CN117590219A - 检测电路及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种检测电路及其工作方法，用于检测低压开关电路，包括：电压节点，电压节点连接电源电压端；第一电阻，在电压节点和电源电压端之间接入第一电阻；第二电阻，在电压节点和开关之间接入第二电阻；第三电阻，在电压节点和电源地之间接入第三电阻；第一二极管，在电压节点和开关之间接入第一二极管；第二二极管，在电压节点和第三电阻之间接入第二二极管；比较器，比较器的同相输入端连接电压节点，比较器的反相输入端连接参考电压端，比较器的输出端用于输出检测信号。通过第一电阻、第二电阻和第三电阻实现对低压开关电路的开关状态进行检测，进一步减少了检测电路的成本，扩大检测电路的应用场景，有利于实际量产。

Description

检测电路及其工作方法
技术领域
本发明涉及测检测技术领域，尤其涉及一种检测电路及其工作方法。
背景技术
电池的电芯包括锂电池电芯、固态电池电芯、铅酸电池电芯等，这些电芯的电压都在36V(即安全电压)以下。在进行实验室测试和出厂测试时应用的测试电路都具有低压开关，低压开关连接到电芯与设备之间，通过操作低压开关的闭合和关断实现设备与电芯的通断。为了实现低成本，大多数低压开关都不具备反馈触点，因此在给出开关闭合或关断信号后，没有反馈量可以直接查看开关的真实动作是否正确，也无法快速的判断出开关是否出现损坏等情况，使定位问题和解决问题复杂化。
目前，应对这种问题有两种常用方法：第一种是不管开关动作的真实情况，都按照开关动作正确来进行后续运行，如果开关有问题，在后续运行过程中再逐步定位问题点。这种方法依赖于开关自身的可靠性，一旦有开关损坏，查找问题的范围会大幅度扩大，延长了解决问题的时间，且如果在开关损坏时强行运行，存在问题扩大化的风险，进而对设备造成损伤。
第二种是选取自带反馈触点的低压开关，通过自带的辅助触点状态判断开关动作的正确性。然而，自带辅助触点的低压开关价格会比较高，增加了成本，且自带辅助触点的低压开关种类很少，在很多应用场合都没有适合的型号，例如采用低压功率器件作为开关就没有带有辅助触点的器件，因此无法做到大规模应用，降低了生产效率。
发明内容
本发明解决的技术问题是低压开关电路的检测成本高以及应用场景单一的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种检测电路，用于检测低压开关电路，所述低压开关电路包括开关以及开关电路模块，所述开关与所述开关电路模块并联连接至电源地，包括：电压节点，所述电压节点连接电源电压端；第一电阻，在所述电压节点和所述电源电压端之间接入所述第一电阻；第二电阻，在所述电压节点和所述开关之间接入所述第二电阻；第三电阻，在所述电压节点和所述电源地之间接入所述第三电阻；第一二极管，在所述电压节点和所述开关之间接入所述第一二极管；第二二极管，在所述电压节点和第三电阻之间接入所述第二二极管；比较器，所述比较器的同相输入端连接所述电压节点，所述比较器的反相输入端连接参考电压端，所述比较器的输出端用于输出检测信号。
可选的，所述检测电路还包括：第三二极管，在所述第一电阻和所述电压节点之间接入所述第三二极管。
可选的，所述检测电路还包括：控制模块，所述控制模块用于：施加控制信号至所述开关，并获取所述检测信号；根据所述检测信号，得到所述开关的状态。
可选的，所述控制信号包括关断信号，当所述控制信号为关断信号时，若所述检测信号与所述关断信号一致，则所述开关处于正常状态；若所述检测信号与所述关断信号不一致，则所述开关处于异常状态。
可选的，所述控制信号包括闭合信号，当所述控制信号为闭合信号时，若所述检测信号与所述闭合信号一致，则所述开关处于正常状态；若所述检测信号与所述闭合信号不一致，则所述开关处于异常状态。
可选的，所述闭合信号和所述关断信号包括逻辑高电平或逻辑低电平，所述闭合信号为所述关断信号的反相信号。
可选的，所述检测电路还包括：控制模块，所述控制模块还用于：施加第一电压至电源电压端，施加参考电压至参考电压端。
可选的，当所述开关处于闭合状态时，所述电压节点处的电压为第二电压，当所述开关处于断开状态时，所述电压节点处的电压为第三电压，所述参考电压端的电压处于第二电压和第三电压之间。
相应的，本发明还提供一种上述检测电路的工作方法，包括：施加控制信号至开关，并获取检测信号；根据所述检测信号，得到所述开关的状态。
可选的，所述控制信号包括关断信号，所述根据所述检测信号，得到所述开关的状态的方法包括：当所述控制信号为关断信号时，若所述检测信号与所述关断信号一致，则所述开关处于正常状态；若所述检测信号与所述关断信号不一致，则所述开关处于异常状态。
可选的，所述控制信号包括闭合信号，所述根据所述检测信号，得到所述开关的状态的方法包括：当所述控制信号为闭合信号时，若所述检测信号与所述闭合信号一致，则所述开关处于正常状态；若所述检测信号与所述闭合信号不一致，则所述开关处于异常状态。
可选的，所述闭合信号和所述关断信号包括逻辑高电平或逻辑低电平，所述闭合信号为所述关断信号的反相信号。
可选的，所述工作方法还用于：施加第一电压至电源电压端，施加参考电压至参考电压端。
可选的，当所述开关处于闭合状态时，所述电压节点处的电压为第二电压，当所述开关处于断开状态时，所述电压节点处的电压为第三电压，所述参考电压端的电压处于第二电压和第三电压之间。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明技术方案提供的检测电路，通过第一电阻与第二电阻和第三电阻的串联分压，使得在开关处于闭合或关断的状态下时，电压节点处的电压不同，进而通过比较同相输入端的电压和反相输入端的参考电压，得到检测信号，实现及时对低压开关电路的开关状态进行检测，避免在开关损坏时强行运行导致的对设备造成损伤；且本发明技术方案采用第一电阻、第二电阻和第三电阻实现对低压开关电路的开关状态进行检测，进一步减少了检测电路的成本，扩大所述检测电路的应用场景，有利于实际量产；此外本发明技术方案通过在开关电路模块和比较器之间设置第一二极管和第二二极管，实现对反向电流进行阻断，使得电流方向固定，避免低压开关电路内的电压与比较器之间产生干扰，损坏检测模块中的器件，提升检测结果的精确性以及检测电路的安全性。
进一步，本发明技术方案将第三二极管与第一电阻和电源电压端串联，实现对反向电流进行阻断，使得电流方向固定，避免低压开关电路内的电压损坏电源。
本发明技术方案提供的检测电路工作方法，通过将所述检测信号与控制信号进行比较，得到所述开关的正常状态或异常状态，使得检测结果更精确，且能够快速得到检测结果，避免在开关损坏时强行运行导致的对设备造成损伤，提高电路的安全性。
附图说明
图1至图3是本发明一实施例中所述检测电路的结构示意图；
图4至图6是本发明一实施例中所述检测电路的工作方法的流程示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，现有技术的低压开关电路的检测电路存在对设备造成损伤、检测成本高以及应用场景单一的问题，现结合现有检测电路的检测方法分析原因：
目前，应对这种问题有两种常用方法：第一种是不管开关动作的真实情况，都按照开关动作正确来进行后续运行，如果开关有问题，在后续运行过程中再逐步定位问题点。这种方法依赖于开关自身的可靠性，一旦有开关损坏，查找问题的范围会大幅度扩大，延长了解决问题的时间，且如果在开关损坏时强行运行，存在问题扩大化的风险，进而对设备造成损伤。
第二种是选取自带反馈触点的低压开关，通过自带的辅助触点状态判断开关动作的正确性。然而，自带辅助触点的低压开关价格会比较高，增加了成本，且自带辅助触点的低压开关种类很少，在很多应用场合都没有适合的型号，例如采用低压功率器件作为开关就没有带有辅助触点的器件，因此无法做到大规模应用，降低了生产效率。
为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种检测电路，通过第一电阻与第二电阻和第三电阻的串联分压，使得在开关处于闭合或关断的状态下时，比较器的同相输入端的电压不同，进而通过比较同相输入端的电压和反相输入端的参考电压，得到比较器的输出端用于输出检测信号，实现及时对低压开关电路的开关状态进行检测，避免在开关损坏时强行运行导致的对设备造成损伤；且本发明技术方案采用第一电阻、第二电阻和第三电阻实现对低压开关电路的开关状态进行检测，进一步减少了检测电路的成本，扩大所述检测电路的应用场景，有利于实际量产。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1至图3是本发明一实施例中所述检测电路的结构示意图。
请参考图1，本发明提供一种检测电路，用于检测低压开关电路1，所述低压开关电路1包括开关S1以及开关电路模块101，所述开关S1与所述开关电路模块101并联连接至电源地GND，包括：电压节点C，所述电压节点C连接电源电压端VDD；第一电阻R1，在所述电压节点C和所述电源电压端VDD之间接入所述第一电阻R1；第二电阻R2，在所述电压节点C和所述开关S1之间接入所述第二电阻R2；第三电阻R3，在所述电压节点C和所述电源地GND之间接入所述第三电阻R3；第一二极管D1，在所述电压节点C和所述开关S1之间接入所述第一二极管D1；第二二极管D2，在所述电压节点C和第三电阻R3之间接入所述第二二极管D2；比较器COMP，所述比较器COMP的同相输入端连接所述电压节点C，所述比较器COMP的反相输入端连接参考电压端VR，所述比较器COMP的输出端OUTPUT用于输出检测信号。
所述第一电阻R1、第二电阻R2以及所述第三电阻R3用于对流经所述电压节点C的电压进行分压，使得所述电压节点C在不同电路状态下的电压值不同。
所述比较器COMP用于根据所述电压节点C的电压值与所述参考电压的比较，得到所述低压开关电路1的开关S1状态。
所述第一二极管D1和第二二极管D2用于对流经第一电阻R1和第二电阻R2的反向电流进行阻断，使得电流方向固定，避免低压开关电路1内的电压损坏比较器COMP。
所述第二电阻R2的阻值远小于所述第一电阻R1和所述第三电阻R3的阻值，使得所述第二电阻R2和所述第三电阻R3并联后的阻值也远小于第一电阻R1。
本实施例中，所述第一电阻R1的电阻值为1千欧姆，所述第二电阻R2的电阻值为100欧姆，所述第三电阻R3的电阻值为1千欧姆。当所述开关S1处于闭合状态时，所述电压节点C处的电压为第二电压，当所述开关S1处于断开状态时，所述电压节点C处的电压为第三电压，所述参考电压端VR的电压处于第二电压和第三电压之间。
本实施例中，所述第二电压的值为0.42V，所述第三电压的值为2.38V，即所述电压节点C处的电压范围为0.42V至2.38V。
本实施例中，所述参考电压端VR的电压为1.5V。
其他未图示的实施例中，所述低压开关电路1包括电压源以及10千欧电阻，所述电压源的两端电压为24V。
所述低压开关电路1为直流源电路，所述检测电路2的电源电压小于低所述压开关S1断开时两侧的电压。
本实施例中，所述低压开关电路1与所述第二电阻R2连接的一端电压为正，所述低压开关电路1与电源地GND连接的一端的电压为负。
本实施例中，所述电源电压为5V。
请参考图2，所述检测电路还包括：第三二极管D3，在所述第一电阻R1和所述电压节点C之间接入所述第三二极管D3。
所述第三二极管D3用于对流经所述第三电阻R3的反向电流进行阻断，使得电流方向固定，避免低压开关电路1内的电压损坏电源。
请参考图3，所述检测电路2还包括：控制模块3，所述控制模块3用于：施加控制信号至所述开关S1，并获取所述检测信号；根据所述检测信号，得到所述开关S1的状态。
一种实施例中，所述控制信号包括关断信号，当所述控制信号为关断信号时，若所述检测信号与所述关断信号一致，则所述开关S1处于正常状态；若所述检测信号与所述关断信号不一致，则所述开关S1处于异常状态。
其他实施例中，所述控制信号包括闭合信号，当所述控制信号为闭合信号时，若所述检测信号与所述闭合信号一致，则所述开关S1处于正常状态；若所述检测信号与所述闭合信号不一致，则所述开关S1处于异常状态。
所述闭合信号和所述关断信号包括逻辑高电平或逻辑低电平，所述闭合信号为所述关断信号的反相信号。
本实施例中，所述闭合信号为逻辑低电平，所述关断信号为逻辑高电平。
其他实施例中，所述闭合信号为逻辑高电平，所述关断信号为逻辑低电平。
所述控制模块3还用于：施加第一电压至电源电压端VDD，施加参考电压至参考电压端VR，使得所述检测电路2处于导通状态。
通过第一电阻R1与第二电阻R2和第三电阻R3的串联分压，使得在开关S1处于闭合或关断的状态下时，电压节点C处的电压不同，进而通过比较同相输入端的电压和反相输入端的参考电压，得到检测信号，实现及时对低压开关电路1的开关S1状态进行检测，避免在开关S1损坏时强行运行导致的对设备造成损伤；且本发明技术方案采用第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3实现对低压开关电路1的开关S1状态进行检测，进一步减少了检测电路2的成本，扩大所述检测电路2的应用场景，有利于实际量产；此外本发明技术方案通过在开关电路模块和比较器COMP之间设置第一二极管D1和第二二极管D2，实现对反向电流进行阻断，使得电流方向固定，避免低压开关电路1内的电压与比较器COMP之间产生干扰，损坏检测模块中的器件，提升检测结果的精确性以及检测电路2的安全性。
图4至图6是本发明一实施例中所述检测电路的工作方法的流程示意图。
相应的，请参考图4，本发明技术方案还提供了一种如上述所述检测电路的工作方法，包括：
S1：施加控制信号至开关，并获取检测信号。
S2：根据所述检测信号，得到所述开关的状态。
请参考图5，所述检测电路的工作方法，包括：
S21：当所述控制信号为关断信号时，根据所述检测信号，得到所述开关的状态。
S22：比较检测信号与所述关断信号是否一致。
S23：若所述检测信号与所述关断信号一致，则所述开关处于正常状态。
S24：若所述检测信号与所述关断信号不一致，则所述开关处于异常状态。
请参考图6，所述检测电路的工作方法，还包括：
S25：当所述控制信号为闭合信号时，根据所述检测信号，得到所述开关的状态。
S26：比较检测信号与所述闭合信号是否一致。
S27：若所述检测信号与所述闭合信号一致，则所述开关处于正常状态。
S28：若所述检测信号与所述闭合信号不一致，则所述开关处于异常状态。
本实施例中，所述闭合信号和所述关断信号包括逻辑高电平或逻辑低电平，所述闭合信号为所述关断信号的反相信号。
本实施例中，所述工作方法还用于：施加第一电压至电源电压端，施加参考电压至参考电压端。
本实施例中，当所述开关处于闭合状态时，所述电压节点处的电压为第二电压，当所述开关处于断开状态时，所述电压节点处的电压为第三电压，所述参考电压端的电压处于第二电压和第三电压之间。
下面以第一电压的电压值为5V、参考电压端VR的电压值为1.5V为例，并结合图3对本实施例的检测电路的工作过程进行说明：
需要说明的是，本实施例中，所述关断信号为逻辑高电平，所述闭合信号为逻辑低电平。
一种实施例中，所述控制模块3施加关断信号至所述低压开关电路1，使得所述开关断开，施加所述第一电压至所述电源电压端VDD，使得所述检测电路2处于导通状态，由于电源电压小于低压开关电路1的电压，因此第一二极管D1所在支路不导通；电源电压通过第一电阻R1、第三二极管D3、第二二极管D2以及第三电阻R3到达电源地GND，形成导通回路。
当所述第三二极管D3与第二二极管D2导通时，第一电阻R1和第三电阻R3串联，忽略二极管的导通压降，此时电压节点C处的电压为电源电压在第三电阻R3上的分压，由于第一电阻R1的电阻值为1千欧姆，第三电阻R3的电阻值也为1千欧姆，即第一电阻R1和第三电阻R3的阻值相等，因此电压节点C处的电压为0.5倍的电源电压(5V)，即2.5V，此时，电压节点C处的电压(2.5V)高于参考电压(1.5V)，比较器COMP应当输出的检测信号为逻辑高电平。
所述控制模块3用于根据所述检测信号，得到所述开关S1的状态，若所述检测信号的电平状态为逻辑高电平，则确定所述开关S1处于正常状态，即处于关断状态；若所述检测信号与所述关断信号(即逻辑高电平)不一致，则所述开关S1处于异常状态，即开关S1未正常关断，需要立即排查异常问题，避免在开关S1已经损坏的情况下继续运行电路导致的损坏电路的风险。
另一种实施例中，所述控制模块3施加闭合信号至所述低压开关电路1，使得所述开关S1闭合，即开关电路模块101被短路。施加所述第一电压至所述电源电压端VDD，使得所述检测电路2处于导通状态，此时第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3均导通；电源经过第一电阻R1、第三二极管D3到达电压节点C，然后分别从第一二极管D1和第二电阻R2所在支路及第二二极管D2和第三电阻R3所在支路到达电源地GND，形成导通回路。
当第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3均导通时，忽略二极管的压降，第二电阻R2和第三电阻R3并联后与第一电阻R1串联。由于第二电阻R2的阻值为100欧姆，第三电阻R3的阻值为1千欧姆，即第二电阻R2的阻值远小于第一电阻R1和第三电阻R3，第二电阻R2和第三电阻R3并联后的阻值也远小于第一电阻R1，因此电压节点C处的电压远小于0.5倍的电源电压(5V)，接近于电源地GND。此时，电压节点C处的电压低于参考电压(1.5V)，比较器COMP输出的检测信号应当为逻辑低电平。
所述控制模块3用于根据所述检测信号，得到所述开关S1的状态，若所述检测信号的电平状态为逻辑低电平，则确定所述开关S1处于正常状态，即处于关断状态；若所述检测信号与所述闭合信号(即逻辑低电平)不一致，则所述开关S1处于异常状态，即开关S1未正常关断，需要立即排查异常问题，避免在开关S1已经损坏的情况下继续运行电路导致的损坏电路的风险。
以上方案中，通过第一二极管D1和第二二极管D2的反向阻断作用，防止低压开关电路1内的电压串扰到所述检测电路2，避免了影响检测结果，损坏回路器件。
此外，当所述第一二极管D1和所述第二二极管D2失效时，本发明技术方案可通过第三二极管D3的反向阻断作用，防止低压开关电路1内的电压串扰电源电压，进一步保护回路器件。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种检测电路，用于检测低压开关电路，所述低压开关电路包括开关以及开关电路模块，所述开关与所述开关电路模块并联连接至电源地，其特征在于，包括：
电压节点，所述电压节点连接电源电压端；
第一电阻，在所述电压节点和所述电源电压端之间接入所述第一电阻；
第二电阻，在所述电压节点和所述开关之间接入所述第二电阻；
第三电阻，在所述电压节点和所述电源地之间接入所述第三电阻；
第一二极管，在所述电压节点和所述开关之间接入所述第一二极管；
第二二极管，在所述电压节点和第三电阻之间接入所述第二二极管；
比较器，所述比较器的同相输入端连接所述电压节点，所述比较器的反相输入端连接参考电压端，所述比较器的输出端用于输出检测信号。
2.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，还包括：第三二极管，在所述第一电阻和所述电压节点之间接入所述第三二极管。
3.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，还包括：控制模块，所述控制模块用于：施加控制信号至所述开关，并获取所述检测信号；根据所述检测信号，得到所述开关的状态。
4.如权利要求3所述的检测电路，其特征在于，所述控制信号包括关断信号，当所述控制信号为关断信号时，若所述检测信号与所述关断信号一致，则所述开关处于正常状态；若所述检测信号与所述关断信号不一致，则所述开关处于异常状态。
5.如权利要求4所述的检测电路，其特征在于，所述控制信号包括闭合信号，当所述控制信号为闭合信号时，若所述检测信号与所述闭合信号一致，则所述开关处于正常状态；若所述检测信号与所述闭合信号不一致，则所述开关处于异常状态。
6.如权利要求5所述的检测电路，其特征在于，所述闭合信号和所述关断信号包括逻辑高电平或逻辑低电平，所述闭合信号为所述关断信号的反相信号。
7.如权利要求6所述的检测电路，其特征在于，还包括：控制模块，所述控制模块还用于：施加第一电压至电源电压端，施加参考电压至参考电压端。
8.如权利要求7所述的检测电路，其特征在于，当所述开关处于闭合状态时，所述电压节点处的电压为第二电压，当所述开关处于断开状态时，所述电压节点处的电压为第三电压，所述参考电压端的电压处于第二电压和第三电压之间。
9.一种如权利要求1至8任一项所述检测电路的工作方法，其特征在于，包括：
施加控制信号至开关，并获取检测信号；根据所述检测信号，得到所述开关的状态。
10.如权利要求9所述的检测电路的工作方法，其特征在于，所述控制信号包括关断信号，所述根据所述检测信号，得到所述开关的状态的方法包括：当所述控制信号为关断信号时，若所述检测信号与所述关断信号一致，则所述开关处于正常状态；若所述检测信号与所述关断信号不一致，则所述开关处于异常状态。
11.如权利要求10所述的检测电路的工作方法，其特征在于，所述控制信号包括闭合信号，所述根据所述检测信号，得到所述开关的状态的方法包括：当所述控制信号为闭合信号时，若所述检测信号与所述闭合信号一致，则所述开关处于正常状态；若所述检测信号与所述闭合信号不一致，则所述开关处于异常状态。
12.如权利要求11所述的检测电路的工作方法，其特征在于，所述闭合信号和所述关断信号包括逻辑高电平或逻辑低电平，所述闭合信号为所述关断信号的反相信号。
13.如权利要求12所述的检测电路的工作方法，其特征在于，所述工作方法还用于：施加第一电压至电源电压端，施加参考电压至参考电压端。
14.如权利要求13所述的检测电路的工作方法，其特征在于，当所述开关处于闭合状态时，所述电压节点处的电压为第二电压，当所述开关处于断开状态时，所述电压节点处的电压为第三电压，所述参考电压端的电压处于第二电压和第三电压之间。
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