CN110208685A - 一种故障检测电路及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种故障检测电路及设备。该故障检测电路包括：比较器、故障识别模块和故障信号输出模块；比较器的第一输入端输入第一参考信号，第二输入端连接至故障识别模块的输出端，比较器输出端连接至故障信号输出模块的输入端；故障识别模块包括至少两个故障识别引脚，分别连接至主板中至少两个待检电路的故障检测点，故障识别模块用于根据电路故障情况向比较器第二输入端输入第二参考信号；故障信号输出模块的故障信号引脚连接至控制芯片的一个输入IO口，故障信号输出模块用于通过故障信号引脚在主板有电路故障时输出第一电平，在主板无电路故障时输出第二电平。本发明通过一个IO口实现多个故障的检测，且可定位故障位置，提高主板可靠性。

Description

一种故障检测电路及设备

技术领域

本发明涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种故障检测电路及设备。

背景技术

目前电路主板故障保护功能日趋完善，电路主板中每个故障需要单独的芯片IO口进行故障识别，占用资源较多；当故障逻辑处理不当时，容易导致主板损坏。

针对现有技术中电路故障检测占用资源多的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种故障检测电路及设备，以解决现有技术中电路故障检测占用资源多的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种故障检测电路，包括：比较器、故障识别模块和故障信号输出模块；

所述比较器的第一输入端输入第一参考信号，所述比较器的第二输入端连接至所述故障识别模块的输出端，所述比较器的输出端连接至所述故障信号输出模块的输入端；

所述故障识别模块包括至少两个故障识别引脚，分别连接至主板中至少两个待检电路的故障检测点，所述故障识别模块用于根据电路故障情况向所述比较器的第二输入端输入第二参考信号；

所述故障信号输出模块的故障信号引脚连接至控制芯片的一个输入IO口，所述故障信号输出模块用于通过所述故障信号引脚，在主板有电路故障时输出第一电平，在主板无电路故障时输出第二电平。

可选的，所述故障检测电路还包括：信号生成模块，用于输出所述第一参考信号；

所述信号生成模块包括：第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的一端连接有第一电源引脚，另一端连接至所述比较器的第一输入端且通过所述第二电阻接地；

所述第一电源引脚用于连接所述待检电路的供电电源。

可选的，所述第二电阻的两端并联有第一电容。

可选的，所述信号生成模块还包括：运算放大器，

所述运算放大器的反相输入端与输出端连接，正相输入端连接至所述第一电阻与所述第二电阻的连接点；

所述运算放大器的输出端连接至所述比较器的第一输入端。

可选的，所述第一电阻与所述第二电阻的连接点，或者，所述运算放大器的输出端，通过第三电阻连接至所述比较器的第一输入端；所述第三电阻与所述比较器的第一输入端连接的一端，通过第二电容接地。

可选的，所述故障识别模块还包括：第四电阻、第五电阻和至少两个二极管；

所述至少两个二级管的负极分别连接至所述至少两个故障识别引脚，所述至少两个二级管的正极均连接至所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接至第二电源引脚；

所述第二电源引脚用于连接所述待检电路的供电电源；

所述第四电阻与所述至少两个二级管的正极连接的一端还连接至所述比较器的第二输入端且通过所述第五电阻接地。

可选的，所述故障识别模块还包括：第六电阻，所述第六电阻的一端连接至所述第四电阻与所述第五电阻的连接点，所述第六电阻的另一端连接至所述至少两个二级管的正极。

可选的，所述故障信号输出模块包括：

上拉电阻，所述上拉电阻的一端连接有第三电源引脚，所述第三电源引脚用于连接所述控制芯片的供电电源；

所述上拉电阻的另一端连接所述故障信号引脚，且连接至所述比较器的输出端。

可选的，所述第二参考信号为第一值或第二值，所述第一参考信号的值大于所述第一值且小于所述第二值。

本发明还提供了一种设备，包括上述故障检测电路。

应用本发明的技术方案，通过多个故障识别引脚分别检测主板不同的电路故障，经过比较器得到表示故障或者正常的信号，然后通过故障信号引脚输出给MCU的一个IO口，触发故障保护，并且可以通过故障识别引脚定位故障位置，由此实现一个IO口对多个故障进行检测，简化控制逻辑，提高主板可靠性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的故障检测电路的结构示意图一；

图2是根据本发明实施例的故障检测电路的结构示意图二；

图3是根据本发明实施例的故障检测电路的结构示意图三；

图4是根据本发明实施例的故障检测电路的结构示意图四；

图5是根据本发明实施例的故障检测电路的具体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述电阻、信号，但这些电阻、信号不应限于这些术语。这些术语仅用来将电阻、信号区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一电阻也可以被称为第二电阻，类似地，第二电阻也可以被称为第一电阻。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

本发明实施例提供了一种故障检测电路，用于检测主板的电路故障，该故障检测电路仅占用控制芯片(MCU)的一个IO口即可检测主板的多个不同的故障。本发明实施例适用于主板中各待检电路共用同一供电电源的情况。

如图1所示，故障检测电路包括：比较器100、故障识别模块200和故障信号输出模块300。

比较器100的第一输入端X1输入第一参考信号，比较器100的第二输入端X2连接至故障识别模块200的输出端，比较器100的输出端连接至故障信号输出模块300的输入端。

故障识别模块200包括至少两个故障识别引脚(Y1至YN)，分别连接至主板中至少两个待检电路的故障检测点，故障识别模块200用于根据电路故障情况向比较器100的第二输入端X2输入第二参考信号。故障识别引脚的个数可以根据主板电路的具体情况进行设置。主板中待检电路一般可以是过流检测、过压检测、过温检测、欠压检测等电路。

故障信号输出模块300的故障信号引脚F连接至控制芯片的一个输入IO口，故障信号输出模块300用于通过故障信号引脚F，在主板有电路故障时输出第一电平，在主板无电路故障时输出第二电平。

其中，故障识别引脚检测到预设电平，认为与其连接的待检电路出现故障，当然，低电平表示故障还是高电平表示故障可以根据具体电路情况进行设置，本实施例对此不进行限制。以故障识别引脚检测到低电平表示电路故障为例，若待检电路出现故障，则与该待检电路连接的故障识别引脚检测到低电平；若待检电路正常运行，则与该待检电路连接的故障识别引脚检测到高电平。本实施例中，故障识别模块在主板有电路故障和主板无电路故障的情况下，输出不同的信号。第二参考信号可以是第一值或第二值，第二值大于第一值。示例性的，根据故障识别引脚所识别的电路故障情况，若存在待检电路出现故障，则故障识别模块输出第一值，若所有待检电路均无故障，即主板没有电路故障，则故障识别模块输出第二值。

比较器包括两个输入端，正相输入端和反相输入端，比较器的功能是比较两个输入端的信号(如电压信号)，当正相输入端的信号大于反相输入端的信号时，比较器输出口内部三极管截止；当正相输入端的信号小于反相输入端的信号时，比较器输出口内部三极管导通。本实施例中，第一参考信号的取值处于第一值与第二值之间，因此，比较器可以根据第一参考信号与第二参考信号的大小关系来控制输出口内部三极管的截止或导通。

故障信号输出模块300的故障信号引脚F根据比较器100输出口内部三极管的状态输出相应的高电平或低电平至MCU的IO口。例如，故障信号引脚F输出低电平，表示有故障。由此可以告知MCU主板发生电路故障，并且可以通过具体的故障识别引脚确定具体故障位置。

至少两个故障识别引脚中任一引脚检测到预设电平，即可触发故障保护。故障识别模块在主板有电路故障和主板无电路故障的情况下，输出不同的信号，以触发故障保护。

本实施例通过多个故障识别引脚分别检测主板不同的电路故障，经过比较器得到表示故障或者正常的信号，然后通过故障信号引脚输出给MCU的一个IO口，触发故障保护，并且可以通过故障识别引脚定位故障位置，由此实现一个IO口对多个故障进行检测，简化控制逻辑，提高主板可靠性。

可选的，如图2所示，故障检测电路还可以包括：信号生成模块，用于输出第一参考信号。信号生成模块包括：第一电阻R1和第二电阻R2。第一电阻R1的一端连接有第一电源引脚VCC1，另一端连接至比较器100的第一输入端X1且通过第二电阻R2接地；第一电源引脚VCC1用于连接待检电路的供电电源(其值记为VCC)。

其中，第一电阻和第二电阻均是分压电阻，使得输入到比较器第一输入端的第一参考信号的值介于故障识别模块的第一值与第二值之间。第一电阻与第二电阻需要满足以下条件：电路正常工作时，R2×VCC/(R1+R2)＜VCC。优选的，第一电阻的阻值与第二电阻的阻值相等。

在一些实施方式中，如图3所示，第二电阻R2的两端可以并联第一电容C1。第一电容C1用于滤波，提高抗干扰能力。

在一些实施方式中，第一电阻R1与第二电阻R2的连接点可以通过第三电阻R3连接至比较器100的第一输入端，第三电阻R3与比较器100的第一输入端连接的一端，可以通过第二电容C2接地。通过第三电阻R3和第二电容C2实现RC滤波。

在另一可选实施方式中，参考图4，信号生成模块包括：第一电阻R1、第二电阻R2和运算放大器U1。第一电阻R1的一端连接有第一电源引脚VCC1，另一端通过第二电阻R2接地；第一电源引脚VCC1用于连接待检电路的供电电源(其值记为VCC)。运算放大器U1的反相输入端与输出端连接，正相输入端连接至第一电阻R1与第二电阻R2的连接点；运算放大器的输出端连接至比较器100的第一输入端。

通过运算放大器能够提高信号的抗干扰能力，使得第一参考信号准确无干扰地输入到比较器的第一输入端，以便于与表征故障的第二参考信号进行比较，得到可靠的比较结果，进而进行实现故障的检测与保护，结构简单。

在一些实施方式中，运算放大器U1的输出端可以通过第三电阻R3连接至比较器100的第一输入端，第三电阻R3与比较器100的第一输入端连接的一端，可以通过第二电容C2接地。通过第三电阻R3和第二电容C2实现RC滤波。

参考图2，故障识别模块200可以包括：第四电阻R4、第五电阻R5和至少两个二极管(D1至DN)。二极管与故障识别引脚的数目相等，且一一对应。

至少两个二级管的负极分别连接至至少两个故障识别引脚，至少两个二级管的正极均连接至第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接至第二电源引脚VCC2。第二电源引脚VCC2用于连接待检电路的供电电源。第四电阻R4与至少两个二级管的正极连接的一端还连接至比较器100的第二输入端且通过第五电阻R5接地。

其中，第四电阻和第五电阻均是分压电阻。第四电阻与第五电阻需要满足以下条件：发生故障时，R2×VCC/(R1+R2)＞R5×VCC/(R4+R5)，在上述基础上，考虑设计余量，保证比较器100可靠输出。

具体的，二极管的负极连接故障识别引脚，二极管的正极连接第四电阻R4。当主板正常工作时，故障识别引脚Y1至YN均为高电平，对应的二极管D1至DN处于截止状态。VCC2通过电阻R4、R5分压(R5阻值远大于R4)，在比较器的第二输入端输入高电平VCC(即第二值，例如，其值为VCC)。若主板出现故障时，假设Y1对应电路出现故障，则Y1输出低电平，此时二极管D1导通，VCC2通过R4、D1形成回路，在比较器的第二输入端输入低电平VCC(即第一值，即故障识别模块的输出电压低于MCU可识别的高电平最小值，例如，0.8V)。

由于二极管具有单向导通特性，二极管在不同的故障识别引脚(对应故障识别信号)间起到隔离的作用，使不同的故障识别信号不会相互影响。

在一些实施例中，故障识别模块200还可以包括：第六电阻R6，第六电阻R6的一端连接至第四电阻R4与第五电阻R5的连接点，第六电阻R6的另一端连接至所述至少两个二级管的正极。

第六电阻R6起到限流的作用，防止通过二极管的电流过大。在实际应用中，若第四电阻R4可满足限流需求，则无需设置第六电阻R6。

可选的，故障信号输出模块300包括：上拉电阻R7，上拉电阻R7的一端连接有第三电源引脚VCC3，第三电源引脚VCC3用于连接控制芯片的供电电源(其值记为VCC_MCU)；上拉电阻R8的另一端连接故障信号引脚F，且连接至比较器100的输出端。

若比较器100输出口内部三极管截止，故障信号引脚F通过VCC_MCU上拉电源获得高电平。若比较器100输出口内部三极管导通，VCC_MCU电源通过该三极管被拉低，此时故障信号引脚F检测的电压为比较器内部三极管的导通压降，一般为0.3V左右，可认为是低电平。

本实施例中，若故障信号引脚F输出的电平表示主板有电路故障，则MCU接收到该电平信号后，切断故障电路的控制信号，使故障电路停止工作，实现故障保护。

需要说明的是，本发明实施例中，比较器的正相输入端、反相输入端，与第一参考信号、第二参考信号的对应关系不同，会导致故障信号输出模块针对故障输出的电平也不同，即高电平表示故障，或者低电平表示故障。下面以比较器的正相输入端输入第二参考信号，反相输入端输入第一参考信号为例，进行说明。相反的情况不再赘述。

如图5所示，VCC1与VCC2均连接待检电路的供电电源，记为VCC。假设R1＝R2时，VCC通过电阻R1、R2进行分压，运算放大器U1输出为VCC/2。

当主板正常工作时，故障识别信号Y1、Y2、Y3为高电平，对应的二极管D1、D2、D3处于截止状态。VCC通过电阻R4、R5分压(选型上使R5阻值远大于R4)，在比较器U2的正相输入端即(+端)输出高电平VCC(即取值等于待检电路供电电源VCC)。

此时比较器U2输出口内部三极管截止，F通过VCC_MCU上拉电源获得高电平。

当主板出现故障时，假设Y1对应电路出现故障，则Y1输出低电平，此时二极管D1导通，VCC通过R4、D1形成回路，在比较器U2的+端输出低电平VCC(例如，0.3V)。二极管D1、D2、D3在不同的故障识别信号间起到隔离的作用。

此时比较器U2输出口内部三极管导通，VCC_MCU上拉电源被拉低，F检测为低电平，判断为故障并进行保护。故障时，故障识别信号Y1、Y2、Y3中任意一个输出低电平都会触发保护，也可能存在多个故障同时或不同时出现的情况，此时最先出现故障的电路将触发F进行保护。

本发明实施例还提供一种设备，该设备包括上述故障检测电路，以通过一个IO口实现主板故障检测与保护，避免过多占用资源，控制逻辑简单，提高主板可靠性，进而保证使用该主板的设备正常运行。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种故障检测电路，其特征在于，包括：比较器、故障识别模块和故障信号输出模块；

所述比较器的第一输入端输入第一参考信号，所述比较器的第二输入端连接至所述故障识别模块的输出端，所述比较器的输出端连接至所述故障信号输出模块的输入端；

所述故障识别模块包括至少两个故障识别引脚，分别连接至主板中至少两个待检电路的故障检测点，所述故障识别模块用于根据电路故障情况向所述比较器的第二输入端输入第二参考信号；

所述故障信号输出模块的故障信号引脚连接至控制芯片的一个输入IO口，所述故障信号输出模块用于通过所述故障信号引脚，在主板有电路故障时输出第一电平，在主板无电路故障时输出第二电平。

2.根据权利要求1所述的故障检测电路，其特征在于，所述故障检测电路还包括：信号生成模块，用于输出所述第一参考信号；

所述信号生成模块包括：第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的一端连接有第一电源引脚，另一端连接至所述比较器的第一输入端且通过所述第二电阻接地；

所述第一电源引脚用于连接所述待检电路的供电电源。

3.根据权利要求2所述的故障检测电路，其特征在于，所述第二电阻的两端并联有第一电容。

4.根据权利要求2所述的故障检测电路，其特征在于，所述信号生成模块还包括：运算放大器，

所述运算放大器的反相输入端与输出端连接，正相输入端连接至所述第一电阻与所述第二电阻的连接点；

所述运算放大器的输出端连接至所述比较器的第一输入端。

5.根据权利要求2或4所述的故障检测电路，其特征在于，所述第一电阻与所述第二电阻的连接点，或者，所述运算放大器的输出端，通过第三电阻连接至所述比较器的第一输入端；

所述第三电阻与所述比较器的第一输入端连接的一端，通过第二电容接地。

6.根据权利要求1所述的故障检测电路，其特征在于，所述故障识别模块还包括：第四电阻、第五电阻和至少两个二极管；

所述至少两个二级管的负极分别连接至所述至少两个故障识别引脚，所述至少两个二级管的正极均连接至所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接至第二电源引脚；

所述第二电源引脚用于连接所述待检电路的供电电源；

所述第四电阻与所述至少两个二级管的正极连接的一端还连接至所述比较器的第二输入端且通过所述第五电阻接地。

7.根据权利要求6所述的故障检测电路，其特征在于，所述故障识别模块还包括：第六电阻，所述第六电阻的一端连接至所述第四电阻与所述第五电阻的连接点，所述第六电阻的另一端连接至所述至少两个二级管的正极。

8.根据权利要求1所述的故障检测电路，其特征在于，所述故障信号输出模块包括：

上拉电阻，所述上拉电阻的一端连接有第三电源引脚，所述第三电源引脚用于连接所述控制芯片的供电电源；

所述上拉电阻的另一端连接所述故障信号引脚，且连接至所述比较器的输出端。

9.根据权利要求1所述的故障检测电路，其特征在于，所述第二参考信号为第一值或第二值，所述第一参考信号的值大于所述第一值且小于所述第二值。

10.一种设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的故障检测电路。