本公開的實施例涉及用于監(jiān)測脈寬調制(PWM)驅動器的故障的解決方案。

背景技術：

在汽車應用中，針對風扇、泵或致動器應用的直流(DC)或無刷直流(BLDC)電機的使用對于用BLDC電機代替?zhèn)鹘y(tǒng)DC的趨勢非常普遍。在大多數(shù)汽車應用中，BLDC電機和控制電子器件的故障狀況的檢測是強制性的。為此，控制電子器件應當能夠識別可能的故障狀況，并且然后應用計數(shù)器措施，例如，以便于保護系統(tǒng)。通常，檢測到的故障狀況被報告給系統(tǒng)控制器，并且可以經由汽車的診斷接口訪問以用于進一步的服務調查。

如例如在文獻IT102016000009376中所公開的，通常使用一個或多個半橋根據(jù)一個或多個相應PWM信號來驅動電機。

例如，圖1示出了包括在電源Vdd和地GND之間串聯(lián)連接的諸如n溝道功率MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)的兩個電子開關SW₁和SW₂的典型半橋裝置20。

通常，開關SW₁和SW₂交替地閉合，以便于將半橋裝置20的輸出OUT，即開關SW₁和SW₂之間的中間點連接到電壓Vdd或地GND。

為此，根據(jù)分別連接(例如，直接地)到開關SW₁和SW₂的控制柵極的兩個驅動信號DRV₁和DRV₂來驅動半橋。

具體地，為了正確地驅動控制柵極，通常使用高側驅動器200₁來根據(jù)第一控制信號IN₁生成用于高側開關SW₁的驅動信號DRV₁，并且低側驅動器200₂用于根據(jù)控制信號IN₂來生成用于低側開關SW₂的驅動信號DRV₂。

控制信號IN₂通常對應于信號IN₁的反相版本(反之亦然)，即當信號IN₁為高時信號IN₂為低，反之亦然。例如，在圖1中使用反相器202，其在輸入處接收信號IN₁并且在輸出處提供信號IN₂。

半橋裝置20的輸出OUT可以用于驅動負載。例如，在圖1中，半橋裝置20驅動連接在半橋裝置20的輸出OUT和地GND之間的電機M₁。

相反，圖2示出了下述示例，其中兩個半橋裝置20_a和20_b用于驅動線性電機M₂，線性電機M₂連接在第一橋裝置20_a的輸出OUT_a和第二橋裝置20_b的輸出OUT_b之間的，諸如音圈電機。如本領域技術人員所公知的，在這種情況下，電機M₂的旋轉方向也可以通過向半橋裝置20_a和20_b施加適當?shù)目刂菩盘朓N_a和IN_b來控制。

最后，圖3示出了下述示例，其中三個半橋裝置20_a、20_b和20_c用于驅動連接在半橋裝置20_a、20_b和20_c的輸出OUT_a、OUT_b和OUT_c之間的三相電機M₃，諸如主軸電機。

如前所述，控制信號可以是PWM信號，即具有固定頻率和可變占空比的信號。例如，文獻IT102015000046790公開了用于生成兩個PWM信號的解決方案，其可以用于例如在圖2所示的解決方案中生成信號IN_a和IN_b。

圖4在這方面示出了對應于脈沖信號的典型的PWM信號PWM，諸如信號IN，脈沖信號包括具有持續(xù)時間或周期T_PWM的每個開關循環(huán)的單脈沖P，其中，脈沖P的接通持續(xù)時間T_ON可以根據(jù)控制信號而變化。

通常，脈沖P不必在每個開關循環(huán)的開始處，而每個開關循環(huán)可以包括在脈沖P之前的初始關斷時段T_OFF1和在脈沖P之后的最終關斷時段T_OFF2，其中：

T_PWM＝T_OFF1+T_ON+T_OFF2 (1)

其中，關斷持續(xù)時間T_OFF為：

T_OFF＝T_OFF1+T_OFF2 (2)

其中每個開關循環(huán)的占空比D由下式給出：

D＝T_ON/T_PWM (3)

因此，例如，對于高級汽車應用，控制電子器件的診斷應當包括配置為檢測PWM硬件故障的檢測電路。

圖5示出了典型的PWM硬件故障。具體地，圖5a示出了包括四個脈沖P1-P4的期望或請求的PWM信號PWM_R，并且圖5b示出了生成的信號PWM。在所考慮的示例中，第三脈沖P3具有不同的占空比，并且缺少第四脈沖P4。

為了檢測這樣的PWM故障，可以使用兩種公知的解決方案。

圖6示出了第一解決方案，其中執(zhí)行冗余控制。

具體地，在所考慮的示例中，第一PWM信號生成器30₁用于生成第一PWM信號PWM₁，諸如關于圖1至圖3描述的信號IN，其可以用于驅動半橋裝置20。

該電路還包括配置為生成第二PWM信號PWM₂的第二PWM信號生成器30₂，其中PWM信號生成器30₁和30₂二者是冗余的，即使用相同的配置，并且由此應當生成相同的PWM信號。

在所考慮的示例中，通常具有專用硬件模塊的形式的附加冗余控制檢查單元32用于驗證信號PWM₁和PWM₂是否對應，并且當檢測到失配時可能生成故障信號FS。

相反地，圖7示出了第二解決方案。在這種情況下，單個PWM信號生成器30用于生成PWM信號PWM。

在所考慮的示例中，信號PWM被提供到通常具有專用硬件模塊的形式的讀回模塊34，其確定PWM信號的特性，諸如開關周期T_PWM和接通時間T_ON。

這些特性被提供到另一模塊36，諸如軟件模塊，其驗證所請求的特性是否對應于由讀回模塊34提供的所生成的特性，并且當檢測到失配時可能生成故障信號FS。

2013年9月的STMicroelectronics的應用筆記AN4266-“Safety application guide for SPC56xL70xx family”中描述了上述解決方案。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明人已經觀察到，背景技術部分中描述的解決方案具有若干缺點。

關于第一解決方案(參見圖6)，為了利用冗余，PWM硬件通道PWM₁和冗余通道PWM₂應當屬于獨立的模塊，以便于減小CCF(常見原因故障)的概率，并且應當對附加的專用硬件要求在模塊32處的比較。因此，盡管該解決方案允許立即檢測PWM硬件故障，但是該解決方案在設備尺寸和成本方面具有顯著缺點。

關于第二解決方案(參見圖7)，具有讀回特征的單個附加專用硬件34足以具有所需的讀回特性。結果，實現(xiàn)該解決方案不太會顯著影響設備尺寸。然而，通?？赡懿粰z測故障類型，諸如在對地或電源短路的情況下，或者在PWM模塊30完全不工作的情況下。此外，故障的檢測通常不是立即的，而是取決于故障的類型和電路34的時延和(軟件)模塊36的執(zhí)行時間。

鑒于上述，本公開的實施例提供了克服上述缺點中的一個或多個的解決方案。

在一個方面，提供了一種用于PWM驅動器的故障檢測電路，PWM驅動器被配置為生成具有給定開關周期、接通持續(xù)時間和關斷持續(xù)時間的PWM信號，故障檢測電路包括：第一子電路，被配置為：確定指示PWM信號的開關周期的計數(shù)值，測試指示開關周期的計數(shù)值是否在第一閾值和第二閾值之間，以及當開關周期不在第一閾值和第二閾值之間時，生成錯誤信號；以及第二子電路，被配置為：確定指示PWM信號的接通持續(xù)時間的計數(shù)值，將指示接通持續(xù)時間的計數(shù)值與接通閾值進行比較，以便于確定接通持續(xù)時間是否大于最大接通持續(xù)時間，當接通持續(xù)時間大于最大接通持續(xù)時間時，生成接通錯誤信號，確定指示PWM信號的關斷持續(xù)時間的計數(shù)值，將指示關斷持續(xù)時間的計數(shù)值與關斷閾值進行比較，以便于確定關斷持續(xù)時間是否大于最大關斷持續(xù)時間，以及當關斷持續(xù)時間大于最大關斷持續(xù)時間時，生成關斷錯誤信號。

在一個實施例中，第二子電路包括一個計數(shù)器，計數(shù)器被配置為生成一個計數(shù)值，其中當PWM信號為高時一個計數(shù)值指示接通持續(xù)時間，并且其中，當PWM信號為低時一個計數(shù)值指示關斷持續(xù)時間。

在一個實施例中，第二子電路包括計數(shù)器重置電路，計數(shù)器重置電路被配置為在PWM信號的每個上升沿處和每個下降沿處重置一個計數(shù)器。

在一個實施例中，一個計數(shù)器是向上和向下計數(shù)器，向上和向下計數(shù)器被配置為當PWM信號具有第一邏輯電平時增加一個計數(shù)值，并且當PWM信號具有第二邏輯電平時減小一個計數(shù)值。

在一個實施例中，第二子電路包括：第一比較器，第一比較器被配置為通過將一個計數(shù)值與接通閾值進行比較來生成接通錯誤信號；以及第二比較器，第二比較器被配置為通過將一個計數(shù)值與關斷閾值進行比較來生成關斷錯誤信號。

在一個實施例中，第一閾值和第二閾值或接通閾值和關斷閾值被存儲在可編程存儲器中。

在一個實施例中，第一子電路包括計數(shù)器以及另一計數(shù)器重置電路，計數(shù)器被配置為生成指示開關周期的計數(shù)值，另一計數(shù)器重置電路被配置為針對PWM信號的每個PWM循環(huán)重置計數(shù)器一次

在一個實施例中，另一計數(shù)器重置電路被配置為，當PWM信號的新的PWM循環(huán)開始時從PWM驅動器接收PWM周期信號，PWM周期信號包括脈沖。

在一個實施例中，另一計數(shù)器重置電路被配置為在PWM信號的每個上升沿或每個下降沿處重置計數(shù)器。

在另一方面，提供了一種系統(tǒng)，包括：PWM驅動器，PWM驅動器被配置為生成具有給定開關周期、接通持續(xù)時間和關斷持續(xù)時間的PWM信號；以及故障檢測電路，故障檢測電路被配置為：確定指示PWM信號的開關周期的計數(shù)值；測試指示開關周期的計數(shù)值是否在第一閾值和第二閾值之間；當開關周期不在第一閾值和第二閾值之間時，生成錯誤信號；確定指示PWM信號的接通持續(xù)時間的計數(shù)值；將指示接通持續(xù)時間的計數(shù)值與接通閾值進行比較，以便于確定接通持續(xù)時間是否大于最大接通持續(xù)時間；當接通持續(xù)時間大于最大接通持續(xù)時間時，生成接通錯誤信號；確定指示PWM信號的關斷持續(xù)時間的計數(shù)值；將指示關斷持續(xù)時間的計數(shù)值與關斷閾值進行比較，以便于確定關斷持續(xù)時間是否大于最大關斷持續(xù)時間；以及當關斷持續(xù)時間大于最大關斷持續(xù)時間時，生成關斷錯誤信號。

在一個實施例中，PWM驅動器被配置為根據(jù)控制信號生成PWM信號，并且其中，系統(tǒng)包括閾值電路，閾值電路被配置為根據(jù)控制信號來確定第一閾值、第二閾值、接通閾值或關斷閾值。

在一個實施例中，系統(tǒng)進一步包括配置為生成控制信號的控制單元。

在一個實施例中，控制單元包括軟件編程的微處理器。

根據(jù)一個或多個實施例，提供了一種用于PWM驅動器的故障檢測電路。實施例還涉及相關的相關系統(tǒng)和集成電路。

如上所述，本公開涉及一種用于PWM驅動器的故障檢測電路，PWM驅動器被配置為生成具有給定開關周期、接通持續(xù)時間和關斷持續(xù)時間的PWM信號。

在各種實施例中，故障檢測電路包括被配置為確定指示PWM信號的開關周期的計數(shù)值的第一子電路。例如，在各種實施例中，第一子電路包括計數(shù)器和相應的計數(shù)器重置電路，其配置為對于PWM信號的每個PWM循環(huán)重置計數(shù)器一次。例如，計數(shù)器重置電路可以在新PWM循環(huán)開始時從PWM驅動器接收包括脈沖的PWM周期信號，或者計數(shù)器重置電路可以在PWM信號的每個上升沿或替代地每個下降沿重置計數(shù)器。

在各種實施例中，第一子電路測試指示開關周期的計數(shù)值是否在第一和第二閾值之間，并且當開關周期不在這些閾值之間時，生成一個或多個錯誤信號。在各種實施例中，閾值被存儲在可編程存儲器中。

在各種實施例中，故障檢測電路包括第二子電路。第二子電路確定指示PWM信號的接通持續(xù)時間的計數(shù)值和指示PWM信號的關斷持續(xù)時間的計數(shù)值。接下來，第二子電路將指示接通持續(xù)時間的計數(shù)值與接通閾值作比較，以便于確定接通持續(xù)時間是否大于最大接通持續(xù)時間，并且當接通持續(xù)時間大于最大接通持續(xù)時間時，可能生成接通錯誤信號。類似地，第二子電路將指示關斷持續(xù)時間的計數(shù)值與關斷閾值作比較，以便于確定關斷持續(xù)時間是否大于最大關斷持續(xù)時間，并且當關斷持續(xù)時間大于最大關斷持續(xù)時間時，可能生成關斷錯誤信號。再次，這些閾值可以被存儲在可編程存儲器中。

例如，在各種實施例中，第二子電路使用相同的計數(shù)器，以便于確定指示接通持續(xù)時間的計數(shù)值和指示關斷持續(xù)時間的計數(shù)值，即，第二子電路包括配置為生成一個計數(shù)值的一個計數(shù)器，其中該計數(shù)值指示當PWM信號為高時的接通持續(xù)時間，并且指示當PWM信號為低時的關斷持續(xù)時間。在這種情況下，第二子電路可以包括相應的計數(shù)器重置電路，被配置為在PWM信號的每個上升沿和每個下降沿處重置該計數(shù)器。

例如，在各種實施例中，所述計數(shù)器是向上和向下計數(shù)器，其被配置為當PWM信號具有第一邏輯電平(例如，高)時增加相應的計數(shù)值，并且當PWM信號具有第二邏輯電平(例如，低)時減小相應的計數(shù)值。

在各種實施例中，第二子電路因此可以包括兩個比較器。第一比較器通過將計數(shù)值與接通閾值作比較來生成接通錯誤信號，并且第二比較器通過將計數(shù)值與關斷閾值作比較來生成關斷錯誤信號。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖來描述本公開的實施例，附圖僅通過非限制性示例提供，在附圖中：

圖1、圖2和圖3示出了用于驅動電機的解決方案；

圖4示出了典型的PWM信號；

圖5a和5b示出了典型的PWM故障；

圖6和圖7示出了用于檢測PWM故障的現(xiàn)有技術解決方案；

圖8示出了PWM驅動器和包括兩個子電路的相應故障檢測電路的實施例；

圖9示出了由圖8的PWM驅動器生成的信號的示例；

圖10和圖11示出了圖8的故障檢測電路的第一子電路的實施例；

圖12示出了圖8的故障檢測電路的第二子電路的第一實施例；

圖13、圖14和圖15示出了圖12的第二子電路的可能實施例；

圖16示出了圖8的故障檢測電路的第二子電路的第二實施例；

圖17示出了圖8的故障檢測電路的第二子電路的第三實施例；以及

圖18和圖19示出了圖8的故障檢測電路的第二子電路的第四實施例。

具體實施方式

在下面的描述中，給出了許多具體細節(jié)以提供對實施例的全面理解?？梢栽跊]有一個或若干具體細節(jié)的情況下，或者通過其他方法、組件、材料等實踐實施例。在其他情況下，沒有詳細示出或描述公知的結構、材料或操作，以避免混淆實施例的各方面。

在本說明書中對“一個實施例”或“實施例”的引用意味著，結合該實施例描述的具體特征、結構或特性被包括在至少一個實施例中。因此，在本說明書中的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”或“在實施例中”不一定都指相同的實施例。此外，具體特征、結構或特性可以在一個或多個實施例中以任何適當?shù)姆绞浇M合。

本文提供的標題僅僅是為了方便，并且不解釋實施例的范圍或含義。

在下面的圖8至圖19部件中，已經參考圖1至圖7描述的元件或組件由先前在這些圖中使用的相同附圖標記表示；在下文中將不再重復對這樣的前述元件的描述，以便不使本具體實施方式過多。

如上所述，本公開涉及用于PWM信號生成器的故障檢測電路。

圖8示出了根據(jù)本公開的PWM系統(tǒng)的一般架構。

在所考慮的實施例中，系統(tǒng)包括PWM驅動器40和故障檢測電路46。

在各種實施例中，PWM驅動器40包括至少PWM信號生成器400，諸如前面描述的模塊30，諸如可配置硬件模塊或軟件編程的微處理器，生成具有給定頻率和占空比的PWM信號PWM(也參見關于圖4的描述)。

在各種實施例中，PWM信號生成器400被配置為生成低功率PWM信號PWM，例如，具有在3.0和5V之間的最大電壓和在100mA以下的最大電流的信號。在這種情況下，PWM信號生成器電路40還可以包括驅動器電路402，其被配置為將由電路400提供的低功率PWM信號PWM轉換為較高功率信號PWM_HP，即，具有較高最大電壓和/或最大電流的信號。例如，在各種實施例中，驅動器電路402可以包括半橋裝置20(參見例如圖1)。

在各種實施例中，PWM驅動器40，特別是PWM信號生成器400，被配置為根據(jù)指示信號PWM的一個或多個請求的特征的一個或多個控制信號42來生成信號PWM。例如，在所考慮的實施例中，一個或多個控制信號42由控制單元44生成。例如，這些控制信號42可以僅指示占空比或接通時段T_ON，并且開關周期T_PWM可以是常數(shù)。替代地或附加地，控制信號42可以指示開關周期T_PWM。在各種實施例中，控制信號42還可以針對每個PWM循環(huán)而變化。

例如，在所考慮的各種實施例中，控制單元44可以是微控制器的軟件編程的微處理器，并且低功率信號生成器400以及可能的驅動器402可以是同一微控制器的專用硬件模塊。例如，在這種情況下，可以經由該微控制器的所謂的特殊功能寄存器(SFR)來控制PWM信號生成器電路40的操作。

在所考慮的實施例中，系統(tǒng)還包括故障檢測電路46。在各種實施例中，故障檢測電路46還可以是包括控制單元44和/或PWM驅動器40的微控制器的硬件模塊。

在所考慮的實施例中，故障檢測電路46接收由PWM驅動器40，例如由電路400生成的PWM周期信號PS，例如具有等于周期T_PWM的周期的脈沖序列。如圖9所示，PWM周期信號PS可以指示每個PWM循環(huán)或周期的開始，并且可以對應于當新的PWM循環(huán)開始時針對一個或多個時鐘循環(huán)被設置為例如“高”的脈沖信號。

在所考慮的實施例中，故障檢測電路46還接收由PWM信號生成器40生成的PWM信號中的一個，諸如低功率信號PWM或高功率信號PWM_HP，例如圖1所示的信號IN、DRV₁/DRV₂或OUT中的一個。

在各種實施例中，PWM周期信號PS可以內部地被路由到故障檢測電路46，并且PWM輸出信號PWM/PWM_HP可以外部地被路由(例如，經由微控制器的引腳的外部連接)到故障檢測電路46。這樣的外部路由可以通過安全要求來請求以還覆蓋封裝故障。

在各種實施例中，故障檢測電路46還接收指示一個或多個故障檢測特性的一個或多個控制信號48。在所考慮的實施例中，控制信號48由框50生成，框50被配置為根據(jù)控制信號42來確定指示故障檢測特性的控制信號48，控制信號42指示PWM信號的一個或多個請求的特征。例如，框50可以是專用硬件模塊，諸如包括控制單元44的微控制器的專用硬件模型或控制單元44的軟件模塊。

在各種實施例中，故障檢測電路46包括兩個子模塊460和480。第一子模塊460被配置為分析信號PWM的開關周期T_PWM。相反，第二子模塊480被配置為分析信號PWM的接通和關斷時段。

圖10示出了子模塊460的第一實施例。

在所考慮的實施例中，使用第一時鐘信號CLK₁來驅動PWM驅動器40，特別是低功率信號生成器400。相反，使用第二時鐘信號CLK₂來驅動子模塊460。通常，時鐘信號CLK₁和CLK₂還可以是相同的時鐘信號，例如，控制單元44的時鐘信號。

如前所述，子模塊460被配置為分析信號PWM的開關周期T_PWM。為此，子模塊460被配置為通過信號PS來確定PWM周期的持續(xù)時間是否在給定限制內。

具體地，在所考慮的實施例中，子模塊460包括數(shù)字計數(shù)器4600和計數(shù)器重置電路4602。更具體地，在所考慮的實施例中，計數(shù)器重置電路4602被配置為生成重置信號RST，重置信號RST被適配為當信號PS指示新的PWM循環(huán)已經開始時重置計數(shù)器4600。通常，該電路4602僅僅是可選的，因為信號PS可能已經對應于適配為諸如在每個PWM循環(huán)的開始時重置計數(shù)器4600的信號，諸如僅在短的時段中設置為高的信號，諸如一個時鐘循環(huán)。因此，計數(shù)器4600被配置為在時鐘信號CLK₂的每個時鐘事件處改變(即，根據(jù)所使用的計數(shù)器的類型增加或減少)計數(shù)值CNT₁，并且當信號PS指示新的PWM循環(huán)的開始時，重置計數(shù)值CNT₁。

在所考慮的實施例中，子模塊460還包括兩個比較器4604和4606，其被配置為將計數(shù)器4600的計數(shù)值CNT₁分別與第一閾值TH₁和第二閾值TH₂作比較。例如，這些閾值TH₁和TH₂可以被存儲在相應的寄存器4608和4610中，并且這些寄存器的內容可以經由框50經由相應的信號48₁和48₂被編程。

圖11示出了子模塊460的操作的實施例，其中使同步向上計數(shù)器4600。因此，在所考慮的實施例中，計數(shù)器4600被配置為根據(jù)在每個PWM循環(huán)開始時的信號PS來重置計數(shù)值CNT₁，并且然后根據(jù)時鐘信號CLK₂增加計數(shù)值CNT₁。此外，當計數(shù)值CNT₁大于閾值TH₁時，比較器4604將改變相應的輸出信號CMP₁，例如，將比較器4604的輸出CMP₁設置為高。類似地，當計數(shù)值CNT₁大于閾值TH₂時，比較器4606將改變相應的輸出信號。

如圖11所示，在PWM周期正確的情況下，比較器4604的輸出應當為高，并且當新的PWM循環(huán)開始時，比較器4606的輸出應該為低，即，計數(shù)值CNT₁應當大于第一閾值TH₁，但是小于第二閾值TH₂。因此，框50應當設置寄存器4608和4610的內容，以便于滿足這些條件。例如，在各種實施例中，框50可以被配置為根據(jù)以下關系來設置寄存器4608和4610：

TH₁＝C_{PWM_CLOCK}-X₁ (4)

TH₂＝C_{PWM_CLOCK}+X₂ (5)

其中C_{PWM_CLOCK}對應于時鐘信號CLK₂的多個時鐘循環(huán)數(shù)的PWM周期T_PWM，并且X₁和X₁是表示針對PWM周期T_PWM接受的容差的同一時鐘的一個或多個時鐘循環(huán)。

因此，當PWM周期正確時，在每個PWM循環(huán)的結束時，即當計數(shù)器4600被重置時，計數(shù)值CNT₁應當在第一閾值TH₁和第二閾值TH₂之間。

相反，當計數(shù)值CNT₁在PWM循環(huán)期間，即在計數(shù)器4600被重置之前，達到第二閾值TH₂時，PWM循環(huán)過長，并且將產生錯誤。例如，在所考慮的實施例中，這可以通過使用比較器4606的輸出作為指示PWM周期過長的錯誤信號ERR₂來實現(xiàn)。

相反，當在PWM循環(huán)期間，即計數(shù)器4600被重置之前，計數(shù)值CNT₁沒有達到第一閾值TH₁時，PWM循環(huán)過短。例如，在所考慮的實施例中，這通過驗證電路4612來實現(xiàn)，驗證電路4612在輸入處接收來自計數(shù)器重置電路4602的重置信號RST(或可能的信號PS)和來自比較器4604的比較信號。具體地，該驗證電路4612被配置為，當新的PWM周期開始時，即當計數(shù)器4600的新的重置發(fā)生時，生成指示計數(shù)值CNT₁小于第一閾值TH₁的錯誤信號ERR₁。

在各種實施例中，一旦檢測到錯誤，子電路460就可以將錯誤信號ERR₁和/或ERR₂的值存儲在諸如寄存器或觸發(fā)器的存儲器中。例如，在各種實施例中，每個錯誤信號被連接到置位重置觸發(fā)器或鎖存器的置位輸入。

圖12示出了子模塊480的第一實施例。

如前所述，第二子模塊480被配置為分析PWM信號的接通和關斷持續(xù)時間。

在所考慮的實施例中，子模塊480包括配置為分別確定PWM周期的接通和關斷持續(xù)時間是否在給定限度內的兩個電路482_ON和482_OFF。

在所考慮的實施例中，電路482_ON和482_OFF基本上具有圖10所示的電路460的架構。

在這一點上，圖13所示的是通用電路482，其可以用于電路482_ON和482_OFF二者。具體地，還在這種情況下，電路482還包括計數(shù)器4820(可能具有與之相關聯(lián)的計數(shù)器重置電路4822)、兩個比較器4824和4826(可能具有與之相關聯(lián)的相應的閾值寄存器4828和4830)和驗證電路4832。具體地，電路類似于子模塊460進行操作，唯一的區(qū)別是當PWM信號為高(對于電路482_ON)時或當PWM信號為低(對于電路482_OFF)時，計數(shù)器4820被啟用。

因此，類似于電路460，計數(shù)器4820將在每個新的PWM周期處被重置，并且計數(shù)器4820將在每個時鐘循環(huán)處改變(增加或減少)計數(shù)器4820的計數(shù)值CNT₂。然而，在這種情況下，僅當PWM信號為高(對于電路482_ON)或低(對于電路482_OFF)時，即計數(shù)值CNT₂指示信號PWM的接通/關斷持續(xù)時間時，計數(shù)器4820被啟用。因此，類似于電路460，該計數(shù)值可以在比較器4824和4826處與兩個閾值TH₃和TH₄作比較。

例如，在電路482_ON的情況下，當計數(shù)值CNT₂大于閾值TH₄時，比較器4826將生成錯誤信號ERR₄，從而指示接通持續(xù)時間過長。相反，驗證電路4832被配置為，當計數(shù)值CNT₂小于第一閾值TH₃并且新的PWM周期開始時，生成錯誤信號ERR₃，從而指示接通持續(xù)時間過短。

類似地，在電路482_OFF的情況下，當計數(shù)值CNT₂大于閾值TH₄時，比較器4826將生成錯誤信號ERR₆，從而指示關斷持續(xù)時間過長。相反，驗證電路4832被配置為，當計數(shù)值CNT₂小于第一閾值TH₃并且新的PWM周期開始時生成錯誤信號ERR₅，從而指示關斷持續(xù)時間過短。

通常，代替使用PWM周期信號PS，計數(shù)器重置電路4822還可以與信號PWM一起操作，以便于檢測新的PWM循環(huán)。例如，在這種情況下，計數(shù)器重置電路4822可以檢測信號PWM中的上升沿(或者替代地下降沿)，以便于重置計數(shù)器4820。因此，該實施例允許檢測信號PWM中的尖峰，因為這種尖峰將重置計數(shù)器4820。這也適用于電路460的計數(shù)器重置電路4602。因此，通常，信號PS僅僅是可選的。

圖14示出了電路482的第二實施例，其中由電路4822提供的重置信號RST直接對應于PWM信號(對于電路482_OFF)或者對應于反相PWM信號(對于電路482_ON)。在這種情況下，計數(shù)器4820也不需要使能端口。

實際上，如圖15所示，在電路482_ON的示例處，當PWM信號為低時，重置信號將保持計數(shù)器4820被重置，并且當信號PWM為高時，計數(shù)器4820將開始計數(shù)。因此，驗證電路4832可以確定在比較器4824的輸出處的比較信號CMP₂是否在重置信號RST的下一上升沿處被設置。

然而，上述實施例沒有考慮在接通持續(xù)時間和關斷持續(xù)時間之間確實存在關系。事實上，假設PWM循環(huán)的持續(xù)時間T_PWM是正確的(其已經由電路460驗證)，過長的接通持續(xù)時間T_ON(設置信號ERR₄)將自動地暗示過短的關斷持續(xù)時間T_OFF(設置信號ERR₅)，并且類似地，過短的接通持續(xù)時間T_ON(設置信號ERR₃)將自動地暗示過長的關斷持續(xù)時間T_OFF(設置信號ERR₆)。

因此，僅使用電路482_ON或482_OFF中的一個也是足夠的，或者當使用兩個電路時，框4824、4828和4832是冗余的。

在這方面，圖16示出了具有降低的復雜性的完整子模塊480的實施例，其中框4824、4828和4832已經被移除。

因此，在所考慮的實施例中，子模塊480包括兩個計數(shù)器4820_ON和4820_OFF。第一計數(shù)器4820_ON在信號PWM為高時被啟用，而當信號PWM為低時被重置。如上所述，這可以通過計數(shù)器重置電路4822中的反相器來實現(xiàn)，即，用于計數(shù)器4820_ON的重置信號RST_ON可以對應于反相信號PWM。相反，第二計數(shù)器4820_OFF在信號PWM為低時被啟用，而當信號PWM為高時被重置。如前所述，這可以通過將信號PWM直接用作計數(shù)器4820_OFF的重置信號RST_OFF來實現(xiàn)。

因此，在所考慮的實施例中，計數(shù)器4820_ON的計數(shù)值CNT_2,ON將指示接通持續(xù)時間T_ON，并且計數(shù)器4820_OFF的計數(shù)值CNT_2,OFF將指示關斷持續(xù)時間T_OFF。

在所考慮的實施例中，在比較器4826_ON處將計數(shù)值CNT_2,ON與閾值TH_ON作比較，以便于確定接通持續(xù)時間T_ON是否過長，并且比較器4826_ON的輸出被用作錯誤信號ERR_ON。如上所述，閾值TH_ON可以被存儲在寄存器4830_ON中，寄存器4830_ON可以經由模塊50通過控制信號48_ON來被編程。

類似地，可以在比較器4826_OFF處將計數(shù)值CNT_2,OFF與閾值TH_OFF作比較，以便于確定關斷持續(xù)時間T_OFF是否過長，并且比較器4826_OFF的輸出可以用作錯誤信號ERR_OFF。而且在這種情況下，閾值TH_OFF可以被存儲在寄存器4830_OFF中，其可經由模塊50通過控制信號48_OFF編程。

然而，該實施例沒有考慮在給定時間事實上僅計數(shù)器4820_ON或4820_OFF中的一個將被啟用。

因此，實際上，單個計數(shù)器可以用于子模塊480。

圖17示出了具有單個計數(shù)器4800的子模塊480的第一實施例。

具體地，在所考慮的實施例中，計數(shù)器4800被配置為響應于重置信號RST來重置計數(shù)值CNT₃。具體地，該重置信號RST由計數(shù)器重置電路4802在信號PWM的每個上升沿和每個下降沿處生成。因此，計數(shù)器4802改變(基于使用的計數(shù)器而增加或減少)計數(shù)值CNT₃，直至在信號PWM中出現(xiàn)新的上升沿或下降沿。

在所考慮的實施例中，計數(shù)值CNT₃被提供給比較器4806。具體地，該比較器4806被配置為，根據(jù)信號PWM的值將計數(shù)值CNT₃與接通閾值TH_ON(信號PWM為高)或關斷閾值TH_OFF(信號PWM為低)作比較。例如，在所考慮的實施例中，通過復用器4814執(zhí)行選擇。再次，這些閾值可以被存儲在相應的寄存器4810_ON和4810_OFF中，其可以經由模塊50通過控制信號48_ON和48_OFF來編程。

因此，當信號PWM為高時，計數(shù)值CNT₃指示接通持續(xù)時間T_ON，并且比較器4806指示接通持續(xù)時間T_ON是否過長，例如大于閾值TH_ON。相反，當信號PWM為低時，計數(shù)值CNT₃指示關斷持續(xù)時間T_OFF，并且比較器4806指示關斷持續(xù)時間T_OFF是否過長，例如大于閾值TH_OFF。因此，可以使用簡單的解復用器4816，解復用器4816在輸入處接收由比較器4806提供的比較信號并且通過信號PWM來驅動，以便于生成分別指示接通持續(xù)時間T_ON或關斷持續(xù)時間T_OFF是否過長的相應錯誤信號ERR_ON和ERR_OFF。

圖18示出了子模塊480的替代實施例，其中使用向上和向下計數(shù)器4800，從而避免了對復用器和解復用器的需要。

具體地，在所考慮的實施例中，計數(shù)器4800被配置為響應于重置信號RST來重置計數(shù)值CNT₃。具體地，在信號PWM的每個上升沿和每個下降沿，由計數(shù)器重置電路4802生成該重置信號RST。因此，計數(shù)器4800改變(基于選擇信號二增加或減小)計數(shù)值CNT3，直至信號PWM中的故障邊沿的新的上升發(fā)生。具體地，計數(shù)器4800被配置為根據(jù)信號PWM的值來增加或減小計數(shù)值CNT₃。例如，在所考慮的實施例中，當信號PWM為高時計數(shù)值CNT₃增加，而當信號PWM為低時計數(shù)值CNT₃減小。

在所考慮的實施例中，將計數(shù)值CNT₃提供給兩個比較器4806_ON和4806_OFF。

具體地，比較器4806_ON被配置為將計數(shù)值CNT₃與接通閾值TH_ON作比較，并且比較器4806_OFF被配置為將計數(shù)值CNT₃與關斷閾值TH_OFF作比較。

因此，如圖18所示，當信號PWM為高時，計數(shù)值CNT₃可以具有指示接通持續(xù)時間T_ON的正值，并且比較器4806_ON指示接通持續(xù)時間T_ON是否過長，即，是否大于設置為正值的閾值TH_ON。相反，當信號PWM為低時，計數(shù)值CNT₃可以具有指示關斷持續(xù)時間T_OFF的負值，并且比較器4806_OFF指示關斷持續(xù)時間T_OFF是否過長，即是否小于通常設置為負值的閾值TH_OFF。因此，在所考慮的實施例中，比較器4806_ON和4806_OFF的輸出可以分別用作指示接通持續(xù)時間T_ON或關斷持續(xù)時間T_OFF是否過長的錯誤信號ERR_ON和ERR_OFF。

因此，在所考慮的實施例中，計數(shù)器重置電路4802檢測信號PWM的邏輯電平，并且在每個邏輯電平改變時，其重置計數(shù)器4800。此外，信號PWM指示計數(shù)器4800必須作為向上計數(shù)器還是向下計數(shù)器進行操作，例如，如果信號PWM的邏輯電平為高，則計數(shù)器4800可以向上計數(shù)，而如果信號PWM的邏輯電平為低，則計數(shù)器4800可以向下計數(shù)。

結果，在正確操作的情況下，計數(shù)器4800如圖19所示進行計數(shù)。如果PWM信號的接通時間T_ON的持續(xù)時間比期望持續(xù)時間長，則比較器4806_ON輸出改變，并且經由信號ERR_ON用信號通知故障。相反，如果PWM信號的關斷時間T_OFF的持續(xù)時間比期望時間長，則比較器4806_OFF輸出改變，并且經由信號ERR_OFF用信號通知故障。

例如，當PWM配置參數(shù)42改變和/或處于新的PWM周期時，由模塊50通過控制信號48_ON和48_OFF及時執(zhí)行閾值TH_ON和TH_OFF的設置。如前所述，優(yōu)選地，這些閾值根據(jù)PWM配置參數(shù)42來確定。

通常，閾值TH_ON和TH_OFF的適當選擇是取決于應用的。例如，在信號PWM為高時計數(shù)器4800表現(xiàn)為向上計數(shù)器的情況下，模塊50可以使用以下關系：

TH_ON＝C_RES,UP+(C_{PWM_ON,N}+X₃) (6)

TH_OFF＝C_RES,DOWN-(C_{PWM_OFF1,N}+C_{PWM_OFF1,N-1}+X₄) (7)

其中C_RES,UP和C_RES,DOWN分別是當計數(shù)器4800作為向上計數(shù)器或向下計數(shù)器操作時的重置值，C_{PWM_ON,N}、C_{PWM_OFF1,N}和C_{PWM_OFF2,N-1}分別是時鐘信號CLK₂的多個時鐘循環(huán)中的PWM周期N的接通時間T_ON、PWM周期N的初始關斷時間T_OFF1和PWM周期N-1的最終關斷時間T_OFF2，并且X₃和X₄是表示所接受容差的同一時鐘的一個或多個時鐘循環(huán)。

類似地，在信號PWM為高時計數(shù)器4800表現(xiàn)為向下計數(shù)器的情況下，模塊50可使用以下關系：

TH_ON＝C_RES,DOWN–(C_{PWM_ON,N}+X₃) (8)

TH_OFF＝C_RES,UP+(C_{PWM_OFF1,N}+C_{PWM_OFF1,N-1}+X₄) (9)

然而，在這種情況下，比較器4604和4606的輸入也必須被切換，即，當計數(shù)值CNT₃小于閾值TH_ON時，比較器4604指示錯誤，并且當計數(shù)值CNT₃大于閾值TH_OFF時，比較器4606指示錯誤。

在各種實施例中，一旦檢測到錯誤，子電路480就可以將錯誤信號ERR_ON和/或ERR_OFF的值存儲在存儲器(例如寄存器或觸發(fā)器)中。例如，在各種實施例中，每個錯誤信號被連接到置位重置觸發(fā)器或鎖存器的置位輸入。

因此，通常，子電路480確定指示接通持續(xù)時間T_ON的計數(shù)值和指示關斷持續(xù)時間T_OFF的計數(shù)值。例如，在圖17和圖18所示的實施例中，為此目的使用相同的計數(shù)器4800，

接下來，子電路480將指示接通持續(xù)時間T_ON的計數(shù)值與接通閾值TH_ON作比較，以便于確定接通持續(xù)時間T_ON是否大于最大接通持續(xù)時間。如上所述，基于計數(shù)器的操作，比較實際上可以在電路級確定計數(shù)值是否小于最大閾值。然而，該比較仍然確定接通持續(xù)時間T_ON是否大于最大接通持續(xù)時間，并且當接通持續(xù)時間T_ON大于最大接通持續(xù)時間時可能生成錯誤信號ERR_ON。

類似地，子電路460將指示關斷持續(xù)時間的值與關斷閾值TH_OFF作比較，以便于確定關斷持續(xù)時間T_OFF是否大于最大關斷持續(xù)時間，并且當關斷持續(xù)時間T_OFF大于最大關斷持續(xù)時間時可能生成錯誤信號ERR_OFF。

因此，相對于已知的解決方案，本文公開的解決方案具有顯著的優(yōu)點。實際上，類似于圖7所示的讀回方法，故障檢測電路460利用實際PWM信號操作，因此還允許監(jiān)視高功率PWM信號。然而，該解決方案最多在PWM循環(huán)結束時直接檢測可能的PWM故障，而不會顯著影響整個設備的尺寸。

當然，在不損害本實用新型的原理的情況下，結構和實施例的細節(jié)可以相對于僅作為示例在此描述和示出的內容而廣泛地變化，而不脫離如由隨后的權利要求所限定的本實用新型的范圍。