CN107167697A

CN107167697A - 一种具有全方位自检功能的灭火执行器驱动装置

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Publication number: CN107167697A
Application number: CN201710560001.5A
Authority: CN
Inventors: 郑鲲鲲; 付志凯
Original assignee: Individual
Current assignee: Aoteyi Nanjing Electronic Science & Technology Co ltd
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2017-09-15
Anticipated expiration: 2037-07-11
Also published as: CN107167697B

Abstract

本发明公开了一种具有全方位自检功能的灭火执行器驱动装置，其包括MOS开关状态检测电路、灭火执行器短路及开路检测电路和灭火执行器内阻检测电路，通过该三个检测电路从三个角度对灭火执行器及其驱动装置进行全方位检测：高边和低边MOS开关状态检测；灭火执行器短路及开路检测；灭火执行器内阻检测。本发明的检测方案，可及时有效地发现：驱动装置故障；驱动装置与灭火执行器之间的走线故障；灭火执行器故障。驱动装置，走线，灭火执行器，三个紧密相连的环节全部纳入监测范围。故障藏身的死角被彻底消除，真正实现了全方位自检。

Description

一种具有全方位自检功能的灭火执行器驱动装置

技术领域

本发明涉及一种具有全方位自检功能的灭火执行器驱动装置，属于包含汽车消防技术领域在内的其他一切需要高可靠性，全方位自检的驱动装置领域。

背景技术

灭火执行器及其驱动装置作为灭火系统的重要组成部分，直接影响着系统可靠性及人身安全。尤其是车载灭火系统，其工作环境比室内恶劣。并且，车内空间比建筑物狭小，人员更为集中。因此，必须确保灭火执行器在火灾发生时能够可靠工作。甚至，检测灭火执行器及其驱动装置的工作状态，比检测火情更为重要。因为灭火执行器及其驱动装置的工作特点是：长期处于待启动状态，故障难以被察觉，一旦火情出现，隐藏的故障极有可能酿成无法挽回的损失。这一特点也揭示了灭火执行器及其驱动装置故障检测的难点：如何在不启动灭火执行器的前提下进行有效地自检？

现有灭火执行器的驱动装置存在以下缺陷：不能检测短路到电源，短路到地及开路。短路会导致误触发，或永久无法触发，且无报警信号。本发明可以对灭火执行器及其驱动装置进行全方位自检，并且弥补现有灭火执行器及其驱动装置存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有全方位自检功能的灭火执行器驱动装置，弥补现有灭火执行器及其驱动装置存在的缺陷。

本发明采取的技术方案是：一种具有全方位自检功能的灭火执行器驱动装置，其包括MOS开关状态检测电路、灭火执行器短路及开路检测电路和灭火执行器内阻检测电路。所述MOS开关状态检测电路包括MOS开关Q1、MOS开关Q2、电流源I1、电流源I2和比较器U1，所述MOS开关Q1的源极连接电源VB，栅极连接控制器，漏极连接灭火执行器等效负载，MOS开关Q1的漏极同时还分别连接所述电流源I1和比较器U1，在电流源I1和MOS开关Q1之间设有开关S1，所述MOS开关Q2的源极接地，栅极连接控制器，漏极分别连接灭火执行器等效负载和所述电流源I2，在电流源I2和MOS开关Q2之间设有开关S2。所述灭火执行器短路及开路检测电路包括MOS开关Q3、MOS开关Q4、MOS开关Q5、MOS开关Q6、电流源I3、电流源I4、缓冲器U2、比较器U3和比较器U4，所述MOS开关Q3的栅极作为执行信号端，源极连接电源VB，漏极连接灭火执行器，所述MOS开关Q4的栅极作为检测信号端，源极连接电源VB，漏极连接灭火执行器，所述MOS开关Q5的栅极作为执行信号端，源极接地，漏极分别连接灭火执行器、缓冲器U2、比较器U3和比较器U4，所述MOS开关Q6的栅极作为检测信号端，源极接地，漏极分别连接灭火执行器、缓冲器U2、比较器U3和比较器U4，所述缓冲器U2的电源正端连接所述电流源I4，缓冲器U2的电源负端连接所述电流源I3。所述灭火执行器内阻检测电路包括MOS开关Q7、MOS开关Q8、电流源I5、电流源I6、放大器U5和模数转换器U6，所述MOS开关Q7的源极连接电源VB，漏极分别连接灭火执行器电阻和电流源I5，所述MOS开关Q8的源极接地，漏极分别连接灭火执行器电阻和电流源I6，所述电流源I5和MOS开关Q7之间设有开关S3，同时电流源I5还与所述放大器U5的同相输入端连接，所述电流源I6和MOS开关Q8之间设有开关S4，同时电流源I6还与所述放大器U5的反相输入端连接，放大器U5的同相输入端和反相输入端之间设有开关S5，放大器U5的输出端连接所述模数转换器U6。

进一步的，所述MOS开关Q1、MOS开关Q3、MOS开关Q4、MOS开关Q7为P型MOS开关管，所述MOS开关Q2、MOS开关Q5、MOS开关Q6、MOS开关Q8为N型MOS开关管。

进一步的，所述电流源I1和电流源I2提供5mA电流，电流源I3和电流源I4提供10uA电流，电流源I5提供40mA电流，电流源I6提供50mA电流。

进一步的，所述比较器U3和比较器U4的同相输入端相互连接，比较器U3的反相输入端提供2/3VB的电源电压，比较器U4的反相输入端提供1/3VB的电源电压。

进一步的，所述比较器U1的同相输入端提供1/2VB的电源电压，反相输入端连接MOS开关Q1的漏极。

本发明的有益效果是：本发明从三个角度对灭火执行器及其驱动装置进行全方位检测：高边和低边MOS开关状态检测；灭火执行器短路及开路检测；灭火执行器内阻检测。这一检测方案，可及时有效地发现：驱动装置故障；驱动装置与灭火执行器之间的走线故障；灭火执行器故障。驱动装置，走线，灭火执行器，三个紧密相连的环节全部纳入监测范围。故障藏身的死角被彻底消除，真正实现了全方位自检。

附图说明

图1是半桥式驱动电路的MOS开关状态检测电路图。

图2是灭火执行器短路及开路检测电路。

图3、图4是灭火执行器内阻检测电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1至图3所示，一种具有全方位自检功能的灭火执行器驱动装置，其包括MOS开关状态检测电路、灭火执行器短路及开路检测电路和灭火执行器内阻检测电路。所述MOS开关状态检测电路包括MOS开关Q1、MOS开关Q2、电流源I1、电流源I2和比较器U1，所述MOS开关Q1的源极连接电源VB，栅极连接控制器，漏极连接灭火执行器等效负载，MOS开关Q1的漏极同时还分别连接所述电流源I1和比较器U1，在电流源I1和MOS开关Q1之间设有开关S1，所述MOS开关Q2的源极接地，栅极连接控制器，漏极分别连接灭火执行器等效负载和所述电流源I2，在电流源I2和MOS开关Q2之间设有开关S2。所述灭火执行器短路及开路检测电路包括MOS开关Q3、MOS开关Q4、MOS开关Q5、MOS开关Q6、电流源I3、电流源I4、缓冲器U2、比较器U3和比较器U4，所述MOS开关Q3的栅极作为执行信号端，源极连接电源VB，漏极连接灭火执行器，所述MOS开关Q4的栅极作为检测信号端，源极连接电源VB，漏极连接灭火执行器，所述MOS开关Q5的栅极作为执行信号端，源极接地，漏极分别连接灭火执行器、缓冲器U2、比较器U3和比较器U4，所述MOS开关Q6的栅极作为检测信号端，源极接地，漏极分别连接灭火执行器、缓冲器U2、比较器U3和比较器U4，所述缓冲器U2的电源正端连接所述电流源I4，缓冲器U2的电源负端连接所述电流源I3。所述灭火执行器内阻检测电路包括MOS开关Q7、MOS开关Q8、电流源I5、电流源I6、放大器U5和模数转换器U6，所述MOS开关Q7的源极连接电源VB，漏极分别连接灭火执行器电阻和电流源I5，所述MOS开关Q8的源极接地，漏极分别连接灭火执行器电阻和电流源I6，所述电流源I5和MOS开关Q7之间设有开关S3，同时电流源I5还与所述放大器U5的同相输入端连接，所述电流源I6和MOS开关Q8之间设有开关S4，同时电流源I6还与所述放大器U5的反相输入端连接，放大器U5的同相输入端和反相输入端之间设有开关S5，放大器U5的输出端连接所述模数转换器U6。

本发明中，所述MOS开关Q1、MOS开关Q3、MOS开关Q4、MOS开关Q7为P型MOS开关管，所述MOS开关Q2、MOS开关Q5、MOS开关Q6、MOS开关Q8为N型MOS开关管。所述电流源I1和电流源I2提供5mA电流，电流源I3和电流源I4提供10uA电流，电流源I5提供40mA电流，电流源I6提供50mA电流。所述比较器U3和比较器U4的同相输入端相互连接，比较器U3的反相输入端提供2/3VB的电源电压，比较器U4的反相输入端提供1/3VB的电源电压。所述比较器U1的同相输入端提供1/2VB的电源电压，反相输入端连接MOS开关Q1的漏极。

在半桥式驱动电路的MOS开关状态检测电路，电流源I1和I2的电流远小于灭火执行器的启动电流，因此检测过程不会导致灭火执行器误动作。MOS开关检测过程如下：

1.检测高边MOS开关Q1。

S1闭合，若A1＝1，则T1端加开启信号，若A1＝0，则Q1正常。

2.检测低边MOS开关Q2。

S2闭合，若A1＝0，则T2端加开启信号，若A1＝1，则Q2正常。

在灭火执行器短路及开路检测电路中，Q3和Q5是驱动灭火执行器的MOS开关；Q4和Q6是用于检测的MOS开关。灭火执行器的内阻约2Ω，远小于Q3和Q4的导通电阻。灭火执行器的启动电流大于2A，而Q3和Q4的电阻较大，电流不足以启动灭火执行器。因此，即使Q3和Q4导通，也不会导致灭火执行器误动作。

以下是检测条件：

1.正常状态。

先开启Q4，V1＝V2＝VB，A1＝1，A0＝1。

然后关闭Q4，开启Q6，V1＝V2＝0，A1＝0，A0＝0。

2.V1端短路到VB。

先开启Q4，V1＝V2＝VB，A1＝1，A0＝1。

然后关闭Q4，开启Q6，V1＝V2＝VB，A1＝1，A0＝1。

3.V1端短路到GND。

先开启Q4，V1＝V2＝0，A1＝0，A0＝0。

然后关闭Q4，开启Q6，V1＝V2＝0，A1＝0，A0＝0。

4.灭火执行器开路。

在缓冲器的作用下，V1＝V2＝VB/2。

先开启Q4，V1＝V2＝VB/2，A1＝0，A0＝1。

然后关闭Q4，开启Q6，V1＝V2＝0，A1＝0，A0＝0。

在灭火执行器内阻检测电路中，灭火执行器的内阻反映其自身状态，通过检测灭火执行内阻可直接诊断灭火执行器可能存在的故障。

检测过程如下：

在图3中的Q7和Q8处于常闭状态。

1.S3和S4闭合，放大器U5读取RS的电压差VS。

2.S3，S4和S5闭合，放大器U5读取外界漏电流在RS上形的压降Vleakage。

3.S3，S4和S5断开，电路引入标准电阻Rref，测量电压降Vref。如4所示：

计算：

最终，RS的准确值被读出，用以检测灭火执行器的状态。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种具有全方位自检功能的灭火执行器驱动装置，其特征在在于：包括MOS开关状态检测电路、灭火执行器短路及开路检测电路和灭火执行器内阻检测电路，

所述MOS开关状态检测电路包括MOS开关Q1、MOS开关Q2、电流源I1、电流源I2和比较器U1，所述MOS开关Q1的源极连接电源VB，栅极连接控制器，漏极连接灭火执行器等效负载，MOS开关Q1的漏极同时还分别连接所述电流源I1和比较器U1，在电流源I1和MOS开关Q1之间设有开关S1，所述MOS开关Q2的源极接地，栅极连接控制器，漏极分别连接灭火执行器等效负载和所述电流源I2，在电流源I2和MOS开关Q2之间设有开关S2；

所述灭火执行器短路及开路检测电路包括MOS开关Q3、MOS开关Q4、MOS开关Q5、MOS开关Q6、电流源I3、电流源I4、缓冲器U2、比较器U3和比较器U4，所述MOS开关Q3的栅极作为执行信号端，源极连接电源VB，漏极连接灭火执行器，所述MOS开关Q4的栅极作为检测信号端，源极连接电源VB，漏极连接灭火执行器，所述MOS开关Q5的栅极作为执行信号端，源极接地，漏极分别连接灭火执行器、缓冲器U2、比较器U3和比较器U4，所述MOS开关Q6的栅极作为检测信号端，源极接地，漏极分别连接灭火执行器、缓冲器U2、比较器U3和比较器U4，所述缓冲器U2的电源正端连接所述电流源I4，缓冲器U2的电源负端连接所述电流源I3；

所述灭火执行器内阻检测电路包括MOS开关Q7、MOS开关Q8、电流源I5、电流源I6、放大器U5和模数转换器U6，所述MOS开关Q7的源极连接电源VB，漏极分别连接灭火执行器电阻和电流源I5，所述MOS开关Q8的源极接地，漏极分别连接灭火执行器电阻和电流源I6，所述电流源I5和MOS开关Q7之间设有开关S3，同时电流源I5还与所述放大器U5的同相输入端连接，所述电流源I6和MOS开关Q8之间设有开关S4，同时电流源I6还与所述放大器U5的反相输入端连接，放大器U5的同相输入端和反相输入端之间设有开关S5，放大器U5的输出端连接所述模数转换器U6。

2.根据权利要求1所述的一种具有全方位自检功能的灭火执行器驱动装置，其特征在在于：所述MOS开关Q1、MOS开关Q3、MOS开关Q4、MOS开关Q7为P型MOS开关管，所述MOS开关Q2、MOS开关Q5、MOS开关Q6、MOS开关Q8为N型MOS开关管。

3.根据权利要求1所述的一种具有全方位自检功能的灭火执行器驱动装置，其特征在在于：所述电流源I1和电流源I2提供5mA电流，电流源I3和电流源I4提供10uA电流，电流源I5提供40mA电流，电流源I6提供50mA电流。

4.根据权利要求1所述的一种具有全方位自检功能的灭火执行器驱动装置，其特征在在于：所述比较器U3和比较器U4的同相输入端相互连接，比较器U3的反相输入端提供2/3VB的电源电压，比较器U4的反相输入端提供1/3VB的电源电压。

5.根据权利要求1所述的一种具有全方位自检功能的灭火执行器驱动装置，其特征在在于：所述比较器U1的同相输入端提供1/2VB的电源电压，反相输入端连接MOS开关Q1的漏极。