Beschreibung

Verfahren zum Betrieb einer übertemperaturschutz-Steuereinheit und Steuereinheit

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb einer übertemperaturschutz-Steuereinheit.

Solche Verfahren sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 34 15 764 A1 eine Schaltungsanordnung zur Temperaturüberwachung integrierter Schaltungen bekannt, wobei ein Spannungssignal von einer als Temperaturfühler angeordneten Diode mittels eines Schwellwertschalters mit einer vorgegebenen Temperaturschwelle verglichen wird und beim überschreiten der Temperaturschwelle durch das Spannungssignal die Stromversorgung der integrierten Schaltung abgeschaltet wird.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer übertemperaturschutz- Steuereinheit und die erfindungsgemäße Steuereinheit gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Steuereinheit in einer vergleichsweise stromsparenden Weise eine Temperaturüberwachung eines zu überwachenden Systems oder einer zu überwachenden Systemkomponente durchführt, welches bzw. welche aufgrund einer detektierten übertemperatur abgeschaltet wurde, wobei keinerlei Temperaturabgleich der Steuereinheit erforderlich ist. Vorteilhaft wird somit die Temperatur eines abgeschalteten Systems oder einer abgeschalteten System komponente durch eine vergleichsweise einfache Schaltung überwacht und

das System oder die Systemkomponente bei einem sicheren Unterschreiten der Abschalttemperatur bzw. eines weiteren Temperaturwertes unterhalb der Abschalttemperatur vollständig oder selektiv wieder eingeschaltet. In vielen Systemen ist eine kontinuierliche oder getaktete Temperaturmessung implementiert, welche das System beim überschreiten einer Referenztemperatur ausschalten, wobei die Temperaturmessung, insbesondere die getaktete Temperaturmessung beim Ausschalten des Systems, ebenfalls ausgeschaltet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren empfängt beim Ausschalten des Systems oder einer Systemkomponente ein Aktivierungssignal und speichert den Temperaturwert zum Ausschaltzeitpunkt als Referenzwert ab. Dieser Referenzwert wird kontinuierlich mit dem aktuellen weiteren Temperaturwert des abgeschalteten Systems oder der System komponente verglichen und bei einem Unterschreiten des Referenzwertes durch den weiteren Temperaturwert das System oder die Systemkomponente wieder eingeschaltet, wobei bevorzugt zwischen dem Referenzwert und dem weiteren Temperaturwert beim Wiedereinschalten eine Hysterese liegt. Die Justierung des Referenzwertes erfolgt automatisch in Abhängigkeit des Aktivierungssignals, so dass die Bestimmung der absoluten Temperatur nicht benötigt wird und somit ein aufwändiges Abgleichen entfällt. Besonders vorteilhaft arbeitet dieses Verfahren daher variabel in einem vergleichsweise großen Temperaturbereich und ist somit für unterschiedlichste Abschalttemperaturen, d.h. auch für unterschiedlichste Systeme oder Systemkomponenten, einsetzbar. Im Gegensatz dazu arbeitet ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik mit einem voreingestellten Referenzwert, welcher durch einen Temperaturabgleich bestimmt wird und somit auch nur für eine einzige Anwendung oder Temperaturschwelle einzusetzen ist. Der Einschalt- bzw. Ausschaltvorgang, d.h. die erste bzw. zweite änderung des Energieverbrauchs, im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst jegliche Vorgänge, welche den Energieverbrauch des Systems oder der Systemkomponente erhöhen bzw. verringern, wie beispielsweise die Aktivierung/Deaktivierung von Ruhezuständen, die Erhöhung/Drosselung der Taktfrequenz oder des Versorgungsstroms, Fortführung/Unterbrechung von Rechenroutinen usw., wobei diese Vorgänge insbesondere selektiv durch selektive änderungen des Energieverbauchs einzelner Komponenten oder vollständig durch eine änderung des Energieverbrauchs des gesamten Systems durchführbar sind. Bevorzugt umfasst das System oder die

System komponente elektrische und/oder elektronische Bauelemente und Schaltungen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird in Abhängigkeit des Aktivierungssignals der Referenzwert mit wenigstens einem weiteren Temperaturwert verglichen, wobei insbesondere ein zeitlich kontinuierlicher Vergleich erfolgt. Besonders vorteilhaft wird somit der Vergleich des Referenzwertes, wie insbesondere auch das Abspeichern des Referenzwertes, erst in Abhängigkeit des Aktivierungssignals gestartet, so dass in einem „Normalbetrieb" des Systems oder der Systemkomponenten, d.h. wenn die Temperatur unter der Abschalttemperatur liegt, kein Vergleich durchgeführt wird. Ein Temperaturwert im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst jeglichen Wert, wie beispielsweise Spannungswerte oder Stromwerte, welche eine Abhängigkeit von der Temperatur, insbesondere einer Temperatursensoreinheit, aufweisen, wobei die weiteren Temperaturwerte diejenigen Temperaturwerte sind, welche in kontinuierlicher oder getakteter Abfolge von der Temperatursensoreinheit ausgegeben werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird in Abhängigkeit des Aktivierungssignals eine erste änderung des Energieverbrauchs eines Systems oder einer Systemkomponente, insbesondere ein Ausschaltvorgang, durchgeführt. Besonders vorteilhaft wird somit das System oder die System komponente beim überhitzen derselben durch das Versetzen in einen Ruhezustand oder durch einen Ausschaltvorgang vor Schäden geschützt. Der Ausschaltvorgang wird bevorzugt nicht vom System oder der Systemkomponente selbst, sondern durch die externe Steuereinheit durchgeführt, welche durch das Aktivierungssignal des Systems oder der System komponente eingeschaltet wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird in Abhängigkeit des Vergleichs eine zweite änderung des Energieverbrauchs des Systems oder der Systemkomponente, insbesondere ein Einschaltvorgang, durchgeführt, wobei

bevorzugt ein Unterschreiten des Referenzwertes durch den weiteren Temperaturwert die zweite änderung bewirkt. Vorteilhaft wird das System oder die System komponente somit automatisch wieder eingeschaltet, wenn die Temperatur unterhalb des Referenzwertes abgesunken ist. Insbesondere wird das abgeschaltete System oder die abgeschaltete Systemkomponente durch die Steuereinheit eingeschaltet, wobei während der Dauer der abgeschalteten Zeit lediglich die Steuereinheit aktiviert oder mit einer Versorgungsspannung versorgt wird und somit das System oder die System komponente keinerlei Energie verbraucht. Durch die lediglich geringe Leistungsaufnahme der Steuereinheit wird bevorzugt eine Senkung der Temperatur eingeleitet bzw. begünstigt.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung umfasst die zweite änderung des Energieverbrauchs des Systems oder der Systemkomponente ein Abschalten der Steuereinheit, ein Löschen des Referenzwertes und/oder ein Beenden des kontinuierlichen Vergleichens. Besonders vorteilhaft wird somit der Energieverbrauch der Steuereinheit während das System oder die Systemkomponente eingeschaltet ist minimiert. Ein erneutes Aktivierungssignal startet die Steuereinheit wieder und das erfindungsgemäße Verfahren beginnt erneut.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung wird das Aktivierungssignal von dem System oder der Systemkomponente erzeugt, wobei nach Erzeugung des Aktivierungssignals eine erste änderung des Energieverbrauchs des Systems oder der Systemkomponente durchgeführt wird. Besonders vorteilhaft wird somit die Steuereinheit durch ein Aktivierungssignal gestartet und schaltet im Wesentlichen gleichzeitig das System oder die System komponente zum Schutz vor der übertemperatur ab.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung wird die zweite änderung des Energieverbrauchs des Systems oder der System komponente beim Unterschreiten des Referenzwertes durch einen weiteren Temperaturwert durchgeführt, wobei der weitere Temperaturwert bevorzugt um 50 ⁰ C, besonders bevorzugt um 25°C und ganz besonders bevorzugt um 5°C kleiner als der Referenzwert ist. In vorteilhafter Weise wird somit das System oder die Systemkomponente wieder eingeschaltet, wobei zwischen der Ausschalttemperatur und der Einschalttemperatur vorzugsweise

eine Hysterese liegt, so dass die Referenztemperatur um ein Sicherheitsintervall von bevorzugt 50 ⁰ C, besonders bevorzugt 25°C und ganz besonders bevorzugt 5°C von dem weiteren Temperaturwert zum Aktivieren oder Einschalten des Systems oder der System komponente unterschritten wird. Somit wird eine Beschädigung des Systems oder der Systemkomponente sicher ausgeschlossen.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Steuereinheit zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Steuereinheit eine Temperatursensoreinheit, eine Speichereinheit und eine Vergleichseinheit aufweist und wobei das Aktivierungssignal eine Speicherung eines Temperaturwertes der Temperatursensoreinheit in der Speichereinheit als Referenzwert bewirkt. In besonders vorteilhafter Weise ermöglicht die Speicherung des aktuellen weiteren Temperaturwertes in der Speichereinheit bei der Aktivierung der Steuereinheit den variablen Einsatz der Steuereinheit ohne eine Temperatureichung oder die Durchführung eines Temperaturabgleichs, da im Wesentlichen jede beliebige Temperatur zur Zeit des Aktivierungssignals einspeicherbar und somit als Referenzwert verwendbar ist. Bevorzugt wird das System oder die Systemkomponente nach dem Speichervorgang abgeschaltet, so dass lediglich die Steuereinheit einen Energieverbrauch aufweist und somit eine schnellstmögliche Abkühlung des Systems oder der Systemkomponente erfolgt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird der Referenzwert der Speichereinheit mittels der Vergleichseinheit zeitlich kontinuierlich mit dem weiteren Temperaturwert der Temperatursensoreinheit verglichen, so dass das System oder die System komponente beim Unterschreiten des Referenzwertes durch den weiteren Temperaturwert wieder eingeschaltet wird. Die Vergleichseinheit umfasst bevorzugt eine Verstärkerschaltung und besonders bevorzugt eine Operationsverstärkerschaltung und/oder Komparatorschaltung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die

Temperatursensoreinheit eine temperaturempfindliche Diode und/oder die Speichereinheit sowohl einen Zähler, als auch einen Digital-Analog-Wandler. Besonders vorteilhaft wird durch einen Zähler und einen Digital-Analog-Wandler, vorzugsweise mit vergleichsweise geringer Auflösung, eine einfache Speichereinheit

realisiert, welche vergleichsweise energiesparend einen Strom- oder Spannungswert speichert. Ebenso ermöglicht die Verwendung einer temperaturempfindlichen Diode in einfacher Weise die Erzeugung eines Spannungs- bzw. Stromsignals, welches von der Temperatur der Diode abhängig ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen

Figur 1 eine schematische Ansicht eines Systems und einer Steuereinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Figur 2 eine schematische Ansicht einer Steuereinheit gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsform(en) der Erfindung

In Figur 1 ist eine schematische Ansicht eines Systems 8 und einer Steuereinheit 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei das System 8 einen Temperaturfühler 20 zur Messung der Systemtemperatur aufweist, welcher mit einer Systemreferenztemperatur systemintern verglichen wird. Zur maximalen Energieeinsparung wird dieser Vorgang in der Regel getaktet ausgeführt Beim Unterschreiten der Systemreferenztemperatur durch die Systemtemperatur arbeitet das System im Standardmodus. überschreitet die Systemtemperatur die Systemreferenztemperatur wird von dem System 8 ein Aktivierungssignal 2 an die Steuereinheit 1 gesendet. Die Steuereinheit 1 speichert einen aktuellen Temperaturwert 6 einer Temperatursensoreinheit 9 als Referenzwert 3 in einer Speichereinheit 31 und sendet eine Steueranweisung 4 zur ersten änderung des Energieverbrauchs des Systems 8 an das System 8, welche eine Abschaltung des Systems 8 bewirkt. Diese Abschaltung bewirkt ebenfalls die Abschaltung der systeminternen Systemtemperaturkontrolle. Durch das Ausschalten des Systems 8 sinkt aufgrund der verminderten Leistungsaufnahme die Temperatur. Die Steuereinheit 1 vergleicht kontinuierlich den aktuellen weiteren Temperaturwert 6

mit dem eingespeicherten Referenzwert 3 in einer Vergleichseinheit 11. Sobald der weitere Temperaturwert 6 unterhalb des Referenzwertes 3 bzw. unterhalb des Referenzwertes abzüglich eines vorgegebenen Hystereseintervalls sinkt, wird von der Steuereinheit 1 bzw. der Vergleichseinheit 11 eine Anweisung 7 zur zweiten änderung des Energieverbrauchs des Systems 8 an das System 8 übermittelt, welche das System 8 wieder einschaltet. Bevorzugt schaltet sich die Steuereinheit 1 nach Einschalten des Systems 8 selbst ab. Alternativ schaltet die Steuereinheit 1 in Abhängigkeit des Aktivierungssignals 2 und/oder des weiteren Temperaturwertes 6 selektiv lediglich einzelne Systemkomponenten 8' des Systems 8 ab.

In Figur 2 ist eine schematische Ansicht einer Steuereinheit gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die Steuereinheit 1 identisch der Steuereinheit 1 dargestellt in Figur 1 ist. Die Steuereinheit 1 weist eine Temperatursensoreinheit 9 zur Erzeugung eines temperaturabhängigen Temperaturwertes 6, eine Speichereinheit 31 und eine Vergleichseinheit 11 auf, wobei das Aktivierungssignal 2 eine Speicherung des

Temperaturwertes 6 in der Speichereinheit 31 als Referenzwert 3 bewirkt und wobei der Referenzwert 3 der Speichereinheit 31 mittels der Vergleichseinheit 11 zeitlich kontinuierlich mit dem aktuellen jeweiligen weiteren Temperaturwert 6 der Temperatursensoreinheit 9 verglichen wird und wobei ferner eine Anweisung 4 oder 7 zur änderung des Energieverbrauchs eines Systems 8 oder einer

Systemkomponente 8' in Abhängigkeit des Aktivierungssignals 2 oder beim Unterschreiten des Referenzwertes 3 durch den weiteren Temperaturwert 6 erzeugt wird, wenn die Temperatur entsprechend gesunken ist. Die Speicherung des aktuellen Temperaturwertes 6 aufgrund des Aktivierungssignals 2 in der Speichereinheit 31 als Referenzwert 3 wird dadurch eingeleitet, dass das Aktivierungssignal 2 einen Zähler 31 ' der Speichereinheit 31 startet, welcher fortlaufend und sukzessive eine Vielzahl (insbesondere entsprechend der Anzahl der Kanäle (Bits) eines darauffolgenden Digital-Analog-Wandlers 31 ") von Digitalleitungen 30 nacheinander von „null" auf „eins" setzt. Diese Digitalleitungen 30 führen parallel zu einem Digital-Analog-Wandler 31 " (DAC), welcher entsprechend der Anzahl der auf „eins"-geschalteten Digitalleitungen ein Analogsignal 40 generiert. Im zeitlichen Verlauf wird folglich eine von ansteigende Rampe vom Digital-Analog- Wandler 31 " ausgegeben. Dieses Analogsignal 40 wird auf den invertierenden Eingang der Vergleichseinheit 11 , insbesondere auf einen Komparator, geführt,

wobei am nicht-invertierenden Eingang der Temperaturwert 6 anliegt. Das Ausgangssignal 18 der Vergleichseinheit 11 ist ein positives Signal, wenn beide Eingangssignale 40, 6, des invertierenden und des nicht-invertierenden Eingangs der Vergleichseinheit 11 gleich sind. Eine Rückkopplung des Ausgangssignals 18 auf den Zähler 11 ' stoppt bei einem positiven Ausgangssignal 18 den Zähler 11 ', so dass der Zähler 11 ' den digitalen Wert des Temperaturwertes 6 beibehält und somit speichert, sobald das Analogsignal 40 des Digital-Analog-Wandlers 11 " gleich dem Temperaturwert 6 ist. Das positive Ausgangssignal 18 wird insbesondere gleichzeitig als Anweisung 4 zur ersten änderung des Energieverbauchs, d.h. eines Ausschaltvorgangs, des Systems 8 oder der System komponente 8' an das System 8 oder die Systemkomponente 8' geleitet. Sinkt nun die Temperatur und damit der weitere Temperaturwert 6 um ein vorgegebenes Hystereseintervall unter den abgespeicherten Referenzwert 3 springt das Ausgangssignal 18 der Vergleichseinheit 11 auf null. Diese negative Flanke des Ausgangssignals 18 wird insbesondere als Anweisung 7 zur zweiten Energieänderung, d.h. zum Einschalten, des Systems 8 oder der System komponente 8' an das System 8 oder die System komponente 8' übermittelt. Gleichzeitig wird die getaktete interne Systemtemperaturkontrolle eingeschaltet. Im Falle eines erneuten Aktivierungssignals 2 des Systems 8 oder der System komponente 8' wird die beschriebene Routine wiederholt. Vor dem überlaufen des Zählers 31 ' beginnt der Zähler 31 ' mit dem Zählen bevorzugt erneut bei "null".