[发明专利]用于监测开关的功能的方法和用于开关的驱动器单元

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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(sanity check)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(limp home)”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。

发明内容

根据本发明的一个方面，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。

根据本发明的另一方面，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发明进行的详细描述，本发明的更多特征、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发明的进一步的理解并且被并入和构成该说明书的一部分。这些图示出本发明的实施例并且与具体实施方式一起用来解释本发明的原理。将容易领会本发明的其它实施例和本发明的多个预期的优点，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发明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；