DE102022108425A1

DE102022108425A1 - System, schaltung und verfahren zur fehlerdetektion

Info

Publication number: DE102022108425A1
Application number: DE102022108425.6A
Authority: DE
Inventors: Ozan Serpedin; Cristian Garbossa
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2022-10-13
Also published as: CN115201711A; US20220329060A1; US11855444B2

Abstract

Eine Systemtopologie kann eine absichtliche Signaleinspeisung zum Überwachen einer oder mehrerer Leistungsversorgungsschaltungen verwenden, die elektrische Leistung an Komponenten des Systems liefern können. Die Systemtopologie kann eine Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung zum Überwachen der Ausgabe der Leistungsversorgung beinhalten. In einigen Beispielen kann ein Leistungsversorgungsschienenfehler entweder innerhalb oder außerhalb der Leistungsversorgungschaltung auftreten, jedoch möglicherweise nicht durch die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung detektiert werden. Das Einspeisen eines Prüfsignals bei Vorliegen eines tatsächlichen Fehlers kann Oszillationen am Ausgangsknoten der Leistungsversorgung verursachen, die durch die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung detektiert werden können. Sobald das Prüfsignal kombiniert mit dem Fehlersignal am Ausgangsknoten die durch die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung detektierbare Überwachungsschwelle erreicht, kann die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung eine Angabe des Fehlers an eine Verarbeitungsschaltungsanordnung des Systems ausgeben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft die Fehlerdetektion für lineare Leistungsversorgungen.
HINTERGRUND
Leistungsversorgungen können Fehler, wie etwa Einzelpunktfehler, erfahren. Einzelpunktfehler können in Unterspannungs-, Überspannungs- und Überstromfehler klassifiziert werden. Einige Systeme, die Leistungsversorgungen verwenden, können Leistungsversorgungen beinhalten, die eine Überwachung durchführen, um zu detektieren, ob die Leistungsversorgungen erwartungsgemäß funktionieren oder möglicherweise einen Fehler entwickelt haben.
KURZDARSTELLUNG
Es werden ein System Vorrichtung gemäß Definition in Anspruch 1, eine Schaltung gemäß Definition in Anspruch 11 und ein Verfahren gemäß Definition in Anspruch 20 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Im Allgemeinen beschreibt die Offenbarung eine Systemtopologie und eine absichtliche Prüfsignaleinspeisung zum Überwachen einer oder mehrerer Leistungsversorgungsschaltungen, die elektrische Leistung an Komponenten des Systems liefern können. Die Systemtopologie kann eine Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung zum Überwachen der Ausgabe der Leistungsversorgung beinhalten. In einigen Beispielen kann ein Leistungsversorgungsschienenfehler entweder innerhalb oder außerhalb der Leistungsversorgungschaltung auftreten, wobei der Fehler jedoch möglicherweise nicht durch die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung detektiert werden kann. Das Einspeisen eines Prüfsignals bei Vorliegen eines tatsächlichen Fehlers kann Oszillationen am Ausgangsknoten der Leistungsversorgung verursachen, die durch die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung detektiert werden können. Sobald ein Prüfsignal kombiniert mit dem Fehlersignal am Ausgangsknoten die durch die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung detektierbare Überwachungsschwelle erreicht, kann die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung eine Angabe des Fehlers an eine Verarbeitungsschaltungsanordnung des Systems ausgeben.
In einem Beispiel beschreibt diese Offenbarung ein System, das Folgendes beinhaltet: einen Leistungswandler, umfassend einen Ausgangsanschluss und ausgelegt zum Empfangen einer Eingangsspannung mit einem ersten Betrag und Ausgeben einer Spannung mit einem zweiten Betrag an dem Ausgangsanschluss; eine Spannungsüberwachungsschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist; und eine Signaleinspeisungsschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei die Signaleinspeisungsschaltung zum Eingeben eines Prüfsignals ausgelegt ist; wobei die Spannungsüberwachungsschaltung zum Detektieren eines Fehlersignals an dem Ausgangsanschluss basierend darauf ausgelegt ist, dass das kombinierte Fehlersignal und das Prüfsignal eine Detektionsschwelle erfüllen.
In einem anderen Beispiel beschreibt diese Offenbarung eine Schaltung, die Folgendes beinhaltet: einen Leistungswandler, umfassend einen Ausgangsanschluss und ausgelegt zum Empfangen einer Eingangsspannung mit einem ersten Betrag und Ausgeben einer Spannung mit einem zweiten Betrag an dem Ausgangsanschluss; eine Spannungsüberwachungsschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist; und eine Signaleinspeisungsschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei die Signaleinspeisungsschaltung zum Eingeben eines Prüfsignals ausgelegt ist; wobei die Spannungsüberwachungsschaltung zum Detektieren eines Fehlersignals an dem Ausgangsanschluss basierend darauf ausgelegt ist, dass das kombinierte Fehlersignal und das Prüfsignal eine Detektionsschwelle erfüllen.
In einem anderen Beispiel beschreibt diese Offenbarung ein Verfahren, umfassend Einspeisen eines Prüfsignals an einem Ausgangsanschluss einer Leistungswandlerschaltung; Überwachen, durch eine Spannungsüberwachungsschaltung, einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss, Detektieren, durch die Spannungsüberwachungsschaltung, eines Fehlersignals an dem Ausgangsanschluss basieren darauf, dass das kombinierte Fehlersignal und das Prüfsignal eine Detektionsschwelle erfüllen, Ausgeben, durch die Spannungsüberwachungsschaltung und an die Verarbeitungsschaltungsanordnung, einer Angabe, dass die Spannungsüberwachungsschaltung das Fehlersignal detektiert hat; als Reaktion auf einen Empfang der Angabe von der Spannungsüberwachungsschaltung, Versetzen, durch die Verarbeitungsschaltungsanordnung, des Leistungswandlers in einen ausfallsicheren Zustand.
Die Einzelheiten eines oder mehrerer Beispiele der Offenbarung sind in den beiliegenden Zeichnungen und der Beschreibung nachfolgend dargelegt. Andere Merkmale, Ziele und Vorteile der Offenbarung werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Leistungsversorgungsschaltung mit einer Prüfsignaleinspeisung gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein System, umfassend mehrere Leistungsversorgungsschaltungen, die zum Durchführen einer Signaleinspeisung ausgelegt sind, gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein System mit einer Leistungsversorgungsschaltung einschließlich Signaleinspeisung und externen Komponenten gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.

4 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung einer Leistungsversorgungschaltung mit Signaleinspeisung gemäß einer oder mehreren Techniken der Offenbarung veranschaulicht.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung einer Signaleinspeisungsschaltung gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
6 ist ein Zeitdiagramm, das einen beispielhaften Betrieb einer Leistungsversorgungsschaltung mit Signaleinspeisung gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite beispielhafte Implementierung einer Leistungsversorgungschaltung mit Signaleinspeisung gemäß einer oder mehreren Techniken der Offenbarung veranschaulicht.
8 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Leistungsversorgungschaltung mit Signaleinspeisung gemäß einer oder mehreren Techniken der Offenbarung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Offenbarung beschreibt eine Systemtopologie, die eine absichtliche Signaleinspeisung zum Überwachen einer oder mehrerer Leistungsversorgungsschaltungen verwendet, die elektrische Leistung an Komponenten des Systems liefern können. Die Systemtopologie kann eine Überwachungsschaltungsanordnung zum Überwachen der Ausgabe der Leistungsversorgung beinhalten und kann ein Prüfsignal einspeisen, das derart ausgelegt ist, dass das eingespeiste Prüfsignal das Detektieren eines Fehlers in der Schaltung erleichtert.
Ein Leistungsversorgungsschienenfehler kann entweder innerhalb oder außerhalb der Leistungsversorgungschaltung auftreten, jedoch möglicherweise nicht durch die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung detektiert werden. In einigen Fällen können Fehler aufgrund von Frequenzbandbeschränkungen oder aufgrund der Anordnung der Leistungsversorgungsschaltung möglicherweise nicht detektiert werden. Insbesondere kann das detektierbare Frequenzband, die Detektionsdomäne, durch die intrinsische Propagationsverzögerung der Komponenten, wie etwa Komparatoren, die die Spannungsüberwachungsschaltung zur Detektion verwenden kann, beschränkt sein. In einigen Fällen kann die Frequenzbandbeschränkung das Ergebnis eines Kompromisses zwischen der Bandbreite der Komparatoren und durch das System vorgegebenen Einschränkungen bezüglich eines niedrigen Ruhestroms sein.
Einige der Faktoren, die zu Fehlern führen, können als externe Faktoren oder interne Faktoren klassifiziert werden. In dem Beispiel eines Linearreglers können externe Faktoren einen Verlust einer Verbindung mit dem Ausgangskondensator aufgrund einer schlechten Verbindung oder einer Beschädigung des Ausgangskondensators beinhalten. In einigen Beispielen kann der Linearregler einen Ausgangskondensator beinhalten, um einen Regelkreis des Linearreglers stabil zu halten. Einige Beispiele interner Faktoren können eine Unterbrechung der Verbindung zwischen der Leistungsversorgungschaltung und einer Leiterplatte (PCB), an der sie befestigt ist, beinhalten. Beispielsweise kann eine Leiterrahmenverbindung der Leistungsversorgungschaltung oder ein Bonddraht zwischen der Leistungsversorgungschaltung und der PCB versagen und getrennt werden, z. B. verursacht durch mechanische Spannung oder Alterung.
Für andere Beispiele einer Überwachungsschaltung, für eine Oszillationsfrequenz außerhalb der Detektionsdomäne, kann die Überwachungsschaltungsanordnung einen Fensterkomparator verwenden, um einen möglichen Fehler an der Ausgangsspannungsschiene zu detektieren. Jedoch lassen sich selbst mit einem Fensterkomparator nur Oszillationen oder Spitzen mit Amplituden, die größer als die zulässigen Bereichsschwellen (eingestellt in der Überwachungsschaltung) sind, detektieren. Daher besteht ein Nachteil des Fensterkomparators darin, dass die Oszillationsamplituden, die detektiert werden sollen, unter gewissen Bedingungen weitaus kleiner als die Schwelle der Überwachungsschaltung sind. Wie oben angemerkt gibt die Anordnung der Leistungsversorgungschaltung (z. B. kondensatorlose Leistungsversorgung oder mit einem eingebetteten On-Chip-Kondensator) in anderen Beispielen möglicherweise keine detektierbaren Oszillationen am Ausgangsknoten aus, selbst mit einer Oszillationsüberwachungsschaltung, die eine größere Detektionsdomäne aufweist.
Dagegen kann die Überwachungsschaltungsanordnung der vorliegenden Offenbarung periodisch ein Prüfsignal einspeisen, das derart ausgelegt sein kann, dass das Prüfsignal in mancher Hinsicht einem tatsächlichen Fehlersignal ähnlich sein kann. Das Prüfsignal kann jedoch mit bekannten Charakteristiken gesteuert werden, sodass das Prüfsignal das Vorliegen eines Fehlers hervorhebt. Die Leistungsversorgungschaltung kann weiter Leistung an eine Last liefern, während das Prüfsignal eingespeist wird, jedoch kein Fehler vorliegt. In einigen Beispielen umfasst das Prüfsignal eine Simulation eines Überspannungsfehlers.
Durch Einspeisen des Prüfsignals bei Vorliegen eines tatsächlichen Fehlers kann die Schaltungsanordnung der vorliegenden Offenbarung Oszillationen am Ausgangsknoten der Leistungsversorgung verursachen, die durch die Überwachungsschaltungsanordnung detektiert werden können. Mit dem kombinierten tatsächlichen Fehler- und Prüfsignal kann das Fehlersignal am Ausgangsknoten die durch die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung detektierbare Überwachungsschwelle erreichen und die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung kann eine Angabe des tatsächlichen Fehlers an eine Logiksteuerung des Systems ausgeben.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Leistungsversorgungsschaltung mit Prüfsignaleinspeisung gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. Das System 100 kann Leistung zum Betreiben von Systemen in einer Vielzahl von Anwendungen liefern, darunter Fahrzeuge wie Luftfahrzeuge, Kraftfahrzeuge sowie industrielle und andere Anwendungen. In einigen Beispielen kann ein Fehler im System 100 zur Lieferung von instabiler Leistung an stromabwärts gelegene Komponenten führen. In den beispielhaften Komponenten und Systemen, die ISO 26262 unterliegen, in der die funktionale Sicherheit für die verschiedenen elektrischen und elektronischen Systeme in einem Fahrzeug definiert sind, kann eine Leistungsversorgung, wie etwa das System 100, die solche Komponenten und Systeme versorgt, mit Sicherheitsmerkmalen zum Überwachen der gelieferten Ausgangsleistung ausgelegt sein. Die Anordnung des Systems 100 kann Vorteile im Vergleich mit anderen Leistungsversorgungsschaltungen bereitstellen.
Das System 100 beinhaltet eine Leistungsverwaltungsschaltung 150 mit einer Sicherheitseinheit 110, eingerichtet mit einer Topologie, die eine interne Prüfsignaleinspeisungsschaltung 112 und einen Überwachungs- und Reaktionsblock, eine Spannungsüberwachungsschaltung 114 beinhaltet. Die Leistungsverwaltungsschaltung kann außerdem einen Linearregler beinhalten, wie etwa einen Low-Dropout(LDO)-Wandler 102, bei dem es sich um eine Art Leistungswandler handelt. In einigen Beispielen kann das System 100 eine DC-Leistungsquelle 115, die Leistung an einen Eingangsanschluss 104 liefert, wie etwa eine Batterie, oder einen Leistungswandler, wie etwa einen AC/DC-Wandler oder einen DC/DC-Wandler, beinhalten. Die Anordnung der Komponenten des Systems 100 sind nur eine Beispielanordnung der Leistungsversorgungschaltung der vorliegenden Offenbarung. In einigen Ausführungsformen kann das System 100 mehr oder weniger Komponenten beinhalten und anders angeordnet sein. Beispielsweise kann die Sicherheitseinheit 110 als Teil des LDO 102 dargestellt sein.
In dem Beispiel von 1 empfängt die Leistungsverwaltungsschaltung 150 eine Eingangsspannung mit einem ersten Betrag am Eingangsanschluss I 104 und kann eine Spannung mit einem zweiten Betrag am Ausgangsanschluss Q 106 ausgeben. Die Spannungsüberwachungsschaltung 114 ist mit dem Ausgangsanschluss Q 106 gekoppelt. Die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 112 ist ebenfalls mit dem Ausgangsanschluss Q 106 gekoppelt. Der Eingangsanschluss I 104 ist mit einem Anschluss des LDO 102 verbunden. Der LDO 102 ist über die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 112 mit dem Ausgangsanschluss Q 106 verbunden. Eine Steuerung 103 kann Steuersignale an den LDO 102, die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 112 senden und kann Erfassungssignale von der Spannungsüberwachungsschaltung 114 empfangen. Die Leistungsverwaltungsschaltung 150 kann außerdem einen Referenzanschluss, GND 105, beinhalten, der mit einer oder mehreren Komponenten der Leistungsverwaltungsschaltung 150 verbunden ist. In dem Beispiel des Systems 100, ist GND 105 mit der Steuerung 103 und der Spannungsüberwachungsschaltung 114 verbunden. In einigen Beispielen können Teile der Leistungsverwaltungsschaltung 150 oder die gesamte Leistungsverwaltungsschaltung als eine integrierte Schaltung (IC) implementiert sein.
Der Low-Dropout-Regler, LDO 102, kann die Eingangsspannung mit dem ersten Betrag z. B. von der Leistungsquelle 115 empfangen und eine Spannung mit einem zweiten Betrag am Ausgangsanschluss Q 106 ausgeben. In einigen Beispielen ist der LDO 102 ein Leistungswandler, der dahingehend arbeiten kann, eine mit Q 106 verbundene Last von einer mit I 104 verbundenen unreinen oder rauschbehafteten Quelle zu isolieren. In anderen Beispielen kann der LDO 102 als eine rauscharme Quelle zum Speisen empfindlicher mit dem Ausgangsanschluss Q 106 verbundener Schaltungsanordnungen fungieren.
Die Steuerung 103 kann einen oder mehrere Prozessoren beinhalten. Zu Beispielen eines Prozessors in der Steuerung 103 können eines oder mehrere der Folgenden gehören: ein Mikrocontroller (MCU), z. B. ein Computer auf einer einzelnen integrierten Schaltung mit einem Prozessorkern, Speicher, und programmierbaren Eingabe/Ausgabe-Peripheriegeräten, ein Mikroprozessor (pP), z. B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) auf einer einzelnen integrierten Schaltung (IC), eine Steuerung, ein digitaler Signalprozessor (DSP), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), ein System-on-Chip (SoC) oder eine äquivalente diskrete oder integrierte Logikschaltungsanordnung. Ein Prozessor kann eine integrierte Schaltungsanordnung, d. h. eine integrierte Verarbeitungsschaltungsanordnung, sein und die integrierte Verarbeitungsschaltungsanordnung kann als feste Hardwareverarbeitungsschaltungsanordnung, programmierbare Verarbeitungsschaltungsanordnung und/oder eine Kombination von sowohl fester als auch programmierbarer Verarbeitungsschaltungsanordnung realisiert sein.
Die Steuerung 103 kann einen internen Speicher beinhalten oder mit einem externen Speicher (in 1 nicht gezeigt) verbunden sein. Zu Beispielen eines Speichers kann eine beliebige Art computerlesbarer Speichermedien gehören, wie etwa Direktzugriffsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), programmierbarer Nur-Lese-Speicher (PROM), löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM), einmalig programmierbarer Speicher (OTP-Speicher), elektronisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM), Flash-Speicher oder eine andere Art von flüchtiger oder nichtflüchtiger Speichervorrichtung. In einigen Beispielen können die computerlesbaren Speichermedien Anweisungen speichern, die bewirken, dass die Verarbeitungsschaltungsanordnung die hier beschriebenen Funktionen ausführt. In einigen Beispielen können die computerlesbaren Speichermedien Daten speichern, wie etwa Konfigurationsinformationen, temporäre Werte und andere Arten von Daten, die zum Durchführen der Funktionen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
Das durch die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 112 eingespeiste Prüfsignal kann Charakteristiken eines analogen Fehlers aufweisen. Die Steuerung 103 kann bewirken, dass die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 112 das Prüfsignal während des Betriebs des Leistungswandlers LDO 102 einspeist, anstatt lediglich die mit Q 106 verbundene Ausgangsspannungsschiene zu überwachen. Wie oben angemerkt, kann ein Fehler in einigen Fällen schwer zu detektieren sein. In einigen Beispielen kann die Steuerung 103 bewirken, dass die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 112 das Prüfsignal periodisch einspeist, z. B. jede Minute, jede Sekunde, in Abständen von Sekundenbruchteilen usw. Durch Durchführen dieser Maßnahme kann ein Fehler, der durch einen internen Ausfall der IC, wie etwa einen offenen Leiterrahmen, verursacht wird, oder der durch einen Komponentenausfall verursacht wird, für die Steuerung 103 hervorgehoben werden, indem eine Amplitude einer Oszillation am Ausgangsknoten Q 106 erhöht wird.
Die Spannungsüberwachungsschaltung 114 ausgelegt sein zum Detektieren eines Fehlersignals am Ausgangsanschluss Q 106 basierend darauf, dass die Kombination eines tatsächlichen Fehlersignals und des Prüfsignals eine Detektionsschwelle erfüllt. Anders ausgedrückt wird der Ausgangsknoten Q 106 der Leistungsverwaltungsschaltung 150 während des Systembetriebs kontinuierlich durch die Spannungsüberwachungsschaltung 114 kontrolliert. Daher kann die Spannungsüberwachungsschaltung 114, sobald das Signal am Ausgangsknoten Q 106 die Überwachungsschwelle erreicht, eine Reaktion auslösen und eine Angabe 125 an die Steuerung 103 senden. Im Gegenzug kann die Steuerung 103 den LDO 102 dahingehend steuern, die Leistungsverwaltungsschaltung 150 in einen ausfallsicheren Zustand zu versetzen. In einigen Beispielen kann die Steuerung 103 bewirken, dass der LDO 102 herunterfährt, z. B. die Ausgabe sperrt und/oder die Ausgabe an Q 106 auf null reduziert, um den ausfallsicheren Zustand zu erzielen.
Die Sicherheitseinheit 110, mit der Prüfsignaleinspeisungsschaltung 112 und der Spannungsüberwachungsschaltung 114, kann so ausgelegt sein, dass das Prüfsignal von der Prüfsignaleinspeisungsschaltung 112 alleine eine Detektionsschwelle der Spannungsüberwachungsschaltung 114 nicht erfüllt. Anders ausgedrückt kann die Spannungsüberwachungsschaltung 114, obgleich die Spannungsüberwachungsschaltung 114 sowohl die Schaltungsausgabe von dem LDO 102 als auch das Prüfsignal von der mit dem Ausgangsanschluss Q 106 verbundenen Prüfsignaleinspeisungsschaltung 112 empfängt, das Prüfsignal ignorieren, da das Prüfsignal die Detektionsschwelle nicht erfüllt. Nur bei Vorliegen eines Fehlersignals kann das kombinierte Fehlersignal und Prüfsignal die Detektionsschwelle erfüllen. Das Fehlersignal kann eine Angabe eines schaltungsbezogenen Problems mit dem Ausgangskondensator (in 1 nicht gezeigt) sein, z. B. eine Hochimpedanzverbindung entweder in der Leistungsverwaltungsschaltung 150 oder in Verbindungen von dem Ausgangsanschluss Q 106 zu einer PCB oder einem Leiterrahmen. In einigen Beispielen kann die Steuerung 103 dazu ausgelegt sein, zu bewirken, dass die Signaleinspeisungsschaltung 112 das Prüfsignal periodisch in Q 106 ein gibt. Wenn das kombinierte Prüfsignal und Fehlersignal die Detektionsschwelle überschreitet, kann die Steuerung 103 eine Angabe von der Spannungsüberwachungsschaltung empfangen, dass die Spannungsüberwachungsschaltung das Fehlersignal detektiert hat. Wie oben angemerkt, kann die Steuerung 103 als Reaktion auf einen Empfang der Angabe die Leistungsverwaltungsschaltung 150 in einen ausfallsicheren Zustand versetzen.
In einem Beispiel einer Leistungsverwaltung mit einem LDO, wie in 1 dargestellt, kann ein externer Ausgangskondensator (in 1 nicht gezeigt) mit dem Ausgangsanschluss Q 106 verbunden sein, um einen Regelkreis für die Leistungsverwaltungsschaltung 150 stabil zu halten. Der Verlust der Verbindung zu dem Ausgangskondensator, oder ein Ausfall des Kondensators, kann Oszillationen des Regelkreises erzeugen und bewirken, dass die Leistungsverwaltungsschaltung 150 eine instabile Spannung und/oder einen instabilen Strom ausgibt. Diese Art von Ereignis stellt einen Fehler dar, da die Oszillationen die Verfügbarkeit der Versorgungsschienen oder die ordnungsgemäße Funktionalität von stromabwärts gelegenen Komponenten beeinträchtigen können. In einigen Versorgungsanwendungen können Faktoren, die den Fehler verursachen können, als externe Faktoren oder interne Faktoren klassifiziert werden. Zu externen Faktoren kann eine Hochimpedanzverbindung gehören, wie etwa ein teilweiser oder vollständiger Verlust einer Verbindung zu dem Ausgangskondensator, verursacht durch eine schlechte Verbindung oder eine Beschädigung des Ausgangskondensators. Eine Beschädigung oder ein Ausfall des Ausgangskondensators kann aus einem Kondensatorleckstrom, internen Kurzschlüssen, die einen Ausfall verursachen, oder einer Änderung der Kapazität usw. resultieren. Zu internen Faktoren kann eine Unterbrechung der Verbindung zwischen der Leistungsversorgungschaltung und einer Anwendungsleiterplatte, an der sie befestigt ist, gehören. Beispielsweise kann ein Versagen einer Lot-, Leitkleber- oder Bonddrahtverbindung, verursacht durch mechanische Spannung oder Alterung, zu einer Hochimpedanzverbindung führen.
In einigen Beispielen anderer Arten von Schaltungen können einige Fehler aufgrund von Frequenzbandbeschränkungen oder aufgrund der Anordnung der anderen Leistungsversorgungschaltung (z. B. kondensatorlose Leistungsversorgung oder mit einem eingebetteten On-Chip-Kondensator) möglicherweise nicht detektiert werden. In Beispielen von Schaltungen, die einen Fensterkomparator verwenden, besteht ein Nachteil des Fensterkomparators darin, dass die Oszillationsamplituden, die detektiert werden sollen, unter gewissen Bedingungen weitaus kleiner als die Schwelle der Überwachungsschaltung sind.
Dagegen kann das System 100 Vorteile gegenüber anderen Arten von Leistungsversorgungsschaltungen, die dazu ausgelegt sind, Sicherheitsstandards zu erfüllen, bereitstellen. Die Verwendung der Technik der Prüfsignaleinspeisungsschaltung 112 kann die Entwicklung von Sicherheitsmechanismen, z. B. Sicherheitseinheiten, die Schaltungsanordnungen umfassen, ermöglichen, die unabhängig von Oszillationsfrequenz, Amplitude, Spannungsreglertopologie sind, wodurch die Nachteile anderer Lösungen behoben werden. Des Weiteren kann die Leistungsverwaltungsschaltung 150 die erweiterte Abdeckung von sicherheitsrelevanten Anforderungen für mehrere Spannungsschienen (z. B. für sowohl Vorregler als auch Nachregler, die Teil eines Versorgungssystems sind) ohne Erhöhung der Pinanzahl bieten. Durch Beibehalten der Pinanzahl auf einem Leiterrahmen, z. B. indem keine zusätzlichen Pins zur Überwachung hinzugefügt werden, kann die Leistungsverwaltungsschaltung 150 der vorliegenden Offenbarung eine kosteneffektive Alternative zu anderen Arten von Schaltungen, bei denen die Package-Pinanzahl erhöht werden kann, bereitstellen.
Eine beispielhafte Anwendung des Systems 100 und der Leistungsverwaltungsschaltung 150 kann ein Leistungsversorgungssystem gemäß ASIL-D beinhalten. ASIL ist ein Risikoklassifikationsschema für Kraftfahrzeug-Sicherheitsintegritätsstufen nach ISO 26262. ASIL-D stellt die höchste Stufe des Risikomanagements dar, weshalb Komponenten oder Systeme, die für ASIL-D entwickelt werden, im Vergleich zu ASIL-A, B und C gemäß den strengsten Sicherheitsanforderungen gefertigt werden. Drei Faktoren bestimmen die ASIL-Anforderung für ein bestimmtes System. Der erste ist die Schwere („Severity“). Unter Schwere werden die Sicherheitskonsequenzen für den Fahrer, Insassen oder Fußgänger und Fahrzeuge in der Nähe berücksichtigt, die System zu Ausfall oder Fehlfunktion waren. Der zweite ist die Eintrittswahrscheinlichkeit („Exposure“) oder die Wahrscheinlichkeit einer Betriebssituation, die für den analysierten Ausfallmodus gefährlich sein kann. Der dritte Faktor ist die Beherrschbarkeit. Unter Beherrschbarkeit wird die Fähigkeit zum Verhindern eines Schadens durch die rechtzeitigen Reaktionen der an der Betriebssituation beteiligten Personenklammer (Fahrer, Insassen oder Personen in der Nähe des Fahrzeugs) im Fall eines Systemausfalls oder einer Fehlfunktion berücksichtigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein System, umfassend mehrere Leistungsversorgungsschaltungen, die zum Durchführen einer Signaleinspeisung ausgelegt sind, gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. Ein System 200 ist ein Beispiel des oben in Zusammenhang mit 1 beschriebenen Systems 100. Das Beispiel von 2 zeigt zwei separate Leistungsversorgungsausgangsanschlüsse, Q1 206 und Q2 216, die durch zwei Linearregler, LDO A 202 bzw. LDO B 222, versorgt werden. Jeder Linearregler LDO A 202 und LDO B 222 empfängt die gleiche Eingangsspannung, die von einer DC/DC-Versorgung 215 ausgegeben wird. In anderen Beispielen kann das System mehrere DC-Spannungseingänge mit mehreren unterschiedlichen Spannungsbeträgen aufweisen, und die Eingangsspannung in LDO A 202 kann sich von LDO B 222 (in 1 nicht gezeigt) unterscheiden. In einigen Beispielen kann sich der Betrag der Spannung an Q1 206 von dem Betrag der Spannung an Q2 216 unterscheiden. In anderen Beispielen kann der Betrag der Ausgangsspannung für Q1 206 und Q2 216 unterschiedlich sein.
Obgleich es in 2 mit zwei Leistungsverwaltungsschaltungen gezeigt ist, kann das System 200 in anderen Beispielen eine beliebige Anzahl von Leistungsverwaltungsschaltungen beinhalten (in 2 nicht gezeigt). In einigen Beispielen können eine oder mehrere der Leistungsverwaltungsschaltungen die gleiche Eingangsspannung empfangen. In anderen Beispielen kann jede Leistungsverwaltungsschaltung eine separate Eingangsspannung mit einem anderen Spannungsbetrag empfangen. Gleichermaßen kann der Ausgangsspannungsbetrag für eine oder mehrere Leistungsverwaltungsschaltungen des Systems 100 in einigen Beispielen näherungsweise den gleichen Betrag aufweisen. In anderen Beispielen kann jede Leistungsverwaltungsschaltung des Systems 200 eine Spannung mit einem anderen Betrag ausgeben. In der Offenbarung bedeutet „näherungsweise“ gleich, dass die Werte innerhalb von Mess- und Herstellungstoleranzen gleich sind. Herstellungsverfahren, Temperatur, unterschiedliche Materialarten, Luftdruckänderungen und andere Faktoren können einige kleine Unterschiede des Schaltungsleistungsverhaltens verursachen.
Das Beispiel des Systems 100 kann als Vorregleranordnung angesehen werden. Das Beispiel des Systems 200 kann als Nachregleranordnung angesehen werden. In dem Beispiel des Systems 200 empfängt die DC/DC-Versorgung 215 eine Eingangsspannung von einem Eingangsanschluss I 204. Die DC/DC-Versorgung 215 gibt Leistung an die Eingangsanschlüsse des LDO A 202 und des LDO B 222 aus. Wie oben in Zusammenhang mit 1 beschrieben, gibt der LDO A 202 über eine Prüfsignaleinspeisungsschaltung 212 eine Spannung an den Ausgangsanschluss Q1 206 aus. Eine Spannungsüberwachungsschaltung ist mit dem Ausgangsanschluss Q1 206 gekoppelt. Die Anordnung des LDO A 202, der Prüfsignaleinspeisungsschaltung 212 und der Spannungsüberwachungsschaltung 214 mit dem Ausgangsanschluss Q1 206 kann als ein Beispiel der oben in Zusammenhang mit 1 beschriebenen Leistungsverwaltungsschaltung 150 angesehen werden.
Gleichermaßen ist die Spannungsüberwachungsschaltung 224 mit dem Ausgangsanschluss Q 216 gekoppelt. Die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 222 ist ebenfalls mit dem Ausgangsanschluss Q 216 gekoppelt. Der Eingangsanschluss von LDO B 222 empfängt die von der DC/DC-Versorgung 215 ausgegebene Leistung. Der LDO B 222 ist über die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 222 mit dem Ausgangsanschluss Q 216 verbunden. Die Sicherheitseinheit 210 in dem Beispiel von 2 beinhaltet die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 212 und die Spannungsüberwachungsschaltung 214 für den Ausgangsanschluss Q1 206 und die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 222 und die Spannungsüberwachungsschaltung 224 für den Ausgangsanschluss 216.
Eine Steuerung 203 kann Steuersignale an den LDO A 102, den LDO B 222, die Prüfsignaleinspeisungsschaltungen 212 und 222 senden und kann Erfassungssignale von den Spannungsüberwachungsschaltungen 214 und 224 empfangen. Die Leistungsverwaltungsschaltung 150 kann außerdem einen Referenzanschluss, GND 205, beinhalten, der mit einer oder mehreren Komponenten der Leistungsverwaltungsschaltung 150 verbunden ist. In dem Beispiel des Systems 200, ist GND 205 mit der Steuerung 203 und der Spannungsüberwachungsschaltung 214 und 225 verbunden. In einigen Beispielen können mehrere Leistungsverwaltungsschaltungen in 2 als eine integrierte Schaltung (IC) implementiert sein.
Wie oben in Zusammenhang mit 1 beschrieben, kann die DC/DC-Versorgung 215 in einigen Beispielen als eine DC/DC-Leistungsverwaltung implementiert sein, die einen ersten Spannungsbetrag empfängt und einen zweiten Spannungsbetrag ausgibt. In anderen Beispielen kann die DC/DC-Versorgung 215 eine Batterie oder ein anderes Speicherelement für elektrische Energie sein. In anderen Beispielen kann die DC/DC-Versorgung 215 aus dem System 200 weggelassen sein.
Im Betrieb arbeitet das System 100 wie oben in Zusammenhang mit dem System 100 in 1 beschrieben. Jede Leistungsverwaltung des Systems 200 kann eine Eingangsspannung mit einem ersten Betrag z. B. von der DC/DC-Versorgung 215 empfangen und eine Spannung mit einem zweiten Betrag an jedem Ausgangsanschluss Q1 206 bzw. Q2 216 ausgeben. Die mit jedem Ausgangsanschluss Q1 206 bzw. Q2 216 gekoppelten Spannungsüberwachungsschaltungen 214 und 224 können ein jeweiliges Fehlersignal an dem Ausgangsanschluss basierend darauf, dass das kombinierte Fehlersignal und das Prüfsignal eine Detektionsschwelle erfüllen, detektieren.
In einigen Beispielen kann die Steuerung 203, wie die Steuerung 103 von 1, periodisch bewirken, dass die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 212 und/oder die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 222 das Prüfsignal ausgibt. Die Steuerung 203 kann periodisch ein Prüfsignal jede Sekunde, alle paar Minuten, nach einer vorbestimmten Laufzeit, mehrere Male pro Sekunde usw. befehlen. Die Periode kann von der Wahrscheinlichkeit und der Schwere eines Fehlers für eine gegebene Schaltung abhängen. In anderen Beispielen kann die Steuerung 203 das Prüfsignal nur während des Einschaltens, nur einmal mit einer vorbestimmten Verzögerung nach dem Einschalten, nach Detektieren eines spezifizierten Ereignisses oder basierend auf anderen Kriterien initiieren.
In einigen Beispielen kann eine durch die Ausgangsanschlüsse versorgte empfindliche stromabwärts gelegene Schaltungsanordnung durch ein zur Ausgangsversorgung hinzugefügtes Rauschen, verursacht durch das Prüfsignal, beeinträchtigt werden.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein System mit einer Leistungsversorgungsschaltung einschließlich Signaleinspeisung und externen Komponenten gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. Ein System 300 ist ein Beispiel des oben in Zusammenhang mit 1 beschriebenen Systems 100 und kann ähnliche Funktionen und Charakteristiken aufweisen.
Wie das System 100 beinhaltet das System 300 eine Leistungsverwaltungsschaltung 352 mit einem Eingangsanschluss I 304, einem Ausgangsanschluss Q 306 und einem Referenzanschluss GND 305. In dem Beispiel von 3 beinhaltet die Leistungsverwaltungsschaltung außerdem einen Leistungswandler, LDO 302, und eine Sicherheitseinheit, die eine Prüfsignaleinspeisungsschaltung 312 und eine Spannungsüberwachungsschaltung 314 beinhaltet. In einigen Beispielen kann die Leistungsverwaltungsschaltung 352 als eine integrierte Schaltung implementiert sein.
Eine Steuerung 303 ist ein Beispiel der Steuerung 103 von 1 und kann eine Verarbeitungsschaltungsanordnung beinhalten, die den Betrieb des LDO 302, der Prüfsignaleinspeisungsschaltung 312 und der Spannungsüberwachungsschaltung 314 steuert. Zu Beispielen von Steuersignalen können ein Freigabesignal EN 330 und ein Steuersignal 332 gehören. Die Steuerung 303 kann außerdem Signale von dem LDO 302, der Signaleinspeisungsschaltung 312 und der Spannungsüberwachungsschaltung 314 empfangen, die einen Status, eine Ausgangsspannung und eine Fehlerangabe, z. B. eine Überspannungsangabe OV 334, angeben. Die Beschaffenheit der Steuersignale und anderer Signale der Leistungsverwaltungsschaltung 352 kann von der spezifischen Implementierung der Komponenten der Leistungsverwaltungsschaltung 352 abhängen, z. B. digitale Signale, Master-Slave-Signale, analoge Signale usw.
Eine Eingangsspannung Vi 338 ist über einen Widerstand Rpcb 307 mit dem Eingangsanschluss I 304 verbunden. Rpcb 307 kann den Widerstand der Leiterbahnen und Verbindungen der Leiterplatte modellieren. In dem Beispiel von 3 ist die Verbindung von der PCB zu dem Eingangsanschluss I 304 und dem Ausgangsanschluss Q 306 der Leistungsverwaltung als eine Drahtbondung dargestellt. In anderen Beispielen kann die Verbindung aus einem Lotwerkstoff, z. B. Lotpaste oder einer Lotkugel, Leitkleber, z. B. Silberepoxid, oder einer anderen Verbindung bestehen.
Ein Eingangskondensator Ci 340 verbindet I 304 mit GND 305 über einen Widerstand Resr 342. Resr 342 kann den äquivalenten Serienwiderstand (ESR - Equivalent Series Resistance) des Eingangskondensators Ci 340 modellieren. Der Ausgangsanschluss Q 306 ist über einen Widerstand Rpcb 344 mit dem Ausgangskondensator Cq 346 verbunden. Ähnlich wie Rpcb 307 kann Rpcb 344 den Widerstand der Verbindungen mit der Leiterplatte modellieren. Der Ausgangsanschluss Q 306 ist über eine Reihenschaltung von Cq 346 und Widerstand Resr 348 mit GND 305 verbunden. Der Widerstand Resr 348 kann den ESR des Ausgangskondensators Cq 346 modellieren. Leistung aus dem Ausgangsanschluss Q 306 von der Leistungsverwaltungsschaltung 352 versorgt die Last, Iload 350.
Im Betrieb kann die Leistungsverwaltungsschaltung 352 ähnlich wie die im Zusammenhang mit 1 beschriebene Leistungsverwaltungsschaltung arbeiten. Der Ausgangsknoten Q 306 der Leistungsverwaltungsschaltung 352 wird kontinuierlich durch die Spannungsüberwachungsschaltung 314 kontrolliert. Sobald ein Fehlersignal am Ausgangsknoten Q 306 die Überwachungsschwelle erreicht, kann die Spannungsüberwachungsschaltung 314 eine Reaktion auslösen und eine Angabe OV 334 an die Steuerung 303 senden. Im Gegenzug kann die Steuerung 303 den LDO 302 dahingehend steuern, die Leistungsverwaltungsschaltung 352 in einen ausfallsicheren Zustand zu versetzen. Wie oben in Zusammenhang mit 1 und 2 beschrieben, kann in einigen Beispielen ein Fehlersignal, das zum Beispiel durch eine Hochimpedanzverbindung mit Ausgangskondensator Cq 346 verursacht wird, möglicherweise nur dann durch die Spannungsüberwachungsschaltung 314 detektiert werden, wenn das Prüfsignal von der Prüfsignaleinspeisungsschaltung 312 vorhanden ist. In einigen Beispielen kann die Angabe OV 334 eine Überspannungsbedingung an dem Ausgangsanschluss 306 der Leistungsverwaltungsschaltung 352 angegeben.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung einer Leistungsversorgungschaltung mit Signaleinspeisung gemäß einer oder mehreren Techniken der Offenbarung veranschaulicht. Eine Leistungsverwaltungsschaltung 452 ist ein Beispiel der in Zusammenhang mit 1 und 3 beschriebenen Leistungsverwaltungsschaltungen 150 und 352 sowie der in 2 dargestellten Leistungsverwaltungsschaltungen des Systems 200. Das Beispiel von 4 zeigt eine Sicherheitseinheit 410 als Teil eines Leistungswandlers LDO 402.
Wie das System 100 und das System 300 kann die Leistungsverwaltungsschaltung 452 einen Eingangsanschluss I 404, einen Ausgangsanschluss Q 406 und einen Referenzanschluss GND 405 beinhalten. In dem Beispiel von 4 beinhaltet die Leistungsverwaltungsschaltung außerdem einen Leistungswandler, LDO 402, mit einer Sicherheitseinheit 410 und einem LDO-Regelkreis 454. Die Sicherheitseinheit 410 beinhaltet eine Prüfsignaleinspeisungsschaltung 412 und eine Spannungskontrollschaltung 414. Die Spannungskontrollschaltung 414 ist ein Beispiel der oben in Zusammenhang mit 1-3 beschriebenen Spannungsüberwachungsschaltungen 114, 214, 224 und 314. In einigen Beispielen kann die Leistungsverwaltungsschaltung 452 als eine integrierte Schaltung implementiert sein.
Eine Steuerung 403 ist ein Beispiel der Steuerung 103 von 1 und kann eine Verarbeitungsschaltungsanordnung beinhalten, die den Betrieb des LDO 402, der Prüfsignaleinspeisungsschaltung 412 und der Spannungskontrollschaltung 414 steuert. Zu Beispielen von Steuersignalen können ein Freigabesignal EN 430 und andere in 4 nicht gezeigte Steuersignale gehören. Die Steuerung 403 kann außerdem Signale von dem LDO 402, wie etwa eine Fehlerangabe OV 434, empfangen. In dem Beispiel von 4 gibt das Steuersignal EN 430 den Ausgang des LDO 402 frei, wenn das Signal EN 430 von HIGH zu LOW übergeht. Wenn das Signal OV 434 von LOW zu HIGH übergeht, empfängt die Schaltung 403 eine Angabe eines Fehlers. In anderen Beispielen können die Steuer- und Angabesignale anders als in dem Beispiel von 4 beschrieben ausgelegt sein. Wie die Steuerung 103 kann die Steuerung 403 mit anderen Systemen und Verarbeitungsschaltungsanordnungen kommunizieren, die in 4 nicht gezeigt sind. In dem Beispiel eines Fahrzeugs kann die Steuerung 403 mit einer Bordnetzsteuereinheit (BCU - Body Control Unit), einer Motorsteuereinheit (ECU - Engine Control Unit) oder anderen Systemen kommunizieren, um Befehle zu empfangen, einen Status, Warnungen zu kommunizieren usw.
Der LDO 402 beinhaltet einen LDO-Regelkreis 454 und die Sicherheitseinheit 410, die die Spannungskontrollschaltung 414 und die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 412 beinhaltet. Die Spannungskontrollschaltung 414 kann Befehle von der Steuerung 403 empfangen das Signal OV 434 ausgeben. Die Spannungskontrollschaltung 414 kann außerdem einen Schalter SW 458 der Prüfsignaleinspeisungsschaltung 412 steuern. Der Schalter SW 458 verbindet die Prüfsignalstromquelle Icheck 456 mit Masse, GND 405, wenn SW 458 geschlossen ist. Ein zweiter Anschluss von Icheck 456 ist mit dem Ausgangsanschluss Q 406 verbunden. Der Ausgang des LDO-Regelkreises 454 ist mit dem Ausgangsanschluss Q 406 verbunden.
In dem Beispiel von 4 verbindet der Bonddraht Q 406 mit LDO 402. Bricht der Bonddraht, so können Komponenten wie ein oben in Zusammenhang mit 3 beschriebener Ausgangskondensator von dem LDO 402 getrennt werden und eine Instabilität in der Ausgangsspannung von dem LDO 402 verursachen, wie oben in Zusammenhang mit 3 beschrieben.
Im Betrieb kann die Spannungskontrollschaltung 414 bewirken, dass SW 458 geschlossen wird, wodurch ermöglicht wird, dass das Prüfsignal, Icheck 456, von dem Ausgangsanschluss Q 406 zu GND 405 fließt. In einigen Beispielen kann die Steuerung 403 der Spannungskontrollschaltung 414 befehlen, SW 458 zu schließen. In einigen Beispielen kann die Spannungskontrollschaltung 414 SW 458 periodisch, beispielsweise einmal pro Sekunde, schließen. In einigen Beispielen kann die Spannungskontrollschaltung 414 SW 458 nur während des Hochfahrens schließen, oder während anderer Zeiten, wie oben in Zusammenhang mit 2 beschrieben. Mit dem kombinierten tatsächlichen Fehler- und Prüfsignal, Icheck 456, kann ein Fehlersignal am Ausgangsknoten die durch die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung detektierbare Überwachungsschwelle erreichen und die Spannungsüberwachungsschaltungsanordnung kann eine Angabe des tatsächlichen Fehlers an eine Logiksteuerung des Systems ausgeben.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung einer Signaleinspeisungsschaltung gemäß dieser Offenbarung veranschaulicht. Ein System 500 ist ein Beispiel des oben beschriebenen Systems 100, 300 und 400 und beinhaltet eine Leistungsverwaltungsschaltung 552. Die Leistungsverwaltungsschaltung 552 ist ein Beispiel der in Zusammenhang mit 1-4 beschriebenen Leistungsverwaltungsschaltungen sowie der in 2 dargestellten Leistungsverwaltungsschaltungen des Systems 200. Beliebige der in 1-5 beschriebenen Anordnungen und Komponenten können mit beliebigen der oben in Zusammenhang mit 1-4 beschriebenen anderen Konfigurationen ausgetauscht werden.
Die Leistungsverwaltungsschaltung 552 kann einen Eingangsanschluss I 504, einen Ausgangsanschluss Q 506 und einen Referenzanschluss GND 505 beinhalten. In dem Beispiel von 5 beinhaltet die Leistungsverwaltungsschaltung außerdem einen Leistungswandler, LDO 502, mit einer Sicherheitseinheit 510. Die Sicherheit einer 510 beinhaltet eine Prüfsignaleinspeisungsschaltung 512. In einigen Beispielen kann die Leistungsverwaltungsschaltung 552 als eine integrierte Schaltung implementiert sein.
Eine Steuerung 503 ist ein Beispiel der Steuerung 103 von 1 und kann eine Verarbeitungsschaltungsanordnung beinhalten, die den Betrieb des LDO 502, der Prüfsignaleinspeisungsschaltung 512 und anderer Komponenten der Leistungsverwaltungsschaltung 552 steuert. Zu Beispielen von Steuersignalen können ein Freigabesignal EN 530, ein Signal 535 und andere in 4 nicht gezeigte Steuersignale gehören. Die Steuerung 503 kann außerdem Signale von dem LDO 502, wie etwa eine Fehlerangabe OV 534, empfangen. In dem Beispiel von 5 gibt das Steuersignal EN 530 den Ausgang des LDO 502 frei, wenn das Signal EN 530 von HIGH zu LOW übergeht. Wenn das Signal OV 534 von LOW zu HIGH übergeht, empfängt die Schaltung 503 eine Angabe eines Fehlers, wie oben in Zusammenhang mit 4 beschrieben. In anderen Beispielen können die Steuer- und Angabesignale anders als in dem Beispiel von 5 beschrieben ausgelegt sein. Wie die Steuerung 103 kann die Steuerung 503 mit anderen Systemen und Verarbeitungsschaltungsanordnungen kommunizieren, die in 5 nicht gezeigt sind.
Der LDO 502 empfängt in dem Beispiel von 5 eine Eingangsspannung von dem Eingangsanschluss I 504 über eine Drahtbondung. In anderen Beispielen kann der Eingang 507 in des LDO 502 die Eingangsspannung über andere Verbindungstechniken empfangen, wie etwa einen leitenden Clip, einen Jumper, eine Lötverbindung, Leitkleber usw. Der Eingang 507 ist mit einer Source eines Durchlasselements M1 562 verbunden, das in dem Beispiel von 5 ein P-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Transistor (PMOS) ist. Eine Kathode einer Diode D1 564 ist mit der Source des Transistors M1 562 verbunden und die Anode von D1 564 ist mit dem Drain von M1 562 verbunden. Der Drain von M1 562 ist der Ausgang des LDO 502 und ist mit dem Ausgangsanschluss Q 506 verbunden.
Der Ausgangsanschluss Q 506 ist außerdem über eine Reihenschaltung von Widerständen R1 574, R2 578 und R3 580 mit dem Referenzanschluss, z. B. GND 505, verbunden. Ein erster Anschluss von R1 574 ist mit Q 506 verbunden. Der nicht-invertierende Eingang eines Fehlerverstärkers 566 empfängt die Spannung an dem Knoten zwischen R1 574 und R2 578. Die Ausgabe des Fehlerverstärkers 566 steuert das Gate des Durchlasselements M1 562 basierend auf der Differenz zwischen der Spannung an dem nicht-invertierenden Eingang des Fehlerverstärkers 566 und der Referenzspannung 570, die mit dem invertierenden Eingang des Fehlerverstärkers 566 verbunden ist. Der durch die Widerstände R1 574, R2 578 und R3 580 gebildete Spannungsteiler bildet zusammen mit dem mit dem Gate des Transistors M1 562 verbundenen Fehlerverstärker 566 den Regelkreis für den LDO 502, ähnlich dem in Zusammenhang mit 4 beschriebenen LDO-Regelkreis 454.
Der nicht-invertierende Eingang eines Komparators 568 empfängt die Spannung an dem Knoten zwischen R2 578 und R3 580. Der Komparator 568 empfängt eine Referenzspannung 572 an dem invertierenden Eingang. Daher basiert das Fehlerangabesignal OV 534 an die Steuerung 503 auf der Differenz zwischen der Referenzspannung 572 und dem an dem Knoten zwischen R2 578 und R3 580 gebildeten Spannungsteiler. Der Komparator 568 bildet einen Teil der Spannungsüberwachungsschaltung des LDO 502, wie in dem Beispiel der oben in Zusammenhang mit 1-4 beschriebenen Spannungsüberwachungsschaltungen 114, 214, 224, 314 und 414.
Die Steuerschaltung 582 der Sicherheitseinheit 510 empfängt ein Spannungssignal 535 von der Steuerung 503. Basierend auf dem Signal 535 kann die Steuerschaltung 582 den Betrieb des Schalters SW 58 steuern, um das Prüfsignal von der Stromquelle Icheck 556 mit Masse zu verbinden. Setzt die Steuerschaltung 582 CTRL 584 aktiv, um SW 558 zu schließen, so fließt Prüfsignalstrom von dem Ausgangsanschluss Q 506 zu GND 505. Der Prüfsignalstrom kann auch als ein analoges Lastsprungsignal bezeichnet werden, da das Schließen von SW 558 dem LDO-Regelkreis wie ein Anstieg, oder Sprung, des Laststroms erscheinen kann.
Eine Last, die als Iload 550 dargestellt ist, empfängt Leistung von dem LDO 502 aus dem Ausgangsanschluss Q 506. Der Ausgangsanschluss Q 506 ist über einen Widerstand Rpcb 544 mit dem Ausgangskondensator Cq 546 verbunden. Wie oben in Zusammenhang mit 3 beschrieben, kann Rpcb 544 den Widerstand der Verbindungen mit der Leiterplatte modellieren. Der Ausgangsanschluss Q 506 ist über eine Reihenschaltung von Cq 546 und Widerstand Resr 548 mit GND 505 verbunden. Der Widerstand Resr 548 kann den ESR des Ausgangskondensators Cq 546 modellieren.
Wie oben in Zusammenhang mit 1-4 beschrieben, kann ein Fehlersignal eine Angabe eines schaltungsbezogenen Problems mit Ausgangskondensator Cq 546 sein, z. B. eine Hochimpedanzverbindung entweder in der Leistungsverwaltungsschaltung 552 oder in Verbindungen von dem Ausgangsanschluss Q 506 zu einer PCB oder einem Leiterrahmen. Die Überwachungsschwelle der Sicherheitseinheit 510 kann durch Auswählen des Werts für die Widerstände R1 574, R2 578 und R3 580 sowie des Betrags der Referenzspannung 572 eingestellt werden. Sobald ein Fehlersignal am Ausgangsknoten Q 506 einen derartigen Wert erreicht, dass die Spannung am Eingang des Komparator 568 größer als der Betrag der Referenzspannung 572 ist, kann die Ausgabe des Komparators 568 von Low zu High übergehen und das Signal OV 534 an die Steuerung 503 ausgeben. Die Steuerung 503 kann den LDO 502 dahingehend steuern, die Leistungsverwaltungsschaltung 552 in einen ausfallsicheren Zustand zu versetzen, was in einigen Beispielen ein Sperren der Ausgabe aus dem Ausgangsanschluss Q 506, z. B. basierend auf dem Freigabesignal EN 530, beinhaltet. Wie oben in Zusammenhang mit 1-4 beschrieben, kann das Fehlersignal in einigen Beispielen nur dann durch die Spannungsüberwachungsschaltung einschließlich des Komparator 568 detektiert werden, wenn das Prüfsignal Icheck 556 von der Prüfsignaleinspeisungsschaltung 512 vorhanden ist.
Wie bei beliebigen der in dieser Offenbarung beschriebenen Systeme 100-600, sind die spezifischen Anordnungen nur eine beispielhafte Implementierung einer Leistungsverwaltungsschaltung, die die in dieser Offenbarung beschriebenen Funktionen durchführt. In anderen Beispielen kann die Referenzspannung 572 mit dem nicht-invertierenden Anschluss des Komparators 568 verbunden sein und der invertierende Anschluss über eine andere Anordnung von Widerständen verbunden sein. In anderen Beispielen können die Eingänge in die Steuerung 503 anstatt der gezeigten Anordnung in einen Analog-Digital-Wandler (ADC) sein.
6 ist ein Zeitdiagramm, das einen beispielhaften Betrieb einer Leistungsversorgungsschaltung mit Signaleinspeisung gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. Das Zeitdiagramm von 6 wird hinsichtlich 5 beschrieben, kann jedoch den Betrieb eines beliebigen der Systeme 100-700 dieser Offenbarung veranschaulichen. In dem Beispiel von 6 liegt während einer Zeitperiode 602 kein Fehler in dem System 500 vor, und während einer Zeitperiode 604 ist ein Fehlersignal vorhanden, was eine Angabe eines schaltungsbezogenen Problems mit dem Ausgangskondensator sein kann.
In einigen Beispielen kann beim Starten und Steuern der analogen Prüfsignaleinspeisung ein aus der digitalen Domäne abgeleitetes Taktsignal verwendet werden, beispielsweise synchronisiert mit dem Takt des Systems (in 6 nicht gezeigt). Dieses Taktsignal, Vctrl 612, kann einen Schalter ansteuern, wie etwa eine MOS-Vorrichtung, die als Low-Side-Schalter ausgelegt ist, z. B. den in 5 dargestellten SW 558. Vctrl 612 entspricht der Ausgabe der Steuerschaltung 582, CTRL 584, von 5. In anderen Beispielen kann die Steuerung 503 bewirken, dass SW 558 basierend auf spezifischen Ereignissen geschlossen wird, wie etwa während des Hochfahrens, Herunterfahrens oder anderen detektierten Ereignissen, oder bei Empfang eines Befehls von anderen Teilen des Systems, mit denen das System 500 verbunden ist, z. B. einer ECU.
Ein Schließen von SW 558 bewirkt ein Fließen von Icheck 614, das der Stromquelle Icheck 556 von 5 entspricht. Bei den Signalübergängen von Icheck 614 z. B. von LOW zu HIGH oder von HIGH zu LOW kann die Ausgangsspannung Vq 616 eine gewisse Spannungsrestwelligkeit beinhalten, jedoch kann die Sicherheitseinheit 510 von 5 derart ausgelegt sein, dass die Spannung 608 die Überwachungsschwelle 610 der Spannungsüberwachungsschaltung während der Zeitperiode 602 nicht überschreitet, wenn kein Fehler vorliegt. Jedoch kann während der Zeitperiode 604 ein Fehler, wie etwa eine Hochimpedanzverbindung bei Vq 506 von 5, bewirken, dass das kombinierte Fehlersignal und Prüfsignal die Überwachungsstelle 610 überschreiten, wie bei 620 und 622 gezeigt. Sobald die Amplitude die Sicherheitsschwellen erreicht, kann die Spannungsüberwachungsschaltung einschließlich des Komparators 568 reagieren und ihren Zustand ändern. Ferner werden diese Informationen an die Steuerung 503 weitergeleitet. Basierend auf der empfangenen Änderung von OV 534 kann die Steuerung 503 derart reagieren, dass das System 500 in einen ausfallsicheren Zustand versetzt wird, wie etwa Herunterfahren des LDO 502.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite beispielhafte Implementierung einer Leistungsversorgungschaltung mit Signaleinspeisung gemäß einer oder mehreren Techniken der Offenbarung veranschaulicht. Ein System 700 ist ein Beispiel des oben beschriebenen Systems 100, 300, 400 und 500 und beinhaltet eine Leistungsverwaltungsschaltung 752. Die Leistungsverwaltungsschaltung 752 ist ein Beispiel der in Zusammenhang mit 1-5 beschriebenen Leistungsverwaltungsschaltungen sowie der in 2 dargestellten Leistungsverwaltungsschaltungen des Systems 200. Beliebige der in 1-5 und 7 beschriebenen Anordnungen und Komponenten können mit beliebigen der oben beschriebenen anderen Konfigurationen ausgetauscht werden.
Wie die oben beschriebenen Systeme 100-500, beinhaltet das System 700 eine Schaltungsanordnung zum Einspeisen eines analogen Fehlers, eines Prüfsignals, um einen Fehler (eine offene Verbindung) in dem Leiterrahmen während des gesamten Betriebs des Spannungsreglers zu detektieren. Durch Einspeisen des Prüfsignals kann die Hochimpedanz- oder fehlende Verbindung zu dem Ausgangskondensator Cq 746 hervorgehoben werden, wie oben in Zusammenhang mit 6 beschrieben. Das Prüfsignal kann den LDO-Regelkreis derart anregen, dass der Spannungsregler des LDO 702 in einen Oszillationszustand versetzt wird, wenn der Hochimpedanzfehler detektiert werden kann. Der detektierte Fehler kann eine Information an die Steuerung 703 liefern, wodurch bewirkt werden kann, dass die Steuerung 703 das System in einen ausfallsicheren Zustand versetzt. Da der Betrieb der Sicherheitseinheit 710 unabhängig von der Antwort des LDO 702 ist, ist im Fall eines Fehlers keine dedizierte Oszillationsüberwachungseinrichtung erforderlich, im Gegensatz zu anderen Beispielen von Fehlerdetektionsschaltungsanordnungen. Daher kann eine Leistungsverwaltungsschaltung, die eine Sicherheitseinheit, wie etwa die Sicherheit einer 710, beinhaltet, Vorteile gegenüber anderen Beispielen von Überwachungsschaltungsanordnungen bereitstellen, da die Möglichkeit unerwünschter Oszillationen oder eines Versäumnisses des Systems 700, zu detektieren, dass die durch den LDO 702 gelieferte Leistung nicht verfügbar ist, reduziert oder beseitigt werden können.
Die Leistungsverwaltungsschaltung 752 kann einen Eingangsanschluss I 704, einen Ausgangsanschluss Q 706 und einen Referenzanschluss GND 705 beinhalten. In dem Beispiel von 7 beinhaltet die Leistungsverwaltungsschaltung außerdem einen Leistungswandler, LDO 702, mit einer Sicherheitseinheit 710. Die Sicherheit einer 710 beinhaltet eine Prüfsignaleinspeisungsschaltung 712. In einigen Beispielen kann die Leistungsverwaltungsschaltung 752 als eine integrierte Schaltung implementiert sein.
Eine Steuerung 703 ist ein Beispiel der Steuerung 103 von 1 und kann eine Verarbeitungsschaltungsanordnung beinhalten, die den Betrieb des LDO 702, der Prüfsignaleinspeisungsschaltung 712 und anderer Komponenten der Leistungsverwaltungsschaltung 752 steuert. Zu Beispielen von Steuersignalen können ein Freigabesignal EN 730A, der aus 707 ausgegebene Takt und andere in 4 nicht gezeigte Steuersignale gehören. Die Steuerung 703 kann außerdem Signale von dem LDO 702, wie etwa eine Fehlerangabe OV 734, empfangen. Wie die Steuerung 103 kann die Steuerung 703 mit anderen Systemen und Verarbeitungsschaltungsanordnungen kommunizieren, die in 7 nicht gezeigt sind.
In dem Beispiel von 7 gibt das Freigabesignal EN 730A den Ausgang des LDO 702 frei, wenn das Signal EN 730A von HIGH zu LOW übergeht. Das Freigabesignal steuert das Gate des Transistors M2 786. EN 730A ist mit EN 730B verbunden. Wenn das Freigabesignal EN 730B von HIGH zu LOW übergeht, schaltet es den Transistor M2 786 aus. Wenn EN 730B HIGH ist, ist der Transistor M2 786 leitend und zieht den Ausgangsanschluss Q 708 über Pull-Down-Widerstand R4 790 auf Masse, wodurch die Ausgabe des LDO 702 gesperrt wird.
Der LDO 702 empfängt in dem Beispiel von 7 eine Eingangsspannung von dem Eingangsanschluss I 704 über eine Drahtbondung. Wie oben in Zusammenhang mit 5 beschrieben, kann der Eingang von LDO 702 die Eingangsspannung über andere Verbindungstechniken empfangen. Der Eingang von LDO 702 ist mit einer Source eines Durchlasselements M1 762 verbunden. Eine Kathode einer Diode D1 764 ist mit der Source des Transistors M1 762 verbunden und die Anode von D1 764 ist mit dem Drain von M1 762 verbunden. Der Drain von M1 762 ist der Ausgang des LDO 702 und ist mit dem Ausgangsanschluss Q 706 verbunden.
Der Ausgangsanschluss Q 706 ist außerdem über eine Reihenschaltung von Widerständen R1 774, R2 778 und R3 780 mit dem Referenzanschluss, z. B. GND 705, verbunden. Ein erster Anschluss von R1 774 ist mit Q 506 verbunden. Der nicht-invertierende Eingang eines Fehlerverstärkers 766 empfängt die Spannung an dem Knoten zwischen R1 774 und R2 778. Die Ausgabe des Fehlerverstärkers 766 steuert das Gate des Durchlasselements M1 762 basierend auf der Differenz zwischen der Spannung an dem nicht-invertierenden Eingang des Fehlerverstärkers 766 und der Referenzspannung 770, die mit dem invertierenden Eingang des Fehlerverstärkers 766 verbunden ist. Der durch die Widerstände R1 774, R2 778 und R3 780 gebildete Spannungsteiler bildet zusammen mit dem mit dem Gate des Transistors M1 762 verbundenen Fehlerverstärker 766 den Regelkreis für den LDO 702, ähnlich dem in Zusammenhang mit 4 beschriebenen LDO-Regelkreis 454.
Der nicht-invertierende Eingang eines Komparators 768 empfängt die Spannung an dem Knoten zwischen R2 778 und R3 780. Der Komparator 768 empfängt eine Referenzspannung 772 an dem invertierenden Eingang. Daher basiert das Fehlerangabesignal OV 734 an die Steuerung 703 auf der Differenz zwischen der Referenzspannung 772 und dem an dem Knoten zwischen R2 778 und R3 780 gebildeten Spannungsteiler. Der Komparator 768 bildet einen Teil der Spannungsüberwachungsschaltung des LDO 702, wie in dem Beispiel der oben in Zusammenhang mit 1-4 beschriebenen Spannungsüberwachungsschaltungen 114, 214, 224, 314 und 414. Wenn das Signal OV 734 von LOW zu HIGH übergeht, empfängt die Schaltung 703 eine Angabe eines Fehlers, wie oben in Zusammenhang mit 4 und 5 beschrieben. In anderen Beispielen können die Steuer- und Angabesignale anders als in dem Beispiel von 7 beschrieben ausgelegt sein.
In dem Beispiel von 7 empfängt die Steuerschaltung 782 der Sicherheitseinheit 710 ein Taktsignal 707 von der Steuerung 703. Basierend auf dem Taktsignal 707 kann die Steuerung 782 den Betrieb des Schalttransistors M1 758 Steuern, um zu bewirken, dass der Prüfsignalstrom durch R5 792 fließt, wie oben in Zusammenhang mit 6 beschrieben.
Die Last, die als Iload 750 dargestellt ist, empfängt Leistung von dem LDO 702 aus dem Ausgangsanschluss Q 706. Der Ausgangsanschluss Q 706 ist über einen Widerstand Rpcb 744 mit dem Ausgangskondensator Cq 746 verbunden. Wie oben in Zusammenhang mit 3 und 5 beschrieben, kann Rpcb 744 den Widerstand der Verbindungen mit der Leiterplatte modellieren. Der Ausgangsanschluss Q 706 ist über eine Reihenschaltung von Cq 746 und Widerstand Resr 748 mit GND 705 verbunden. Der Widerstand Resr 748 kann den ESR des Ausgangskondensators Cq 746 modellieren.
In dem Beispiel von 7 kann beim Starten und Steuern des Prüfsignals, z. B. einer analogen Lastsprungeinspeisung, ein von der digitalen Domäne abgeleitetes Taktsignal verwendet werden, wie oben in Zusammenhang mit 6 beschrieben. Das Taktsignal 707 kann mit dem Takt eines Systems synchronisiert sein, mit dem das System 700 verbunden ist (in 7 nicht gezeigt). Die Ausgabe von Takt 707 kann bewirken, dass die Steuerschaltungsanordnung 782 CTRL 784 ausgibt, das eine MOS-Vorrichtung, M3 788, ansteuert, die als Low-Side-Schalter ausgelegt ist. Der Pegel des internen Lastsprungs kann so ausgelegt sein, dass er den Regelkreis des LDO 702 derart anregt, dass er durch den Kreis im Normalbetrieb gehandhabt werden kann und in einem Fehlerzustand jedoch der Steuerung 703 einen Fehler angibt. Um den Wert des internen Lastsprungs weiter zu begrenzen, kann ein Reihenwiderstand, R5 792, in Reihenschaltung zu dem Transistor M3 788 hinzugefügt werden.
Die Überwachungsfunktionen der Leistungsverwaltungsschaltung 752 in dem Beispiel von 7 wird durch einen Spannungskomparator 786 implementiert, der einen Bruchteil der Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss Q 706 als Eingang nimmt. Die Werte der Widerstände R1 774, R2 778 und R3 780, die als Spannungsteiler in Reihenschaltung angeordnet sind, bestimmen den Wert des Bruchteils. Der Komparator 786 empfängt die Referenzspannung 772, die die gleiche Referenzspannung wie die durch den Regelkreis verwendete, z. B. Referenzspannung 770, oder ein unabhängiger Sicherheitsbandabstand sein kann.
Um zu gestatten, dass die Logiksteuerung, z. B. die Steuerung 703, die Informationen verarbeitet, und auch um mögliche Glitches zu vermeiden, kann die Antwort des Komparators auf der positiven Flanke entstört 769 werden. Die Sicherheitseinheit 710, mit der Prüfeinspeisungsschaltung 712, kann das System zum Implementieren der Anforderungen der funktionalen Sicherheit, was für Kraftfahrzeugsysteme relevant sein kann, die mit ISO 26262 bis zu ASIL-D konform sein müssen. Anders ausgedrückt kann die Anordnung der Leistungsverwaltungsschaltung 752 ferner Risiken verringern, die in dem System auftreten können, verursacht durch Nichtverfügbarkeit der Versorgungsspannungsschienen, verursacht durch interne oder externe Fehler. Die Detektion solcher Einzelpunktfehler kann die Steuerung 703 dazu triggern, bei jeder Detektion eines Ereignisses zu reagieren. Daher kann die Integrität des Systems regelmäßig geprüft werden, und wenn ein Fehler detektiert wird, erzeugt das System eine Reaktion basierend auf dem assoziierten Fehlerschweregrad.
8 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Leistungsversorgungschaltung mit Signaleinspeisung gemäß einer oder mehreren Techniken der Offenbarung veranschaulicht. Die Blöcke von 8 werden hinsichtlich 1 beschrieben, können jedoch für beliebige der Systeme 100-700 dieser Offenbarung gelten.
Wie in dem Beispiel von 8 zu sehen, kann die Prüfsignaleinspeisungsschaltung 112 ein Prüfsignal an einem Ausgangsanschluss Q 106 einer Leistungswandlerschaltung einspeisen (90). In einigen Beispielen kann die Steuerung 103 bewirken, dass die Prüfsignalschaltung 112 das Prüfsignal periodisch während des gesamten Betriebs des LDO 102 oder nur zu gewissen Zeiten während des Betriebs einspeist.
Die Spannungsüberwachungsschaltung 114 kann die ausgegebene Spannung an Q 106 mit einer Referenzspannung vergleichen, wie oben in Zusammenhang mit 5-7 beschrieben (92). In einigen Beispielen kann ein Schaltungsproblem, wie etwa eine Hochimpedanzverbindung zu einem Ausgangskondensator, möglicherweise nicht durch die Spannungsüberwachungsschaltung 114 detektiert werden, wie oben in Zusammenhang mit 1 beschrieben. Die Spannungsüberwachungsschaltung 114 kann jedoch basierend darauf, dass das kombinierte Fehlersignal und das Prüfsignal eine Detektionsschwelle erfüllen, ein Fehlersignal am Ausgangsanschluss Q 106 detektieren (94).
Als Nächstes kann die Spannungsüberwachungsschaltung 114 eine Angabe, dass die Spannungsüberwachungsschaltung das Fehlersignal detektiert hat, an die Verarbeitungsschaltungsanordnung, wie etwa die Steuerung 103, ausgeben (96). Ferner kann die Steuerung 103 als Reaktion auf einen Empfang der Angabe von der Spannungsüberwachungsschaltung 114 den Leistungswandler, LDO 102, in einen ausfallsicheren Zustand versetzen (98), etwa um den LDO 102 herunterzufahren und/oder die Ausgabe des LDO 102 zu sperren, wie oben in Zusammenhang mit 7 beschrieben.
Bei einem oder mehreren Beispielen können die oben beschriebenen Funktionen in Hardware, Software, Firmware oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Beispielsweise können die verschiedenen Komponenten von 5 in Hardware, Software, Firmware oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Bei Implementierung in Software können die Funktionen auf einem greifbaren computerlesbaren Speichermedium gespeichert und durch einen Prozessor oder eine hardwarebasierte Prozessoreinheit ausgeführt werden.
Anweisungen können durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden, wie etwa einen oder mehrere digitale Signalprozessoren (DSPs), Mehrzweckmikroprozessoren, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder eine andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltungsanordnung. Demnach kann sich der Begriff „Prozessor“ und „Verarbeitungsschaltungsanordnung“ gemäß vorliegender Verwendung auf eine beliebige der vorhergehenden Strukturen oder eine beliebige andere zur Implementierung der hierin beschriebenen Techniken geeignete Struktur beziehen. Die Techniken könnten auch vollständig in einer oder mehreren Schaltungen oder einem oder mehreren Logikelementen implementiert werden.
Die Techniken dieser Offenbarung können in einer breiten Vielfalt von Vorrichtungen oder Einrichtungen implementiert werden, darunter ein drahtloser Handapparat, eine integrierte Schaltung (IC) oder ein Satz von ICs (z. B. ein Chipsatz). Verschiedene Komponenten, Module oder Einheiten werden in dieser Offenbarung beschrieben, um funktionale Aspekte von Vorrichtungen, die dazu ausgelegt sind, die offenbarten Techniken durchzuführen, zu betonen, erfordern jedoch nicht notwendigerweise eine Realisierung durch verschiedene Hardwareeinheiten. Vielmehr können, wie oben beschrieben, verschiedene Einheiten in einer Hardwareeinheit kombiniert oder durch eine Zusammenstellung interoperativer Hardwareeinheiten bereitgestellt werden, einschließlich eines oder mehrerer Prozessoren, wie beschrieben.
Die Techniken dieser Offenbarung können auch in den folgenden Beispielen beschrieben werden.
Beispiel 1: Ein System beinhaltet einen Leistungswandler, umfassend einen Ausgangsanschluss und ausgelegt zum Empfangen einer Eingangsspannung mit einem ersten Betrag und Ausgeben einer Spannung mit einem zweiten Betrag an dem Ausgangsanschluss; eine Spannungsüberwachungsschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist; und eine Signaleinspeisungsschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei die Signaleinspeisungsschaltung zum Eingeben eines Prüfsignals ausgelegt ist; wobei die Spannungsüberwachungsschaltung zum Detektieren eines Fehlersignals an dem Ausgangsanschluss basierend darauf ausgelegt ist, dass das kombinierte Fehlersignal und das Prüfsignal eine Detektionsschwelle erfüllen.
Beispiel 2: Das System nach Beispiel 1, wobei der Leistungswandler ein erster Leistungswandler ist, der einen Eingangsanschluss umfasst, wobei das System ferner einen DC/DC-Leistungswandler umfasst, der mit dem Eingangsanschluss des ersten Leistungswandlers gekoppelt ist.
Beispiel 3: Das System nach einem beliebigen der Beispiele 1 und 2, wobei der Leistungswandler ein erster Leistungswandler ist, das System ferner einen zweiten Leistungswandler umfasst, wobei der zweite Leistungswandler zum Empfangen einer zweiten Eingangsspannung eines dritten Betrags und Ausgeben einer Spannung eines vierten Betrags an dem zweiten Ausgangsanschluss ausgelegt ist.
Beispiel 4: Das System nach einer beliebigen Kombination der Beispiele 1 bis 3, ferner umfassend einen Ausgangskondensator, der mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei das Fehlersignal eine Angabe eines Schaltungsproblems bezüglich des Ausgangskondensators ist.
Beispiel 5: Das System nach einer Kombination der Beispiele 1 bis 4, wobei das Schaltungsproblem eine Hochimpedanzverbindung zu dem Ausgangskondensator umfasst.
Beispiel 6: Das System nach einer Kombination beliebiger der Beispiele 1 bis 5, ferner umfassend eine Verarbeitungsschaltungsanordnung, ausgelegt zum Bewirken, dass die Signaleinspeisungsschaltung das Prüfsignal periodisch eingibt; und Empfangen einer Angabe von der Spannungsüberwachungsschaltung, dass die Spannungsüberwachungsschaltung das Fehlersignal detektiert hat.
Beispiel 7: Das System nach einer Kombination der Beispiele 1 bis 6, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung als Reaktion auf einen Empfang der Angabe dazu ausgelegt ist, den Leistungswandler in einen ausfallsicheren Zustand zu versetzen.
Beispiel 8: Das System nach einer beliebigen Kombination der Beispiele 1 bis 7, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung als Reaktion auf einen Empfang der Angabe dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass der Leistungswandler herunterfährt.
Beispiel 9: Das System nach einer beliebigen Kombination der Beispiele 1 bis 8, wobei der Leistungswandler einen Linearleistungswandler umfasst.
Beispiel 10: Das System nach einer Kombination der Beispiele 1 bis 9, wobei der Leistungswandler einen Low-Dropout(LDO)-Regler umfasst.
Beispiel 11: Eine Schaltung beinhaltet einen Leistungswandler, umfassend einen Ausgangsanschluss und ausgelegt zum Empfangen einer Eingangsspannung mit einem ersten Betrag und Ausgeben einer Spannung mit einem zweiten Betrag an dem Ausgangsanschluss; eine Spannungsüberwachungsschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, eine Signaleinspeisungsschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei die Signaleinspeisungsschaltung zum Eingeben eines Prüfsignals ausgelegt ist; wobei die Spannungsüberwachungsschaltung zum Detektieren eines Fehlersignals an dem Ausgangsanschluss basierend darauf ausgelegt ist, dass das kombinierte Fehlersignal und das Prüfsignal eine Detektionsschwelle erfüllen.
Beispiel 12: Die Schaltung nach Beispiel 11 beinhaltet ferner Bewirken, dass die Signaleinspeisungsschaltung das Prüfsignal periodisch eingibt; und Empfangen einer Angabe von der Spannungsüberwachungsschaltung, dass die Spannungsüberwachungsschaltung das Fehlersignal detektiert hat.
Beispiel 13: Die Schaltung nach den Beispielen 11 und 12, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung als Reaktion auf einen Empfang der Angabe dazu ausgelegt ist, den Leistungswandler in einen ausfallsicheren Zustand zu versetzen.
Beispiel 14: Die Schaltung nach einer beliebigen Kombination der Beispiele 11 bis 13, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung als Reaktion auf einen Empfang der Angabe dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass der Leistungswandler herunterfährt.
Beispiel 15: Die Schaltung nach einer beliebigen Kombination der Beispiele 11 bis 14, wobei die Signaleinspeisungsschaltung dazu ausgelegt ist, das Prüfsignal periodisch einzugeben.
Beispiel 16: Das System nach einer beliebigen Kombination der Beispiele 11 bis 15, wobei der Leistungswandler einen Low-Dropout(LDO)-Regler umfasst.
Beispiel 17: Die Schaltung nach einer beliebigen Kombination der Beispiele 11 bis 16, wobei die Signaleinspeisungsschaltung Folgendes umfasst: eine Stromquelle; und einen Schalter, ausgelegt zum Steuern einer Dauer des Prüfsignals.
Beispiel 18: Die Schaltung nach einer beliebigen Kombination der Beispiele 11 bis 17, wobei die Signaleinspeisungsschaltung einen Pull-Down-Widerstand umfasst.
Beispiel 19: Die Schaltung nach einer beliebigen Kombination der Beispiele 11 bis 18, ferner umfassend eine Entstörungsschaltung, die mit einem Ausgang der Spannungsüberwachungsschaltung gekoppelt ist.
Beispiel 20: Ein Verfahren beinhaltet Einspeisen eines Prüfsignals an einem Ausgangsanschluss einer Leistungswandlerschaltung; Überwachen, durch eine Spannungsüberwachungsschaltung, einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss, Detektieren, durch die Spannungsüberwachungsschaltung, eines Fehlersignals an dem Ausgangsanschluss basieren darauf, dass das kombinierte Fehlersignal und das Prüfsignal eine Detektionsschwelle erfüllen, Ausgeben, durch die Spannungsüberwachungsschaltung und an eine Verarbeitungsschaltungsanordnung, einer Angabe, dass die Spannungsüberwachungsschaltung das Fehlersignal detektiert hat; als Reaktion auf einen Empfang der Angabe von der Spannungsüberwachungsschaltung, Versetzen, durch die Verarbeitungsschaltungsanordnung, des Leistungswandlers in einen ausfallsicheren Zustand.
Es wurden verschiedene Beispiele der Offenbarung beschrieben. Diese und andere Beispiele liegen im Schutzumfang der folgenden Ansprüche.

Claims

System, das Folgendes umfasst: einen Leistungswandler, umfassend einen Ausgangsanschluss und ausgelegt zum Empfangen einer Eingangsspannung mit einem ersten Betrag und Ausgeben einer Spannung mit einem zweiten Betrag an dem Ausgangsanschluss; eine Spannungsüberwachungsschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist; und eine Signaleinspeisungsschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei die Signaleinspeisungsschaltung zum Eingeben eines Prüfsignals ausgelegt ist; wobei die Spannungsüberwachungsschaltung zum Detektieren eines Fehlersignals an dem Ausgangsanschluss basierend darauf ausgelegt ist, dass das kombinierte Fehlersignal und das Prüfsignal eine Detektionsschwelle erfüllen.
System nach Anspruch 1, wobei der Leistungswandler ein erster Leistungswandler ist, der einen Eingangsanschluss umfasst, wobei das System ferner einen DC/DC-Leistungswandler umfasst, der mit dem Eingangsanschluss des ersten Leistungswandlers gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Leistungswandler ein erster Leistungswandler ist, das System ferner einen zweiten Leistungswandler umfasst, wobei der zweite Leistungswandler zum Empfangen einer zweiten Eingangsspannung eines dritten Betrags und Ausgeben einer Spannung eines vierten Betrags an dem zweiten Ausgangsanschluss ausgelegt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend einen Ausgangskondensator, der mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei das Fehlersignal eine Angabe eines Schaltungsproblems bezüglich des Ausgangskondensators ist.
System Anspruch 4, wobei das Schaltungsproblem eine Hochimpedanzverbindung zu dem Ausgangskondensator umfasst.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Verarbeitungsschaltungsanordnung, die zu Folgendem ausgelegt ist: Bewirken, dass die Signaleinspeisungsschaltung das Prüfsignal periodisch eingibt; und Empfangen einer Angabe von der Spannungsüberwachungsschaltung, dass die Spannungsüberwachungsschaltung das Fehlersignal detektiert hat.
System nach Anspruch 6, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung als Reaktion auf einen Empfang der Angabe dazu ausgelegt ist, den Leistungswandler in einen ausfallsicheren Zustand zu versetzen.
System nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung als Reaktion auf einen Empfang der Angabe dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass der Leistungswandler herunterfährt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Leistungswandler einen Linearleistungswandler umfasst.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Leistungswandler einen Low-Dropout-Regler umfasst.
Schaltung, die Folgendes umfasst: einen Leistungswandler, umfassend einen Ausgangsanschluss und ausgelegt zum Empfangen einer Eingangsspannung mit einem ersten Betrag und Ausgeben einer Spannung mit einem zweiten Betrag an dem Ausgangsanschluss; eine Spannungsüberwachungsschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist; und eine Signaleinspeisungsschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei die Signaleinspeisungsschaltung zum Eingeben eines Prüfsignals ausgelegt ist, wobei die Spannungsüberwachungsschaltung zum Detektieren eines Fehlersignals an dem Ausgangsanschluss basierend darauf ausgelegt ist, dass das kombinierte Fehlersignal und das Prüfsignal eine Detektionsschwelle erfüllen.
Schaltung nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Verarbeitungsschaltungsanordnung, die zu Folgendem ausgelegt ist: Bewirken, dass die Signaleinspeisungsschaltung das Prüfsignal periodisch eingibt; und Empfangen einer Angabe von der Spannungsüberwachungsschaltung, dass die Spannungsüberwachungsschaltung das Fehlersignal detektiert hat.
Schaltung nach Anspruch 12, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung als Reaktion auf einen Empfang der Angabe dazu ausgelegt ist, den Leistungswandler in einen ausfallsicheren Zustand zu versetzen.
Schaltung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung als Reaktion auf einen Empfang der Angabe dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass der Leistungswandler herunterfährt.
Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Signaleinspeisungsschaltung dazu ausgelegt ist, das Prüfsignal periodisch einzugeben.
Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Leistungswandler einen Low-Dropout-Regler umfasst.
Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Signaleinspeisungsschaltung Folgendes umfasst: eine Stromquelle; und einen Schalter, ausgelegt zum Steuern einer Dauer des Prüfsignals.
Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Signaleinspeisungsschaltung einen Pull-Down-Widerstand umfasst.
Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, ferner umfassend eine Entstörungsschaltung, die mit einem Ausgang der Spannungsüberwachungsschaltung gekoppelt ist.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Einspeisen eines Prüfsignals an einem Ausgangsanschluss einer Leistungswandlerschaltung; Überwachen, durch eine Spannungsüberwachungsschaltung, einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss; Detektieren, durch die Spannungsüberwachungsschaltung, eines Fehlersignals an dem Ausgangsanschluss basieren darauf, dass das kombinierte Fehlersignal und das Prüfsignal eine Detektionsschwelle erfüllen; Ausgeben, durch die Spannungsüberwachungsschaltung und an die Verarbeitungsschaltungsanordnung, einer Angabe, dass die Spannungsüberwachungsschaltung das Fehlersignal detektiert hat; und als Reaktion auf einen Empfang der Angabe von der Spannungsüberwachungsschaltung, Versetzen, durch die Verarbeitungsschaltungsanordnung, des Leistungswandlers in einen ausfallsicheren Zustand.