Leistungsschalter 443 steuern, um ihn zu öffnen, was außerdem als eine Notabschaltung bezeichnet wird. In diesem Fall kann die in den Induktivitäten 418, 419 gespeicherte Energie über die Diode 444 entladen werden. Dies kann in einigen Fällen zu einer vergleichsweise hohen Temperatur des Leistungsschalters 443 führen.
Derartige Kurzschlüsse können nicht nur aufgrund einer fehlerhaften Verdrahtung, fehlerhafter Lasten oder anderer Störungen auftreten, sondern können außerdem bestimmten Anwendungen inhärent sein. Falls eine Last wie die Last 337 nach 3 oder die Last 422 nach 4z. B. eine Glühlampe ist, wie veranschaulicht ist, ist beim ersten Einschalten der Glühlampe, d. h., dem Schließen eines zugeordneten Leistungsschalters, eine Glühwendel der Glühlampe immer noch kalt. Eine kalte Glühwendel einer Glühlampe weist typischerweise einen sehr geringen Widerstand ähnlich zu einem Kurzschluss auf. In einem derartigen Fall kann der Leistungsschalter 443 z. B. durch den Mikrocontroller 440 gesteuert werden, das Einschalten der Glühlampe nach einer Notabschaltung aufgrund des Überstroms wiederholt erneut zu versuchen. In einigen Fällen kann bei jeder Wiederholung eine Glühwendel der Glühlampe mehr erwärmt werden, was ihren Widerstand erhöht, bis ein stabiler Betrieb erhalten wird. In einigen Fällen kann die Anzahl der Wiederholungen oder der erneuten Versuche, bis ein stabiler Zustand für eine derartige Glühlampe erreicht ist, von einer Spannung abhängen. In Automobilanwendungen kann eine Versorgungsspannung z. B. nicht sehr stabil sein, was zu Variationen führt.
Ein derartiges Verhalten ist in 5 veranschaulicht. 5 zeigt Beispiele zum Einschalten einer kalten Glühlampe über einen Leistungsschalter für drei verschiedene Versorgungsspannungen. In 5 ist der Strom gegen die Zeit graphisch dargestellt. Die Kurve 552 (die punktierte Linie in 5) zeigt das Verhalten für eine relativ tiefe Spannung, wobei in diesem Fall in einem Beispiel keine Notabschaltung ausgeführt wird, weil sich ein Strom unter einer Abschaltgrenze befindet. Eine Kurve 551 (die gestrichelte Linie) zeigt das Verhalten für eine etwas höhere Spannung, wo der Strom, z. B. aufgrund der höheren Spannung, eine Abschaltgrenze übersteigt, die in dem vorliegenden Fall etwa 80 A betragen kann, was zu einer Notabschaltung führt. In dem gezeigten Beispiel sind sieben Wiederholungen des Einschaltens erforderlich, bis ein stationärer Betrieb erreicht ist. Die Kurve 550 (die Falllinie) zeigt das Verhalten für eine noch höhere Spannung, bei der noch mehr Wiederholungen erforderlich sind. Wie aus den Kurven 551 und 550 ersichtlich ist, nimmt der Strom für jede Wiederholung im Vergleich zu dem vorhergehenden Versuch langsam ab, was z. B. auf eine Glühwendel einer Glühlampe zurückzuführen ist, die sich allmählich erwärmt und folglich ihren Widerstand erhöht, was wiederum zu einem geringeren Strom führt.
In 6 zeigt eine Kurve 660 ein beispielhaftes Verhalten im Fall eines wirklichen Kurzschlusses. In einem derartigen Fall können viele Wiederholungen ausgeführt werden, wenn nicht eine verwendete Leistungsschaltervorrichtung eine eingebaute Wiederholungsgrenze (z. B. 8 Wiederholungen, 10 Wiederholungen usw.) aufweist, nach denen z. B. ein steuernder Mikrocontroller wie der Mikrocontroller 440 nach 4 irgendwelche weiteren erneuten Versuche stoppt und die Leistungsschaltervorrichtung permanent offen lässt, z. B. bis nach einer Reparatur einer kurzgeschlossenen Verbindung ein Rücksetzen extern angewendet wird.
Eine Störungsbedingung kann durch verschiedene unterschiedliche Maße detektiert werden. Es kann z. B. eine Temperatur eines Leistungsschalters überwacht werden, z. B. unter Verwendung des Temperatursensors 331, 332 nach 3 oder des Temperatursensors 412 nach 4. Wenn eine Temperaturgrenze oder ein Temperaturschwellenwert, z. B. in der Größenordnung zwischen 150 °C und 200 °C, überschritten wird, kann der Leistungsschalter geöffnet werden (eine Übertemperatur-Störungsbedingung). In anderen Ausführungsformen kann ein Temperaturanstieg entsprechend einem zeitlichen Gradienten und/oder einem räumlichen Gradienten als ein Kriterium genommen werden, z. B. ein Temperaturanstieg, der einen bestimmten Schwellenwert übersteigt. Ein derartiger Schwellenwert kann sich z. B. zwischen 60 und 100 K, z. B. etwa 80 K, befinden (eine Deltatemperatur-Störungsbedingung). Hier kann ein Unterschied der auf dem Die des Leistungsschalters und der PCB abgetasteten Temperaturen unter Verwendung von zwei separaten Temperatursensoren detektiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine Stromgrenze oder ein Stromschwellenwert überwacht werden, z. B. zwischen 60 und 100 A, z. B. etwa 80 A, (eine Überstrom-Störungsbedingung). Der Source-Drain-Strom eines MOSFET, der den Leistungsschalter implementiert, kann überwacht werden; alternativ oder zusätzlich kann der Laststrom zu einer mit dem Leistungsschalter verbundenen Last überwacht werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Spannungsabfall über einem Leistungsschalter – z. B. eine Drain-Source-Spannung, falls ein Feldeffekttransistor als ein Schalter verwendet wird – genommen werden. In einigen Beispielen kann die Spannung nur nach einer Übergangsphase nach dem Einschalten und/oder nach einem Austastzeitraum überwacht werden. In Abhängigkeit von einer verwendeten Technik kann sich der Spannungsschwellenwert z. B. in der Größenordnung von 2 Volt befinden.
Jede einzelne Störungsbedingung, wie sie oben umrissen worden ist, kann zur Betätigung des Leistungsschalters, z. B. zu einer offenen Position, führen. Folglich ist es möglich, alle der oben identifizierten Störungsbedingungen zu überwachen.
7 veranschaulicht die Aspekte des Verhaltens verschiedener Parameter während einer Störungsbedingung, die zu einer Notabschaltung aufgrund einer Überlast, d. h., dem Öffnen eines Leistungsschalters, führt. 7 veranschaulicht außerdem eine Entladung der z. B. in den Induktivitäten gespeicherten Energie. 7 veranschaulicht das Verhalten des Stroms, der Temperatur und der Spannung während eines derartigen Ereignisses nach dem Auslösen der Störungsbedingung.
Eine Kurve 771 (die Falllinie in 7) veranschaulicht einen Laststrom. Bei einem Strom von ein klein wenig über 100 A wird ein Öffnen des Leistungsschalters eingeleitet. Eine Kurve 700 (die dünne Volllinie) veranschaulicht eine Drain-Source-Spannung über einem Leistungsschalter während des Ereignisses. Schließlich veranschaulicht eine Kurve 772 (die punktierte Linie) die Temperatur des Leistungsschalters. Wie ersichtlich ist, steigt aufgrund einer Entladungsklemmung (z. B. von den Induktivitäten) nach dem Öffnen des Leistungsschalters die Temperatur signifikant an. Die Temperaturskala ist auf der rechten Seite der 7 in Grad Celsius durch das Anwenden eines Spannungsäquivalents veranschaulicht.
8 zeigt eine ähnliche graphische Darstellung wie 7 für drei sich wiederholende Ereignisse. Eine Kurve 881 veranschaulicht eine Drain-Source-Spannung, eine Kurve 880 veranschaulicht eine Temperatur und eine Kurve 882 veranschaulicht einen Laststrom. Wie erwähnt worden ist, kann eine Anzahl der Wiederholungen in einigen Ausführungsformen vorgegeben sein oder kann vom Anwender konfigurierbar sein, z. B. null (keine Wiederholungen), eine ganzzahlige Anzahl von Wiederholungen oder unendlich (d. h., eine unendliche Anzahl von erneuten Versuchen).
Wie bereits erwähnt worden ist, können derartige erneute Versuche, d. h., Wiederholungen, bei dem zugeordneten Temperaturanstieg z. B. die Lebensdauer eines verwendeten Leistungsschalters verkürzen oder zu einer Störung des Leistungsschalters führen.
9 veranschaulicht die Aspekte bezüglich einer Bezugsimplementierung eines Signals 904, das irgendeine der Störungsbedingungen, die ausgelöst worden ist, nicht trennscharf angibt. Die Kurve 901 veranschaulicht die an den Anschluss, der in 4 als IN beschriftet ist, angelegte Spannung. Die Kurve 902 veranschaulicht das Vorhandensein einer Störungsbedingung. Der Zeitpunkt, zu dem die Störungsbedingung ausgelöst wird, ist in 9 durch den Pfeil markiert (entsprechend der Stufe in der Kurve 902).
In dem Beispiel nach 9 entspricht die Störungsbedingung dem Strom durch den Leistungsschalter, der einen zugeordneten Schwellenwert 950 übersteigt. Dies ist durch die Kurve 903 veranschaulicht, die der Stromausgabe zu der Last entspricht; dies ist der Strom, der an dem Anschluss, der in 4 als OUT, beschriftet ist, bereitgestellt wird. Die Kurve 903 übersteigt aufgrund der sich wiederholenden erneuten Versuche des Schließens des Leistungsschalters dreimal den Schwellenwert 950.
Die Kurve 904 bezeichnet den Strom des Signals, das an dem Anschluss bereitgestellt wird, der in 4 als IS beschriftet ist. Dieser Anschlussstift wird manchmal als die Stromabtastung bezeichnet. Der Widerstand 441 nach 4 setzt diesen Strom in eine Spannung um, die abgetastet werden kann, z. B. durch einen Analog-digital-Umsetzer des Mikrocontrollers 440. Das Signal 904 entspricht einem Verhältnis, das manchmal als kILIS bezeichnet wird, oder dem Proportionalitätsfaktor k von IL (die Kurve 903) zu IS. Das Signal 903 kann z. B. unter Verwendung eines Stromspiegels erzeugt werden, der den Laststrom 903 spiegelt. Die Amplitude des Signals 904 während der Störungsbedingung ist signifikant höher als während der Nichtstörungsbedingung. Die Amplitude des Signals 904 spiegelt jedoch nicht die verschiedenen Typen der Störungsbedingungen wieder. Mit anderen Worten, die Amplitude des Signals 904 ändert sich nicht signifikant, falls verschiedene Störungsbedingungen – wie z. B. eine Übertemperatur, ein Überstrom usw. – ausgelöst werden.
Ein derartiges nicht trennscharfes Verhalten des Signals 904 weist bestimmte Nachteile auf. Es ist z. B. nicht leicht möglich, aufzulösen, welche spezielle Störungsbedingung ausgelöst wurde. Folglich ist in Produktionstests keine direkte Rückkopplung verfügbar, um zu prüfen, ob alle Schutzmechanismen, die den verschiedenen Störungsbedingungen zugeordnet sind, funktionsfähig sind. Dies erfordert ein komplizierteres Testen. Das Testen kann zeitaufwendig sein. Die Produktionstests der Übertemperatur- und Deltatemperatur-Störungsbedingungen sind z. B. manchmal durch einen sogenannten kalten Test und heißen Test indirekt implementiert. Bei einem kalten Test wird typischerweise eine Umgebungstemperatur von etwa minus 40° Celsius angewendet, um zu prüfen, dass die entsprechenden Schutzmechanismen betriebsbereit sind. Dann entspricht der anfängliche Schutzmechanismus, der eine zugeordnete Störungsbedingung auslöst, der Deltatemperatur. Mittels der Zeitverzögerung zwischen dem Anwenden der kalten Umgebungstemperatur und dem Anstieg des Signals 904 bis zu der Störungsbedingung kann das Deltatemperaturereignis indirekt überwacht werden. Andererseits ist der anfängliche Schutzmechanismus, der eine zugeordnete Störungsbedingung während eines heißen Testes auslöst, typischerweise eine Übertemperatur; hier gibt der Zeitraum bis zu dem Signal 904 die Störungsbedingung an, wobei das Übertemperaturereignis indirekt überwacht werden kann. Wie ersichtlich ist, sind zwei Tests erforderlich, um die Übertemperatur- und Deltatemperatur-Störungsbedingungen zu testen, was zeitaufwendig und teuer ist. Es ist z. B. erforderlich, dass die Umgebungstemperatur unabhängig von dem Strom durch den Leistungsschalter geändert wird.
10A veranschaulicht die Aspekte bezüglich der Zeitabhängigkeit des Signals 150. 10A entspricht im Allgemeinen 9, wobei jedoch das an dem Anschluss IS ausgegebene Signal 150 gemäß den hier beschriebenen Techniken implementiert ist. Insbesondere veranschaulicht 10A die Aspekte bezüglich des Signals 150, das die ausgelöste Störungsbedingung trennscharf angibt. In dem Beispiel nach 10A werden drei verschiedene Störungsbedingungen 1011–1013 seriell ausgelöst. Zuerst wird eine Überstrom-Störungsbedingung 1011 ausgelöst; später wird eine Deltatemperatur-Störungsbedingung 1012 ausgelöst und schließlich wird eine Übertemperatur-Störungsbedingung 1013 ausgelöst. Abermals markieren die Pfeile den Zeitpunkt, zu dem die jeweilige Störungsbedingung 1011–1013 ausgelöst wird. Bevor die jeweils nächste Störungsbedingung 1011–1013 ausgelöst wird, wird die vorhergehende Störungsbedingung 1011–1013 beseitigt. In anderen Beispielen können die Störungsbedingungen 1011–1013 wenigstens teilweise zeitlich überlappend andauern.
Wie in 10A veranschaulicht ist, nimmt das Signal 150 – gemäß den ausgelösten Störungsbedingungen 1011–1013 – verschiedene Werte 1051–1052, 1055 an. Die Amplitude des Stroms, der dem Signal 150 zugeordnet ist, die dem Wert 1051 entspricht, gibt die Störungsbedingung 1011 an; die Amplitude des Stroms, der dem Signal 150 zugeordnet ist, die dem Wert 1052 entspricht, gibt die Störungsbedingung 1012 an; die Amplitude des Stroms, der dem Signal 150 zugeordnet ist, die dem Wert 1053 entspricht, gibt die Störungsbedingung 1013 an. Falls die Störungsbedingung 1011 ausgelöst wird (was durch den Pfeil in 10A angegeben ist), nimmt das Signal 150 den Wert 1051 an. Das Signal 150, das diesen Wert 1051 aufweist, wird ausgegeben, während und solange wie die Störungsbedingung 1011 andauernd ist. Sobald die Störungsbedingung 1011 beseitigt ist, nimmt das Signal 150 abermals den Anfangswert 1055 an.
Wie aus 10A ersichtlich ist, ist es folglich möglich, den Wert des Signals 150 aus mehreren Kandidatenwerten 1051–1053 basierend auf der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung 1011–1013 auszuwählen. Jeder der mehreren Kandidatenwerte 1051–1053 ist einer der mehreren Störungsbedingungen 1011–1013 eindeutig zugeordnet.
Der Wert 1055 ist von den mehreren Kandidatenwerten 1051–1053 verschieden und ist der Nichtstörungsbedingung 1018 der Vorrichtung eindeutig zugeordnet. Vor dem Auslösen jeder der Störungsbedingungen 1011–1013 und nachdem die jeweilige Störungsbedingung 1011–1013 beseitigt worden ist, nimmt das Signal 150 den Wert 1055 an, der der Nichtstörungsbedingung 1018 zugeordnet ist.
10B veranschaulicht die Aspekte bezüglich der verschiedenen Werte 1051–1053 des Signals 150, die den verschiedenen Störungsbedingungen 1011–1013 zugeordnet sind. Insbesondere veranschaulicht 10B die Aspekte bezüglich der verschiedenen Amplitudenbereiche des Stromflusses, der dem Signal 150 zugeordnet ist. Wie aus 10B ersichtlich ist, sind die verschiedenen Werte 1051–1053, die die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung 1011–1013 trennscharf angeben, verschiedenen Amplitudenbereichen des Stromflusses zugeordnet. Die Amplitudenbereiche sind alles Unterbereiche eines Gesamtbereichs (in dem Beispiel nach 10B 4,4 mA–10 mA), der im Allgemeinen das Vorhandensein irgendeiner Störungsbedingung spezifiziert. Jede der mehreren Störungsbedingungen 1011–1013 ist folglich dem jeweiligen Amplitudenbereich des Stromflusses des wenigstens einen Signals 150 eindeutig zugeordnet. Die Werte 1051–1053, die den mehreren Störungsbedingungen 1011–1013 zugeordnet sind, sind wiederum alle größer als der von null verschiedene Minimalwert 1050 des Stromflusses, der der Nichtstörungsbedingung 1018 des Leistungsschalters zugeordnet ist.
Während in dem Beispiel nach 10B jeder Wert 1051–1053 eine einzelne Störungsbedingung 1000–1013 trennscharf angibt, würde es in anderen Implementierungen außerdem vorstellbar sein, zusätzliche Werte zu definieren, die eine Kombination aus zwei oder mehr Störungsbedingungen 1011–1013 angeben, die gleichzeitig vorhanden sind. Es könnte z. B. ein zusätzlicher Wert definiert sein, der eine kombinierte Überstrom-Störungsbedingung 1011 und Deltatemperatur-Störungsbedingung 1012 angibt; gleichermaßen könnte ein zusätzlicher Wert definiert sein, der eine kombinierte Überstrom-Störungsbedingung 1011 und Übertemperatur-Störungsbedingung 1013 angibt; usw. Falls eine ausreichende Anzahl verschiedener Werte für das Signal 150 definiert ist, ist es folglich möglich, dass das Signal 150 jede der ausgelösten Störungsbedingungen 1011–1013 trennscharf angibt.
Weil in dem Szenario nach 10B die Werte des Signals 150, die zwei oder mehr Störungsbedingungen 1011–1013 angeben, die in einer kombinierten Weise ausgelöst werden, nicht verfügbar sind, ist jeder der Störungsbedingungen 1011–1013 eine Priorität 1099 zugeordnet. In dem Beispiel nach 10B weist die Störungsbedingung 1011, die ein Strom durch den Leistungsschalter ist, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, eine zugeordnete erste Priorität 1099 auf; während die Störungsbedingung 1012, die ein räumlicher Gradient der Temperatur ist, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, eine zugeordnete zweite Priorität 1099 aufweist; während die Störungsbedingung 1013, die eine Umgebungstemperatur des Leistungsschalters ist, die einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, eine dritte Priorität 1099 aufweist. Die erste Priorität 1099 der Überstrom-Störungsbedingung 1011 ist größer als die zweite Priorität 1099 der Deltatemperatur-Störungsbedingung 1012; während die zweite Priorität 1099 der Deltatemperatur-Störungsbedingung 1012 höher als die dritte Priorität 1099 der Übertemperatur-Störungsbedingung 1013 ist. In einem Beispiel, in dem die Überstrom-Störungsbedingung 1011 und die Übertemperatur-Störungsbedingung 1013 gleichzeitig ausgelöst werden/zum gleichen Zeitpunkt vorhanden sind, weist das Signal 150 den Wert 1051 auf; dadurch gibt das Signal 150 nur die Störungsbedingung 1011 an, während es die Störungsbedingung 1013 nicht angibt. Dies ist so, weil die Störungsbedingung 1011 im Vergleich zu der Störungsbedingung 1013 die höhere Priorität 1099 aufweist. Im Ergebnis gibt das Signal 150 eine bestimmte der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung 1011–1013 an; während es die verbleibende eine oder die verbleibenden mehreren der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung 1011–1013 nicht angibt.
Die 11A und 11B entsprechen den 10A bzw. 10B. In dem Szenario nach den 11A und 11B ist jedoch ein weiterer Wert 1056 des Signals 150 definiert. Der Wert 1056 ist von den mehreren Kandidatenwerten 1051–1053, die den verschiedenen Störungsbedingungen 1011–1013 eindeutig zugeordnet sind, verschieden. Der Wert 1056 ist außerdem von dem Wert 1050, der den Nichtstörungszustand angibt, verschieden. Der Wert 1056 gibt eine gespeicherte Störungsbedingung 1019 (engl. latched fault condition) in Reaktion auf die vorher ausgelöste Störungsbedingung 1011–1013, die beseitigt worden ist, an. Folglich kann die gespeicherte Störungsbedingung 1019 fortbestehen, bis z. B. ein Rücksetzereignis (engl. reset event) ausgeführt wird. Während der gespeicherten Störungsbedingung 1019 kann der Leistungsschalter funktionsfähig und betriebsfähig sein, d. h., er kann zu der offenen Position oder zu der geschlossenen Position betätigt werden.
Während bezüglich der vorhergehenden Figuren Beispiele erörtert worden sind, bei denen das Signal 150 einen Stromfluss umfasst, der verschiedene Amplituden des entsprechenden Stroms, der die verschiedenen Störungsbedingungen codiert, annehmen kann, ist es in weiteren Beispielen möglich, dass entsprechende Techniken für das Signal 150 verwendet werden, das ein digitales Wort umfasst, wobei die Zahl des digitalen Worts die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung angibt. Alternativ oder zusätzlich ist es außerdem möglich, dass das Signal 150 eine Spannung umfasst, wobei eine Amplitude der Spannung die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung angibt. Als solche sind die oben erörterten Beispiele nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, in denen das Signal 150 durch einen Strom implementiert ist.
12 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Im Block 1201 wird ein Dissipationsverlust erzeugt, z. B. durch das Einspeisen eines Stromimpulses in einen Leistungsschalter einer getesteten Vorrichtung. Der Stromimpuls kann z. B. in einen Leistungsschalter eingespeist werden, wie er bezüglich der vorhergehenden Figuren erörtert worden ist. Der Stromimpuls kann ein Teststromimpuls sein, der eine wohldefinierte Amplitude aufweist.
Im Block 1202 wird das Signal 150 überwacht, es kann z. B. eine zeitliche Variation des Signals 150 wiederholt abgetastet und überprüft werden. Der Wert des Signals 150 gibt einen räumlichen Gradienten einer Umgebungstemperatur des Leistungsschalters an, in den der Teststromimpuls eingespeist wird. Ausführlich kann der Wert des Signals 150 den räumlichen Gradienten der Umgebungstemperatur, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, angeben.
Der Wert des Signals 150 kann z. B. angeben, dass in Reaktion auf das Einspeisen des Teststromimpulses im Block 1201 der räumliche Gradient der Umgebungstemperatur den zugeordneten Schwellenwert übersteigt. Dies kann auf die Erwärmung durch die in dem Leistungsschalter abgeleitete Wärme, wenn der Teststromimpuls eingespeist wird, zurückzuführen sein.
Aufgrund der thermischen Kopplung des Leistungsschalters kann diese lokal erzeugte Wärme im Lauf der Zeit von dem Leistungsschalter abgeleitet werden. Während anfangs der räumliche Gradient der Umgebungstemperatur vergleichsweise hoch sein kann – und folglich den zugeordneten Schwellenwert übersteigt – kann folglich nach der entsprechenden Abkühlzeit der räumliche Gradient der Umgebungstemperatur unter den Schwellenwert fallen. Insbesondere ist es möglich, die Abkühlzeit des Leistungsschalters basierend auf dem Signal, das einen Wert aufweist, der die entsprechende Störungsbedingung trennscharf angibt, genau aufzulösen und zu bestimmen.
Im Block 1203 wird die Abkühlzeit mit dem Schwellenwert verglichen. Falls sich die Abkühlzeit unter dem Schwellenwert befindet, wird im Block 1204 die getestete Vorrichtung als nicht fehlerhaft bzw. nicht-defekt (engl. pass), markiert. Falls sich die Abkühlzeit über dem Schwellenwert befindet, wird im Block 1205 getestete Vorrichtung als defekt, d. h., als fehlerhaft markiert. Folglich wird in den Blöcken 1204 und 1205 die getestete Vorrichtung basierend auf der Abkühlzeit als nicht-defekt oder defekt klassifiziert.
Die Abkühlzeit kann ein Maß für die Qualität der thermischen Kopplung des Leistungsschalters/des Chips (engl. die), auf dem der Leistungsschalter integriert ist, und einem Chip-Träger, wie z. B. einer PCB, sein. Falls diese thermische Kopplung defekt ist, kann die Abkühlzeit vergrößert sein, was gemäß dem Verfahren nach 12 getestet werden kann. Folglich ist es basierend auf der Abkühlzeit möglich, die thermische Kopplung zwischen der Leiterplatte der Vorrichtung und dem Chip der Vorrichtung, auf dem der Leistungsschalter integriert ist, zu bestimmen.
Unter Verwendung des Signals 150, das den räumlichen Gradienten der Umgebungstemperatur des Leistungsschalters, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, trennscharf angibt, ist es möglich, die Deltatemperatur-Störungsbedingung des Leistungsschalters im Vergleich zu weiteren Störungsbedingungen, die aufgrund des Einspeisens des Stromimpulses ausgelöst oder nicht ausgelöst worden sein können, aufzulösen.
Zusammengefasst sind die obigen Techniken offenbart worden, die es ermöglichen, die interne Störungsbedingung einer Vorrichtung, die einen Leistungsschalter umfasst, über einen Diagnoseausgangs-Anschlussstift zur Außenseite anzugeben. Verschiedene Störungsbedingungen, wie z. B. ein Überstrom, eine Deltatemperatur und eine Übertemperatur, können folglich von außen unterschieden werden. Während in einigen Beispielen die verschiedenen Störungsbedingungen durch ein Signal unterschieden werden, das verschiedene Stromwerte aufweist, könnte in anderen Beispielen das entsprechende Signal alternativ oder zusätzlich außerdem verschiedene Spannungswerte aufweisen. Es ist außerdem möglich, ein digitales Signal zu verwenden.
Durch derartige Techniken ist es möglich, dass ein Anwender die verschiedenen Störungsbedingungen prüfen und zwischen den verschiedenen Störungsbedingungen unterscheiden kann. Dies ermöglicht eine höhere Sicherheit für die Anwendung, z. B. in einem Szenario, in dem das entsprechende Überwachen der Störungsbedingungen im Feld ausgeführt wird, wenn die Vorrichtung eingesetzt wird. Während des Starts einer entsprechenden Vorrichtung ist es z. B. möglich, die Störungsbedingung zu überwachen. Es ist außerdem möglich, eine Verringerung der Kosten durch das Verringern der Anzahl der ausgelieferten defekten Vorrichtungen zu verringern; durch das Implementieren einer fabrikbasierten Verifikationsprüfung basierend auf einem derartigen Signal kann vermieden werden, dass defekte Vorrichtungen zu den Kunden verteilt werden. Weiterhin können entsprechende Tests für alle verschiedenen Arten der Störungsbedingungen und der zugeordneten Schutzmerkmale implementiert sein. Insbesondere können derartige Tests bei verschiedenen Temperaturen implementiert sein. Dadurch kann die Testabdeckung verbessert werden. Es können die Ausfallraten (FIT) verringert werden. Die FIT-Raten können eine Wahrscheinlichkeit eines fehlerhaften Funktionierens pro Zeit angeben.
Weiterhin können durch derartige Techniken in Beziehung stehende Störungsbedingungen deutlich unterschieden werden. Es kann z. B. eine Übertemperatur-Störungsbedingung deutlich von einer Deltatemperatur-Störungsbedingung unterschieden werden. Durch das Einspeisen eines Teststromimpulses ist es z. B. möglich, die Abkühlzeit zu bestimmen. Dies ermöglicht eine sogenannte Zth-Bewertung und eine Prüfung der Qualität der thermischen Kopplung, z. B. durch das Löten usw.
Folglich sind oben Techniken veranschaulicht worden, die es ermöglichen, einem Diagnoseanschlussstift Informationen hinsichtlich mehrerer Störungsbedingungen bereitzustellen. Ein entsprechendes Signal, das einen Wert aufweist, der die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf angibt, die aus mehreren Störungsbedingungen ausgewählt ist, kann verwendet werden, um die Zuverlässigkeit des Vorrichtungsbetriebs zu verbessern, z. B. durch entsprechende Prüfungen, die beim Hersteller oder beim Kunden implementiert sind, d. h., durch entsprechende Prüfungen, die bei der Herstellung oder im Feld implementiert sind. Es kann z. B. ein spezifiziertes Fenster von Werten, das einer allgemeinen Störungsbedingung zugeordnet ist, in bestimmte Unterfenster unterteilt werden, die den verschiedenen Störungsbedingungen, wie z. B. einem Überstrom, einer Deltatemperatur und einer Übertemperatur, entsprechen.
Die beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen dienen lediglich als nicht einschränkende Beispiele, wobei andere Ausführungsformen außerdem verwendet werden können. Die folgenden Beispiele demonstrieren einen oder mehrere Aspekte dieser Offenbarung und können in irgendeiner Weise kombiniert werden.
Beispiel 1 – Eine Vorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Festkörper-Leistungsschalter, eine Steuerung, die eingerichtet ist, den Leistungsschalter zu betätigen, falls wenigstens eine von mehreren Störungsbedingungen der Vorrichtung ausgelöst wird, und eine Schnittstelle, die eingerichtet ist, in Reaktion auf die wenigstens eine Störungsbedingung, die ausgelöst wird, ein Signal auszugeben, das einen Wert aufweist, der die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf angibt.
Beispiel 2: Die Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, den Wert des Signals basierend auf der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung aus mehreren Kandidatenwerten auszuwählen.
Beispiel 3: Die Vorrichtung nach Beispiel 2, wobei jeder der mehreren Kandidatenwerte einer der mehreren Störungsbedingungen eindeutig zugeordnet ist.
Beispiel 4. Die Vorrichtung nach den Beispielen 2 oder 3, wobei ein weiterer Wert, der von den mehreren Kandidatenwerten verschieden ist, einer Nichtstörungsbedingung der Vorrichtung eindeutig zugeordnet ist, wobei die Schnittstelle eingerichtet ist, das Signal, das den weiteren Wert aufweist, der die Nichtstörungsbedingung angibt, auszugeben, bevor die wenigstens eine Störungsbedingung ausgelöst wird.
Beispiel 5: Die Vorrichtung nach einem der Beispiele 2–4, wobei ein weiterer Wert, der von den mehreren Kandidatenwerten verschieden ist, einer gespeicherten Störungsbedingung der Vorrichtung eindeutig zugeordnet ist, wobei die Schnittstelle eingerichtet ist, das Signal, das den weiteren Wert aufweist, der die gespeicherte Störungsbedingung angibt, in Reaktion auf die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung, die beseitigt ist, auszugeben.
Beispiel 6: Die Vorrichtung nach Beispiel 5, wobei die Schnittstelle eingerichtet ist, das Signal, das den weiteren Wert aufweist, der die gespeicherte Störungsbedingung angibt, auszugeben, bis ein Rücksetzereignis detektiert wird.
Beispiel 7: Die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1–6, wobei die mehreren Störungsbedingungen aus der Gruppe ausgewählt sind, die Folgendes umfasst: einen Strom durch den Leistungsschalter, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt; einen zeitlichen Gradienten des Stroms, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt; eine Umgebungstemperatur des Leistungsschalters, die einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt; einen räumlichen Gradienten der Umgebungstemperatur, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt; und einen Spannungsabfall über dem Leistungsschalter, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt.
Beispiel 8: Die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1–7, wobei das Signal einen Stromfluss umfasst, wobei eine Amplitude des Stromflusses die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf angibt.
Beispiel 9: Die Vorrichtung nach Beispiel 8, wobei jede der mehreren Störungsbedingungen einer jeweiligen Amplitude des Stromflusses des Signals eindeutig zugeordnet ist, wobei die Amplituden, die den mehreren Störungsbedingungen zugeordnet sind, alle größer als eine von null verschiedene minimale Amplitude des Stromflusses sind, die einer Nichtstörungsbedingung und/oder einer gespeicherten Störungsbedingung des Leistungsschalters zugeordnet ist.
Beispiel 10: Die Vorrichtung nach den Beispielen 8 oder 9, wobei die Schnittstelle wenigstens eine Stromquelle umfasst, die eingerichtet ist, den Stromfluss des Signals zu erzeugen.
Beispiel 11: Die Vorrichtung nach Beispiel 10, wobei die Steuerung eingerichtet ist, mittels eines digitalen Steuersignals die wenigstens eine Stromquelle zu betreiben, falls die wenigstens eine der mehreren Störungsbedingungen ausgelöst ist.
Beispiel 12: Die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1–11, wobei das Signal jede der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung trennscharf angibt.
Beispiel 13: Die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1–12, wobei das Signal eine bestimmte der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung trennscharf angibt und die verbleibende eine oder die verbleibenden mehreren der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung nicht angibt.
Beispiel 14: Die Vorrichtung nach Beispiel 13, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, die bestimmte der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung in Abhängigkeit von einer Priorität, die jeder der mehreren Störungsbedingungen zugeordnet ist, auszuwählen, wobei die Störungsbedingung, die ein Strom durch den Leistungsschalter ist, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, eine zugeordnete erste Priorität aufweist, wobei die Störungsbedingung, die ein räumlicher Gradient der Temperatur ist, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, eine zugeordnete zweite Priorität aufweist, und wobei die Störungsbedingung, die eine Umgebungstemperatur des Leistungsschalters ist, die einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, eine dritte Priorität aufweist, wobei die erste Priorität höher als zweite Priorität ist, wobei die zweite Priorität höher als die dritte Priorität ist.
Beispiel 15: Die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1–14, wobei das Signal ein digitales Wort, wobei eine Zahl des digitalen Worts die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung angibt, und/oder eine Spannung, wobei eine Amplitude der Spannung die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung angibt, umfasst.
Beispiel 16: Die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1–15, wobei die Schnittstelle eingerichtet ist, das Signal, das den Wert aufweist, der die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung angibt, trennscharf auszugeben, während die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung andauernd ist.
Beispiel 17: Ein Verfahren, das Folgendes umfasst: Betätigen eines Festkörper-Leistungsschalters einer Vorrichtung, falls wenigstens eine von mehreren Störungsbedingungen der Vorrichtung ausgelöst wird, in Reaktion auf die wenigstens eine Störungsbedingung, die ausgelöst wird: Ausgeben eines Signals, das einen Wert aufweist, der die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf angibt.
Beispiel 18: Ein Verfahren, das Folgendes umfasst: Einspeisen eines Stromimpulse durch einen Festkörper-Leistungsschalter einer Vorrichtung, in Reaktion auf das Einspeisen des Stromimpulses: Überwachen eines Signals, das durch die Vorrichtung ausgegeben wird und einen Wert aufweist, der einen räumlichen Gradienten einer Umgebungstemperatur des Leistungsschalters, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, trennscharf angibt, basierend auf dem Überwachen: Bestimmen einer Abkühlzeit des Leistungsschalters.
Beispiel 19: Das Verfahren nach Beispiel 18, das ferner Folgendes umfasst: basierend auf der Abkühlzeit: Klassifizieren der Vorrichtung als nicht-defekt oder defekt.
Beispiel 20: Das Verfahren nach den Beispielen 18 oder 19, das ferner Folgendes umfasst: basierend auf der Abkühlzeit: Bestimmen einer thermischen Kopplung zwischen einer Leiterplatte der Vorrichtung und einem Die der Vorrichtung, auf dem der Leistungsschalter integriert ist.

Claims

Vorrichtung, die Folgendes umfasst: – einen Festkörper-Leistungsschalter, – eine Steuerung, die eingerichtet ist, den Leistungsschalter zu betätigen, falls wenigstens eine von mehreren Störungsbedingungen der Vorrichtung ausgelöst wird, und – eine Schnittstelle, die eingerichtet ist, in Reaktion auf das Auslösen der wenigstens einen Störungsbedingung ein Signal auszugeben, das einen Wert aufweist, der die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf angibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, den Wert des Signals basierend auf der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung aus mehreren Kandidatenwerten auszuwählen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei jeder der mehreren Kandidatenwerte einer der mehreren Störungsbedingungen eindeutig zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein weiterer Wert, der von den mehreren Kandidatenwerten verschieden ist, einer Nichtstörungsbedingung der Vorrichtung eindeutig zugeordnet ist, und wobei die Schnittstelle eingerichtet ist, das Signal, das den weiteren Wert aufweist, der die Nichtstörungsbedingung angibt, auszugeben, bevor die wenigstens eine Störungsbedingung ausgelöst wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2–4, wobei ein weiterer Wert, der von den mehreren Kandidatenwerten verschieden ist, einer gespeicherten Störungsbedingung der Vorrichtung eindeutig zugeordnet ist, und wobei die Schnittstelle eingerichtet ist, das Signal, das den weiteren Wert aufweist, der die gespeicherte Störungsbedingung angibt, in Reaktion auf zwischenzeitliches Auflösen der ausgelösten wenigstens eine Störungsbedingung auszugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Schnittstelle eingerichtet ist, das Signal, das den weiteren Wert aufweist, der die gespeicherte Störungsbedingung angibt, solange auszugeben, bis ein Rücksetzereignis detektiert wird.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die mehreren Störungsbedingungen eines oder mehrere der Folgenden sind: – ein Strom durch den Leistungsschalter, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt; – ein zeitlicher Gradient des Stroms, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt; – eine Umgebungstemperatur des Leistungsschalters, die einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt; – ein räumlicher Gradient der Umgebungstemperatur, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt; und – ein Spannungsabfall über den Leistungsschalter, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Signal einen Stromfluss umfasst, wobei eine Amplitude des Stromflusses die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf angibt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei jede der mehreren Störungsbedingungen einer jeweiligen Amplitude des Stromflusses des Signals eindeutig zugeordnet ist, und wobei die Amplituden, die den mehreren Störungsbedingungen zugeordnet sind, alle größer als eine von null verschiedene minimale Amplitude des Stromflusses sind, die einer Nichtstörungsbedingung und/oder einer gespeicherten Störungsbedingung des Leistungsschalters zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Schnittstelle wenigstens eine Stromquelle umfasst, die eingerichtet ist, den Stromfluss des Signals zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Steuerung eingerichtet ist, mittels eines digitalen Steuersignals die wenigstens eine Stromquelle zu betreiben, falls die wenigstens eine der mehreren Störungsbedingungen ausgelöst ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Signal jede der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung trennscharf angibt.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Signal eine bestimmte Störungsbedingung der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung trennscharf angibt und die verbleibende eine oder die verbleibenden mehreren der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung nicht angibt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, die bestimmte Störungsbedingung der ausgelösten wenigstens einen Störungsbedingung in Abhängigkeit von einer Priorität, die jeder der mehreren Störungsbedingungen zugeordnet ist, auszuwählen, wobei die Störungsbedingung, die ein Strom durch den Leistungsschalter ist, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, eine zugeordnete erste Priorität aufweist, wobei die Störungsbedingung, die ein räumlicher Gradient der Temperatur ist, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, eine zugeordnete zweite Priorität aufweist, wobei die Störungsbedingung, die eine Umgebungstemperatur des Leistungsschalters ist, die einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, eine dritte Priorität aufweist, und wobei die erste Priorität höher als zweite Priorität ist, wobei die zweite Priorität höher als die dritte Priorität ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Signal ein digitales Wort umfasst, wobei eine Zahl des digitalen Worts die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung angibt, und/oder wobei das Signal eine Spannung umfasst, wobei eine Amplitude der Spannung die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung angibt.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Schnittstelle eingerichtet ist, das Signal, das den Wert aufweist, der die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung angibt, trennscharf auszugeben, während die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung andauernd ist.
Verfahren, das Folgendes umfasst: – Betätigen eines Festkörper-Leistungsschalters einer Vorrichtung, falls wenigstens eine von mehreren Störungsbedingungen der Vorrichtung ausgelöst wird, und – in Reaktion auf die wenigstens eine Störungsbedingung, die ausgelöst wird: Ausgeben eines Signals, das einen Wert aufweist, der die ausgelöste wenigstens eine Störungsbedingung trennscharf angibt.
Verfahren, das Folgendes umfasst: – Einspeisen eines Stromimpulses durch einen Festkörper-Leistungsschalter einer Vorrichtung, – in Reaktion auf das Einspeisen des Stromimpulses: Überwachen eines Signals, das durch die Vorrichtung ausgegeben wird und einen Wert aufweist, der einen räumlichen Gradienten einer Umgebungstemperatur des Leistungsschalters, der einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt, trennscharf angibt, und – basierend auf dem Überwachen: Bestimmen einer Abkühlzeit des Leistungsschalters.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner Folgendes umfasst: – basierend auf der Abkühlzeit: Klassifizieren der Vorrichtung als nicht-defekt oder defekt.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, das ferner Folgendes umfasst: – basierend auf der Abkühlzeit: Bestimmen einer thermischen Kopplung zwischen einer Leiterplatte der Vorrichtung und einem Chip der Vorrichtung, auf dem der Leistungsschalter integriert ist.