Beschreibung
Verfahren und Schaltungsanordnung zum Überprüfen von elektrischen Kontaktierungen zwischen einem ersten Ausgangspin eines ersten Leistungsschalters einer Leistungsschaltvorrichtung und einem externen Knoten und einem zweiten Ausgangspin eines zweiten Leistungsschalters der Leistungsschaltvorrichtung und dem Knoten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen von e- lektrischen Kontaktierungen zwischen einem ersten Ausgangspin eines ersten Leistungsschalters einer Leistungsschaltvorrichtung und einem externen Knoten und einem zweiten Ausgangspin eines zweiten Leistungsschalters der Leistungs- schaltvorrichtung und dem Knoten .
Elektronische Leistungsschalter, wie zum Beispiel Halbbrücken, Vollbrücken, High-Side-Schalter, Low-Side-Schalter o- der dergleichen, werden bekanntermaßen in vielen Applikatio- nen zum Schalten von Lasten eingesetzt . Elektronische Leistungsschaltvorrichtungen weisen oft mehrere Leistungsschalter auf, wobei diese zusammengeschaltet werden und als eine Einheit verwendet werden . Aus technischen Gründen kann es aus Gründen der Stromtragfähigkeit notwendig sein, für eine solche Leistungsschaltvorrichtungen zwei Ausgangspins zu verwenden . Hierfür ist es notwendig, die Ausgänge der Leistungsschalter symmetrisch auf die beiden Ausgangspins zu verteilen . Die beiden Ausgangspins müssen dann außerhalb der Leistungsschaltvorrichtungen mittels eines Knotens verbunden werden .
Solche Leistungsschaltvorrichtungen sind häufig mit Diagnoseschaltungen ausgestattet . Über die Diagnoseschaltungen können Ströme und Spannungen gemessen werden . Mittels der gemessenen Ströme und Spannungen werden hardwaretechnisch
Fehlersymptome wie "Überstrom" (OC, overcurrent) , "niedrige Leistungsschalterspannung" (LVT, low voltage over transis-
tor) oder "Leitungsbruchspannung" (VOL, open load voltage) detektiert . Mittels der detektierten Fehlersymptome wird dann softwaretechnisch entschieden, ob ein bestimmter Fehlertyp vorliegt . Die vorhandenen Diagnoseschaltungen werden bekanntlich zur Detektion von Fehlersymptomen und nicht zum Überprüfen der Kontaktierungen der Ausgangspins der Leistungsschaltvorrichtungen, zum Beispiel auf eine Leiterplatte, verwendet .
Eine bekannte Diagnoseschaltung besteht beispielsweise aus einer Pullup-Struktur und einer Pulldown-Struktur, zum Beispiel aus Widerständen oder Stromquellen .
Aufgrund fertigungstechnischer Probleme kann es aber vorkom- men, dass ein Ausgangspin nicht elektrisch kontaktiert ist . Tritt dies bei einer Leistungsschaltvorrichtung mit nur einem Ausgangspin auf, kann dies auf bekannte Weise über die Diagnoseschaltungen erkannt werden . Sofern aber die Leistungsschaltvorrichtung zwei Ausgangspins besitzt, ist dies nicht mehr möglich . Ist dann ein Ausgangspin nicht kontaktiert , so kann die gewünschte Stromtragfähigkeit der Leistungsschaltvorrichtung nicht erreicht werden, mit der Folge, dass die Leistungsschaltvorrichtung die Last nicht treiben kann . Damit ist eine solche Leistungsschaltvorrichtung, bei welcher einer der zusammenzuschließenden Ausgangspins nicht kontaktiert ist, unbrauchbar, um ausgangsseitig die gewünschte Stromtragfähigkeit bereitzustellen . Folglich ist nach der Montage der Leistungsschaltvorrichtung eine Überprüfung der korrekten Kontaktierung der Leistungsschalter mit ihren j eweiligen Ausgangspins notwendig .
Bei einer heute eingesetzten Methode für die Überprüfung, ob beide Ausgangspins der Leistungsschaltvorrichtung kontaktiert sind, wird ein kapazitives Messverfahren verwendet . Bei dem eingesetzten kapazitiven Messverfahren wird eine erhöhte Kapazität angezeigt, wenn keine elektrische Verbindung beider Ausgangspins zu ihren j eweiligen Leistungsschaltern
vorliegt . Alternativ können die Ausgangspins bei der Fertigung auch geröntgt werden und über ein spezielles Bildverarbeitungssystem bewertet werden . Diese eben genannten, allgemein bekannten Verfahren zur Überprüfung der Kontaktierung beider Ausgangspins benötigen j eweils spezielle Messvorrichtungen, um die Messungen durchführen zu können . Die speziellen Messvorrichtungen zur Durchführung der Messungen sind allerdings kostenintensiv .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, auf einfache Weise und möglichst kostengünstig die elektrischen Kontaktierungen von zusammenzuschließenden Ausgangspins einer Leistungsschaltvorrichtung durchzuführen . Für die Überprüfung sollen möglichst keine zusätzlichen Messvorrich- tungen notwendig sein .
Erfindungsgemäß wird zumindest eine dieser gestellten Aufgaben durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Schaltungsanordnung zur Durchfüh- rung des Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst .
Für Diagnosezwecke, wie zum Beispiel zur Detektion der eingangs erwähnten Fehlersymptome, ist nahezu j ede Leistungs- schaltvorrichtung mit einer Diagnoseschaltung ausgerüstet .
Vorteilhafterweise wird durch die Ausnutzung der für Diagnosezwecke vorhandenen Diagnoseschaltung erreicht, dass die beiden außerhalb der Leistungschaltvorrichtung zu verbindenden Ausgangspins ohne zusätzliche Messvorrichtungen auf ihre korrekte Kontaktierung überprüft werden können . Hierzu wird die Pullup-Struktur der Leistungsschaltvorrichtung mit einem Ausgangspin und die Pulldown-Struktur der Leistungsschaltvorrichtung mit dem anderen Ausgangspin verbunden . Dadurch werden Kosten für die Überprüfung der beiden Ausgangspins eingespart, da keine eigens vorzusehenden Messvorrichtungen nötig sind. Außerdem wird durch die Ausnutzung dieser Diagnoseschaltung erreicht, dass die Durchführung des erfin-
dungsgemäßen Verfahrens im Unterschied zu komplexen Alternativen sehr einfach ist .
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin- düng ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen .
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden der Pullup-Widerstand und der Pulldown-Widerstand derart miteinander verschaltet, dass sie zwischen einer Testspannung und Masse einen Spannungsteiler ausbilden . Vorteilhafterweise kann durch Messung j eweils der geteilten Testspannung an dem Pullup-Widerstand und dem Pulldown-Widerstand auf einfache Weise überprüft werden, ob beide Ausgangspins der Leistungsschaltvorrichtung kontaktiert sind.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung werden der Pullup- Widerstand und der Pulldown-Widerstand derart ausgebildet, dass sie einen identischen Widerstandswert aufweisen . Vor- teilhafterweise wird durch den identischen Widerstandswert für den Pullup-Widerstand und den Pulldown-Widerstand das erfindungsgemäße Verfahren weiter vereinfacht .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die ers- te Referenzspannung derart eingestellt, dass sie kleiner als eine halbe Testspannung ist .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die zweite Referenzspannung derart eingestellt, dass sie größer als eine halbe Testspannung ist .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der erste Vergleichswert auf einen positiven logischen Signalpegel gesetzt, falls die erste Spannung größer als die erste Refe- renzspannung ist .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der erste Vergleichswert auf einen negativen logischen Signalpegel gesetzt, falls die erste Spannung kleiner als die erste Referenzspannung ist .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der zweite Vergleichswert auf einen positiven logischen Signalpegel gesetzt, falls die zweite Spannung größer als die zweite Referenzspannung ist .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der zweite Vergleichswert auf einen negativen logischen Signalpegel gesetzt, falls die zweite Spannung kleiner als die zweite Referenzspannung ist .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird im Verfahrensschritt (e) festgestellt, dass die Kontaktierung zwischen dem ersten Ausgangspin und dem ersten Leistungsschalter und/oder die Kontaktierung zwischen dem zweiten Aus- gangspin und dem zweiten Leistungsschalter unterbrochen ist, falls der erste Vergleichswert auf einen negativen logischen Signalpegel und der zweite Vergleichswert auf einen positiven logischen Signalpegel gesetzt sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert . Es zeigen :
Figur 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungs- beispiels einer Leistungsschaltvorrichtung, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Figur 2 einsetzbar ist; und
Figur 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens .
In allen Figuren sind gleiche beziehungsweise funktionsgleiche Elemente und Signale - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden .
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Leistungsschaltvorrichtung 6, bei welcher das nachfolgend anhand der Figur 2 beschriebene, erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar ist .
Die Leistungsschaltvorrichtung 6 gemäß Figur 1 weist einen ersten Leistungsschalter 3 und einen zweiten Leistungsschalter 5 auf . Die beiden Leistungsschalter 3, 5 werden mittels eines Steuersignals S gesteuert . Der erste Leistungsschalter 3 ist mit einem Pulldown-Widerstand 7 der Leistungsschalt- Vorrichtung 6 gekoppelt . Der zweite Leistungsschalter 5 ist mit einem Pullup-Widerstand 8 der Leistungsschaltvorrichtung 6 gekoppelt . Der erste Leistungsschalter 3 ist bei einer korrekten Fertigung mit dem ersten Ausgangspin 2 verbunden . Der zweite Leistungsschalter 5 ist bei einer korrekten Fer- tigung mit den zweiten Ausgangspins 4 verbunden .
Die mit der Schaltvorrichtung 6 zu schaltende Last 10 , welche mit einer Versorgungsspannung Ubat betrieben wird, ist mit einem Knoten 9 verbunden, mit welchem auch der erste Ausgangspin 2 und der zweite Ausgangspin 4 der Leistungsschaltvorrichtung 6 verbunden sind.
Der Pullup-Widerstand 8 und der Pulldown-Widerstand 7 werden vorzugsweise derart miteinander verschaltet, dass sie zwi- sehen der Testspannung Vt und Masse 13 einen Spannungsteiler ausbilden . Der Pullup-Widerstand 8 und der Pulldown- Widerstand 7 weisen vorzugsweise den identischen Widerstandswert R auf .
Die erste Referenzspannung Urefl wird vorzugsweise derart eingestellt, dass sie kleiner als eine halbe Testspannung Ut/2 ist . Die zweite Referenzspannung Uref2 wird vorzugswei-
se derart eingestellt, dass sie größer als die halbe Testspannung Ut/2 ist .
Beispielsweise wird der erste Vergleichswert Vl auf einen positiven logischen Signalpegel gesetzt, falls die erste
Spannung Ul größer als die erste Referenzspannung Urefl ist . Andernfalls wird der erste Vergleichswert Vl auf einen negativen logischen Signalpegel gesetzt .
Der zweite Vergleichswert V2 wird beispielsweise auf einen positiven logischen Signalpegel gesetzt, falls die zweite Spannung U2 größer als die zweite Referenzspannung Uref2 ist . Andernfalls wird der zweite Vergleichswert V2 auf einen negativen logischen Signalpegel gesetzt .
Die Leistungsschaltvorrichtung 6 weist einen ersten Kompara- tor 11 und einen zweiten Komparator 12 auf, welche bekanntermaßen in herkömmlichen Verfahren zur Bestimmung von Fehlersymptomen wie Überstrom, niedrige Leistungsschaltvorrich- tungsspannung oder Leitungsbruchspannung eingesetzt werden .
Erfindungsgemäß werden aber der erste Komparator 11 und der zweite Komparator 12 dazu eingesetzt, um zu prüfen, ob eine elektrische Kontaktierung Ia zwischen dem ersten Ausgangspin 2 und dem ersten Leistungsschalter 3 sowie eine elektrische Kontaktierung Ib zwischen dem zweiten Ausgangspin 4 und dem zweiten Leistungsschalter 5 besteht .
Dazu vergleicht der erste Komparator 11 die an dem Ausgangs- pin 2 anliegende erste Spannung Ul mit der ersten Referenzspannung Urefl , welche derart eingestellt ist, dass sie kleiner als die halbe Testspannung Ut/2 ist . Der erste Komparator 11 setzt den ersten Vergleichswert Vl dann auf einen positiven logischen Signalpegel, wenn die erste Spannung Ul größer als die erste Referenzspannung Urefl ist .
Der zweite Komparator 12 vergleicht die an dem zweiten Ausgangspin 4 anliegende zweite Spannung U2 mit der zweiten Referenzspannung Uref2 , welche derart eingestellt ist, dass sie größer als die halbe Testspannung Ut/2 ist . Der zweite Komparator 12 setzt ausgangsseitig den zweiten Vergleichswert V2 dann auf einen positiven logischen Signalpegel, wenn die zweite Spannung U2 größer als die zweite Referenzspannung Uref2 ist .
Erfindungsgemäß wird festgestellt, dass die Kontaktierung Ia zwischen dem ersten Ausgangspin (2 ) und dem externen Knoten ( 9) und/oder die Kontaktierung (Ib) zwischen dem zweiten Ausgangspin (4 ) und dem externen Knoten ( 9) unterbrochen ist, falls der erste Vergleichswert (Vl ) auf einen negativen logischen Signalpegel und der zweite Vergleichswert (V2 ) auf einen positiven logischen Signalpegel gesetzt sind. Wird dies festgestellt, so ist die nach der Fertigung überprüfte Leistungsschaltvorrichtung 6 nicht dazu geeignet, mittels der beiden Ausgangspins 2 , 4 über den gemeinsamen Knoten 9 den gewünschten Strom zu übertragen .
Figur 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überprüfen von elektrischen Kontaktierungen Ia, Ib zwi- sehen dem ersten Ausgangspin 2 und dem externen Knoten 9 und zwischen dem zweiten Ausgangspin 4 und dem Knoten 9 einer Leistungsschaltvorrichtung 6. Dabei ist der erste Leistungsschalter 3 mit dem Pulldown-Widerstand 7 der Leistungsschaltvorrichtung 6 und der zweite Leistungsschalter 5 mit dem Pullup-Widerstand 8 der Leistungsschaltvorrichtung 6 gekoppelt . Weiter sind der erste Ausgangspin 2 und der zweite Ausgangspin 4 mit einem gemeinsamen Knoten 9 außerhalb der Leistungsschaltvorrichtung 6 verbunden (siehe insbesondere Figur 1 ) .
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand des Blockschaltbilds in Figur 2 erläutert . Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf :
Verfahrensschritt a :
Der erste Leistungsschalter 3 wird mit einem Pulldown- Widerstand 7 und der zweite Leistungsschalter wird mit einem Pullup-Widerstand 8 gekoppelt .
Verfahrensschritt b :
Der erste Ausgangspin 2 und der zweite Ausgangspin 4 werden über einen außerhalb der Leistungsschaltvorrichtung 6 angeordneten Knoten 9 miteinander verbunden .
Verfahrensschritt c :
Eine an dem Pulldown-Widerstand 7 abfallende erste Spannung Ul wird mit einer einstellbaren ersten Referenzspannung U- refl zur Bestimmung eines ersten Vergleichswertes Vl verglichen . Vorzugsweise wird die erste Referenzspannung Urefl derart eingestellt, dass sie kleiner als eine halbe Testspannung Ut/2 ist . Beispielsweise wird der erste Vergleichswert Vl auf einen positiven logischen Signalpegel gesetzt, falls die erste Spannung Ul größer als die erste Referenzspannung Urefl ist, und der erste Vergleichswert Vl wird auf einen negativen logischen Signalpegel gesetzt, falls die erste Spannung Ul kleiner als die erste Referenzspannung U- refl ist .
Verfahrensschritt d: Eine am Ausgangspin 4 anliegende zweite Spannung U2 wird mit einer einstellbaren zweiten Referenzspannung Uref2 zur Bestimmung eines zweiten Vergleichswertes V2 verglichen . Vorzugsweise wird die zweite Referenzspannung Uref2 derart eingestellt, dass sie größer als die halbe Testspannung Ut/2 ist . Beispielsweise wird der zweite Vergleichswert V2 auf einen positiven logischen Signalpegel gesetzt, falls die zweite Spannung U2 größer als die zweite Referenzspannung
Uref2 ist, und der zweite Vergleichswert V2 wird auf einen negativen logischen Signalpegel gesetzt, falls die zweite Spannung U2 kleiner als die zweite Referenzspannung Uref2 ist . Vorzugsweise werden der Pullup-Widerstand 8 und der Pulldown-Widerstand 7 derart ausgebildet, dass sie einen i- dentischen Widerstandswert R (vergleiche Figur 2 ) aufweisen .
Verfahrensschritt e :
Abschließend wird in Abhängigkeit des ersten Vergleichswer- tes Vl und des zweiten Vergleichswertes V2 festgestellt, ob der erste Ausgangspin 2 mit dem ersten Leistungsschalter 3 und der zweite Ausgangpin 4 mit dem zweiten Leistungsschalter 5 kontaktiert sind. Wird also festgestellt, dass der erste Ausgangspin 2 mit dem ersten Leistungsschalter 3 und der zweite Ausgangspin 4 mit dem zweiten Leistungsschalter 5 nicht kontaktiert sind, so ist die gefertigte Leistungsschaltvorrichtung 6 nicht brauchbar, um über den externen Knoten 9 die Ströme des ersten Leistungsschalters 3 und des zweiten Leistungsschalters 5 zur Steigerung der Stromtragfä- higkeit zusammen zu übertragen . Vorzugsweise wird also festgestellt, dass der erste Ausgangspin 2 mit dem ersten Leistungsschalter 3 und der zweite Ausgangspin 4 mit dem zweiten Leistungsschalter 5 nicht kontaktiert sind, falls der erste Vergleichswert Vl auf einen negativen logischen Signalpegel und der zweite Vergleichswert V2 auf einen positiven logischen Signalpegel gesetzt sind.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und
Weise modifizierbar . Beispielsweise ist es denkbar, die Zuordnung der logischen Signalpegel für den ersten und zweiten Vergleichswert umzukehren .