CN114552528A - 一种列车lcu保护电路及其故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车LCU保护电路及其故障检测方法，其中，所述列车LCU保护电路包括：至少一个高边驱动电路，用于串联在所述负载和所述负载电源之间，并在流经所述高边驱动电路的电流大于等于第一阈值时断开所述负载与所述负载电源之间的电连接；慢熔保险丝，用于串联在所述负载和所述负载电源之间，所述慢熔保险丝的熔断电流小于所述第一阈值。本发明中，在负载短路时高边驱动电路断开，从而切断流过负载的电流；当负载发生过流时慢熔保险丝发挥作用，过流持续一段时间后，慢熔保险丝熔断，切断流过负载的电流，从而在保证电路一定的过流能力的同时避免长期过流损坏负载。

Description

一种列车LCU保护电路及其故障检测方法

技术领域

本发明涉及LCU技术领域，特别是涉及一种列车LCU保护电路及其故障检测方法。

背景技术

在目前的列车LCU产品中，输出IO板的输出电路只能在短路保护或过流保护中任选一项进行设计，没有一种同时兼容过流保护和短路保护的保护方法。如果选择短路保护的方式，输出电路的过流能力会很大，带容性负载能力强，但是在过流保护上就有欠缺，不能预防持续过流输出对设备的损害；如果选择过流保护的方式，输出电路带容性负载能力弱，且输出电路在短路时大电流很容易损坏电流采样电路，导致板卡损坏。如果第一MOS管损坏，输出回路的控制失效率会提升一倍，若此时另一支第一MOS管也失效，则会导致整个回路处于失控状态，这对安全类控制产品是致命的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的一项或多项不足，提供一种列车LCU保护电路及其故障检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种列车LCU保护电路，用于与负载和负载电源连接，所述列车LCU保护电路包括：

至少一个高边驱动电路，用于串联在所述负载和所述负载电源之间，并在流经所述高边驱动电路的电流大于等于第一阈值时断开所述负载与所述负载电源之间的电连接；

慢熔保险丝，用于串联在所述负载和所述负载电源之间，所述慢熔保险丝的熔断电流小于所述第一阈值。

优选的，所述列车LCU保护电路还包括：

至少一个第一检测电路，与所述至少一个高边驱动电路一一对应连接，用于检测对应的高边驱动电路是否处于故障状态；

至少一个控制器，与所述至少一个第一检测电路和所述至少一个高边驱动电路一一对应连接，用于获取对应的第一检测电路的检测结果，并在对应的高边驱动电路处于故障状态时关断对应的高边驱动电路，以便断开所述负载与所述负载电源之间的电连接。

优选的，所述高边驱动电路的数量为两个或以上时，任意一个高边驱动电路处于故障状态时，该高边驱动电路对应的控制器向其余所有控制器共享故障信息，所有控制器均关断各自对应的高边驱动电路。

优选的，所述列车LCU保护电路还包括：

第二检测电路，用于与所述负载连接，并检测流经所述负载的电流；

控制器，与所述第二检测电路连接，用于根据所述第二检测电路的检测结果判断所述列车LCU保护电路是否失效和/或所述负载是否正常供电。

优选的，所述高边驱动电路包括触发电路、高边驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第一二极管和MOS管，所述触发电路的输出端与高边驱动芯片的触发信号输入端连接，所述高边驱动芯片的控制信号输出端经第一电阻与第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与MOS管的漏极连接，所述高边驱动芯片的控制信号输出端经第二电阻与MOS管的栅极连接，所述高边驱动芯片的电流侦测端经第三电阻与第一二极管的阳极连接，所述高边驱动芯片的电流侦测端经第四电阻与MOS管的源极连接，所述第一电容与第四电阻并联。

优选的，所述触发电路包括驱动电压源、脉冲源、变压器、第二二极管、第五电阻、第二电容和第三电容，所述驱动电压源的正极经第五电阻与变压器初级线圈的第一端连接，所述驱动电压源的负极与脉冲源的输入端连接，所述脉冲源的输出端与变压器初级线圈的第二端连接，所述变压器次级线圈的第一端与高边驱动芯片的接地端连接，所述变压器次级线圈的第一端经第二电容与第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阴极与高边驱动芯片的触发信号输入端连接，所述第二二极管的阳极与变压器次级线圈的第二端连接，所述第三电容与第二电容并联。

优选的，所述列车LCU保护电路还包括控制器、第一光电开关、第二光电开关、第六电阻和第七电阻，所述第一光电开关和第二光电开关均包括四个端口，所述第一光电开关的第一端口经第六电阻与第一高边驱动芯片的触发信号输入端连接，所述第一光电开关的第二端口与第一二极管的阴极连接，所述第一光电开关的第三端口与控制器的第一信号端连接，所述第一光电开关的第四端口接地，所述第二光电开关的第一端口经第七电阻与第一MOS管的栅极连接，所述第二光电开关的第二端口与第一MOS管的源极连接，所述第二光电开关的第三端口与控制器的第二信号端连接，所述第二光电开关的第四端口接地，所述控制器的第一控制端与所述触发电路的控制端连接。

优选的，所述列车LCU保护电路还包括控制器、第三光电开关和第八电阻，所述第三光电开关包括四个端口，所述第三光电开关的第一端口经第八电阻与负载的一端连接，所述第三光电开关的第二端口与负载的另一端连接，所述第三光电开关的第三端与控制器的第三信号端连接，所述第三光电开关的第四端接地。

优选的，所述第一高边驱动芯片在接收到所述触发电路的触发信号后进入延时状态，并在延时状态结束后驱动所述第一MOS管工作。

一种故障检测方法，应用于上述列车LCU保护电路，所述故障检测方法包括：

检测第一工作阶段中是否有MOS管处于故障状态，并在有MOS管处于故障状态时关闭所有触发电路；

检测第二工作阶段中是否有MOS管处于故障状态，并在有MOS管处于故障状态时关闭所有触发电路；

其中，所述第一工作阶段中，高边驱动芯片接收到触发信号，所述MOS管未工作；所述第二工作阶段中，高边驱动芯片接收到触发信号，所述MOS管工作。

本发明的有益效果是：

（1）本发明中，在负载短路时，流经高边驱动电路的电流急剧增加，高边驱动电路断开，从而切断流过负载的电流；当负载发生过流（流过负载的电流大于慢熔保险丝的熔断电流、但是小于第一阈值）时，不会触发高边驱动电路断开，此时慢熔保险丝发挥作用，过流持续一段时间后，慢熔保险丝熔断，切断流过负载的电流，从而在保证电路一定的过流能力的同时避免长期过流损坏负载；

（2）本发明中高边驱动电路的数量为多个，各高边驱动电路可以互为冗余，从而提高了列车LCU保护电路的可靠性；

（3）本发明可以检测MOS管的故障，并根据MOS管的故障状态对回路进行封锁，避免控制失效，保证列车控制系统的安全性；

（4）本发明中各高边驱动电路分别由一个控制器控制，降低了因单控制器宕机等引起的系统失控。

附图说明

图1为本发明中列车LCU保护电路的一种组成框图；

图2为本发明中列车LCU保护电路的一种实施例的示意图；

图3为本发明中列车LCU保护电路的又一种实施例的示意图；

图4为本发明中故障检测方法的一种流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-图4，本实施例提供了一种列车LCU保护电路及其故障检测方法：

图1为本发明公开的列车LCU保护电路的一个实施例的组成框图，所述列车LCU保护电路用于与负载和负载电源连接。所述列车LCU保护电路包括高边驱动电路和慢熔保险丝。所述高边驱动电路用于串联在所述负载和所述负载电源之间，并在流经所述高边驱动电路的电流大于等于第一阈值时断开所述负载与所述负载电源之间的电连接；所述慢熔保险丝用于串联在所述负载和所述负载电源之间，并在流经慢熔保险丝的电流大于慢熔保险丝的额定浪涌电流承受能力时熔断，所述慢熔保险丝的熔断电流小于所述第一阈值。本实施例中，在负载短路时，流经高边驱动电路的电流急剧增加，高边驱动电路断开，从而切断流过负载的电流；当负载发生过流，且此时流过负载的电流大于慢熔保险丝的熔断电流、但是小于第一阈值时，不会触发高边驱动电路断开，此时慢熔保险丝发挥作用，过流持续一段时间后，慢熔保险丝熔断，切断流过负载的电流，从而在保证电路一定的过流能力的同时避免长期过流损坏负载。

一般的，所述高边驱动电路的数量可以为一个，也可以为两个或以上；当高边驱动电路的数量为两个或以上时，各高边驱动电路可以互为冗余，从而提高了列车LCU保护电路的可靠性。

在一个实施例中，所述高边驱动电路的数量为一个，所述列车LCU保护电路还包括控制器和第一检测电路，所述第一检测电路与所述高边驱动电路连接，所述控制器与所述第一检测电路和所述高边驱动电路连接。所述第一检测电路用于检测对应的高边驱动电路是否处于故障状态；所述控制器用于获取第一检测电路的检测结果，并在高边驱动电路处于故障状态时关断高边驱动电路，以便断开所述负载与所述负载电源之间的电连接，从而极大降低输出回路（负载电源、负载、高边驱动电路和慢熔保险丝等组成的电路）控制失效的风险。

在一个实施例中，所述高边驱动电路的数量为两个或以上，所述列车LCU保护电路还包括至少两个控制器和至少两个第一检测电路，所述第一检测电路与高边驱动电路一一对应连接，所述控制器与第一检测电路一一对应连接，所述控制器与高边驱动电路一一对应连接。所述第一检测电路用于检测对应的高边驱动电路是否处于故障状态；所述控制器用于获取对应的第一检测电路的检测结果，当某一高边驱动电路故障时，该高边驱动电路对应的控制器关断该高边驱动电路，并向其余所有控制器共享该故障信息，其余所有控制器分别关断各自对应的高边驱动电路，从而极大降低输出回路（负载电源、负载、高边驱动电路和慢熔保险丝等组成的电路）控制失效的风险。该实施例中各高边驱动电路分别由一个控制器控制，降低了因单控制器宕机等引起的系统失控。在一个实施例中，所述列车LCU保护电路还包括控制器和第二检测电路，所述第二检测电路用于与所述负载连接，所述第二检测电路检测流经所述负载的电流；所述控制器与第二检测电路连接，所述控制器根据第二检测电路的检测结果判断所述列车LCU保护电路是否失效和/或负载是否正常供电。该实施例中，当高边驱动电路断开负载电源和负载的电连接时，若第二检测电路仍检测到电流，则认为所述列车LCU保护电路失效；当高边驱动电路未断开负载电源和负载的电连接时，若第二检测电路未检测到电流或者检测到的电流小于阈值，则认为负载未正常供电。

如图2所示，在一个实施例中，高边驱动电路的数量为一个，即控制器、高边驱动芯片、MOS管、驱动电压源、脉冲源和变压器的数量均为一个，分别记为第一控制器、第一高边驱动芯片U1、第一MOS管Q1、第一驱动电压源P1、第一脉冲源MC1和第一变压器L1。具体的，所述列车LCU保护电路包括第一控制器（图中未示出）、慢熔保险丝F1、第一高边驱动芯片U1、第一MOS管Q1、第一驱动电压源P1、第一脉冲源MC1、第一变压器L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一光电开关K1、第二光电开关K2、第三光电开关K3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8。该实施例中第一控制器采用单片机，第一高边驱动芯片U1的型号为IR21271S，第一MOS管Q1的型号为IXFA80N25X3。

所述第一驱动电压源P1的正极与第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与第一变压器L1初级线圈的第一端连接，所述第一驱动电压源P1的负极与第一脉冲源MC1的输入端连接，所述第一脉冲源MC1的输出端与第一变压器L1初级线圈的第二端连接。所述第一变压器L1次级线圈的第一端与第一高边驱动芯片U1的COM端和第二电容C2的一端连接，所述第二电容C2的另一端与第二二极管D2的阴极连接，所述第二二极管D2的阴极与第一高边驱动芯片U1的IN端连接，所述第二二极管D2的阳极与第一变压器L1次级线圈的第二端连接，所述第三电容C3与第二电容C2并联。所述第一高边驱动芯片U1的HO端与第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端连接，所述第一电阻R1的另一端与第一二极管D1的阳极连接，所述第二电阻R2的另一端与第一MOS管Q1的栅极连接，所述第一二极管D1的阴极与第一MOS管Q1的漏极连接。所述第一高边驱动芯片U1的CS端与第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与第一二极管D1的阳极连接，所述第四电阻R4的另一端与第一MOS管Q1的源极连接，所述第一电容C1与第四电阻R4并联。所述第一MOS管Q1的漏极用于与负载电源P3的正极连接，所述第一MOS管Q1的源极与慢熔保险丝F1的一端连接，所述慢熔保险丝F1的另一端用于与负载Lamp连接，所述负载Lamp还与负载电源P3的负极连接。

所述第一光电开关K1和第二光电开关K2均包括四个端口，所述第一光电开关K1的第一端口与第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端与第一高边驱动芯片U1的IN端连接，所述第一光电开关K1的第二端口与第一MOS管Q1的漏极连接，所述第一光电开关K1的第三端口与第一控制器的第一信号端连接，所述第一光电开关K1的第四端口接地。所述第二光电开关K2的第一端口与第七电阻R7的一端连接，所述第七电阻R7的另一端与第一MOS管Q1的栅极连接，所述第二光电开关K2的第二端口与第一MOS管Q1的源极连接，所述第二光电开关K2的第三端口与第一控制器的第二信号端连接，所述第二光电开关K2的第四端接地。所述第三光电开关K3包括四个端口，所述第三光电开关K3的第一端口与第八电阻R8的一端连接，所述第八电阻R8的另一端与负载的一端连接，所述第三光电开关K3的第二端口与负载的另一端连接，所述第三光电开关K3的第三端与第一控制器的第三信号端连接，所述第三光电开关K3的第四端接地。

该实施例中，第一脉冲源MC1输出PWM波形时，第一变压器L1会输出交变电压，该交变电压经第二二极管D2整流后会在第二电容C2和第三电容C3上形成直流电，驱动第一高边驱动芯片U1工作；第一高边驱动芯片U1工作后会导通后级的第一MOS管Q1，同时检测流过第一MOS管Q1的电流。当第一MOS管Q1导通后，负载电源P3的电流会依次经过第一MOS管Q1和慢熔保险丝F1给负载Lamp供电。当负载Lamp发生短路时，流过第一MOS管Q1的电流会急剧增加，当检测到流过第一MOS管Q1的电流超过第一阈值时，第一高边驱动芯片U1让第一MOS管Q1关断，从而切断流过负载Lamp的电流，保证负载Lamp和第一MOS管Q1不被烧毁。当负载Lamp发生过流，且流过负载Lamp的电流大于慢熔保险丝F1的熔断电流、但是小于第一阈值时，不会触发第一MOS管Q1的关断，此时慢熔保险丝F1发挥作用，过流持续一段时间后，慢熔保险丝F1熔断，切断流过负载Lamp的电流，从而在保证电路一定的过流能力的同时避免长期过流损坏负载Lamp。

如图3所示，在一个实施例中，高边驱动电路的数量为两个。本实施例与图2所示实施例的不同之处在于，在图2所示实施例的基础上，本实施例中的列车LCU保护电路还包括第二控制器（图中未示出）、第二高边驱动芯片U2、第二MOS管Q2、第二驱动电压源P2、第二脉冲源MC2、第二变压器L2、第三二极管D3、第四二极管D4、第四光电开关K4、第五光电开关K5、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十五电阻R15。

所述第二驱动电压源P2的正极与第九电阻R9的一端连接，所述第九电阻R9的另一端与第二变压器L2初级线圈的一端连接，所述第二驱动电压源P2的负极与第二脉冲源MC2的输入端连接，所述第二脉冲源MC2的输出端与第二变压器L2初级线圈的第二端连接。所述第二变压器L2次级线圈的第一端与第二高边驱动芯片U2的COM端和第四电容C4的一端连接，所述第四电容C4的另一端与第三二极管D3的阴极连接，所述第三二极管D3的阴极还与第二高边驱动芯片U2的IN端连接，所述第三二极管D3的阳极与第二变压器L2次级线圈的第二端连接，所述第五电容C5与第四电容C4并联。所述第二高边驱动芯片U2的HO端与第十电阻R10的一端和第十一电阻R11的一端连接，所述第十电阻R10的另一端与第四二极管D4的阳极连接，所述第十一电阻R11的另一端与第一MOS管Q1的栅极连接，所述第四二极管D4的阴极与第二MOS管Q2的漏极连接。所述第二高边驱动芯片U2的CS端与第十二电阻R12的一端和第十三电阻R13的一端连接，所述第十二电阻R12的另一端与第四二极管D4的阳极连接，所述第十三电阻R13的另一端与第二MOS管Q2的源极连接，所述第六电容C6与第十三电阻R13并联。

所述第四光电开关K4和第五光电开关K5均包括四个端口，所述第四光电开关K4的第一端口与第十四电阻R14的一端连接，所述第十四电阻R14的另一端与第二MOS管Q2的漏极连接，所述第四光电开关K4的第二端口与第二高边驱动芯片U2的IN端连接，所述第四光电开关K4的第三端口与第二控制器的第一信号端连接，所述第四光电开关K4的第四端口接地。所述第五光电开关K5的第一端口与第十五电阻R15的一端连接，所述第十五电阻R15的另一端与第二MOS管Q2的栅极连接，所述第五光电开关K5的第二端口与第二MOS管Q2的源极连接，所述第五光电开关K5的第三端口与第二控制器的第二信号端连接，所述第五光电开关K5的第四端口接地。

此外，本实施例中，所述第三光电开关K3的第三端与第一控制器的第三信号端或第二控制器的第三信号端连接，所述第一MOS管Q1的漏极用于与负载电源P3的正极连接，所述第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的漏极连接，所述第二MOS管Q2的源极与慢熔保险丝F1的一端连接，所述慢熔保险丝F1的另一端用于与负载Lamp连接，所述负载Lamp还与负载电源P3的负极连接。

图2所示实施例中，第一脉冲源MC1输出PWM波形时，第一变压器L1会输出交变电压，该交变电压经第二二极管D2整流后会在第二电容C2和第三电容C3上形成直流电，驱动第一高边驱动芯片U1工作；第一高边驱动芯片U1工作后会导通后级的第一MOS管Q1，同时检测流过第一MOS管Q1的电流。同理，第二脉冲源MC2输出PWM波形时，第二变压器L2会输出交变电压，该交变电压经第三二极管D3整流后会在第四电容C4和第五电容C5上形成直流电，驱动第二高边驱动芯片U2工作；第二高边驱动芯片U2工作后会导通后级的第二MOS管Q2，同时检测流过第二MOS管Q2的电流。当第一MOS管Q1和第二MOS管Q2都导通后，负载电源P3的电流会依次经过第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和慢熔保险丝F1给负载Lamp供电。

当负载Lamp发生短路时，流过第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的电流会急剧增加，当检测到流过第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的电流超过第一阈值时第一高边驱动芯片U1让第一MOS管Q1关断，第二高边驱动芯片U2让第二MOS管Q2关断，从而切断流过负载Lamp的电流，保证负载Lamp、第一MOS管Q1以及第二MOS管Q2不被烧毁。

第一高边驱动芯片U1驱动第一MOS管Q1实现短路保护的原理为：第一高边驱动芯片U1的IN段接收到一个上升沿信号时，其IO端定位高电平，从而打开第一MOS管Q1。第一MOS管Q1打开后，当电流流过第一MOS管Q1时，由于第一MOS管Q1导通内阻的存在，根据欧姆定律U=IR，会在第一MOS管Q1的两端产生电压。由于第三电阻R3和第四电阻R4与第一二极管D1和第一MOS管Q1为并联关系，当流过第一MOS管Q1的电流提高时，第一MOS管Q1两端的电压就会按照固定的比例提高。由于流过第一二极管D1的电压几乎是固定的，并且由于第三电阻R3和第四电阻R4与第一二极管D1和第一MOS管Q1为并联关系，在第一MOS管Q1两端的电压提高后，第三电阻R3两端的电压也会按照电阻的比例提高。由于第三电阻R3和第一高边驱动芯片U1的CS端是并联关系，当第三电阻R3两端的电压≥1.8V时，第一高边驱动芯片U1就会认为流过第一MOS管Q1的电流超过设定的第一阈值，从而将第一高边驱动芯片U1的HO端设置为0V，关断第一MOS管Q1，从而实现短路保护。

第二高边驱动芯片U2驱动第二MOS管Q2实现短路保护的原理与第一高边驱动芯片U1驱动第一MOS管Q1实现短路保护的原理相同。

当负载Lamp发生过流时，此时流过负载Lamp的电流大于慢熔保险丝F1的熔断电流、但是小于第一阈值，不会触发第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的关断，此时慢熔保险丝F1发挥作用，过流持续一段时间后，慢熔保险丝F1熔断，切断流过负载Lamp的电流，从而在保证电路一定的过流能力的同时避免长期过流损坏负载Lamp。例如，慢熔保险丝F1选择littlefuse 公司的045202.5MRL，额定电流2.5A，额定浪涌电流承受能力15I²t；当过流持续一定时间达到15I²t后，慢熔保险丝F1熔断，切断流过负载Lamp的电流；但负载Lamp发生过流的时间小于慢熔保险丝F1的浪涌电流承受能力15I²t时，慢熔保险丝F1不会发生熔断，保证电路一定的过流能力。

在一个实施例中，所述第一高边驱动芯片U1在接收到所述触发电路的触发信号后进入延时状态，并在延时状态结束后驱动所述第一MOS管Q1工作。以图3所示实施例为例，所述列车LCU保护电路每次启动包含两个阶段：S1阶段，第一高边驱动芯片U1和第二高边驱动芯片U2接收到触发信号，但是第一MOS管Q1和第二MOS管Q2不工作；S2阶段，第一高边驱动芯片U1和第二高边驱动芯片U2接收到触发信号，且第一MOS管Q1和第二MOS管Q2工作。

在S1阶段，由于触发信号持续存在，第一高边驱动芯片U1和第二高边驱动芯片U2得电但不驱动第一MOS管Q1和第二MOS管Q2，此时第一MOS管Q1和第二MOS管Q2应处于关闭状态，对第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的检测结果包括如下情形：

a.第一光电开关K1的反馈电平为0，第二光电开关K2的反馈电平为0，表示第一MOS管Q1正常；第四光电开关K4的反馈电平为0，第五光电开关K5的反馈电平为0，表示第二MOS管Q2正常；

b. 第一光电开关K1的反馈电平为1，第二光电开关K2的反馈电平为0，表示第一MOS管Q1异常；第四光电开关K4的反馈电平为1，第五光电开关K5的反馈电平为0，表示第二MOS管Q2异常。

在S2阶段，由于触发信号持续存在，第一高边驱动芯片U1和第二高边驱动芯片U2得电并驱动第一MOS管Q1和第二MOS管Q2，此时第一MOS管Q1和第二MOS管Q2应处于导通状态，对第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的检测结果包括如下情形：

c.第一光电开关K1的反馈电平为1，第二光电开关K2的反馈电平为1，表示第一MOS管Q1正常；第四光电开关K4的反馈电平为1，第五光电开关K5的反馈电平为1，表示第二MOS管Q2正常；

d. 第一光电开关K1的反馈电平为0，第二光电开关K2的反馈电平为1，表示第一MOS管Q1异常；第四光电开关K4的反馈电平为0，第五光电开关K5的反馈电平为1，表示第二MOS管Q2异常。

当出现情形b或情形d时，第一控制器和第二控制器确认对应MOS管的故障状态后，通过第一控制器和第二控制器间的通信接口共享MOS管的故障信息。在任意一个MOS管故障后，通过切断第一脉冲源MC1和第二脉冲源MC2的方式来切断该输出回路，保证系统处于安全导向的状态。例如，第一MOS管Q1故障，第一控制器收到第一MOS管Q1故障的信息后，控制第一脉冲源MC1不再产生PWM波形，第一变压器L1后级不产生电压，第一MOS管停止工作；同时，第一控制器将故障信息共享给第二控制器，第二控制器控制第二脉冲源MC2不再产生PWM波形，第二变压器L2后级不产生电压，第二MOS管停止工作，从而极大降低了该输出回路控制失效的风险。此外，结合第三光电开关K3的检测结果，能够精度确定输出回路的故障状态，比兔MOS管开路、MOS管短路、负载Lamp短路、负载Lamp过流等。

图4为本发明公开的故障检测方法的一个实施例的流程图，所述故障检测方法包括：

S1. 检测第一工作阶段中是否有MOS管处于故障状态，并在有MOS管处于故障状态时关闭所有触发电路。 触发电路关断后，不再产生电压，MOS管停止工作，从而切断相应的输出回路。

S2. 检测第二工作阶段中是否有MOS管处于故障状态，并在有MOS管处于故障状态时关闭所有触发电路。

其中，所述第一工作阶段中，高边驱动芯片接收到触发信号，所述MOS管未工作；所述第二工作阶段中，高边驱动芯片接收到触发信号，所述MOS管工作。

本实施例中，通过对MOS管的故障状态进行检测，并在检测到有MOS管故障时控制MOS管停止工作，从而切断列车LCU保护电路，从而极大降低整个输出回路控制失效的风险。所述高边驱动电路的数量为两个或以上时，当某一MOS管故障时，该MOS管对应的控制器控制该MOS管停止工作，并向其余所有控制器共享该故障信息，其余所有控制器分别控制各自对应的MOS管停止工作，从而极大降低输出回路（负载电源、负载、高边驱动电路和慢熔保险丝等组成的电路）控制失效的风险。该实施例中各MOS管分别由一个控制器控制，降低了因单控制器宕机等引起的系统失控。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种列车LCU保护电路，用于与负载和负载电源连接，其特征在于，所述列车LCU保护电路包括：

至少一个高边驱动电路，用于串联在所述负载和所述负载电源之间，并在流经所述高边驱动电路的电流大于等于第一阈值时断开所述负载与所述负载电源之间的电连接；

慢熔保险丝，用于串联在所述负载和所述负载电源之间，所述慢熔保险丝的熔断电流小于所述第一阈值。

2.根据权利要求1所述的一种列车LCU保护电路，其特征在于，所述列车LCU保护电路还包括：

至少一个第一检测电路，与所述至少一个高边驱动电路一一对应连接，用于检测对应的高边驱动电路是否处于故障状态；

至少一个控制器，与所述至少一个第一检测电路和所述至少一个高边驱动电路一一对应连接，用于获取对应的第一检测电路的检测结果，并在对应的高边驱动电路处于故障状态时关断对应的高边驱动电路，以便断开所述负载与所述负载电源之间的电连接。

3.根据权利要求2所述的一种列车LCU保护电路，其特征在于，所述高边驱动电路的数量为两个或以上时，任意一个高边驱动电路处于故障状态时，该高边驱动电路对应的控制器向其余所有控制器共享故障信息，所有控制器均关断各自对应的高边驱动电路。

4.根据权利要求1所述的一种列车LCU保护电路，其特征在于，所述列车LCU保护电路还包括：

第二检测电路，用于与所述负载连接，并检测流经所述负载的电流；

控制器，与所述第二检测电路连接，用于根据所述第二检测电路的检测结果判断所述列车LCU保护电路是否失效和/或所述负载是否正常供电。

5.根据权利要求1所述的一种列车LCU保护电路，其特征在于，所述高边驱动电路包括触发电路、高边驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第一二极管和MOS管，所述触发电路的输出端与高边驱动芯片的触发信号输入端连接，所述高边驱动芯片的控制信号输出端经第一电阻与第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与MOS管的漏极连接，所述高边驱动芯片的控制信号输出端经第二电阻与MOS管的栅极连接，所述高边驱动芯片的电流侦测端经第三电阻与第一二极管的阳极连接，所述高边驱动芯片的电流侦测端经第四电阻与MOS管的源极连接，所述第一电容与第四电阻并联。

6.根据权利要求5所述的一种列车LCU保护电路，其特征在于，所述触发电路包括驱动电压源、脉冲源、变压器、第二二极管、第五电阻、第二电容和第三电容，所述驱动电压源的正极经第五电阻与变压器初级线圈的第一端连接，所述驱动电压源的负极与脉冲源的输入端连接，所述脉冲源的输出端与变压器初级线圈的第二端连接，所述变压器次级线圈的第一端与高边驱动芯片的接地端连接，所述变压器次级线圈的第一端经第二电容与第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阴极与高边驱动芯片的触发信号输入端连接，所述第二二极管的阳极与变压器次级线圈的第二端连接，所述第三电容与第二电容并联。

7.根据权利要求5所述的一种列车LCU保护电路，其特征在于，所述列车LCU保护电路还包括控制器、第一光电开关、第二光电开关、第六电阻和第七电阻，所述第一光电开关和第二光电开关均包括四个端口，所述第一光电开关的第一端口经第六电阻与第一高边驱动芯片的触发信号输入端连接，所述第一光电开关的第二端口与第一二极管的阴极连接，所述第一光电开关的第三端口与控制器的第一信号端连接，所述第一光电开关的第四端口接地，所述第二光电开关的第一端口经第七电阻与第一MOS管的栅极连接，所述第二光电开关的第二端口与第一MOS管的源极连接，所述第二光电开关的第三端口与控制器的第二信号端连接，所述第二光电开关的第四端口接地，所述控制器的第一控制端与所述触发电路的控制端连接。

8.根据权利要求5所述的一种列车LCU保护电路，其特征在于，所述列车LCU保护电路还包括控制器、第三光电开关和第八电阻，所述第三光电开关包括四个端口，所述第三光电开关的第一端口经第八电阻与负载的一端连接，所述第三光电开关的第二端口与负载的另一端连接，所述第三光电开关的第三端与控制器的第三信号端连接，所述第三光电开关的第四端接地。

9.根据权利要求5所述的一种列车LCU保护电路，其特征在于，所述第一高边驱动芯片在接收到所述触发电路的触发信号后进入延时状态，并在延时状态结束后驱动所述第一MOS管工作。

10.一种故障检测方法，应用于权利要求5-9任意一项所述的列车LCU保护电路，其特征在于，所述故障检测方法包括：

检测第一工作阶段中是否有MOS管处于故障状态，并在有MOS管处于故障状态时关闭所有触发电路；

检测第二工作阶段中是否有MOS管处于故障状态，并在有MOS管处于故障状态时关闭所有触发电路；

其中，所述第一工作阶段中，高边驱动芯片接收到触发信号，所述MOS管未工作；所述第二工作阶段中，高边驱动芯片接收到触发信号，所述MOS管工作。

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