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Verfahren und Vorrichtung fuer eine Steuersatzueberwachung in sicherheitsrelevanten leistungselektronischen Schaltungen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000030797D
Original Publication Date: 2004-Sep-25
Included in the Prior Art Database: 2004-Sep-25
Document File: 2 page(s) / 32K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

In der Signalkette nach Abbildung 1 wird von dem Microcontroller ein Aussteuergrad fuer die Leistungsendstufe berechnet. Dieser Wert liegt zwischen 0% und 100% und beziffert die relative Einschaltdauer der Leistungstransistoren. Aus diesem Wert wird in dem Steuersatz ein binaeres Schaltsignal erzeugt, das ueber eine Potentialschnittstelle an den Leistungstransistor uebertragen wird. Bei leistungselektronischen Schaltungen ist es erforderlich die Signaluebertragung vom Ausgang des Microcontrollers bis zum Leistungstransistor zu ueberwachen, um fehlerhafte Schalthandlungen auszuschliessen und Sach- und Personenschaeden zu verhindern. Bei bisherigen Verfahren wurde zur Ueberwachung des Signalpfades der Schaltzustand des Leistungstransistors (ein bzw. aus) erfasst (Abbildung 1). Mit diesem Signal kann dann die Signaluebertragung auf zwei unterschiedliche Arten kontrolliert werden. Eine Moeglichkeit besteht darin, den Schaltzustand mit dem digitalen Ansteuerbefehl auf dem Potential des Leistungstransistors zu vergleichen. Nur wenn beide Signale gleich sind, wird ein Ansteuerbefehl an den Leistungstransistor uebermittelt. Hierbei muss die Laufzeit des Uebertragungsweges und die Schaltdauer des Leistungstransistors beruecksichtigt werden. Mit dieser Loesung koennen die ordnungsgemaesse Funktion von Signalformung und Leistungstransistor ueberwacht werden. Alternativ kann die Information ueber den Schaltzustand ueber die Potentialtrennung hinweg auf das Potential des Microcontrollers uebertragen und dort mit dem digitalen Ansteuerbefehl verglichen werden. Im Vergleich zur ersten Loesung kann in diesem Fall auch die ordnungsgemaesse Funktion der Potentialtrennung ueberwacht werden. In beiden Faellen kann jedoch der Steuersatz nicht mit ueberprueft werden. Deshalb wird eine modifizierte Ueberwachungsstruktur vorgeschlagen, die auch dieses leistet.

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Verfahren und Vorrichtung fuer eine Steuersatzueberwachung in sicherheitsrelevanten leistungselektronischen Schaltungen

Idee: Benno Weis, DE-Erlangen; Robert Schmid, DE-Erlangen; Guenter Wagner, DE-Erlangen,

Dr. Ruediger Polley, DE-Erlangen

In der Signalkette nach Abbildung 1 wird von dem Microcontroller ein Aussteuergrad fuer die Leistungsendstufe berechnet. Dieser Wert liegt zwischen 0% und 100% und beziffert die relative Einschaltdauer der Leistungstransistoren. Aus diesem Wert wird in dem Steuersatz ein binaeres Schaltsignal erzeugt, das ueber eine Potentialschnittstelle an den Leistungstransistor uebertragen wird. Bei leistungselektronischen Schaltungen ist es erforderlich die Signaluebertragung vom Ausgang des Microcontrollers bis zum Leistungstransistor zu ueberwachen, um fehlerhafte Schalthandlungen auszuschliessen und Sach- und Personenschaeden zu verhindern.

Bei bisherigen Verfahren wurde zur Ueberwachung des Signalpfades der Schaltzustand des Leistungstransistors (ein bzw. aus) erfasst (Abbildung 1). Mit diesem Signal kann dann die Signaluebertragung auf zwei unterschiedliche Arten kontrolliert werden. Eine Moeglichkeit besteht darin, den Schaltzustand mit dem digitalen Ansteuerbefehl auf dem Potential des Leistungstransistors zu vergleichen. Nur wenn beide Signale gleich sind, wird ein Ansteuerbefehl an den Leistungstransistor uebermittelt. Hierbei muss die Laufzeit des Uebertragungsweges und die Schaltdauer des Leistungstransistors beruecksichtigt werden. Mit dieser Loesung koennen die ordnungsgemaesse Funktion von Signalformung und Leistungstransistor ueberwacht werden. Alternativ kann die Information ueber den Schaltzustand ueber die Potentialtrennung hinweg auf das Potential des Microcontrollers uebertragen und dort mit dem digitalen Ansteuerbefehl verglichen werden. Im Vergleich zur ersten Loesung kann in diesem Fall auch die ordnungsgemaesse Funktion der Potentialtrennung ueberwacht werden. In beiden Faellen kann jedoch der Steuersatz nicht mit ueberprueft werden. Deshalb wird eine modifizierte Ueberwachungsstruktur vorgeschlagen, die auch dieses leistet.

Bei diesem Verfahren (Abbildung 2) wird das Schaltzustandssignal ueber die Potentialtrennung uebertragen und auf dem Potential des Microcontrollers einer Mittelwertbildung zugefuehrt. Der Mittelwert wird ueber eine Taktperiode gebildet. Die Dauer der Taktperiode ist bekannt, da diese Information auch der Steuersatz benoetigt. Falls die Uebertragungsstrecke ordnungsgemaess arbeitet, entspricht der so erhaltene Mittelwert des Schaltzustandssignals dem Aussteuergrad der vorangegangenen Taktperiode. Beim Vergleich...