用于监测开关的功能的方法和用于开关的驱动器单元技术

本发明专利技术涉及用于监测开关的功能的方法和用于开关的驱动器单元。一种栅极驱动器单元包括输入级，输出级，读/写接口和监测级。该输入级被配置为接收控制信号，并将控制信号转发至输入级和监测级。该读/写接口被配置为接收配置数据，并转发该配置数据至监测级。该监测级被配置为捕获且评估连接到该栅极驱动器单元的电源开关的信号，并且将该电源开关的信号的评估与控制信号进行同步。所述信号的评估以及该评估的同步基于该配置数据。

【技术实现步骤摘要】
用于监测开关的功能的方法和用于开关的驱动器单元
本专利技术涉及用于开关的驱动器单元，和用于监测在连接到该开关的驱动器单元中、尤其是在具有电源开关的安全关键电源系统中使用的开关的功能的方法。
技术介绍
安全工程是一个发展的领域，在该领域中如果出现错误，工程师使用冗余技术来减轻不良后果。例如，空间飞船和飞行器包括冗余系统，因此，例如在飞行过程中若引擎控制部件出现故障，那么就能够启动另一个引擎控制部件以允许飞行器安全着陆。在类似方面，在安全意识系统中，定时输入/输出(I/O)信号可以被生成且然后随后被检查，以确保它们实际上被正确传输。这在许多应用中可能是有用的。例如，在汽车系统中，如果输出驱动信号(例如，来自引擎控制器的火花塞信号)被提供给汽车的引擎，那么可以将反馈信号(其源自于实际传递给引擎的输出驱动信号)与原始输出驱动信号相比较，以确定实际上该输出驱动信号是否被正确地传递。因此，如果在引擎控制器和引擎本身之间存在“不良(bad)”连接(或者如果发生某些其它错误事件)，则原始驱动信号和反馈信号之间的比较可以检测到这种错误，从而允许控制系统来通知驾驶员，例如，通过亮起驾驶员仪表盘上的“检查引擎”灯。这样，驾驶员能够得知已经产生引擎问题(例如，火花塞不发火)，于是能够获得服务于解决任何相应问题的车辆。在具有电源开关(例如，金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT))的安全关键电源系统中，需要在启动系统操作之前分析该电源系统中的功能模块，以在某些功能模块发生故障的情况下避免损伤。而且，在运行时间过程中还需要诊断能力，以检测老化效应或分析突发故障。普通控制装置的标准输出端不能直接驱动电源开关的控制输入端(栅极)。因此，需要一种具有其自己的电源供应器的栅极驱动器部件，以将控制信号进行放大，且使得这些信号适应电源开关的需要。为了避免损耗并确保正确的开关行为，栅极驱动器部件通常位于电源开关附近。在某些情况下，由于控制装置和电源开关没有涉及相同的电位，因此栅极驱动器部件在二者之间引入了电流隔离屏障。这里，栅极驱动器包括连接到“低功率”控制设备的“低电压”主侧面，和连接到电源开关的“高电压”次侧面，其中，该主侧面和次侧面由电流隔离屏障分开。由于在这些条件下处理模拟数值相当昂贵，结果整个系统的诊断能力下降。特别是在进行故障模式及影响分析(FMEA)时，运行时间测试，特别是健全性检查(sanitycheck)机制，非常有助于实施含有规范的安全概念，例如，该规范为即使引脚连接失败，设备也必须按照已定义方式做出反应。此外，一些应用程序需要所谓的“跛行回家(limphome)”功能。即使部件发生故障，系统的其它部分也必须继续工作，以在一定时间内实现最低限度的功能(例如，三相电机能以两相运行，但是性能较低)。根据故障的根本原因，不得不应用不同的跛行回家策略。因此，需要对错误的原因的详细了解-即诊断能力。因此，例如，存在对为开关(尤其是电源开关)的驱动器单元提供健全性检查机制的装置和方法的需要，其是灵活的和节省成本的。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种栅极驱动器单元，其包括输入级，输出级，读/写接口，以及监测级。该输入级被配置为接收控制信号，并将控制信号转发给输出级和监测级。该读/写接口被配置为接收配置数据，并将该配置数据转发给监测级。该监测级被配置为捕获且评估连接到栅极驱动器单元的电源开关的信号，并将该电源开关的信号的评估与控制信号进行同步。信号的评估以及该评估的同步基于配置数据。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于监测电源开关的功能的方法，该电源开关连接到栅极驱动器单元。该方法包括：接收控制信号，接收配置数据，并且捕获并评估连接到栅极驱动器单元的电源开关的信号，以及将该电源开关的信号的评估与控制信号进行同步。信号的评估以及该评估的同步基于配置数据。由下面参考附图对本专利技术进行的详细描述，本专利技术的更多特征、方面和优点将变得显而易见。附图说明附图被包括用以提供对本专利技术的进一步的理解并且被并入和构成该说明书的一部分。这些图示出本专利技术的实施例并且与具体实施方式一起用来解释本专利技术的原理。将容易领会本专利技术的其它实施例和本专利技术的多个预期的优点，同时参考以下详细描述它们将变得更好理解。图1示例性地示出根据本专利技术的实施例的包括驱动器单元的系统的简化示意图；图2说明图1中所示系统的示例性应用；图3说明图1中所示系统的另一示例性应用；图4说明图1中所示系统的另一示例性应用；图5说明图1中所示系统的另一示例性应用；图6示出根据本专利技术的另一实施例的用于监测开关的功能的方法；以及图7示例性地示出根据本专利技术的另一实施例的包含驱动器单元的系统的简化示意图。具体实施方式在下面的详细描述中，参考附图，这些附图构成了说明书的一部分，在这些图中借助图示示出了可以实施本专利技术的特定实施例。应当理解也可以利用其它实施例，并且可以在不脱离本专利技术的范围的情况下做出结构或其它改变。因此，下面的详细描述不是在限制的意义上进行的，并且本专利技术的范围将由所附权利要求来限定。下面优选实施例的描述经常涉及到特定值(例如电压)与两个阈值的比较，以确定该特定值是否位于预定范围内或允许窗口内。该特定值与两个阈值的比较对于两个阈值来说可以并行执行(即，基本上同时)，或者可以相继执行(即，在第一时间，该特定值与第一阈值相比较，在第二时间，该特定值与第二阈值相比较)。将理解的是用语“一个值与两个阈值的比较”并非限于上述的两种备选方案之一，而是将两种备选方案都覆盖，即，特别地，分别与一个阈值的两次连续的比较也被认为是“一个值与两个阈值的比较”。例如，可以实施这种特定值与两个阈值的比较来检测开关和供给电压之间的固定型故障(例如，由于短路)。在某些情况下，如果确定了特定值超出或者没超出单个阈值，则可能检测不到电压的短路。根据本专利技术的一个方面，一种用于监测在连接到开关的驱动器单元中使用的该开关的功能的方法。该驱动器单元包括用于接收控制信号的输入级和用于放大控制信号的输出级。输出放大的控制信号至开关包括将输出级所输出的放大的控制信号的特征值与两个阈值进行比较，以确定该值是否位于由该两个阈值所规定的区间内。一接收到用于引起开关的状态改变的控制信号，控制信号就被转发到延迟元件，其被配置为在预定延迟之后输出该控制信号。当延迟元件输出控制信号时，该放大的控制信号的特征值的当前比较结果与两个阈值进行比较，以确定在经过由延迟元件的延迟所限定的某时间段之后，该放大的控制信号的特征值是否位于由两个阈值所规定的区间内。有利地，将输出级所输出的放大的控制信号的特征值与两个阈值进行比较以确定该值是否位于两个阈值所规定的区间内的步骤被持续性地或者周期性地执行。有利地，该放大的控制信号的特征值是施加到开关的控制输入端的电压。有利地，该开关是电源开关，并且该输入级包含电流隔离屏障。有利地，该方法进一步包括如果在经过由延迟元件的延迟所限定的某时间段之后，该放大的控制信号的特征值不在两个阈值所规定的区间内，则输出出错信号。响应于该出错信号，开关被关断。根据本专利技术的另一个方面，一种用于监测在连接到开关的驱动器单元中使用的该开关的功能的方法。驱动器单元包括用于接收控制信号的输入级和用于放大该控制信号且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种栅极驱动器单元，包括：输入级；输出级；读/写接口；和监测级；其中，所述输入级被配置为接收控制信号，并将所述控制信号转发至所述输出级和所述监测级；其中，所述读/写接口被配置为接收配置数据，并将所述配置数据转发至所述监测级；其中，所述监测级被配置为捕获且评估连接到所述栅极驱动器单元的电源开关的信号，并且将所述电源开关的信号的评估与所述控制信号进行同步；以及其中，所述信号的评估和所述评估的同步基于所述配置数据。

【技术特征摘要】
2012.01.23 US 13/356,3431.一种栅极驱动器单元，包括：输入级；输出级；读/写接口；和监测级；其中，所述输入级被配置为接收控制信号，并将所述控制信号转发至所述输出级和所述监测级；其中，所述读/写接口被配置为接收配置数据，并将所述配置数据转发至所述监测级；其中，所述监测级被配置为捕获且评估连接到所述栅极驱动器单元的电源开关的信号，并且将所述电源开关的信号的评估与所述控制信号进行同步；以及其中，所述信号的评估和所述评估的同步基于所述配置数据，并且所述配置数据包含与所述控制信号有关的延迟，所述延迟为所述电源开关的信号的评估规定时间。2.根据权利要求1所述的栅极驱动器单元，其中，所述读/写接口被进一步配置为接收已更新的配置数据，并将所述已更新的配置数据转发至所述监测级，其中，所述监测级被进一步配置为捕获且评估所述电源开关的其它信号，并将所述电源开关的其它信号的评估与所述控制信号进行同步；以及其中，所述其它信号的评估和所述同步的评估基于所述已更新的配置数据。3.根据权利要求1所述的栅极驱动器单元，其中，所述读/写接口被进一步配置为周期性地接收已更新的配置数据，并转发相应的已更新的配置数据至所述监测级；以及其中，所述监测级被进一步配置为捕获且评估所述电源开关的其它信号，并且将所述电源开关的其它信号的评估与所述控制信号进行同步；以及其中，所述其它信号的评估和所述评估的同步基于相应的已更新的配置数据。4.根据权利要求1所述的栅极驱动器单元，其中，所述配置数据包含一系列值，并且所述电源开关的信号的评估包括确定从所述电源开关最后捕获的信号是否位于所述一系列值内。5.根据权利要求1所述的栅极驱动器单元，其中，所述监测级被进一步配置为当接收到预定义的控制信号时启动时间测量，并且响应于预定义的事件来捕获时间值。6.根据权利要求5所述的栅极驱动器单元，其中，所述配置数据进一步包括时间区间，并且所述监测级被进一步配置为确定所捕获的时间值是否位于所述时间区间内。7.根据权利要求1所述的栅极驱动器单元，其中，所述监测级被进一步配置为将所述电源开关的捕获的信号转发至所述读/写接口，用于将所述电源开关的捕获的信号输出至外部系统控制器。8.根据权利要求1所述的栅极驱动器单元，其中，所述监测级被进一步配置为将所述电源开关的捕获的信号的评估结果转发至所述读/写接口，用于将所述评估结果输出至外部系统控制器。9.根据权利要求1所述的栅极驱动器单元，其中，如果所述电源开关的捕获的信号的所述评估表示所述电源开关的故障，则所述监测级被进一步配置为向所述输出级输出出错信号，以使得所述栅极驱动器单元控制所述电源开关切换到定义的状态。10.根据权利要求8所述的栅极驱动器单元，其中，如果监测级从所述外部系统控制器接收到表示所述电源开关的故障的出错信号，则所述监测级被进一步配置为转发接收到的所述出错信号至所述输出级，以使得所述栅极驱动器单元控制电源开关切换到定义的状态。11.根据权利要求1所述的栅极驱动器单元，其中，所述电源开关的捕获的信号包括下列中的至少一个：负载电流；开关电压；和/或栅极电压。12.根据权利要求1所述的栅极驱动器单元，其中，所述控制信号是脉冲宽度调制（PWM）信号。13.根据权利要求1所述的栅极驱动器单元，其中，所述读/写接口是串行接口。14.一种用于监测连接到根据权利要求1所述的栅极驱动器单元的电源开关的功能的方法，所述方法包括：接收控制信号；接收配置数据；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·巴伦舍恩，L·博勒诺，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：