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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Selbsttests einer elektrischen Wandlerschaltung, insbesondere eines Schaltwandlers. Die Wandlerschaltung kann beispielsweise ein Hochsetzsteller oder ein Tiefsetzsteller sein. Zu der Erfindung gehört auch eine Wandlerschaltung, die das erfindungsgemäße Verfahren durchführen kann. Schließlich umfasst die Erfindung auch eine Fahrzeugleuchte für ein Kraftfahrzeug, welche die erfindungsgemäße Wandlerschaltung aufweist.
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Für Schaltungen, welche beispielsweise einem gewissen Sicherheitsstandard entsprechen müssen, ist eine sogenannte Plausibilisierung der Betriebszustände erforderlich. Im konkreten Fall bedeutet das für eine Anwendung oder Funktionsschaltung, die mit einem geregelten Strom versorgt wird, wie zum Beispiel eine LED-Fahrzeugbeleuchtung (LED - Leuchtdiode), dass der Strom beziehungsweise seine Regelung auf Plausibilität überprüft werden muss. Es muss also allgemein überprüft werden, ob eine elektrische Größe, wie beispielsweise ein Stromstärkewert des besagten elektrischen Stroms, innerhalb eines Referenzintervalls liegt. Ein Beispiel für die Plausibilisierung einer Stromregelung ist die Versorgung einer LED-Fahrzeugleuchte mit beispielsweise der Sicherheitseinstufung ASIL-B (ASIL - Automotive Safety Integrity Level). Hierbei kann es sich beispielsweise um das Abblendlicht eines Motorrads handeln, das bei der Einfahrt in einen Tunnel eine vorbestimmte Helligkeit aufweisen muss, damit der Fahrer nicht beim Einfahren in den Tunnel zu wenig Licht zur Verfügung hat. Die Toleranz für die Erfüllung dieses Sicherheitsziels (ausreichende Beleuchtung der Fahrbahn) ist dabei größer als die Toleranz, die für die eigentliche Stromgenauigkeit der Stromregelung erforderlich ist. Daher könnte man darüber nachdenken, eine zusätzliche einfache Messkomponente in der Wandlerschaltung der Stromregelung vorzusehen, wie beispielsweise den Baustein INA169 von Texas Instruments. Eine solche zusätzliche Komponente kostet aber dennoch zum einen Geld und nimmt zum anderen Platz in der Wandlerschaltung ein. Beides ergibt damit wirtschaftliche Nachteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer elektrischen Wandlerschaltung einen Selbsttest zur Plausibilisierung zumindest einer vorbestimmten elektrischen Betriebsgröße und/oder einer zu prüfenden Komponente der Wandlerschaltung durchzuführen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
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Durch einen ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Durchführen eines Selbsttests einer elektrischen Wandlerschaltung bereitgestellt. Allgemein kann es sich bei der Wandlerschaltung um einen Schaltwandler handeln. Es kann hierbei ein Hochsetzsteller und/oder ein Tiefsetzsteller realisiert sein. Bei dem Verfahren wird durch eine Steuervorrichtung der Wandlerschaltung ausgehend von einem bekannten Betriebspunkt der Wandlerschaltung, in welchem eine vorbestimmte elektrische Betriebsgröße, beispielsweise ein elektrischer Strom, einen vorbestimmten Startwert aufweist, ein Messzyklus begonnen. Die Betriebsgröße ist hierbei insbesondere von zumindest einer durch den Selbsttest zu prüfenden Komponente der Wandlerschaltung abhängig. Verändert sich also die zumindest eine Komponente, weil sie beispielsweise defekt ist, so ergibt sich auch für die Betriebsgröße eine Veränderung. Der Messzyklus wird begonnen, indem die Wandlerschaltung betrieben wird. Hierdurch verändert sich die elektrische Betriebsgröße, d.h. es ergibt sich ein zeitlicher Verlauf. Mit anderen Worten wird der Betriebspunkt verändert. Ist die zumindest eine zu prüfende Komponente in einem bestimmungsgemäßen Zustand oder funktionstüchtig, so wird die Veränderung der elektrischen Betriebsgröße während des Messzyklus einen vorbestimmten, bekannten Verlauf aufweisen. Ist die Wandlerschaltung allgemein, also insbesondere die zumindest eine Komponente, dagegen defekt oder funktionsuntüchtig, so wird sich ein davon verschiedener Verlauf ergeben. Um dies zu prüfen, ist vorgesehen, dass die Zeit seit Beginn des Messzyklus erfasst wird. Es wird also gemessen, wie lange der Messzyklus bereits läuft. Damit kann ermittelt werden, welchen Wert die elektrische Betriebsgröße bei funktionstüchtiger oder bestimmungsgemäß funktionierender Wandlerschaltung aktuell aufweisen müsste. Die elektrische Betriebsgröße und die Zeit stellen somit zwei Überwachungsgrößen des Selbsttests dar. Der Messzyklus wird beendet, falls eine der beiden Überwachungsgrößen (also die elektrische Betriebsgröße oder die Zeit) ein vorbestimmtes Beendigungskriterium erfüllt. Es gibt also zwei Varianten des Verfahrens. Bei der ersten Variante stellt die elektrische Betriebsgröße die erste Überwachungsgröße dar, anhand welcher festgemacht wird, wann der Messzyklus beendet werden soll (Beendigungskriterium). Die Zeit stellt dann die andere Überwachungsgröße dar, zu welcher ermittelt wird, wie lange der Messzyklus gedauert hat. Es wird also überprüft, wie lange die elektrische Betriebsgröße benötigt, um beispielsweise einen bestimmten Schwellenwert zu erreichen oder allgemein das Beendigungskriterium zu erfüllen. Bei der zweiten Variante stellt dagegen die Zeit die erste Überwachungsgröße dar, indem eine fest vorbestimmte Zeitdauer abgewartet und dann der Messzyklus beendet wird. Die andere, zweite Überwachungsgröße ist dann durch die elektrische Betriebsgröße gebildet, deren Messwert am Ende des Messzyklus überprüft wird. Es wird also eine vorbestimmte Zeitdauer abgewartet und dann geprüft, welchen Messwert die elektrische Betriebsgröße aufweist oder erreicht hat. Der Messzyklus wird also gemäß dem Beendigungskriterium beendet, wenn die elektrische Betriebsgröße einen vorbestimmten Endwert aufweist (erste Variante) oder nach einer vorbestimmten Messzeit (zweite Variante) . Dann wird aus einem Messwert, den die andere der beiden Überwachungsgrößen am Ende des Messzyklus aufweist, ein Prüfwert gebildet. Dieser Prüfwert kann direkt der ermittelte Messwert sein oder beispielsweise auch ein Mittelwert aus mehreren Messwerten (wenn mehrere Messzyklen durchgeführt werden). Es wird dann überprüft, ob dieser Prüfwert außerhalb eines vorbestimmten Referenzintervalls liegt. Dieses Referenzintervall beinhaltet zumindest einen In-Ordnung-Prüfwert, das heißt es gibt all diejenigen Prüfwerte an, für die angenommen werden kann, dass die Wandlerschaltung in Ordnung oder funktionstüchtig ist oder bestimmungsgemäß funktioniert. Es kann auch mehr als ein In-Ordnung-Prüfwert in dem Referenzintervall angegeben sein, um hierdurch eine Toleranz bei dem Selbsttest bereitzustellen. Für den Fall, dass der aktuelle Prüfwert außerhalb des vorbestimmten Referenzintervalls liegt, wird ein Fehlersignal erzeugt. Liegt dagegen der aktuellen Prüfwert innerhalb des Referenzintervalls, so wird davon ausgegangen, dass die Wandlerschaltung funktionstüchtig ist oder bestimmungsgemäß funktioniert.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass ein zeitliches Verhalten der Wandlerschaltung als Grundlage für den Selbsttest verwendet wird. Zum Durchführen des Selbsttests ist somit lediglich eine Zeiterfassungseinrichtung nötig, wie sie beispielsweise durch einen Zähler realisiert sein kann, der typischerweise ohnehin Bestandteil einer Steuervorrichtung ist, wenn sie auf der Grundlage eines Mikrocontrollers realisiert ist. Es ist somit keine aufwändige zusätzliche Messschaltung nötig, die nicht auch für eine eigentliche Regelung beispielsweise der Betriebsgröße vorgesehen wäre.
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Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass als die Betriebsgröße eine Stromstärke der Wandlerschaltung, beispielsweise eines Ausgangsstroms oder eines Spulenstroms einer Induktivität, oder aber eine elektrische Spannung, die mit der Stromstärke korreliert ist, oder eine Ausgangsspannung der Wandlerschaltung erfasst wird. Durch Überwachen oder Testen der Stromstärke oder einer mit der Stromstärke korrelierten elektrischen Spannung ergibt sich der Vorteil, dass beispielsweise auf eine Leuchtstärke einer von der Wandlerschaltung versorgten Leuchtdiodenanordnung rückgeschlossen werden kann. Durch Testen oder Überwachen einer Ausgangsspannung der Wandlerschaltung ergibt sich der Vorteil, dass erkannt werden kann, ob die Ausgangsspannung einen für die nachgeschaltete Funktionsschaltung (beispielsweise eine Funktionsschaltung mit einer Leuchtdiodenanordnung) schädlich hohen Wert aufweist. Von den genannten elektrischen Größen können auch zwei oder mehr in Kombination erfasst und überprüft werden. Die elektrische Spannung, die mit der Stromstärke korreliert ist, kann beispielsweise mittels eines Shunt-Widerstands ermittelt werden.
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Mehrere Ausführungsformen betreffen die Wahl der besagten ersten Überwachungsgröße, die das Beendigungskriterium für den Messzyklus erfüllen muss. Hier stehen die elektrische Betriebsgröße und die Zeit zur Auswahl.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Beendigungskriterium vorgibt, dass die elektrische Betriebsgröße einen vorbestimmten Endwert aufweisen muss. Die erste Überwachungsgröße ist also die elektrische Betriebsgröße, also z.B. eine Stromstärke. Entsprechend betrifft der Messwert zum Bilden des Prüfwerts dann die andere Überwachungsgröße, also die Zeit. Der Prüfwert ist also ebenfalls ein Zeitwert und das Referenzintervall gibt zumindest einen In-Ordnung-Zeitwert an. Es wird also ab Beginn des Messzyklus gewartet, bis die elektrische Betriebsgröße z.B. einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet oder unterschreitet oder erreicht. Dieser Zeitpunkt wird dann als Messwert erfasst. Der daraus gebildete Prüfwert wird dann mit dem Referenzintervall verglichen, um festzustellen, ob die Betriebsgröße den Schwellenwert zu einem Zeitwert erreicht hat, der innerhalb des Referenzintervalls liegt. In diesem Fall wird dann die zumindest eine Komponente der Wandlerschaltung als in Ordnung betrachtet. Andernfalls wird das besagte Fehlersignal erzeugt.
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Eine Ausführungsform hierzu sieht vor, dass zum Überwachen des Schwellenwerts ein Komparator oder eine digitale Vergleichseinheit der Wandlerschaltung verwendet wird, die ohnehin für die Regelung einer Spannung oder eines Stroms vorhanden sein können. Eine digitale Vergleichseinrichtung ist ein programmtechnisches Äquivalent zu einem Komparator. Somit ist kein zusätzliches Bauteil für den Schwellwertvergleich nötig. Die Wandlerschaltung weist also für eine Regelung der Spannung oder des Stroms einen Zweipunktregler mit zumindest einem Komparator oder eine entsprechende digitale Vergleichseinrichtung auf. Das Beendigungskriterium wird mittels des zumindest einen Komparators oder der digitalen Vergleichseinheit der Zweipunktregelung durchgeführt.
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Es kann als Überwachungsgröße für das Beendigungskriterium aber auch die Zeit zu Grunde gelegt werden. Das Beendigungskriterium gibt bei dieser Ausführungsform für die Zeit eine vorbestimmte Zeitdauer vor und der Prüfwert wird dann entsprechend auf Grundlage der verbleibenden Überwachungsgröße, nämlich der elektrischen Betriebsgröße, gebildet, das heißt der Prüfwert ist ein Wert für die elektrische Betriebsgröße. Das Referenzintervall gibt entsprechend zumindest einen In-Ordnung-Wert für die elektrische Betriebsgröße vor. Der Messzyklus wird also gestartet und es wird eine vorbestimmte feste Zeitdauer abgewartet. Dann wird geprüft, welchen Wert die elektrische Betriebsgröße nach dieser Zeitdauer angenommen hat. Liegt der so gebildete Prüfwert innerhalb des Referenzintervalls, wird die Wandlerschaltung als in Ordnung angesehen. Andernfalls wird das besagte Fehlersignal erzeugt.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die Zeit in der beschriebenen Weise mittels eines Zählers der Steuervorrichtung erfasst. Ein solcher Zähler kann beispielsweise Bestandteil eines Mikrocontrollers der Steuervorrichtung sein. Diese Ausführungsform ist technisch besonders einfach zu realisieren.
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Eine Ausführungsform betrifft die Frage, welchen Wert oder welche Werte das Referenzintervall umfassen oder enthalten soll. Dies hängt von der Bauweise der Wandlerschaltung ab, also z.B. von der verwendeten zumindest einen zu prüfenden Komponente. Gemäß dieser Ausführungsform wird in einer Kalibrierphase, in welcher bekannt ist, dass die Wandlerschaltung oder insbesondere die zumindest eine zu prüfende Komponente fehlerfrei ist, der Messzyklus ebenfalls durchgeführt. Die Kalibrierphase kann beispielsweise nach der Herstellung der Wandlerschaltung und noch vor Auslieferung an einen Benutzer erfolgen. Der Messzyklus wird zumindest einmal durchgeführt. Es steht dann der besagte Prüfwert bereit, der sich am Ende des zumindest einen durchgeführten Messzyklus ergibt. Aus dem Prüfwert wird das Referenzintervall auf der Grundlage zumindest eines vorbestimmten Toleranzwerts erzeugt. Das Referenzintervall gibt also den in der Kalibrierphase ermittelten Prüfwert an und kann zusätzlich um den Prüfwert herum ein auf der Grundlage des Toleranzwerts gebildetes Toleranzintervall beinhalten.
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Auch bei dem eigentlichen Selbsttest sieht eine Ausführungsform vor, dass der Messzyklus mehrfach durchgeführt wird, sodass mehrere Messwerte vorliegen. Der Prüfwert wird dann als ein Mittelwert der mehreren Messwerte gebildet. Hierdurch kann der Einfluss eines Messrauschens verringert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform wird mittels des Selbsttests eine Induktivität der Wandlerschaltung getestet. Diese Induktivität kann der Energiespeicher für einen Hochsetzsteller und/oder Tiefsetzsteller der Wandlerschaltung sein. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die auf die Funktionsweise der Wandlerschaltung einflussreichste Komponente überwacht wird.
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Wie bereits beschrieben, wird der Messzyklus begonnen, indem die Wandlerschaltung betrieben wird. Gemäß einer Ausführungsform wird für den Messzyklus die Wandlerschaltung dadurch betrieben, dass ein Schalter der Wandlerschaltung geschlossen wird und hierdurch eine Stromstärke eines elektrischen Stroms durch den Schalter für die Dauer des Messzyklus kontinuierlich ansteigt oder abfällt. Es wird also das kontinuierliche dynamische Verhalten der Wandlerschaltung geprüft. Der Selbsttest ist hierbei bevorzugt zeitlich kürzer als 20 Mikrosekunden, sodass ein exponentieller Anstieg oder exponentieller Abfall des elektrischen Stroms durch eine Linearisierung angenähert werden kann. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass kein Schaltvorgang während des Messzyklus erfolgt und hierdurch der Selbsttest besonders einfach gestaltet ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass als der besagte Betriebspunkt, von welchem aus der Messzyklus gestartet wird, ein Betriebsstart der Wandlerschaltung verwendet wird, zu welchem die elektrische Betriebsgröße gleich Null ist. Mit anderen Worten wird die Veränderung der elektrischen Betriebsgröße in dem Messzyklus ausgehend von dem Wert Null erfasst. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Einfluss einer Kapazität und/oder einer Ausgangsspannung (an einem Ausgang der Wandlerschaltung) keine Rückwirkung oder keinen Einfluss auf den Prüfwert hat. Insbesondere ist bei dem Betriebspunkt auch eine Ausgangsspannung der Wandlerschaltung gleich Null und/oder die Kapazität entladen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Bedingung erfüllt ist, dass in dem Betriebspunkt, also am Anfang des Messzyklus, und auch bei jedem Messwert innerhalb des Referenzintervalls, wenn also die Wandlerschaltung funktionstüchtig oder in Ordnung ist, die elektrische Ausgangsspannung der Wandlerschaltung unterhalb einer Arbeitsspannung einer durch die Wandlerschaltung versorgten Funktionsschaltung bleibt. Mit anderen Worten wird der Selbsttest durchgeführt und hierbei bleibt aber die elektrische Ausgangsspannung der Wandlerschaltung unterhalb der Arbeitsspannung, sodass die der Wandlerschaltung nachgeschaltete Funktionsschaltung außer Betrieb bleibt. Hierdurch kann der Selbsttest durchgeführt werden, ohne dass die Funktionsschaltung ihre Arbeit oder ihren Betrieb aufnimmt.
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Insbesondere ist eine Ausführungsform vorgesehen, bei welcher als Funktionsschaltung eine LED-Leuchteinrichtung mit einer Leuchtdiodenanordnung durch die Wandlerschaltung versorgt wird. Mit anderen Worten bleibt die LED-Leuchteinrichtung dunkel, während der Selbsttest durchgeführt wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Wandlerschaltung mit der Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Wandlerschaltung kann insbesondere ein Schaltwandler sein.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Kombination der Wandlerschaltung mit einer nachgeschalteten Funktionsschaltung in Form einer LED-Leuchteinrichtung mit einer Leuchtdiodenanordnung. In diesem Zusammenhang betrifft die Erfindung insbesondere eine Fahrzeugleuchte für ein Kraftfahrzeug, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wandlerschaltung aufweist. Die Fahrzeugleuchte kann beispielsweise als ein Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug ausgestaltet sein. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Kraftwagen, wie zum Beispiel einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, eine Landmaschine oder ein Motorrad handeln.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte;
- 2 ein Diagramm mit einem schematisierten Verlauf einer elektrischen Betriebsgröße einer Wandlerschaltung der Fahrzeugleuchte von 1;
- 3 einen schematisierten Schaltplan einer möglichen Ausgestaltung der Wandlerschaltung;
- 4 Diagramme mit schematisierten Verläufen von elektrischen Spannungen der Wandlerschaltung von 3;
- 5 einen schematisierten Schaltplan einer weiteren Ausgestaltung der Wandlerschaltung;
- 6 ein Diagramm mit schematisierten Verläufen von elektrischen Spannungen der Wandlerschaltung von 5;
- 7 einen schematisierten Schaltplan einer weiteren Ausgestaltung der Wandlerschaltung;
- 8 ein Diagramm mit schematisierten Verläufen von elektrischen Spannungen der Wandlerschaltung von 7;
- 9 einen schematisierten Schaltplan einer weiteren Ausgestaltung der Wandlerschaltung;
- 10 ein Diagramm mit schematisierten Verläufen von elektrischen Spannungen der Wandlerschaltung von 9;
- 11 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 12 ein Flussdiagramm einer Kalibrierphase des Verfahrens von 11.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der jeweiligen Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit den selben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Fahrzeugleuchte 10, die in einem Kraftfahrzeug eingebaut oder für ein Kraftfahrzeug vorgesehen sein kann. Die Fahrzeugleuchte 10 kann beispielsweise als ein Scheinwerfer zum Beleuchten einer Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Es kann sich beispielsweise um einen Scheinwerfer für ein Motorrad handeln. Die Fahrzeugleuchte 10 kann eine Funktionsschaltung 11 aufweisen, die beispielsweise eine Leuchtdiodenanordnung 12 beinhalten kann. Die Funktionsschaltung 11 ist in diesem Fall somit eine LED-Leuchteinrichtung.
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Die Leuchtdiodenanordnung 12 kann ein Licht erzeugen, wenn sie mit einer Arbeitsspannung 13 versorgt wird. Die Arbeitsspannung 13 kann bei der Fahrzeugleuchte 10 mittels einer Wandlerschaltung 14 erzeugt werden, die aus einer Versorgungsspannung Vin durch eine Spannungswandlung eine Ausgangsspannung Vout erzeugt, welche als Arbeitsspannung 13 vorgesehen sein kann. Elektrische Stromkreise können bei der Wandlerschaltung 14 durch ein Massepotential 15 geschlossen werden, das beispielsweise auf der Grundlage einer Karosserie oder eines Rahmens des Kraftfahrzeugs gebildet sein kann. Die Versorgungsspannung Vin kann beispielsweise durch ein elektrisches Bordnetz des Kraftfahrzeugs erzeugt oder bereitgestellt werden. Die Versorgungsspannung Vin kann einen Spannungswert in einem Bereich von beispielsweise 10 Volt bis 50 Volt aufweisen.
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Die Ausgangsspannung Vout kann einen Spannungswert aufweisen, der von dem Spannungswert der Versorgungsspannung Vin verschieden ist. Hierzu kann die Wandlerschaltung 14 einen Schaltwandler 16 bereitstellen, der in dem in 1 gezeigten Beispiel ein Tiefsetzsteller ist. Der Schaltwandler 16 kann auch als Hochsetzsteller ausgestaltet sein. Die Wandlerschaltung 14 kann zum Realisieren des Schaltwandlers 16 einen elektronischen Schalter S, ein Gleichrichtelement, wie beispielsweise eine Diode D, eine Induktivität L, beispielsweise eine Drosselspule, und als Ausgangskondensator oder Speicherkondensator eine Ausgangskapazität C aufweisen. Die Verschaltung der besagten Elemente kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Zum Regeln einer Stromstärke eines Stromes I der Induktivität L kann ein Messwiderstand R vorgesehen sein. Der Messwiderstand R kann als ein Shuntwiderstand ausgebildet sein. Eine über dem Messwiderstand R abfallende elektrische Spannung V kann in an sich bekannter Weise mittels einer Messschaltung 17 gemessen oder erfasst werden. Die Spannung V ergibt sich als Potenzialdifferenz zwischen den beiden Potenzialen RH und RL, zwischen die der Messwiderstand R geschaltet sein kann. Die Spannung V stellt eine elektrische Betriebsgröße der Wandlerschaltung 14 dar und korreliert mit der Stromstärke des Stromes I.
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Die Regelung des Stromes I und/oder der Ausgangsspannung Vout kann mittels einer Steuervorrichtung 18 durchgeführt werden. Die Steuervorrichtung 18 kann hierzu beispielsweise zumindest einen Komparator 19 und einen Mikrocontroller 20 aufweisen. Anstelle des Komparators 19 kann auch ein Vergleich des Spannungswerts der Spannung V, das heißt allgemein einer elektrischen Betriebsgröße, durch eine digitale Vergleichseinheit 21 des Mikrocontrollers 20 durchgeführt werden. Der Mikrocontroller 20 kann hierzu mit der Messschaltung 17 über einen Analog-Digital-Wandler gekoppelt sein. Die Steuervorrichtung 18 kann mit dem Schalter S gekoppelt sein, um den Schalter S für die Regelung des Stromes I und/oder der Ausgangsspannung Vout zu schalten. Die Steuervorrichtung 18 kann des Weiteren einen Zähler 22 aufweisen, der beispielsweise mittels des Mikrocontrollers 20 realisiert sein kann. Der Zähler 22 kann zum Messen der Zeit t vorgesehen sein.
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Die Wandlerschaltung 14 kann auch in einem anderen Gerät als einer Fahrzeugleuchte 10 bereitgestellt sein oder verwendet werden.
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2 veranschaulicht, wie durch die Steuervorrichtung 18 auf dieser Grundlage ein Selbsttest 23 realisiert werden kann. Mittels des Selbsttests 23 kann beispielsweise die Induktivität L als eine Komponente der Wandlerschaltung 14 geprüft werden. Die Induktivität L stellt somit eine durch den Selbsttest 23 zu prüfende Komponente der Wandlerschaltung 14 dar. Als Überwachungsgrößen für den Selbsttest 23 können die Spannung V und die Zeit vorgesehen sein.
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Der Selbsttest 23 geht von einem vorbestimmten Betriebspunkt 24 aus. Der Betriebspunkt 24 kann darin bestehen, dass die geregelte elektrische Betriebsgröße, also zum Beispiel die Spannung V, einen Wert von 0 aufweist, das heißt im Betriebspunkt 24 gilt V = 0mV. Dies bedeutet, dass der Strom I einen Stromstärkewert von 0 Ampere aufweist. Ausgehend von dem Betriebspunkt 24 wird der Schalter S geschlossen, sodass die Wandlerschaltung 14 betrieben wird, das heißt die Versorgungsspannung Vin in dem Schaltregler 16 wirkt. Mit dem Schließen des Schalters S beginnt ein Messzyklus M. Über der Zeit t ergibt sich ein zeitlicher Verlauf 25 der elektrischen Betriebsgröße, das heißt hier der Spannung V. Der Messzyklus M wird beendet, wenn die elektrische Betriebsgröße, das heißt die Spannung V, ein Beendigungskriterium 26 erfüllt, das hier darin bestehen kann, dass die Spannung V einen Schwellenwert 27 erreicht, der in der gezeigten Ausführungsform 10mV beträgt. Der Schwellenwert 27 stellt einen Endwert für die zu prüfende Betriebsgröße dar, bei welchem der Messzyklus M beendet wird.
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Somit ist eine Messzeit T, d.h. ein Messwert der Zeitdauer, erfasst, die vom Beginn des Messzyklus M bis zum Erreichen oder Erfüllen des Beendigungskriteriums 26 dauert. Die Messzeit T stellt einen Messwert dar, der auch in einem Prüfschritt 28 direkt als ein Prüfwert 29 verwendet werden kann, um zu überprüfen, ob der Prüfwert 29, hier also die Messzeit T, außerhalb eines Referenzintervalls Tok liegt. Falls der Prüfwert 29 außerhalb des Referenzintervalls Tok liegt, kann ein Fehlersignal 30 erzeugt werden. Das Fehlersignal 30 signalisiert, dass der Prüfwert 29 außerhalb des Referenzintervalls Tok liegt. Das Referenzintervall Tok kann somit derart definiert oder gewählt sein, dass es all diejenigen zulässigen In-Ordnung-Prüfwerte angibt oder enthält oder definiert, die sich ergeben, wenn die Wandlerschaltung 14 bestimmungsgemäß funktioniert oder funktionstüchtig ist. Liegt also der Prüfwert 29 außerhalb des Referenzintervalls Tok, so bedeutet dies, dass die Wandlerschaltung 14 nicht bestimmungsgemäß funktioniert oder funktionsuntüchtig ist. Somit kann anhand des Fehlersignals 30 eine Maßnahme zum Warnen und/oder Schützen eines Benutzers gesteuert werden. Beispielsweise kann die Funktionsschaltung 11 abgeschaltet werden.
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3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Wandlerschaltung 14 zum Realisieren eines Tiefsetzstellers. Der Schalter S kann auf der Grundlage eines Transistors, insbesondere eines FET (Feldeffekttransistor), realisiert sein.
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Ein Bordnetz 31 ist durch eine Spannungsquelle symbolisiert. Die Versorgungsspannung Vin kann beispielsweise 12 Volt betragen. Auch die übrigen Komponenten sind beispielhaft mit konkreten Werten beschrieben. Die Funktionsschaltung 11 stellt einen Lastwiderstand Rload dar. Eine Steuerschaltung 32 zum Bereitstellen einer Gatespannung Vg für ein Gate g des Transistors des Schalters S ist in 3 durch eine Spannungsquelle symbolisiert.
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4 zeigt über der Zeit t die sich ergebenden Verläufe für die Spannung V, die als elektrische Betriebsgröße verwendet wird, die als Überwachungsgröße dient, sowie die Gatespannung Vg und die Ausgangsspannung Vout. Der Betriebspunkt 24, bei welchem der Messzyklus M beginnt, ist wieder durch I = 0 Ampere gegeben. Es kann sich allgemein bei der Erfindung um den Betriebsstart der Wandlerschaltung 14 handeln, wenn diese nach einer längeren Betriebspause, insbesondere länger als 100ms oder 10s oder länger als 1min, erstmals wieder mit der Versorgungsspannung Vin durch Schließen des Schalters S versorgt wird. Der Messzyklus M endet, wenn die Spannung V den Schwellenwert 27 des Beendigungskriteriums 26 erreicht hat. Die sich dann ergebende gemessene Messzeit T des Messzyklus M kann wieder als Prüfwert 29 für den Prüfschritt 28 verwendet werden. Die Ausgangsspannung Vout weist am Ende des Messzyklus M einen Spannungswert 33 auf, der kleiner als die Arbeitsspannung 13 ist, bei welcher die Funktionsschaltung 11 in Betrieb geht, also beispielsweise die Leuchtdiodenanordnung 12 Licht erzeugt. Der weitere Verlauf der Gatespannung Vg nach dem Ende des Messzyklus M ist in 4 nicht näher dargestellt, was in 4 durch Auslassungspunkte A angedeutet wird.
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5 veranschaulicht eine weitere mögliche Ausgestaltung der Wandlerschaltung 14, bei welcher sich im Vergleich zu der Wandlerschaltung gemäß 3 eine größere Schaltfrequenz ergibt, weil die Induktivität L einen kleineren Induktivitätswert aufweist.
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6 veranschaulicht, dass sich auch in diesem Fall über der Zeit t geeignete Verläufe der Spannung V, der Gatespannung Vg und der Ausgangsspannung Vout ergeben, auf deren Grundlage ein technisch realisierbares Beendigungskriterium 26 definiert werden kann. Der weitere Verlauf der Gatespannung Vg nach dem Ende des Messzyklus M ist in 6 wiederum nicht näher dargestellt, was in 6 durch Auslassungspunkte A angedeutet wird.
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7 veranschaulicht eine Ausgestaltung der Wandlerschaltung 14 als Hochsetzsteller.
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In 7 ist veranschaulicht, dass bei dieser Ausführungsform der Messwiderstand R auch dem Schalter S vor- oder nachgeschaltet sein kann, das heißt ein Messwiderstand R' kann z.B. zwischen dem Schalter S und dem Massepotential 15 geschaltet sein. Der Messwiderstand R ist dann nicht nötig.
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8 veranschaulicht über der Zeit t die Verläufe der Spannung V, der Gatespannung Vg und der Ausgangsspannung Vout. Auch hier kann ein Beendigungskriterium 26 für einen Hochsetzsteller definiert werden, das verwendet werden kann, wenn als Betriebspunkt 24 für den Start des Messzyklus M ebenfalls die Bedingung I = 0A festgelegt wird.
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9 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Wandlerschaltung 14 als Hochsetzsteller. Bei der Wandlerschaltung gemäß 9 ist die Induktivität L größer als bei der Wandlerschaltung gemäß 7.
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10 veranschaulicht über der Zeit t, dass auch in diesem Fall ein Beendigungskriterium 26 für den Messzyklus M definiert werden kann, mit welchem ausgehend von einem Betriebspunkt 24 (I = 0A) die Messzeit T ermittelt werden kann, bis die Spannung V den Schwellenwert 27 erreicht.
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11 veranschaulicht eine mögliche Ausgestaltung eines Verfahrens 34, mittels welchem der Selbsttest der Wandlerschaltung 14 auf der Grundlage des Beendigungskriteriums 26 und des Referenzintervalls Tok durchgeführt werden kann.
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In einem Schritt S10 kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem Auslösesignal 35 für den Selbsttest das Durchlaufen eines oder mehrerer Messzyklen M angestoßen werden. Daraufhin kann in einem Schritt S11 ausgehend von dem Betriebspunkt 24, in welchem die Wandlerschaltung 14 stromlos ist, der Schalter S in einem Schritt S12 geschlossen werden und damit die Versorgungsspannung Vin angelegt werden, sodass ausgehend von dem Betriebspunkt 24 der Strom I ansteigen kann. Zusammen mit dem Schließen des Schalters S kann in einem Schritt S13 der Zähler 22 (siehe 1) gestartet werden. Hierdurch wird die Zeit seit Beginn des Messzyklus M, das heißt seit dem Schließen des Schalters S, gemessen. In dem Schritt S13 wird der Zähler 22 beispielsweise mit dem Wert 0 initialisiert.
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In einem Schritt S14 kann der Zähler 22 mittels eines Schwingquarzes oder einer Clock 36 hoch gezählt werden.
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In einem Schritt S15 kann überprüft werden, ob die Überwachungsgröße, hier die Spannung V, das Beendigungskriterium 26 erfüllt, das heißt den Schwellenwert 27 erreicht. Ein negatives Prüfergebnis (in den Figuren mit einem „-“-Zeichen symbolisiert) kann wieder zurück zu dem Schritt S14 führen, das heißt es wird gewartet, wodurch der Zähler 22 mittels der Clock 36 weiter inkrementiert wird. Ein positives Prüfergebnis (in den Figuren durch ein „+“-Zeichen symbolisiert) kann zu einem Schritt S16 führen, der den Zähler 22 anhält. In einem Schritt S17 kann auch der Schalter S geöffnet werden, sodass verhindert werden kann, dass die Ausgangsspannung Vout bei einem Tiefsetzsteller weiter ansteigt. In einem Schritt S18 kann überprüft werden, ob der aus der gemessenen Messzeit T, das heißt dem Zählerstand des Zählers 22 ermittelte Prüfwert 29 außerhalb des Referenzintervalls Tok liegt. Liegt der Prüfwert 29 innerhalb des Referenzintervalls Tok (negatives Prüfergebnis) so kann in einem Schritt S19 die Wandlerschaltung 14 als „In Ordnung“ signalisiert oder freigegeben werden. Der Prüfwert 29 ist plausibel. Bei einem positiven Prüfergebnis, wenn also der Prüfwert 29 außerhalb des Referenzintervalls Tok liegt, kann in einem Schritt S20 dagegen das Fehlersignal 30 erzeugt werden.
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Damit kann der Selbsttest beendet sein.
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In 12 ist eine Kalibrierphase 37 veranschaulicht, die dem Verfahrensablauf gemäß 11 vorgeschaltet sein kann. In einem Schritt S21 kann die Kalibrierphase beispielsweise bei dem Hersteller der Wandlerschaltung 14 oder der Fahrzeugleuchte 10 gestartet werden. Es kann dann optional eine Justierung 38 des Beendigungskriteriums 26, beispielsweise des Schwellenwerts 27, vorgenommen werden. Hierzu kann in einem Schritt S22 der Wert der Versorgungsspannung Vin festgelegt werden und ein Schwellenwert 27 des Beendigungskriteriums 26 festgelegt werden. In einem Schritt S23 kann beispielsweise auf der Grundlage einer Simulation die voraussichtliche Messzeit T ermittelt werden, bei welcher ausgehend von dem bekannten Betriebspunkt 24, beispielsweise einem Betriebsstart bei I = 0A, die Spannung V den Schwellenwert 27 erreicht haben würde oder bei welchem allgemein das Beendigungskriterium 26 erfüllt wäre. In einem Schritt S24 kann mit Hilfe eines Plausibilitätskriteriums 39 geprüft werden, ob die geschätzte Messzeit T mit einer vorbestimmten Mindestgenauigkeit der Zeiterfassungseinrichtung, beispielsweise des Zählers 22, erfasst werden kann. Hierzu kann die geschätzte Messzeit T durch die so genannte Tickdauer, das heißt die Zeitdauer zwischen zwei Inkrementierungen der Clock 36, dividiert werden und überprüft werden, ob das Ergebnis in einem vorbestimmten Plausibilitätsintervall liegt. Falls dies nicht der Fall ist, kann in der Wiederholung des Schritts S22 ein anderer Schwellenwert 27 festgelegt werden. Andernfalls ist die Justierung 38 beendet und es kann in einem Schritt S25 die Versorgungsspannung Vin an der Wandlerschaltung 14 angelegt werden, sodass sich ein Betriebsstart der Wandlerschaltung 14 in dem Betriebspunkt 24 ergibt, und in einem Schritt S26 kann der Schalter S geschlossen werden. Mit dem Schließen des Schalters S kann in dem Schritt S27 der Zähler 22 gestartet werden. Der Zähler 22 kann hierbei mit dem Wert 0 initialisiert werden. In einem Schritt S28 kann die Clock 36 den Zähler 22 inkrementieren. In einem Schritt S29 kann überprüft werden, ob die Überwachungsgröße, hier die Spannung V, den Schwellenwert 27 erreicht hat oder allgemein, ob das Beendigungskriterium 26 erfüllt ist. Ist dies nicht der Fall, kann bei dem Schritt S28 weiter fortgefahren werden, das heißt die Zeitmessung läuft weiter. Andernfalls, wenn das Beendigungskriterium 26 erfüllt ist, kann in einem Schritt S30 der Zähler 22 angehalten werden. Allgemein kann also die Messzeit T erfasst werden. In einem Schritt S31 kann der Schalter S geöffnet werden. In einem Schritt S32 kann daraufhin die gemessene Messzeit T verwendet werden, um das Referenzintervall Tok festzulegen. Das Referenzintervall Tok kann beispielsweise die gemessene Messzeit T enthalten. Es kann optional zusätzlich weitere Werte größer und/oder kleiner als die gemessene Messzeit T beinhalten. Dies kann auf der Grundlage eines vorbestimmten Toleranzwerts 40 festgelegt werden, welcher die Größe des Referenzintervalls Tok festlegen kann. In einem Schritt S32 kann dann die Kalibrierphase 37 beendet werden. Damit kann die Wandlerschaltung 14 nun ausgeliefert oder für den Betrieb freigegeben werden.
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Die Aufgabe besteht bei einer Ausführungsform der Wandlerschaltung 14 somit darin, mit Mitteln einer integrierten Schaltung sowohl die Komponenten, z.B. eines Stromreglers, zu überprüfen, als auch einen Selbsttest für seine Plausibilisierung bereitzustellen, ohne das Problem der Abhängigkeit von einer Referenz oder zusätzlicher kosten- und platzintensiver Komponenten lösen zu müssen. Es sei angemerkt, dass ein Schaltregler für Fahrzeugbeleuchtung im Allgemeinen keine stabilen oder vorhersagbaren Zustände an seinem Ausgang vorfindet, da LED-Leuchteinrichtungen mit Reihen von einzeln überbrückbaren Leuchtmitteln gebaut werden (die Ausgangsspannung Vout hängt von dem Ladezustand der Kapazität C und dem Betriebszustand der Funktionsschaltung 11 ab). Diese einzelnen Überbrückungen werden von einer separaten nicht mit der Wandlerschaltung 14 synchronisierten Steuerung aktiviert und deaktiviert. Dadurch ändert sich ständig der Zustand am Ausgang des Schaltreglers 16. Aus diesem Grund verwendet die Steuervorrichtung 18 als bekannten Betriebspunkt 24 den Anfangszustand nach der Inbetriebnahme. Sie ist aber vor allem bei bekannten Verhältnissen nicht auf diesen Zeitpunkt beschränkt. Die Wandlerschaltung 14 verwendet die Zeit, welche der Strom I in der Induktivität L benötigt, um sich in seiner Amplitude um einen gewissen Wert zu verändern, als Kenngröße für die Richtigkeit des Stromes. Dazu werden die der Regelung zur Verfügung stehenden Referenzen und Komparatoren so eingestellt, dass die Strom-Amplitude bei ihrer Veränderung zuerst den einen Wert und später den anderen Wert einnimmt. Die Messzeit T dazwischen wird gemessen und zur Plausibilisierung herangezogen. Das einfachste Beispiel ist der Anfangszustand als Ausgangswert (erster Wert) . Bei Inbetriebnahme ist der Strom durch die Induktivität gleich Null. Damit muss nur noch ein zweiter Wert eingestellt werden. Dieser wird vorzugsweise so klein eingestellt, dass sich zum einen noch eine vernünftig messbare Zeit ergibt und sich zum anderen noch keine wesentliche Spannung am Ausgang des Schaltreglers einstellt. Dabei ist der Anstieg des Stromes von der Eingangsspannung und (je nach Topologie des Schaltreglers) auch von der Ausgangsspannung abhängig. Letztere ist aber gerade im Einschaltmoment noch Null, und am Ende der Messung noch klein (schließlich wurde der Amplitudenwert des Stromes so klein eingestellt, damit eben diese Spannung klein bleibt) und damit für die Genauigkeit der Plausibilisierung vernachlässigbar. Man sieht hier auch schon das Problem, dass veränderliche Verhältnisse hier direkt in die Genauigkeit der Plausibilisierung einwirken, eine sorgfältige Wahl der Parameter ist daher notwendig. Außerdem ist der Anstieg des Stromes auch von der Induktivität abhängig. Daher muss ein zur Schaltung passender Referenz-Zeitwert für die Plausibilisierung des gemessenen Zeitwertes herangezogen werden. Es könnte auch der gemessene Zeitwert über einen Referenz-Faktor, welcher die Eigenheiten der Schaltung wiederspiegelt, normiert werden. Da aber auch die Eingangsspannung einen Einfluss auf die Dauer hat, ist diese dynamisch in den Referenz-Faktor oder in die Bewertung des gemessenen Zeitwertes mittels Referenz-Zeitwert zu berücksichtigen (z.B. mittels der Kalibrierphase 37).
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Praktischerweise wird die Stromamplitude über einen Messwiderstand R in eine Spannung V umgewandelt. Für Schaltungen, die mit hohen Strömen I arbeiten, werden kleine Induktivitäten L und kleine Mess-Widerstände R verwendet, wobei bei Schaltungen kleiner Ströme I eher große Induktivitäten L und große Mess-widerstände R sinnvoll sind. Dadurch ergibt sich, da der Stromanstieg linear indirekt proportional zur Induktivität L ist und der Anstieg des Spannungsabfalles V aber linear direkt proportional zum Messwiderstand R ist, dass der Spannungswert, welcher den Strom I durch den Messwiderstand R darstellt, immer - egal ob die Schaltung für große oder kleine Ströme I ausgelegt wurde - einen nahezu nur noch von den Ein- und Ausgangs-Spannungen abhängigen zeitlichen Verlauf aufweist. Hat man diese auch unter Kontrolle (etwa zum Einschaltzeitpunkt ist die Spannung am Ausgang Null, und am Ende der Messung klein gegenüber der Eingangsspannung) so benötigt man nur noch die Kenntnis dieser Verhältnisse und kann die Richtigkeit des Stromes I beurteilen. Wenn nämlich die Werte der Bauteile (R, L) bekannt sind, dann ist der Stromanstieg auch bekannt. Und wenn dieser bekannt ist, weiß man, wie lange es dauert, bis die Stromamplitude die gewünschte Änderung vollzogen hat. Dauert das zu lange oder zu kurz, so ist der Referenzwert (gebildet aus Bandgap, Spannungsfolgern, der gesamten inneren Beschaltung des integrierten Bausteines zur Regelung des Stromes der Funktionsschaltung mit Sicherheits-Einstufung) falsch. Da für die Erreichung des Sicherheitszieles der Beleuchtung eine gewisse Toleranz zulässig ist, muss diese Messung auch nicht sonderlich genau sein. Der Fehler, der sich aus der kleinen Veränderung der Ausgangsspannung während dieser Plausibilisierung ergibt, darf daher vernachlässigt werden.
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Der Vorteil, der sich nun aus dieser Methode ergibt, ist, dass mittels einer Zeitmessung die ausreichende Genauigkeit des Stromes eines Schaltreglers überprüft werden kann, ohne eine Lücke in der Plausibilisierungskette zu lassen und ohne zusätzliche Komponenten. Die Funktion lässt sich in einem Mixed-Signal-IC ganz einfach implementieren, da sie rein digital ist, also nur wenige Gatter benötigt. Ein Beispiel wäre eine Schaltung mit einer 100µH-Induktivität L, einem 100mOhm Messwiderstand R und einer Änderung der Stromamplitude von 100mA. Dabei ergeben sich Zeiten von ca. 7µs, wenn die Eingangsspannung etwa 10V beträgt. Die Änderung der über den Messwiderstand R gemessenen Spannung V beträgt dann 10mV. Dieselbe Zeit ergibt sich bei 47µH und 47mOhm sowie 10µH und 10mOhm, wenn jeweils die Eingangsspannung wieder 10V beträgt und 10mV Änderung über den Messwiderstand angestrebt werden. Die Veränderung der Ausgangsspannung Vout wird in erster Linie durch die Ausgangskapazität C bestimmt, welche die Energie der Induktivität L aufnehmen muss. Praktikable Werte sind 0.5µF für die kleineren Ströme oder 2,2µE für die größeren Ströme. Aus anderen Gründen würde man eher größere Werte für C wählen, was den Fehler nur kleiner macht.
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Die Schaltung gemäß 1 zeigt hierzu einen Tiefsetzsteller bestehend aus einem Schalter S, einer Diode D, dem Messwiderstand R, der Induktivität L und dem Ausgangskondensator C. Des Weiteren ergibt sich der Spannungsabfall V über dem Messwiderstand R, welcher durch den Strom I erzeugt wird. Der Strom I fließt zum einen durch die Induktivität L, aber auch durch den Messwiderstand R. Sein dynamisches Verhalten ist durch die Induktivität L und die beiden Spannungen Vin und Vout bestimmt (zumindest in jener Phase, in der der Schalter S geschlossen ist). Ist der Schalter S offen, so ist das Verhalten nicht mehr von Vin, dafür aber auch von dem Spannungsabfall über die Diode D abhängig - also in großen Teilen mit unbestimmten Streuungen versehen. Am besten ist das Verhalten definiert, wenn Vin groß gegenüber Vout ist und die Normalwerte (Raumtemperaturwerte) von R und L bekannt sind. Eigentlich müssen L und R nicht bekannt sein, sofern sie für die Anwendung passen. Wenn einmal die Messzeit T des Stromanstieges auf einen bekannten Wert ausgemessen ist, dann kann diese Zeitmessung als Referenzwert herangezogen werden. Bei einer neuerlichen Messung muss sich dann ein sehr ähnlicher Wert ergeben (definiert durch Tok). Sonst haben sich entweder die Referenzen für die Spannungsmessung oder der Messwiderstand R oder die Induktivität L verändert. Alles das wäre für die sicherheitsrelevante Funktionsschaltung von Einfluss und ist über dieses Verfahren diagnostizierbar. Prinzipiell könnte jeder andere Stromanstieg oder Stromabfall zur Plausibilisierung herangezogen werden. Jedoch sind am Anfang die Randbedingungen stabil und bekannt, während diese während des Arbeitens der Stromversorgung typischerweise nicht mehr stabil sind und die gemessene Zeit daher größeren Schwankungen unterliegt, die größere Korrekturen oder statistische Methoden erfordern. So könnte zum Beispiel in einem bekannten Arbeitspunkt gemessen werden, und diese Messung öfters wiederholt werden und der Zeitwert aller Messungen gemittelt werden. Auch ein gleitender Mittelwert eines stabilen Arbeitspunktes könnte herangezogen werden, vor allem dann, wenn Veränderungen während des Betriebs erfasst werden müssen. Die Methode beschränkt sich nicht nur auf den Tiefsetzsteller, wobei dieser besonders geeignet ist, da der Messwiderstand sowohl für die Regelung als auch für die Strommessung herangezogen werden kann. Dabei ist es auch nicht entscheidend, ob der Messwiderstand vor oder nach der Induktivität angebracht ist. Die Methode schließt auch ein, dass mit einer bestimmten Zeit t, welche der Schalter S geschlossen ist, sich eine Veränderung der Ausgangsspannung Vout ergibt, die als Maß für die Richtigkeit herangezogen wird. Diese Methode eignet sich dann, wenn der Messwiderstand R nicht in Serie zur Induktivität L sondern zum Schalter S liegt und/oder dann, wenn die Spannung Vout die sicherheitsrelevante Größe ist. Ferner könnte auch der Maximal-Wert der Spannung V über dem Messwiderstand R nach einer bekannten Zeitdauer T des geschlossenen Schalters S zur Plausibilisierung der Richtigkeit der Regelung heran gezogen werden.
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Die in den durchgeführten Simulationen durch geeignete Auswahl des Messwiderstands und der Schwellenspannung ermittelte Plausibilisierungszeit von ca. 4µs bis ca. 10µs kann in den modernen IC-Systemen mit hohen Clock-Raten bequem und hochauflösend erfasst werden. Gleichzeitig ist diese Zeit derart kurz, dass sie keine wesentlichen Veränderungen in den restlichen Zeitabläufen des IC-Systems (z.B. Watchdog-Ereignisse, Start-Up-Routinen) verursacht.
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Insgesamt ist somit gezeigt, wie eine Stromstärke und eine Komponente in einem Schaltwandler plausibilisiert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeugleuchte
- 11
- Funktionsschaltung
- 12
- Leuchtdiodenanordnung
- 13
- Arbeitsspannung
- 14
- Wandlerschaltung
- 15
- Massepotential
- 16
- Schaltwandler
- 17
- Messschaltung
- 18
- Steuervorrichtung
- 19
- Komparator
- 20
- Mikrocontroller
- 21
- Vergleichseinheit
- 22
- Zähler
- 23
- Selbsttest
- 24
- Betriebspunkt
- 25
- Verlauf
- 26
- Beendigungskriterium
- 27
- Schwellenwert
- 28
- Prüfschritt
- 29
- Prüfwert
- 30
- Fehlersignal
- 31
- Bordnetz
- 32
- Steuerschaltung
- 33
- Spannungswert
- 34
- Verfahren
- 35
- Auslösesignal
- 36
- Clock
- 37
- Kalibrierphase
- 38
- Justierung
- 39
- Plausibilitätskriterium
- 40
- Toleranzwert
- A
- Auslassungspunkt
- C
- Ausgangskapazität
- D
- Diode
- g
- Gate
- L
- Induktivität
- M
- Messzyklus
- R
- Messwiderstand
- S
- Schalter
- T
- Messzeit
- Tok
- Referenzintervall
- Rload
- Lastwiderstand
- Rh
- Potential
- RL
- Potential
- R'
- Messwiderstand
- S10 - S33
- Schritt
- V
- Spannung
- Vg
- Gatespannung
- Vin
- Versorgungsspannung
- Vout
- Ausgangsspannung
