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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Leistungszufuhr zu einer Last, insbesondere in Verbindung mit einem Lebensdauertest, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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In diesem Zusammenhang offenbart die Druckschrift
DE 10 2007 007 529 A1 eine Testvorrichtung zum Testen von Prüflingen unter Temperatur, wobei die Testvorrichtung einen Tester zur Durchführung des Tests sowie weitere Elemente aufweist, in denen die Prüflinge angeordnet und zur Durchführung des Tests bereitgestellt werden. Die Testvorrichtung umfasst mehrere Kammern, in die ein Prüfling eingesetzt werden kann, und es können die Kammern auf einem vorbestimmten Weg bewegt werden, wobei eine Kammer mit einem Prüfling zur Durchführung eines Tests vor dem Tester positioniert wird. Nach dem Ende des Tests wird die vor dem Tester angeordnete Kammer weggeführt und durch eine weitere Kammer mit einem neuen Prüfling ersetzt. Es werden somit schrittweise die Kammern zu dem Tester gebracht und nach Abschluss des Tests weggefahren, so dass sie neu mit einem Prüfling bestückt werden können. Der Test umfasst in Abhängigkeit von der Art des Prüflings entsprechende Einzelprüfungen, wobei diese auch im Zusammenhang mit verschiedenen Temperaturen durchgeführt werden können. Hierbei besteht die Möglichkeit, eine bestimmte gewünschte Temperatur in Verbindung mit einem vorwählbaren Gradienten einzustellen. Es erfolgt eine kontinuierliche Temperaturüberwachung. Es können für elektronische Schaltungen hohe und niedrige Temperaturen (beispielsweise auch unter 0°C) eingestellt werden. Eine gewünschte Temperaturkennlinie kann einer jeweiligen Temperatureinstellung und Temperaturregelung zu Grunde gelegt werden.
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Die Druckschrift
DE 11 2005 001 303 T5 offenbart ein Verfahren zur Überwachung einer Einbrennvorrichtung, wobei während eines Einbrenntests (burn-in test) verschiedene Temperaturen eingestellt werden können. Hierzu sind verschiedene Heizeinrichtungen vorgesehen, wobei jede Heizeinrichtung einen Temperatursensor aufweist und mit einer Steuerungseinrichtung verbunden ist. Hierbei wird die Temperatur innerhalb einer Kammer, in der die Prüflinge angeordnet sind, überwacht. Im Sinne einer Regelung kann überprüft werden, ob eine eingestellte Solltemperatur erreicht ist. Das Heizgerät, das mit jedem einer Mehrzahl von Prüflingen in Kontakt gebracht wird, kann hinsichtlich seiner Heizleistung mittels Pulsbreiten-Modulations-Signalen angesteuert werden.
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Des Weiteren offenbart die Druckschrift
WO 2011/057 904 A1 ein Sensorsystem sowie ein Diagnosegerät, die zur Funktionsüberwachung von elektronischen Bauelementen eingesetzt werden, um Störungen rechtzeitig erkennen zu können. Die Überwachung kann nach verschiedenen Kriterien erfolgen. Im Einzelnen kann ein Sensorgerät eine Stromaufprägungseinrichtung aufweisen, durch welche einem Versorgungsstrom an den entsprechenden Anschlüssen ein oder mehrere Diagnosesignale aufprägbar sind. Einem Versorgungsstrom wird somit eine Diagnoseinformation aufgeprägt, die mittels einer Modulation des Versorgungsstroms bereitgestellt wird. Es können in dem Diagnosegerät beispielsweise Überwachungseinrichtungen in Form von Temperatursensoren vorgesehen sein, die beispielsweise eine an einem sensitiven Element herrschende Temperatur messen. Entsprechende Ergebnisse können mittels der Diagnoseinformation übertragen werden.
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Im Allgemeinen werden an einen Kunden zu liefernde Produkte von einem jeweiligen Hersteller vor der Auslieferung einer Prüfung auf Funktionsfähigkeit und Haltbarkeit unterzogen. Dies ist besonders wichtig bei Schaltungsanordnungen mit elektrischen und elektronischen Bauelementen, wobei die Schaltungsanordnung auch eine größere Komplexität und damit eine Vielzahl von unterschiedlichen Bauelementen aufweisen kann. Eine Funktionsprüfung kann somit entsprechend aufwändig sein.
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Im Bereich der Elektrotechnik und Elektronik werden die einzelnen diskreten Bauelemente sowie auch integrierte Schaltkreise einer eingehenden Prüfung unterzogen, bevor sie im Verbund mit anderen Bauelementen in ein Gerät eingebaut oder auch auf einer Leiterplatte oder Platine (Funktionsbaugruppe) angeordnet werden. In jedem Fall ist auch das ganz oder zumindest teilweise fertig gestellte Gerät oder die Leiterplatte in verschiedenen Fertigungszuständen hinsichtlich seiner Funktion zu überprüfen.
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Diese Überprüfung betrifft die allgemeine grundsätzliche Funktion, die die auf der Leiterplatte angeordnete Schaltungsanordnung (in einigen Fällen auch mehrere separate oder verbundene Schaltungsanordnungen) erfüllen muss. Hierzu werden tatsächliche im normalen Einsatz vorkommende Signale an die Leiterplatte angelegt, und es kann bei der Auswertung von Ausgangssignalen der Leiterplatte bestimmt werden, ob die Funktion erfüllt wird, wobei auch von Interesse sein kann, innerhalb welcher Toleranzbereiche die Ausgangssignale vorliegen. Es wird bei einem derartigen Test von üblichen Betriebsbedingungen ausgegangen, wobei diese Betriebsbedingungen auch die üblichen vorherrschenden Umgebungsbedingungen der jeweiligen Leiterplatte beim Einsatz erfassen sollen. Die Leiterplatte oder damit in Verbindung stehende Produkte werden erst nach erfolgreicher und teilweise mehrfacher Prüfung ausgeliefert.
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Ist bekannt, dass Bauelemente oder Leiterplatten bei Umgebungsbedingungen eingesetzt werden, die zu einer erhöhten Belastung führen, wie beispielsweise einer mechanischen Belastung durch Rütteln oder Schwingungen, oder einer thermischen Belastung mit Übertemperaturen, dann ist auch eine Überprüfung erforderlich, ob die Leiterplatte oder das damit in Verbindung stehende Produkt auch bei diesen extremen Umgebungsbedingungen die Funktion erfüllt und eine Langzeitstabilität erwartet werden kann.
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Beispielsweise unterliegen Bauelemente und Leiterplatten, die in der Nähe einer starken Wärmequelle angeordnet sind, einer erhöhten thermischen Belastung, die auch stärkeren Schwankungen unterliegen kann. Derartige thermische Belastungen treten beispielsweise in Kraftfahrzeugen auf, wenn diese in einer Umgebung mit grundsätzlich erhöhten Temperaturen (z. B. bei starker Sonneneinstrahlung) betrieben werden. Auch können in einem Motorraum eines Kraftfahrzeuges zumindest kurzzeitig stark erhöhte Temperaturen auftreten, wenn beispielsweise die Brennkraftmaschine während einer längeren Zeitdauer mit großer Leistung in warmer Umgebung betrieben wird und das Fahrzeug anhalten muss, oder wenn eine größere Leistung bei vergleichsweise niedrigen Drehzahlen (und damit geringerer Kühlung) gefordert wird. Es ist dabei erforderlich, in Verbindung mit einer Testanordnung für zu prüfenden Geräte die entsprechenden Rahmenbedingungen bereitzustellen, sodass eine Überprüfung (Test) unter den annähernd realen Bedingungen einer möglichen erhöhten Temperatur durchgeführt werden kann und auch hinsichtlich der Funktionsfähigkeit und der Lebensdauer aussagekräftig ist.
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Ein entsprechender Testzyklus zum Überprüfen von elektrischen oder elektronischen Bauelementen oder auch einer mit derartigen Bauelementen bestückten Leiterplatte wird in Abhängigkeit von Anforderungen und Spezifikationen eines Kunden im Hinblick auf den Einsatz der Bauelernente oder der Leiterplatte bestimmt. Hierbei werden häufig für den Test Temperaturbereiche verwendet, die am Rand des im normalen Betrieb auftretenden Temperaturbereichs bei der Anwendung durch den Kunden liegen. Werden beispielsweise Steuerschaltungen auf einer Leiterplatte mit entsprechenden Leistungsbauelementen und Elektrolytkondensatoren zum Einsatz in ein Kraftfahrzeug zur Ansteuerung von Elektromotoren für Hilfsbetriebe betrachtet, dann können dort Testzyklen bei erhöhten Temperaturen von beispielsweise 90°C bis 110°C verwendet werden. Im Einzelnen werden dabei die Leiterplatten oder auch die modular ausgeführten Geräte den wechselnden Temperaturen in diesem Temperaturbereich ausgesetzt ist, und es wird mittels der Ansteuerung entsprechender elektrischer Signale und der Auswertung der Ausgangssignale die Funktion überprüft. Hierbei werden die Ausgangssignale, die in Abhängigkeit von der Funktion und den Ansteuerungssignalen in der zu überprüfenden Schaltungsanordnung (auf der Leiterplatte) gebildet werden, mit Soll-Signalen verglichen. In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis kann auf die Funktionsfähigkeit der Schaltungsanordnung bzw. der Leiterplatte geschlossen werden.
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Im Falle des Erfordernisses einer Überprüfung der Leiterplatte bei erhöhten Temperaturen, wie sie häufig von Kunden der Leiterplatte vorgeschrieben werden, wird die Temperatur zur Überprüfung eines Gerätes, eines diskreten Bauelements oder der Leiterplatte in einer entsprechenden Umgebung, beispielsweise in einem Prüfschrank erzeugt, wobei die erzeugte Wärme von Außen auf den Prüfling beispielsweise in Form der Leiterplatte einwirkt. Eine Temperaturerfassung im Prüfschrank und auch auf der Leiterplatte ist erforderlich, um genaue Grunddaten für eine verlässliche Prüfung zu erhalten.
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Wird zur Simulation eines realen Betriebs der Prüfling, wie beispielsweise die Leiterplatte, mit elektrischen Signalen angesteuert, dann erzeugt die Zufuhr von Spannungen und Strömungen eine entsprechende Verlustleistung in dem Gerät oder der Leiterplatte, sodass hierdurch ebenfalls ein Beitrag zur Erhöhung der Temperatur vorliegt. Es muss somit bei der Bestimmung der Temperatur des Prüflings und seiner Prüfumgebung die Eigenwärme bei dem Betrieb des Prüflings (der Leiterplatte) berücksichtigt werden.
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Werden die vorstehenden angegebenen Leiterplatten mit einer Schaltungsanordnung zum Zuführen einer Leistung zu einer Last, beispielsweise zu einem Elektromotor eines Lüfters in einem Kraftfahrzeug betrachtet, dann besteht neben weiteren Erfordernissen die Notwendigkeit, dass die Schaltungsanordnung oder die Leiterplatte mit den entsprechenden elektrischen oder elektronischen Bauelementen auch in einem Temperaturbereich von 110°C betriebsfähig sein muss. Hierbei bedeutet betriebsfähig die Möglichkeit, der angeschlossenen Last, wie des Elektromotors, in gesteuerter Weise und damit in Verbindung mit einer Taktung von Ausgangssignalen eine veränderliche Leistung zuzuführen.
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Im Allgemeinen werden Lebensdauertests bei etwa 110°C durchgeführt und betreffen die Eigenschaften der Schaltungsanordnung und der Leiterplatte, wie die Fähigkeit, in getakteter Weise einer angeschlossenen Last eine Leistung zuzuführen, die in Verbindung mit der Taktung gesteuert oder geregelt werden kann. Wird die Schaltungsanordnung oder die Leiterplatte mit entsprechenden Taktsignalen (beispielsweise mit pulsbreitenmodulierten Signalen, PWM-Signalen) zur steuerbaren oder regelbaren Leistungszufuhr zur Last beaufschlagt, und liegt des Weiteren eine erhöhte Umgebungstemperatur und damit auch eine Leiterplattentemperatur von etwa 110°C vor, dann erfolgt zum Schutz der auf der Leiterplatte angeordneten elektrischen und elektronischen Bauelemente ein Aussetzen des Taktes, wobei dann zur Sicherstellung eines Betriebs, beispielsweise der Last in Form eines Lüfters im Kraftfahrzeugbereich, dieser mit der vollen Leistung angesteuert wird.
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Hierbei werden die Leistungsbauelemente auf der Leiterplatte vollständig durchgeschaltet. Die Schaltungsanordnung auf der Leiterplatte nimmt diese Maßnahme selbsttätig vor, wobei eine Temperaturerfassung auf der Leiterplatte und/oder der unmittelbaren Umgebung durchgeführt wird. Bei dem vollständigen Durchschalten der Leistungsbauelemente liegt in diesem Fall ungeachtet der maximalen Leistungszufuhr zu der angeschlossenen Last eine geringere Verlustleistung der Bauelemente auf der Leiterplatte vor, sodass damit eine geringere zusätzliche Eigenerwärmung in folge des vollständigen Durchschaltens und des Aussetzens einer Taktung auftritt. Wird im Betrieb oder auch während der Prüfung bei der entsprechenden Temperatur von etwa 110°C dieser Betriebszustand (Umgebungsbedingungen) erfasst, dann kann aus Gründen der Sicherheit ein vollständiges Einschalten (Durchschalten) der Leistungsbauelemente bereitgestellt werden. Dies ist auch angesichts der höhen Umgebungstemperatur gerechtfertigt.
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Hierdurch wird eine übermäßige Eigenerwärmung der Leistungsbauteile und insbesondere auch der Elektrolytkondensatoren vermindert, die einer geringeren Strombelastung infolge des Aussetzens der Taktung unterliegen.
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Wird in dem Grenzbereich der Temperatur von etwa 110°C die Taktung ausgesetzt und werden die Leistungsbauelemente (im Allgemeinen Leistungstransistoren) in den leitenden Zustand versetzt, und damit eingeschaltet, dann besteht seitens der auf der betreffenden Leiterplatte ausgebildeten Steuerschaltung keine Möglichkeit mehr, die Leistung der angeschlossenen Last zu Steuern oder zu Regeln. Vielmehr wird zur Sicherstellung eines Betriebst der Last (beispielsweise eines Lüftermotors) die volle Leistung zugeführt, sodass zumindest der Betrieb der Last gewährleistet ist, auch wenn sich die Leiterplatte in Bezug auf die eigenen oder in der Umgebung herrschenden Temperaturbedingungen in ihrem Grenzbereich befinden.
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Somit ist in dem Temperatur-Grenzbereich von mehr als 110°C in Verbindung mit beispielsweise einem entsprechenden Prüfzyklus (thermische Belastung) eine Steuerbarkeit oder Regelbarkeit der der Last zugeführten Leistung durch das Aussetzen der Taktung nicht mehr möglich. Die Schaltung geht vielmehr nach der Erfassung einer Temperatur von mehr als 110°C selbsttätig entsprechend einer vorbestimmten Programmierung oder im Zusammenhang mit einer Steuerung von außen in einen vereinfachten Betrieb über, bei dem der Last eine nicht mehr veränderbare Leistung zugeführt wird. Grundsätzlich ist auch ein vollständiges Abschalten möglich.
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Ein derartiges Verhalten einer zu überprüfenden Schaltungsanordnung oder Leiterplatte ist in 5 dargestellt. 5 zeigt eine zeitabhängige Temperaturkennlinie K (Zeitdiagramm, Prüfkennlinie) wie sie gemäß einem bekannten Prüfverfahren verwendet wird. In einem vergleichsweise niedrigen Temperaturbereich von unter 110°C erfolgt zwischen den Zeitpunkten t0 und t1, zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 und ab dem Zeitpunkt t4 (Bereiche A) die übliche Ansteuerung der mit der Schaltungsanordnung oder Leiterplatte verbundenen Last mit getakteten Signalen, wobei die Funktionsfähigkeit der Leiterplatte (Schaltungsanordnung) überprüft werden kann. In den Bereichen A erfolgt somit in Abhängigkeit von einem Leistungsbedarf der Last ein entsprechendes Takten der zugeführten elektrischen Leistung (elektrische Signale, Ausgangssignale).
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In den weiteren Zeitbereichen, die mit B bezeichnet sind und zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 sowie zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 liegen, tritt eine erhöhte Temperatur von mehr als 110°C, beispielsweise eine Temperatur von 120°C auf (erhöhte thermische Belastung). In den Bereichen B tritt gemäß der Eigensteuerung durch die Schaltungsanordnung nach der Erfassung der auftretenden Temperatur oder entsprechend eine Steuerung von außen keine Ansteuerung der angeschlossenen Last mit getakteten Signalen mehr auf, da in den Bereichen B durch die ohnehin erhöhte Temperatur, die von außen auf die Leiterplatte einwirkt, eine Gefahr für die Bauelemente auftreten würde, wenn durch Eigenwärme der Bauelemente, beispielsweise der Elektrolytkondensatoren und der Leistungstransistoren, eine größere Eigenwärme (Verlustwärme) hinzu käme. Bei einem erhöhten Temperaturbereich über einer vorbestimmten Grenztemperatur kann somit die Schaltungsanordnung oder die zugehörige Leiterplatte infolge eines erforderlichen Aussetzens der Taktung der Ausgangsignale zum Schutze der Bauelemente eine Prüfung der Steuerbarkeit oder Regelbarkeit der der Last zugeführten Leistung nicht durchgeführt werden.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern der Leistungszufuhr einer Last sowie eine zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens derart auszugestallten, dass auch in einem höheren Temperaturbereich eine Funktion eines Prüflings hinsichtlich Steuerbarkeit oder Regelbarkeit der einer Last zuzuführenden Leistung gewährleistet ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung einer Leistungszufuhr zu einer Last gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 11, sowie durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern der Leistungszufuhr einer Last umfasst die folgenden Schritte: Erfassen einer in der Vorrichtung herrschenden Temperatur mittels zumindest eines Temperatursensors, Bereitstellen einer ersten Sicherheitsfunktion, wenn die erfasste Temperatur nicht größer ist als eine vorbestimmte erste Übertemperatur, Bereitstellen einer zweiten Sicherheitsfunktion, wenn die erfasste Temperatur größer ist als die vorbestimmte erste Übertemperatur, und erneutes Bereitstellen der ersten Sicherheitsfunktion, wenn die erfasste Temperatur absinkt und die erste Übertemperatur erreicht, wobei die erste Sicherheitsfunktion das ständige Takten der der Last zugeführten Leistung und die zweite Sicherheitsfunktion ein zeitweiliges Takten der der Last zugeführten Leistung umfasst.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der zugehörigen Vorrichtung kann somit auch in einem extremen Temperaturbereich, und insbesondere in einem erhöhten Temperaturbereich bei der Prüfung einer auf einer Leiterplatte ausgebildeten Schaltungsanordnung eine Steuerbarkeit oder Regelbarkeit der einer Last zuzuführenden Leistung erreicht werden. Zumindest kann während vorbestimmter Zeiten die Steuerungsfunktion oder Regelungsfunktion aufrechterhalten werden, sodass die grundsätzliche Möglichkeit der Steuerungsfunktion oder Regelungsfunktion in Abhängigkeit von einem erfassten Temperaturbereich überprüft werden kann. Bei dem zeitweiligen Aufrechterhalten der Steuerungs- und/oder Regelungsfunktion wird ein Beschädigen oder Zerstören der betreffenden Leiterplatte oder der darauf angeordneten elektrischen oder elektronischen Bauelemente vermieden. Vielmehr können die Bauelemente während einer vorbestimmten vergleichsweise kurzen Zeitdauer in der üblichen Weise mit getakteten Signalen betrieben werden.
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Das Verfahren zur Leistungszufuhr zu einer Last sowie die zugehörige Vorrichtung berücksichtigen somit die zeitlichen Bedingungen und Temperaturbedingungen in der Umgebung der Vorrichtung in der Weise, dass die Strategie einer Prüfung optimiert werden kann und gleichzeitig die beteiligten Bauelemente der Vorrichtung geschützt sind. Es können damit gleichzeitig verlässliche Messergebnisse hinsichtlich der Funktionsfähigkeit der Schaltungsanordnung oder der Vorrichtung erhalten werden und es kann eine Beschädigung oder Zerstörung beteiligter Bauelemente wirksam vermieden werden.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Vorrichtung können Messwerte in simulierten Betriebszuständen erzielt werden, die beispielsweise ein Kunde für den Einsatz der betreffenden Vorrichtung (Schaltungsanordnung oder Leiterplatte) in seinem Lastenheft angegeben hat. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren kann somit der Hersteller bei der Prüfung seiner Produkte (der Vorrichtung) vor einer Auslieferung auf einfache Weise den hohen und teilweise wechselnden Anforderungen eines Lastenheftes gerecht werden, indem unter realistischen und sehr strengen Bedingungen die vollständige Funktion überprüft werden kann. Es kann dabei die Vorrichtung in der üblichen Bestückung mit den Bauelementen einen normalen Betrieb in einem nicht erhöhten Temperaturbereich ausgeführt sein. Stärkere Bauelemente mit einer größeren Beständigkeit bei vollem Betrieb und einer erhöhten Temperatur (d. h. bei einer erhöhten thermischen Belastung) sind nicht erforderlich.
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Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.
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Die zweite Sicherheitsfunktion kann das getaktete Zuführen einer Leistung zur Last während einer Zuführungs-Zeitdauer erlauben, die kürzer ist als eine Zeitdauer, während der die Temperatur größer als die erste Übertemperatur ist.
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Die Vorrichtung kann eine Leiterplatte umfassen und die Erfassung der herrschenden Temperatur kann das Erfassen der Temperatur innerhalb der Vorrichtung (1) oder auf der Leiterplatte umfassen.
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Die zweite Sicherheitsfunktion kann in der Zeitdauer, während der die erfasste Temperatur größer ist als die erste Übertemperatur und außerhalb der Zuführungs-Zeitdauer eine maximale Leistungszufuhr zur Last erlauben.
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Die zweite Sicherheitsfunktion kann ein Takten der der Last zugeführten Leistung bei einer erfassten Temperatur höher als die erste Übertemperatur lediglich in der Zuführungs-Zeitdauer zulassen.
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Die zweite Sicherheitsfunktion kann ausgebildet sein, bei aufeinanderfolgenden Zeiten mit einer erfassten Temperatur höher als die erste Übertemperatur die jeweilige Zuführungs-Zeitdauer in Abhängigkeit von einer jeweiligen Zwischenzeitdauer hinsichtlich der Dauer zu verändern.
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Die zweite Sicherheitsfunktion kann ausgebildet sein, bei aufeinanderfolgenden Zeiten mit einer erfassten Temperatur höher als die erste Übertemperatur die Zuführungs-Zeitdauer kürzer als die jeweilige vorhergehende Zuführungs-Zeitdauer einzustellen, wenn die Zwischenzeitdauer zur vorhergehenden Zeitdauer mit einer Temperatur höher als die erste Übertemperatur kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
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Die zweite Sicherheitsfunktion kann ausgebildet sein, bei aufeinanderfolgenden Zeiten mit einer erfassten Temperatur größer als die erste Übertemperatur die nachfolgende Zuführungs-Zeitdauer länger einzustellen als die vorherige Zuführungs-Zeitdauer, wenn die dazwischen liegende Zwischenzeitdauer größer als ein vorbestimmter weiterer Schwellenwert ist.
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Die zweite Sicherheitsfunktion kann bei aufeinanderfolgenden Zeiten mit einer erfassten Temperatur größer als die erste Übertemperatur die jeweiligen aufeinanderfolgenden Zuführungszeiten aufsummieren und ein Takten der der Last zugeführten Leistung während der nachfolgenden Zuführungszeiten während einer Zeitdauer des Einwirkens einer erfassten Temperatur höher als die erste Übertemperatur verhindern, wenn die Summe der Zuführungszeiten einen Maximalwert erreicht.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Anordnung eines Prüflings einer zugehörigen Prüfumgebung,
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2 ein Blockschaltbild des Prüflings in Form der Vorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
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3 ein Temperaturzeitverlauf einer Prüfkennlinie zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung,
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4 ein Temperaturzeitverlauf einer weiteren Prüfkennlinie zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung mit mehreren Zeiten des Auftretens einer zweiten Übertemperatur, und
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5 ein Temperaturzeitverlauf einer Prüfkennlinie zur Veranschaulichung eines Prüfverfahrens mit einem Prüfling gemäß dem Stand der Technik.
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Der grundlegende Aufbau einer Prüfanordnung P zur Prüfung einer Vorrichtung 1 zur Steuerung einer Leistungszufuhr einer Last L gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit 1 gezeigt. 2 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die für die Prüfanordnung P einen Prüfling darstellt.
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Hierzu zeigt 1 im Einzelnen ein Blockschaltbild der verschiedenen Komponenten der Prüfanordnung P, die die Prüfumgebung für die Vorrichtung 1 bildet. Die Vorrichtung 1 kann dabei in Form eines diskreten Bauelements, eines integrierten Schaltkreise oder einer Vielzahl von Bauelementen vorliegen, die auf einer Leiterplatte angeordnet sind.
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Die Vorrichtung 1, die beispielsweise in Form einer Leiterplatte mit der Schaltungsanordnung gemäß 2 ausgebildet ist, ist in einem Prüfraum 2 angeordnet. Der Prüfraum 2, beispietsweise in Form eines schrankförmigen oder kastenförmigen Elements oder Prüfgehäuses 3 umfasst in 1 nicht dargestellte Einrichtungen zur Bereitstellung vorbestimmter klimatischer Bedingungen, und insbesondere Heizeinrichtungen zum Aufheizen des Prüfraums 2 auf vorbestimmte Temperaturen. Das Erreichen einer vorbestimmten Temperatur im Prüfraum 2 kann beispielsweise mittels zumindest eines ersten Temperaturfühlers 4 erfasst werden, wobei sich der zumindest eine erste Temperaturfühler 4 in einer geeigneten Position im Prüfraum 2 in der Nähe der Vorrichtung 1 befindet. In Abhängigkeit von einer unterschiedlichen Temperaturverteilung können somit auch mehrere Temperaturfühler vorgesehen sein.
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Die Prüfanordnung umfasst des weiteren zumindest einen zweiten Temperaturfühler 5, der sich ebenfalls im Prüfraum 2 befindet, jedoch unmittelbar an der Vorrichtung 1 (am Prüfling) angeordnet ist und somit durch entsprechende Ausgangssignale eine Temperaturinformation direkt von der Vorrichtung 1 und somit in der unmittelbaren Umgebung der Vorrichtung 1 oder auch innerhalb eines eigenen Gehäuses der Vorrichtung 1 liefert. Die Ausganssignale des ersten und zweiten Temperaturfühlers 4 und 5 werden einer zentralen Steuereinheit 6 zugeführt.
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Die Steuereinheit 6 ist ausgebildet zur Erfassung erforderlicher Daten und zum Ausgeben von Anweisungen und Ansteuerungssignalen, mittels denen ein nachstehend noch beschriebenes Prüfverfahren zur Prüfung der Vorrichtung 1 bzw. des Prüflings durchgeführt wird.
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Hierzu ist die Steuereinheit 6 über eine erste Verbindung 7 mit den technischen Einrichtungen des Prüfraums 2 bzw. des Prüfgehäuses 3 verbunden zur Ansteuerung des Prüfraums 2 im Hinblick auf die Temperaturbedingungen im Prüfraum 2. Die Steuereinheit 6 ist ferner über eine zweite Verbindung 8 mit der Vorrichtung 1 verbunden, wobei die Vorrichtung 1 hierzu einen Eingangsanschluss E aufweist. Die zweite Verbindung 8 zum Eingangsanschluss E der Vorrichtung 1 dient zum Bereitstellen entsprechender Eingangssignale (Ansteuerungssignale) zur Vorrichtung 1, sodass eine möglichst wirklichkeitsnahe Simulation eines Betriebs durchgeführt werden kann. Anstelle der im normalen Betriebseinsatz am Eingangsanschluss E zugeführten Ansteuerungssignale werden in der Prüfsituation während des Prüfverfahrens ebenfalls Ansteuerungssignale der Vorrichtung 1 zugeführt. Dies sind entsprechende elektrische Größen wie Strom und Spannung zur allgemeinen Leistungsversorgung der Vorrichtung 1, sowie Steuerungssignale zur Durchführung des Betriebs der Vorrichtung 1. Der Betrieb der Vorrichtung 1 umfasst somit die steuerbare oder regelbare Zufuhr einer angemessenen und von weiteren Bedingungen abhängigen Leistung zu der Last L, die an einem Ausgangsanschluss A über eine Ausgangsverbindung 9 mit der Vorrichtung 1 verbunden ist.
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Die Steuerungssignale zur Durchführung des Betriebes der Vorrichtung 1 können Taktsignale und beispielsweise auch Pulsbreiten-Modifikationssignale (PWM-Signale) sein. Ebenfalls kommen LIN, CAN und dergleichen in Betracht. Werden der Vorrichtung 1 zur Steuerung der Leistungszufuhr zu der Last L derartige Signale, und insbesondere getaktete Signale, zugeführt, dann kann über die Schaltverhältnisse beispielsweise der getakteten Signale die Vorrichtung 1 die der Last L zugeführte Leistung einstellen.
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In der Darstellung in 1 ist die Last L als eine Einzellast dargestellt. Die Last L kann beispielsweise ein elektrisches und elektronisches Netzwerk sein zur Aufnahme der von der Vorrichtung 1 über den Ausgangsanschluss A in konstanter oder in gesteuerter Weise abgegebenen Leistung, oder es kann die Last L beispielsweise auch ein Elektromotor sein, der einen Lüfter antreibt, und dessen Leistung (Drehmoment, Drehzahl) mittels der Vorrichtung 1 gesteuert oder geregelt wird. In diesem Fall kommt ein Einsatz zur Kühlung in einem Gerät oder beispielsweise in einem Kraftfahrzeug in Betracht.
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Die Ausgangssignale am Ausgangsanschluss A der Vorrichtung 1 werden hinsichtlich einer korrekten Funktion im Rahmen des Prüfverfahrens mit vorbestimmten korrekten Signalen (Soll-Signale) verglichen zur Bestimmung, ob die Vorrichtung die vorbestimmen Anforderungen zumindest in Verbindung mit dem vorgesehenen Prüfverfahren erfüllt. Zur Erfassung der Ausgangsignale an der Ausgangsleitung 9 ist eine Sensoreinrichtung in Form eines Lastsensors 10 angeordnet. Es werden mittels des Lastsensors 10 die Ausgangssignale der Vorrichtung 1 erfasst und eine entsprechende Information in Form von Erfassungssignalen der Steuereinheit 6 zugeführt.
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Entsprechend einem vorbestimmten und von einem Hersteller oder einem Käufer eines jeweiligen Produkts bestimmten Prüfverfahren führt die Steuereinheit 6 der Vorrichtung 1 vorbestimmte Prüfsignale am Eingangsanschluss E zu, und es werden entsprechende Ausganssignale in Abhängigkeit von einer korrekten Funktion der Vorrichtung 1 am Ausgangsanschluss A zum Zuführen der Last L erwartet. Die der Last L zugeführten elektrischen Werte (Strom, Spannung, Tastverhältnis) werden mittels des Lastsensors 10 erfasst. Im Ergebnis erhält die Steuereinheit 6 einerseits die Gesamtheit der Information hinsichtlich der Prüfumgebung der Vorrichtung 1 in dem Prüfraum 2, und sie ist ferner in der Lage, entsprechend dem beabsichtigten oder erforderlichen Prüfverfahren die zeitliche und hinsichtlich der Signale angemessene Steuerung des Prüfverfahrens durchzuführen. Ein Benutzer oder Anwender der gesamten Prüfanordnung P kann über in 1 nicht gezeigte Eingabe- und Ausgabeeinrichtungen wie eine Tastatur und ein Monitor das Prüfverfahren überwachen und beeinflussen. Ferner kann die Steuereinheit 6 auch mit in 1 nicht gezeigten Komponenten einer Zentraleinheit EDV-Anlage wie einem Hostrechner oder einem Netzwerk verbunden sein. In der Steuereinheit 6 können entsprechende Programme zum teilweise oder vollständigen Steuern eines Prüfablaufs zur Durchführung eines erforderlichen Prüfverfahrens gespeichert werden. Ferner bewirkt die Steuereinheit 6 die Einstellung der erforderlichen Umgebungsbedingungen für die Vorrichtung 1, und insbesondere die erforderlichen Umgebungstemperaturen, die mittels des ersten und zweiten Temperaturfühlers 4 und 5 im Prüfraum 2 überwacht werden.
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Unter Bezugnahme auf 2 werden nachstehend der Aufbau und die Funktion der Vorrichtung 1 beschrieben.
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Die Vorrichtung 1 umfasst einen allgemeinen Funktionsteil (nachstehend vereinfacht als Funktionsteil bezeichnet) 11, mittels dessen die Funktion der Vorrichtung 1 durchgeführt wird. Im Einzelnen beseht die Funktion der Vorrichtung 1 im Wesentlichen darin, in Abhängigkeit von am Eingangsanschluss E eingegebenen Anweisungen (Befehls- oder Steuerungssignale) der angeschlossenen Last L eine vorbestimmte Leistung in Form von entsprechenden Spannungs- und Stromwerten sowie einer zugehörigen Taktung (beispielsweise mittels pulsbreitenmodulierten Signalen) zuzuführen, sodass ein gewünschter Betriebszustand der Last L und damit eine gewünschte Leistungsabgabe erreicht wird. Insbesondere kann beispielsweise die Last L aus einer Heizeinrichtung bestehen, wobei in diesem Fall die Heizleistung der Last L eingestellt und damit gesteuert oder auch unter vorbestimmten Bedingungen geregelt wird. Ist beispielsweise die Last L in Form eines Elektromotors vorgesehen, der einen Lüfter betreibt, dann wird mit der eingestellten Leistung gemäß den am Eingangsanschluss E zugeführten Steuerungssignalen eine Drehzahl und damit ein zu förderndes Luftvolumen eingestellt.
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Der allgemeine Funktionsteil 11 enthält somit entsprechende Leistungsbauteile, mittels denen die jeweilige veränderliche Last L zuzuführende Leistung eingestellt werden kann. Die von außen dem Eingangsanschluss E zugeführten Steuersignale umfassen daher auch eine Taktinformation wie beispielsweise PWM-Signale.
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Die entsprechende zuzuführende Leistung wird durch die Vorrichtung 1 an ihrem Ausgangsanschluss A ausgegeben. Eine Diagnoseleitung D dient dazu, der Vorrichtung 1 eine Information hinsichtlich des Betriebsverhaltens der Last L zuzuführen. Dies können Betriebswerte oder auch Fehlerinformation über Fehlfunktionen sein, wie beispielsweise bezüglich eines blockierten Lüfters.
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Die Vorrichtung 1 umfasst des Weiteren eine Steuerungseinrichtung 12, die vorgesehen ist, unter vorbestimmten Bedienungen den allgemeinen Funktionsteil 11 der Vorrichtung 1 derart zu beeinflussen, dass die Vorrichtung 1 ein vorbestimmtes Verhalten in Abhängigkeit von erfassten Temperaturen annimmt. Insbesondere werden in Abhängigkeit von vorbestimmten Bedingungen Schutzmaßnahmen erreicht, wenn beispielsweise Temperaturen über zugehörige Schwellenwerte ansteigen. Zu diesem Zweck ist die Steuerungseinrichtung 12 mit einem ersten Temperatursensor (T1) 13 verbunden, der an einer bestimmten Stelle in der Vorrichtung 1 die jeweilige Temperatur erfasst. Die Steuerungseinrichtung 12 ist ferner mit einem zweiten Temperatursensor (T2) 14 verbunden, der die Temperatur innerhalb der Vorrichtung 1 an einer anderen Stelle als der erste Temperatursensor 13 erfasst. Die jeweilige Temperaturinformation wird der Steuerungseinrichtung in Form von entsprechenden elektrischen Signalen zugeführt.
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Wird angenommen, dass die Vorrichtung 1 in Form einer Leiterplatte ausgebildet ist, dann sind der erste und der zweite Temperatursensor 13 und 14 an verschiedenen Stellen auf der Leiterplatte angeordnet. Ferner ist die Erfindung nicht auf den ersten und zweiten Temperatursensor 13 und 14 festgelegt. Es ist ausreichend, wenn zumindest ein Temperatursensor 13 vorgesehen ist, der an einer zentralen Stelle die Temperaturerfassung liefert. Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung nicht auf zwei Temperatursensoren festgelegt. Weitere Temperatursensoren sind möglich.
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Die Steuerungseinrichtung 12 ist ferner mit einem Zeitgeber (Timer) verbunden, der ausgebildet ist zur Bereitstellung einer Zeitinformation, und insbesondere ausgebildet ist zur Abgabe einer entsprechenden Information in Form von zeitlich gesteuerten elektrischen Signalen hinsichtlich vorbestimmter Zeitpunkte und vorbestimmter Zeiten hinsichtlich ihrer Dauer.
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Die Steuerungseinrichtung 12 ist ferner mit einem Speicherteil 16 verbunden, in welchem Daten und Programm abgespeichert sind und Erfassungsergebnisse und neue erhaltene Daten gespeichert werden können.
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Es kann zumindest einer der beiden Temperatursensoren 13 und 14 auch in dem allgemeinen Funktionsteil und insbesondere an betroffenen Leistungsbauelementen angeordnet sein, die im Betrieb eine erhöhte Verlustwärme erzeugen. Die sind beispielsweise Leistungshalbleiter in Form von Transistoren (MOSFET) und Elektrolytkondensatoren, die besonders bei der Verarbeitung getakteter Signale durch ständige Umladeströme eine erhöhte Verlustleistung und damit eine erhöhte Temperatur aufweisen.
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Die Wirkungsweise und Funktion der Vorrichtung 1 zur Steuerung der Leistungszufuhr zu einer Last L wird nachstehend anhand von 3 beschrieben.
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3 zeigt eine Kennlinie K in Form eines Temperatur-Zeitverlaufs, der beispielhaft ein Prüfverfahren veranschaulicht, dem die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 (Prüfling) unterliegen kann. Die Kennlinie K stellt somit eine Prüfkennlinie oder auch eine Temperaturkennlinie dar.
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Das Prüfverfahren geht davon aus, dass sich der Prüfling in Form der Vorrichtung 1 in dem Prüfraum 2 befindet und sämtliche elektrischen Anschlüsse hergestellt sind. Die (zentrale) Steuereinheit 6 (1) ist dabei in der Lage, in dem Prüfraum 2 die entsprechenden Prüfbedingungen, wie beispielsweise eine vorbestimmte Temperatur, bereitzustellen und eine in den Figuren nicht gezeigte Heizeinrichtung im Prüfraum 2 anzusteuern. Die Temperatur im Prüfraum 2 an verschiedenen Stellen kann gemäß den vorstehenden Angaben durch die beiden Temperaturfühler 4 und 5 erfasst werden. Der Vorrichtung 1 werden zur Durchführung des Prüfverfahrens die erforderlichen Ströme, Spannungen und Signale am Eingangsanschluss E zugeführt und zur Auswertung am Ausgangsanschluss A mittels des Lastsensors 10 abgegriffen.
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Soll die Vorrichtung einer Funktionsprüfung unterzogen werden, bei der auch erhöhte Temperaturen berücksichtigt werden, so veranlasst die Steuereinheit 6 eine Erhöhung der Temperatur im Prüfraum 2 mit einem Temperaturzeitverlauf entsprechend einer Temperaturkennlinie K gemäß der Darstellung in 3. Der Prüfraum 2 wird aufgeheizt und damit ebenfalls die Vorrichtung 1.
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Erhält die Vorrichtung 1 entsprechende Ansteuerungssignale zum Zuführen einer vorbestimmten Leistung zur Last L, dann sind dies beispielsweise Taktsignale oder getaktete Signale, wie PWM-Signale, wobei die der Last L zugeführte Leistung ebenfalls getaktet und damit eingestellt wird.
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Gemäß der Darstellung in 3 wird beispielsweise die Temperatur in dem Prüfraum 2 von einer niedrigeren Ausgangstemperatur auf etwa 110°C erhöht. Wird beispielsweise angenommen, dass die Vorrichtung 1 eine Steuerungseinrichtung zum Ansteuern eines Elektromotors eines Lüfters in einem Kraftfahrzeug ist, dann können in dem Kraftfahrzeug durch den Betrieb desselben öder durch Witterungseinflüsse erhöhte Temperaturen auftreten. Insoweit wird ein dem realen Einsatz entsprechender Betrieb simuliert.
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Die Temperatur des Prüfraums 2 wird gemäß der Prüfkennlinie in Verbindung mit einem vorbestimmten Prüfprogramm, das von der Steuereinheit 6 angewiesen wird, bis zu einer ersten Übertemperatur erhöht, die in einem Bereich von etwa 100°C bis 110°C liegt, und beispielsweise etwa 110°C betragen kann. Bei dieser ersten Übertemperatur wird die Vorrichtung 1 mit Signalen entsprechend einem realen Betrieb angesteuert, wobei vorzugsweise getaktete Signale zugeführt werden, sodass die Vorrichtung 1 in der Lage ist, der Last L über die Ausgangsleitung 9 eine Leistung in gesteuerter Weise zu zuführen. Die Vorrichtung 1 wird somit getaktet betrieben. Dies kann innerhalb der Zeitdauer Δtx0 (Zuführungs-Zeitdauer) erfolgen, die in 3 angegeben ist. Es betrifft dies einen Temperaturbereich von niedrigeren Temperaturen bis etwa 110°C.
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In der Zeitdauer Δtx0 kann im Rahmen der Prüfung bzw. eines Tests der Vorrichtung 1 ein übliches getaktetes Signal zugeführt werden. Dies kann von den weiteren Anforderungen eines vorbestimmten Prüfzyklus oder anderen Prüfvorschriften wie beispielsweise des Herstellers oder eines Anwenders der Vorrichtung 1 abhängig sein. Die mit dem Takten der Signale innerhalb der Vorrichtung 1 verbundene erhöhte Verlustleistung in einzelnen Bauelementen der Vorrichtung 1 kann bis zu einer Temperatur von etwa 110°C abgeführt werden, ohne dass dies zu einer Beschädigung der betreffenden Bauelemente oder einer unzulässigen Alterung führt.
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Wird gemäß 3 die Temperatur der Temperaturkennlinie K im Rahmen des Prüfverfahrens weiter erhöht und wird beispielsweise eine zweite Übertemperatur von etwa 120°C erreicht, die somit über der ersten Übertemperatur liegt, dann besteht bei der Zufuhr entsprechender Signale, und insbesondere getakteter Signalen durch die Steuereinheit 6 die Gefahr, dass eine lokale Erwärmung in der Vorrichtung (beispielsweise auf einer Leiterplatte) auftritt und speziell einzelne Bauelemente eine unerwünscht hohe Temperatur annehmen können, sodass eine stärkere Alterung oder auch eine Beschädigung auftritt. Die unerwünscht hohe Temperatur tritt im Allgemeinen in Verbindung mit getakteten Signalen auf, da in diesem Fall speziell bei Elektrolytkondensatoren Lade- und Entladeströme auftreten und so die Verlustleistung der einzelnen Bauelemente zusätzlich zu einer erhöhten Umgebungstemperatur das einzelne Bauelement erwärmen können. Es kann somit zu einer lokalen übermäßigen und auch unzulässigen Erwärmung und in der Folge zu einer erheblich verminderten Lebensdauer der beteiligten Bauelemente führen.
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Die Vorrichtung umfasst in diesem Zusammenhang eine erste Sicherheitsfunktion oder Sicherheitsmaßnahme, bei der als Grundlage die Temperatur innerhalb der Vorrichtung 1 mittels der Temperatursensoren 13 und 14 erfasst wird. Erkennt die Steuerungseinrichtung 12 in Verbindung mit den beiden Temperatursensoren 13 und 14 Temperaturen, die kleiner oder gleich der ersten Übertemperatur von etwa 110°C sind, dann ist ein normaler Betrieb mit getakteten Signalen möglich, wobei auch in einem Testbetrieb getaktete Signale durch die Vorrichtung 1 verarbeitet oder zugelassen werden, sodass in dem Temperaturbereich kleiner oder gleich der ersten Übertemperatur sowohl bei der üblichen Verwendung der Vorrichtung 1 als auch im Testbetrieb (Prüfzyklus) getaktete Signale entsprechend der Ansteuerung durch die Steuereinheit 6 bearbeitet oder zugelassen werden können. Somit lässt die erste Sicherheitsfunktion oder Sicherheitsmaßnahme die Verarbeitung von getaktete Signalen bei Temperaturen kleiner oder gleich der ersten Übertemperatur zu.
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Wird jedoch die erste Übertemperatur überschritten und wird dies mittels der Temperatursensoren 13 und 14 erfasst, dann führt die erste Sicherheitsfunktion dazu, dass die Verarbeitung von getakteten Signalen zur Vermeidung einer erhöhten Verlustleistung ausgesetzt wird und der Last L entweder die Vollleistung (Leistungsbauelemente und Elektrolytkondensatoren sind vollständig durchgeschaltet) zugeführt wird oder eine vollständige Abschaltung bewirkt wird. Wird somit eine Temperatur erfasst, die über der ersten Übertemperatur liegt, dann wird in Verbindung mit der ersten Sicherheitsfunktion das Takten der Leistungszufuhr zur Last L ausgesetzt bzw. nicht mehr zugelassen, wobei in diesem Fall jedoch keine Steuerbarkeit oder Regelbarkeit der der Last L zugeführten Leistung möglich ist. Während somit in Verbindung mit der ersten Sicherheitsfunktion der Vorrichtung 1 ein Langzeitbetrieb in Abhängigkeit von Anweisungen von außen speziell für den Betrieb der Last L mit einem Takten der Signale möglich ist, wird entsprechend dem Erreichen der ersten Übertemperatur ein Takten der Signale zum Vermindern der Verlustleistung in einzelnen Bauelemente verhindert.
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Wird beispielsweise entsprechend dem in 3 gezeigten Testzyklus in Verbindung mit der Temperaturkennlinie K während der Zeitdauer Δt1 eine erhöhte Temperatur von beispielsweise 120°C entsprechend der zweiten Übertemperatur erreicht, dann wird in Verbindung mit der ersten Sicherheitsfunktion ein Takten während der Zeitdauer Δt1 ausgesetzt.
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Die Vorrichtung 1 weist in diesem Zusammenhang eine zweite Sicherheitsfunktion auf, die nachstehend im Einzelnen unter erneuter Bezugnahme auf 3 beschrieben wird.
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In dem in 3 gezeigten Prüfzyklus liegt beispielsweise innerhalb der Zeitdauer Δt1 eine Temperatur etwa im Bereich der zweiten Übertemperatur (von etwa 120°C) vor. Dies kann auch realen Bedingungen beim Einsatz der Vorrichtung 1 entsprechen. Die erste Sicherheitsfunktion würde in der Vorrichtung die Taktung der der Last L zuzuführenden Leistung aussetzen und bei einer entsprechenden Betriebsanforderung durch die Steuereinheit 6 der Last L die volle Leistung zuführen.
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Gemäß der zweiten Sicherheitsvorrichtung ist es unter vorbestimmten Bedingungen möglich, auch bei Überschreiten der ersten Übertemperatur und Erreichen der zweiten Übertemperatur ein Takten der der Last L zugeführten Leistung zu ermöglichen. Die zweite Sicherheitsfunktion ist derart ausgebildet, dass sowohl der Schutz der Bauelemente als auch ein grundsätzliches Takten in diesem Temperaturbereich oberhalb der ersten Übertemperatur und beispielsweise im Bereich der zweiten Übertemperatur möglich ist, jedoch dieses Takten der Signale innerhalb der Vorrichtung 1 nur für eine kurze Zeit zugelassen ist. Nachdem in der Vorrichtung 1 das Auftreten der erhöhten Übertemperatur, beispielsweise im Bereich der zweiten Übertemperatur, erfasst wurde, erfolgt während der Zeitdauer Δt1, in der beispielsweise die zweite Übertemperatur andauert, ein Takten der Ausgangssignale der Vorrichtung 1 nur für eine vorbestimmte kürzere Zeitdauer Δtx1, wobei dieses Zeitdauer kleiner ist als die Zeitdauer Δt1, jedoch innerhalb der Zeitdauer Δt1 liegt.
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Die zweite Sicherheitsfunktion bewirkt eine derartige Steuerung des Funktionsteils 11 der Vorrichtung 1, dass innerhalb der Zeitdauer Δt1 mit der erhöhten Temperatur grundsätzlich ein vollständiges Durchschalten mit der maximalen Leistungszufuhr zur Last L erfolgt (erste Sicherheitsfunktion), jedoch für eine kurze vorbestimmte Zeitdauer Δtx1 (d. h. zeitweilig) ein Takten der Signale möglich ist bzw. zugelassen wird. Hierbei überlagert die zweite Sicherheitsfunktion zeitweilig die erste Sicherheitsfunktion, sodass sowohl im üblichen Einsatzbereich der Vorrichtung 1 oder in einem Testbetrieb während einer vorbestimmten kürzeren Zeitdauer (Kurzzeitbetriebsart) die Verarbeitung getakteter Signale zugelassen wird, sodass einerseits bei der Leistungszufuhr zur Last L eine Steuerbarkeit oder Regelbarkeit besteht und andererseits während eines Prüfzyklus (Prüfverfahren) die Fähigkeit (Funktion) der Vorrichtung 1 zu Verarbeitung der getakteten Signale überprüft werden kann.
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Ungeachtet des Andauerns der erhöhten Temperatur während der Zeit Δt1 über der ersten Übertemperatur ist die Zeitdauer Δtx1 < Δt1 in vorbestimmter Weise dimensioniert, sodass eine übermäßige Erwärmung der beteiligten Bauelemente vermieden werden kann. Nach dem Ende der Zuführungs-Zeitdauer Δtx1 geht die Funktion der Vorrichtung 1 entsprechend einer Steuerung durch die Steuerungseinrichtung 12 wieder in den vollständig durchgeschalteten Betrieb über, bis die Temperaturerfassung innerhalb der Vorrichtung 1 anzeigt, dass zumindest die erste Übertemperatur oder eine niedrigere Temperatur erreicht sind. Die Funktion geht somit von der zweiten (zeitweiligen) Sicherheitsfunktion wieder zur ersten für den Langzeitbetrieb geeigneten Sicherheitsfunktion über. In diesem Fall kann durch die Vorrichtung gemäß der ersten Sicherheitsfunktion wieder ein Takten der Ausgangssignale zur gesteuerten oder geregelten Zufuhr einer Leistung zur Last L zugelassen werden. Dies hängt dann von den von außen zugeführten Steuersignalen ab.
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Mit dem Bereitstellen der zweiten Sicherheitsfunktion besteht die Möglichkeit, ein Prüfung der Vorrichtung 1 bei einer weiter überhöhten Übertemperatur durchzuführen, und im vorliegenden Fall bei der zweiten Übertemperatur im Bereich von etwa 120°C, die höher ist als die erste Übertemperatur, die eine Grenztemperatur sein kann im Bereich von etwa 110°C für die übliche Zufuhr von getakteten Signalen. Während des Einwirkens der zweiten Übertemperatur kann zumindest für die vorbestimmte Zeitdauer Δtx1, die kleiner ist als die Zeitdauer Δt1 des Einwirkens der zweiten Übertemperatur auf die Vorrichtung 1, das Zuführen getakteter Signale zugelassen werden. Damit können vollständige Testergebnisse durch die Prüfung sämtlicher Funktionen der Vorrichtung 1 auch in diesem extremen Temperaturbereich mit einer wirklichkeitsnahen Ansteuerung erhalten werden. Gleichzeitig wird vermieden, dass die beteiligten Bauelemente, wie Leistungshalbleiter oder Elektrolytkondensatoren, übermäßig belastet und beansprucht werden. In Folge der größeren thermischen Belastung der beteiligten Bauelemente lediglich während einer vorbestimmten kürzeren Zeitdauer (beispielsweise der Zeitdauer Δtx1 gemäß 3) ist es nicht erforderlich, weiter Kühlmaßnahmen zu ergreifen oder stärkere und damit auch hinsichtlich ihrer mechanischen Abmessungen größere Bauelemente in der Vorrichtung 1 (beispielsweise auf einer Leiterplatte) vorzusehen. Mit der Bereitstellung der erfindungsgemäßen ersten und überlagerten zweiten Sicherheitsfunktion der Vorrichtung 1 kann somit auf den Einsatz stärkerer und größerer Bauelemente verzichtet werden kann.
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Es ist ferner möglich, bei dem Auftreten der zweiten Übertemperatur und dem kurzzeitigem erlaubten Takten der Signale zur Leistungszufuhr zur Last L diese kurzen Zeiten entsprechend weiteren Bedingungen der betreffenden Vorrichtung 1 in bestimmten Grenzen zu variieren, oder die verschiedenen Zeiten des Taktens der Signale während des Einwirkens der zweiten Übertemperatur zu kumulieren und entsprechende Grenzwerte der kumulierten Zeiten zu definieren, die nicht überschritten werden dürfen. Bei dem Erreichen derartiger Grenzwerte oder bei weiteren Problemen erfolgt ein Übergang zu dem vollständigen Durchschalten im Sinne der ersten Sicherheitsfunktion in Verbindung mit der ersten Übertemperatur, oder bei weiteren ungünstigen Bedingungen ein vollständiges Abschalten.
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Es kann somit für die Summe aller Zeiten Δtx1 in aufeinanderfolgenden Zeiten mit erhöhter Temperatur im Bereich der zweiten Übertemperatur und zwischenzeitlich einem entsprechenden Absinken der Temperatur eine Maximalzeit definiert werden, die einen Grenzwert darstellt für die kumulierten Zeiten Δtx1 jeweils während der ebenfalls kumulierten Zeiten der erhöhten Temperatur Δt1.
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Hierzu zeigt 4 einen weitern alternativen Verlauf beispielsweise eines Prüfzyklus für die Vorrichtung 1, wobei die Temperaturkennlinie K gemäß 4 mehrere Bereiche mit einer erhöhten Temperaturbelastung gemäß der zweiten Übertemperatur (von beispielsweise etwa 120°C) aufweist. Die vorliegende Erfindung mit dem alternativen Verlauf der Temperaturkennlinie K wird beispielsweise an 4 Bereichen mit erhöhter Temperatur veranschaulicht. Hierbei erfolgt entsprechend der Darstellung in 4 eine Beeinflussung der Zeitdauer, in der während des Einwirkens der zweiten Übertemperatur ein Zufuhren von getakteten Ansteuerungssignalen zur Last L und damit eine Verarbeitung von getakteten Signalen erfolgt bzw. durch die Vorrichtung 1 zugelassen wird, in Abhängigkeit von einer (im Wesentlichen thermischen) Vorgeschichte der Vorrichtung 1, wenn zu einer bestimmten Zeit während des gesamten Prüfablaufs oder auch während eines realen Betriebs der Vorrichtung 1 bei ihrer Anwendung nach einem Temperaturabfall erneut ein Temperaturanstieg auf beispielsweise die zweite Übertemperatur erreicht wird. Die jeweiligen Temperaturen werden mittels der Temperatursensoren 13 und 14 gemäß 2 erfasst und in Verbindung mit der Steuerüngseinrichtung 12 überwacht, und es werden die erste und zweite Sicherheitsfunktion auf der Basis der erfassten Temperaturen gesteuert. Die Reaktion der Vorrichtung 1 gemäß der Darstellung in 4 berücksichtigt somit die Einflüsse einer thermischen Trägheit der Vorrichtung oder einzelner Bauelemente sowie die Vorgeschichte der unmittelbar vorhergehenden Betriebssituationen und insbesondere der Betriebsbereiche mit vorbestimmen Temperaturen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung 1 lässt sich an dem in 4 gezeigten Prüfablauf (Prüfzyklus) veranschaulichen. Nach einem Ausgangswert einer Temperatur im Bereich zwischen 80°C und 100°C wird zu einem Zeitpunkt t0 die Temperatur auf die zweite Übertemperatur, die ebenfalls eine Grenztemperatur darstellt, angehoben. Das Einwirken der zweiten Übertemperatur auf die Vorrichtung 1 dauert während der ersten Zeitdauer Δt1 an. Nach Ablauf der ersten Zeitdauer Δt1 sinkt die Temperatur gemäß der Temperaturkennlinie K erneut unter die zweite Übertemperatur und beispielsweise auch unter die erste Übertemperatur (die etwa 110°C betragen kann).
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Während des Einwirkens der zweiten Übertemperatur in der ersten Zeitdauer Δt1 werden während der kürzeren Zeitdauer Δtx1 (der ersten Zuführungs-Zeitdauer) der Last L durch die Vorrichtung 1 in Verbindung mit einer Steuerung durch die Steuerungseinrichtung 12 zeitweilig getaktete Signale zugeführt, sodass das Takten und damit die Gesamtfunktion während dieser Zeitdauer zugelassen und damit überprüft werden kann. Nach Ende der ersten Zuführungs-Zeitdauer Δtx1 wird vollständig durchgeschaltet, und es kann dies beibehalten werden, wenn anschließend die Temperatur wieder unter die zweite Übertemperatur absinkt bzw. es kann zur ersten Sicherheitsfunktion übergegangen werden.
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Steigt nach einer ersten Zwischenzeit Δtz1 (zeitlicher Abstand zwischen Zeiten mit einer erhöhten Temperatur) die Temperatur erneut auf die zweite Übertemperatur an und dauert das Einwirken der zweiten Übertemperatur während der zweiten Zeitdauer Δt2 an, dann wird innerhalb der zweiten Zeitdauer Δt2 in einer kürzeren zweiten Zuführungs-Zeitdauer Δtx2 durch die zweite Sicherheitsfunktion der Vorrichtung 1 der angeschlossenen Last L getaktete Signale L zugeführt. In den übrigen Zeiten erfolgt, sofern dies erforderlich ist, entsprechend von außen zugeführter Steuersignale ein vollständiges Durchschalten der Leistungsbauelemente und die maximale Leistungszufuhr zur Last L.
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Danach folgt eine zweite Zwischenzeitdauer Δtz2, während der die Temperatur erneut absinkt, um danach wieder auf die zweite Übertemperatur anzusteigen. Diese wird dann während der dritten Zeitdauer Δt3 gehalten und innerhalb der dritten Zeitdauer Δt3 erfolgt ein Zuführen getakteter Signale während der kürzeren Zeitdauer Δtx3 durch die Vorrichtung 1 zur Last L.
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Bis zum Auftreten der dritten Zeitdauer Δt3 sind mehrere Wechsel mit ansteigender und absinkender Temperatur gemäß der Temperaturkennlinie K angegeben. Infolge des relativ kurzzeitig hintereinander folgenden weiteren Anstiegs auf die zweite Übertemperatur und einer angenommenen geringeren Abkühlung in den Zwischenzeiten (zeitliche Abstände) werden die entsprechenden Zeiten des Zuführens getakteter Signale zur Last (Zeiten Δtx1, Δtx2 und Δtx3) entsprechend variiert, sodass die erste Zuführungs-Zeitdauer Δtx1 größer ist als die zweite Zuführungs-Zeitdauer Δtx2, und diese wiederrum größer ist als die dritte Zuführungs-Zeitdauer Δtx3. Es gilt somit Δtx1 > Δtx2 > Δtx3.
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Bei aufeinanderfolgenden Zeiten Δt1, Δt2 und Δt3 mit einer erfassten Temperatur höher als die erste Übertemperatur kann somit (gemäß 4) in Verbindung mit der zweiten Sicherheitsfunktion die entsprechende Zuführungs-Zeitdauer, z. B. Δtx2 kürzer als die jeweils vorhergehende Zuführungs-Zeitdauer (z. B. Δtx1) eingestellt werden, wenn die eine Zwischenzeitdauer (z. B. Δtz1) zur vorhergehenden Zeitdauer Δt2 mit einer Temperatur höher als die erste Übertemperatur kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Es können somit die jeweiligen Zwischenzeiten mit (auch veränderlichen) vorbestimmten Schwellenwerten verglichen werden.
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In Verbindung mit der zweiten Sicherheitsfunktion kann ferner bei aufeinanderfolgenden Zeiten Δt1, Δt2, ... mit einer erfassten Temperatur größer als die erste Übertemperatur die nachfolgende Zuführungs-Zeitdauer Δtx4 länger eingestellt werden als die vorherige Zuführungs-Zeitdauer Δtx3, wenn die dazwischen liegende Zwischenzeitdauer Δtz3 größer als ein vorbestimmter weiterer Schwellenwert ist
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Auf diese Weise wird vermieden, dass bei kumulierten Zeiten des Zuführens getakteter Signale zur Last L eine übermäßige Erwärmung bei dicht aufeinander folgenden Zeiten des Einwirkens der zweiten Übertemperatur auftritt. Somit berücksichtigt die zweite Sicherheitsfunktion gemäß dem alternativen Ausführungsbeispiel von 4 die (zumindest thermische) ebenfalls die Vorgeschichte der Vorrichtung 1.
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Sinkt nach dem Ablauf der dritten Zeitdauer Δt3 die Temperatur erneut unter die zweite Übertemperatur während einer längeren dritten Zwischenzeitdauer Δtz3, und steigt sie dann wieder an, um während einer vierten Zeitdauer Δt4 gehalten zu werden und auf die Vorrichtung 1 einzuwirken, dann besteht die Möglichkeit, infolge einer zu erwartenden Abkühlung in der etwas längeren dritten Zwischen-Zeitdauer Δtz3 eine vierte Zuführungs-Zeitdauer Δtx4 wieder länger zu wählen als die zurückliegende dritte Zuführungs-Zeitdauer Δtx3, sodass in diesem Falle die vierte Zuführungs-Zeitdauer Δtx4 größer ist als die etwas länger zurückliegende dritte Zuführungs-Zeitdauer Δtx3.
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Die entsprechenden Zeiten und Zeitpunkte werden in Verbindung mit dem Zeitgeber (Timer) 15 der Vorrichtung 1 gesteuert, wobei eine entsprechende Zeitvorgabe der Steuerungseinrichtung 12 zur Durchführung der ersten und zweiten Sicherheitsfunktion übermittelt wird. Somit kann auch bei einer dichten Folge von Zeiten mit einer auf die Vorrichtung 1 einwirkenden erhöhten Temperatur im Bereich der zweiten Übertemperatur ein übermäßiges Erwärmen der beteiligten Bauelemente verhindert werden, und es kann jedoch gleichzeitig eine maximal mögliche Prüfinformation bei der Simulation eines realen Betriebs mit getakteten Signalen erhalten werden. Auch kann die Vorrichtung 1 in Verbindung mit der ersten Sicherheitsfunktion und der zweiten Sicherheitsfunktion gemäß 4 bei in der Anwendung auftretenden wechselnden Temperaturen in Abhängigkeit von den von außen zugeführten Steuersignalen noch zumindest zeitweilig eine gesteuerte Leistungszufuhr zur Last L vornehmen. Es kann daher eine effektive und wirksame sowie auch vollständige Prüfung der Vorrichtung 1, die beispielsweise in Form einer Leiterplatte vorliegt, erreicht werden, und es entsteht des Weiteren während eines Betriebs mit wechselnden Temperaturen in der Nähe der Grenztemperaturen eine erhöhte Sicherheit vor einer unerwünschten Erwärmung oder Beschädigung beteiligter Bauelemente. Insbesondere können die im Allgemeinen besonders beeinträchtigten Bauelemente, wie Elektrolytkondensatoren und Leistungshalbleiter vor einer übermäßigen Alterung geschützt werden, wobei infolge des bei dem Einwirken einer erhöhten Übertemperatur nur kurzzeitigen Zulassens einer Taktung die Prüfung ermöglicht und der Last L auch in diesem Bereich zumindest zeitweilig eine gesteuerte Leistung zugeführt werden kann.
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In dem vorstehend beschriebenen Beispiel werden infolge der zeitlichen Verhältnisse der Zwischenzeiten Δtz1 und Δtz2 die Zuführungszeiten derart gewählt, dass gilt: Δtx3 < Δtx2 < Δtx1. Für die vierte Zuführungs-Zeitdauer Δtx4 gelten durch die längere Zwischenzeitdauer Δtz3 andere Bedingungen.
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Das wirksame Vermeiden einer unzulässigen Erwärmung einzelner Bauelemente, wie beispielsweise der Elektrolytkondensatoren oder Leistungshalbleiter, führt dazu, dass Bauelemente einer bestimmten Größe und Stärke eingesetzt werden können, da die Erwärmung durch das Zuführen der erforderlichen getakteten Signale nur während einer relativ kurzen Zeitdauer, die kürzer ist als die Zeitdauer des Einwirkens der erhöhten Übertemperatur, ein vorbestimmtes Maß nicht überschreitet. Es ist daher nicht erforderlich, dass die gesamte Schaltungsanordndng der Vorrichtung 1 und insbesondere die beteiligten Bauelemente auf einen Dauerbetrieb bei der zweiten Übertemperatur mit dem ständigen Takten der Signale ausgelegt werden müssen, sodass die Kosten für die Vorrichtung 1 (beispielsweise in Form einer Leiterplatte) vermindert werden können. Ferner besteht die Möglichkeit, während eines mehrteiligen Prüfzyklus bei einer dichten Abfolge von Zeiten einer erhöhten Temperatur gemäß der zweiten Übertemperatur dieses Zeiten aufzusummieren und eine Maximalzeit der Zuführungszeiten während des Auftretens der zweiten Übertemperatur zu bestimmen. Dies entspräche einem Kumulieren beispielsweise der Zuführungszeiten Δtx1, Δtx2 und Δtx3 während einer vorbestimmten Zeitdauer und das Definieren eines Maximalwerts, der nicht überschritten werden darf. Wird dieser erreicht, dann Wird das Takten ausgesetzt und es erfolgt, in Abhängigkeit von den von außen zugeführten Steuersignalen, das vollständige Durchschalten der Schaltungsanordnung zur Vermeidung einer erhöhten Verlustleistung in der Vorrichtung 1.
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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können auch erreicht werden, wenn in Verbindung mit der Temperaturerfassung mittels der Temperatursensoren 13 und 14 innerhalb der Vorrichtung auch die Betriebsbedingungen der Last L erfasst werden und in das Steuerungs- oder Regelungskonzept einfließen. Hierzu weist die Vorrichtung 1 die bereits in Zusammenhang mit 2 genannte Diagnoseleitung D zwischen der Last L und der Vorrichtung 1 auf. Insbesondere stellt die Diagnoseleitung D eine Verbindung zwischen der Last L und dem Funktionsteil 11 der Vorrichtung 1 her. Mittels der Diagnoseleitung D kann eine Betriebsinformation hinsichtlich des Betriebs der Last an den Funktionsteil 11 übermittelt werden.
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Die Betriebsinformation umfasst Betriebsbedingungen wie die Temperatur der Last, beispielsweise eines Lüftermotors, eine Stromaufnahme (in Verbindung mit einer Strommessung), bei Bedarf auch eine Drehzahl des Lüftermotors, sowie Fehlerbedingungen im Bezug auf eine Übertemperatur oder einen Überstrom, wenn die beispielsweise in Form des Lüftermotors vorgesehene Last L an einer Drehung gehindert oder eine Drehung erschwert wird. Dies kann beispielsweise in Folge eines defekten Lagers eines Antriebsmotors oder eines Bremsens oder Blockierens des Lüfterrads auftreten. Entsprechende elektrische Werte in analoger oder digitaler Form werden der Vorrichtung 1 (Funktionsteil 11) zugeführt. Es besteht somit die Möglichkeit, bedarfsabhängig den gesamten Betrieb der Leistungszufuhr zur Last L sowie den eigentlichen Betrieb der Last während der Leistungszufuhr durch die Vorrichtung 1 auch mittels der Vorrichtung 1 zu überwachen. Hierzu erforderliche Erfassungseinrichtungen sind an der Last L oder in deren unmittelbarem Umfeld angeordnet, zur Vereinfachung der Darstellung in den Figuren jedoch nichtgezeigt
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Es besteht in gleicher Weise wie bei der vorstehenden Beschreibung die Möglichkeit, einen ersten Temperaturbereich zu bestimmen, der einen niedrigen Temperaturbereich darstellt und beispielsweise einen Bereich von –40° bis +110° umfassen kann. Ein derartiger Temperaturbereich ist typisch für eine Anwendung der Last L, beispielsweise eines Lüftermotors, in einem Kraftfahrzeug. In diesem ersten Temperaturbereich mit einer Temperatur ≤ 110°C erflogt kontinuierlich eine Überwachung der Last L über die Diagnoseleitung D, und es kann die Vorrichtung 1 beispielsweise in einem Überlastzustand betrieben werden, bei dem ein höherer Strom als ein Nennstrom der Last zugeführt werden kann, sofern dies erforderlich ist, beispielsweise bei einem Defekt der Last L und insbesondere einem schwer laufenden Lüfter oder Lüftermotor. Der Nennstrom bzw. die Nennleistung kann hier jeweils einen Maximalwert des Stroms bzw. der Leistungszufuhr zur Last L darstellen, wenn in Verbindung mit der kontinuierlichen oder zyklischen Überwachung der Last L ein normaler und somit fehlerfreier oder störungsfreier Betrieb vorliegt.
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In diesem Fall kann zeitweilig auch mit getakteten Signalen in der entsprechenden Weise, wie es in den 3 und 4 dargestellt ist, der Last die erhöhte Leistung in Verbindung mit dem Überlastzustand der Vorrichtung 1 zugeführt werden. Die Zuführungszeiten mit einer erhöhten Leistung (Überlastzustand) im Vergleich zu einer mit dem Nennstrom in Verbindung stehenden Leistung findet hierbei während der Zeiten statt in denen die Temperatur der Vorrichtung kleiner oder gleich der Obergrenze des ersten (niedrigeren) Temperaturbereichs ist. Dies bedeutet, dass auch eine Taktung in diesen Zeiten bei Bedarf zur Aufrechterhaltung einer Steuerungs- oder Regelungsfunktion möglich ist und/oder ein erhöhter Strom größer als der Nennstrom der Last L zugeführt werden kann. Die Vorrichtung 1 kann in diesem Temperaturbereich mit Überlast betrieben werden.
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Neben einer erhöhten Belastung der Elektrolytkondensatoren werden ebenfalls bei einem erhöhten Ström größer als der Nennstrom die Leistungsbauteile (Leistungshalbleiter) einer höheren thermischen Belastung ausgesetzt, insbesondere in Verbindung mit einer Taktung der Signale. In dem niedrigeren ersten Temperaturbereich kann eine vorbestimmte Überlast d. h. ein vorbestimmter Überstrom größer als der Nennstrom zugelassen werden, wobei angenommen wird, dass die entstehende Wärme sowohl in den Elektrolytkondensatoren als auch in den Leistungshalbleitern abgeführt werden kann. Somit kann für den zulässigen Überstrom oder für eine korrespondierende erhöhte Leistung ein erster Parametersatz mit Toleranzen definiert werden, innerhalb deren sich die elektrischen Werte jeweils bewegen können, ohne dass ein zur Vermeidung von Beschädigungen vollständiges Durchschalten der Bauelemente in der Vorrichtung 1 vorgenommen werden muss.
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Liegt ein zweiter Temperaturbereich mit einer erhöhten Temperatur größer als beispielsweise 110°C in der Vorrichtung 1 vor, dann ist es erforderlich, in gleicher Weise wie beim beschränken Zuführen getakteter Signale innerhalb der Zuführungsseiten (3 und 4) die Verarbeitung einer Überlast der Vorrichtung 1 im Hinblick auf eine erhöhte Leistung oder einen erhöhten Strom größer als der Nennstrom zeitlich zu beschränken. Es wird das gleiche Konzept zur Behandlung eines Überlastbetriebs der Vorrichtung 1 angewendet, wie es in den 3 und 4 in Verbindung mit der Anwendung getakteter Ausgangssignale zur Leistungszufuhr zur Last L angegeben ist.
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Hierbei werden im Einzelnen innerhalb der Zuführungsseiten Δtx1 bis Δtx4 (4) Leistungen der Last L zugeführt, die höher sind als die Nennleistung in Verbindung mit dem Nennstrom. Mit der zeitlichen Begrenzung des Zulassens einer Überlast (d. h. eines Überstroms größer als der Nennstrom) kann eine übergroße Wärmeentwicklung in beispielsweise en Leistungshalbleitern und/oder den Elektrolytkondensatoren vermieden werden. In diesem Zusammenhang kann für den zweiten Temperaturbereich mit der erhöhten Temperatur größer als beispielsweise 110°C ein zweiter (eingeschränkter) Parametersatz hinsichtlich entsprechender Toleranzen für die Leistung und den Strom, die der Last zuzuführen sind, bestimmt werden. Diese Toleranzen, in denen sich ein möglicher Überstrom oder eine mögliche Überlast (gesamte der last L zuzuführende Leistung) bewegen kann, werden somit kleiner gehalten im Vergleich zu den zulässigen Toleranzen bei Vorliegen des ersten Temperaturbereichs mit einer Temperatur kleiner oder gleich 110°C. Die Temperatur von etwa 110°C kann dabei als eine Grenztemperatur zwischen den genannten Temperaturbereichen betrachtet werden und entspricht der ersten Übertemperatur.
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Somit kann in den 3 und 4 anstelle der Möglichkeit der Zuführung getakteter Signale während der Zuführungszeiten Δtx1 bis Δtx4 die zeitlich beschränkte Zufuhr eines Überstroms größer als der Nennstrom zugelassen werden. Es kann dies auch mit der Taktung von Signalen in dieser Zeit verbunden werden, und es besteht die Möglichkeit, die Zuführungszeiten gemäß den 3 und 4 bei dem Erfordernis der Taktung der Ausgangssignale der Vorrichtung 1 entsprechend kürzer einzustellen als sie einzustellen sind bei jeweils einem vollständigen Durchschalten der beteiligten Bauelemente der Vorrichtung 1 bei einem erhöhten Strom größer als der Nennstrom.
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Auch in diesem Fall können in Verbindung mit der vorstehend angegebenen alternativen Steuerung für die Fälle des Auftretens einer Überlast der Vorrichtung 1 in Folge von fehlerhaften oder erschwerten Betriebsbedingungen der Last in vorteilhafter Weise kleinere Bauelemente in der Vorrichtung 1 eingesetzt werden, da die thermische Belastung gemäß den in den 3 und 4 angegebenen zeitlichen Konzept hinsichtlich der jeweiligen Zeitdauer beschränkt ist. Es können insbesondere verschiedene Parametersätze, beispielsweise im Hinblick auf entsprechende Toleranzen für eine Überlast oder eine übermäßige Leistung (Überlastzustand) für die jeweiligen Temperaturbereiche größer oder kleiner als 110°C definiert werden.
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Somit umfasst die erste Sicherheitsfunktion das Zulassen der Zufuhr einer übermäßigen Leistung oder eines Überstroms zur Last L in dem ersten Temperaturbereich ≤ 110°C während einer längeren Zeitdauer, und es umfasst die zweite Sicherheitsfunktion das zeitweilige Zulassen der Zufuhr einer übermäßigen Leistung oder eines Überstroms zur Last L in dem zweiten Temperaturbereich größer 110°C, wobei in diesem Fell die Zufuhr der übermäßigen Werte von Strom oder Leistung innerhalb der in den Figuren angegebenen Zuführungszeiten erfolgt. Ein Kumulieren der entsprechenden Zeiten, wie es in Verbindung mit 4 beschrieben wurde, ist auch mit den Überlastsignalen möglich. Die Zufuhr von übermäßigen Werten des Stroms oder der Leistung kann auch bei Bedarf in Verbindung mit in vorbestimmter Weise getaktete Signalen erfolgen.
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Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren beschrieben. Für den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann ist es jedoch selbstverständlich, dass die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß den beschriebenen Figuren und die für die jeweiligen Bauteile und Komponenten verwendeten Bezugszeichen in den Figuren und in der Beschreibung sowie die beispielhaften Angaben nicht einschränkend auszulegen sind. Die Erfindung ist somit nicht auf die angegebenen Darstellungen und insbesondere auf die Dimensionierungen und Formen nicht beschränkt.