CN207215978U - 数字开关检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种数字开关检测电路，所述数字开关检测电路包括第一信号通路、第二信号通路和第三信号通路，所述第一信号通路和所述第二信号通路连接一数字开关的第一端，所述第三信号通路连接所述数字开关的第二端，其中：当所述数字开关的开关状态发生改变，或所述数字开关发生故障时，所述第一信号通路、所述第二信号通路或所述第三信号通路的输出信号发生变化。本实用新型实现了对汽车控制器外围电路中的数字开关进行故障开路和故障短路的判断和检测，提高了整车安全性。

Description

数字开关检测电路

技术领域

本实用新型涉及汽车电子技术领域，特别涉及一种数字开关检测电路。

背景技术

汽车上电子及电气系统数量不断的增加，一些高端豪华轿车上有多达70多个ECU(Electronic Control Unit电子控制单元)，其中安全气囊系统、制动系统、底盘控制系统、发动机控制系统以及线控系统等都是安全相关系统。当系统出现故障的时候，系统必须转入安全状态或者转换到降级模式，避免系统功能失效而导致人员伤亡。失效可能是由于规范错误(比如安全需求不完整)、人为原因的错误(比如：软件bug)、环境的影响(比如：电磁干扰)等等原因引起的。为实现更高的系统安全性，要求更高的硬件诊断覆盖率，更严格的开发流程，相应的开发成本增加、开发周期延长，技术要求严格。

对于汽车控制器外围电路中的数字开关，目前无法实现故障开路和故障短路的判断和检测。如图1所示，数字开关检测电路200连接在控制器100和数字开关300之间，数字开关检测电路200包括并联的二极管和电阻，以及连接到电源VDD的另一电阻，数字开关300未按下时，控制器输入端为高电平，当数字开关300按下后，连接电源的电阻下拉电压，控制器输入端跳转低电平，控制器检测到数字开关的动作，但此时若数字开关短路到电源，短路到地，或与地断开，则控制器无法检测的准确的信号，造成故障事故。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种数字开关检测电路，以解决现有的数字开关无法对故障开路和故障短路进行判断和检测的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种数字开关检测电路，所述数字开关检测电路包括第一信号通路、第二信号通路和第三信号通路，所述第一信号通路和所述第二信号通路连接一数字开关的第一端，所述第三信号通路连接所述数字开关的第二端，其中：

当所述数字开关的开关状态发生改变，或所述数字开关发生故障时，所述第一信号通路、所述第二信号通路或所述第三信号通路的输出信号发生变化。

可选的，在所述的数字开关检测电路中，所述第一信号通路包括第一输入端、第一二极管和第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一输入端，另一端连接所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接第一电源；

所述第二信号通路包括第二输入端和第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述第二输入端，另一端接地；

所述第三信号通路包括第三输入端和第二二极管、第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第三电阻的一端连接所述第三输入端，另一端连接所述第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极连接第二电源，所述第四电阻的一端连接所述第三输入端，另一端连接所述第五电阻和所述数字开关的第二端，所述第五电阻的另一端接地。

可选的，在所述的数字开关检测电路中，所述第一电源和所述第二电源交替上电。

可选的，在所述的数字开关检测电路中，所述数字开关的开关状态包括：数字开关按下和数字开关未按下。

可选的，在所述的数字开关检测电路中，所述数字开关发生故障包括：

所述第一信号通路、所述第二信号通路或所述第三信号通路短路到地、短路到外部电源或断路。

在本实用新型提供的数字开关检测电路中，通过所述第一信号通路和所述第二信号通路连接一数字开关的第一端，所述第三信号通路连接所述数字开关的第二端，当所述数字开关的开关状态发生改变，或所述数字开关发生故障时，所述第一信号通路、所述第二信号通路或所述第三信号通路的输出信号发生变化，若数字开关的第一端发生故障，可由第一信号通路和第二信号通路的不同来检测到，若数字开关的第二端发生故障，可通过第三信号通路检测到，由此实现对故障开路和故障短路的诊断，提高系统安全性。

附图说明

图1是现有的数字开关检测电路示意图；

图2是本实用新型实施例一数字开关检测电路示意图；

图3是本实用新型一实施例中检测数字开关的开关状态的等效电路；

图4是本实用新型一实施例中检测数字开关的开关状态的等效电路；

图中所示：

100-控制器；200-数字开关检测电路；300-数字开关；

10-控制器；20-数字开关检测电路；21-第一输入端；22-第二输入端；23-第三输入端；30-数字开关；31-第一端；32-第二端。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的数字开关检测电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型的核心思想在于提供一种数字开关检测电路，以解决现有的数字开关无法对故障开路和故障短路进行判断和检测的问题。

为实现上述思想，本实用新型提供了一种数字开关检测电路，所述数字开关检测电路包括第一信号通路、第二信号通路和第三信号通路，所述第一信号通路和所述第二信号通路连接一数字开关的第一端，所述第三信号通路连接所述数字开关的第二端，其中：当所述数字开关的开关状态发生改变，或所述数字开关发生故障时，所述第一信号通路、所述第二信号通路或所述第三信号通路的输出信号发生变化。

<实施例一>

本实施例提供一种数字开关检测电路20，在不改变数字开关结构的前提下，能够对故障开路和故障短路进行诊断。对数字开关检测电路设计如图2所示，所述数字开关检测电路20包括第一信号通路、第二信号通路和第三信号通路，所述第一信号通路和所述第二信号通路连接一数字开关30的第一端31，所述第三信号通路连接所述数字开关30的第二端32，其中：当所述数字开关的开关状态发生改变，或所述数字开关发生故障时，所述第一信号通路、所述第二信号通路或所述第三信号通路的输出信号发生变化。所述第一信号通路、所述第二信号通路和所述第三信号通路均连接一控制器10；所述控制器10通过检测所述第一信号通路、所述第二信号通路和所述第三信号通路的输出信号，确定所述数字开关30的开关状态以及数字开关30是否发生故障。

在本实施例提供的数字开关检测电路中，通过所述第一信号通路和所述第二信号通路连接一数字开关30的第一端31，所述第三信号通路连接所述数字开关的第二端32，所述控制器通过检测所述第一信号通路、所述第二信号通路和所述第三信号通路的输出信号，确定所述数字开关30的开关状态以及数字开关是否发生故障，若数字开关30的第一端发生故障，可由第一信号通路和第二信号通路的不同来检测到，若数字开关的第二端发生故障，可通过第三信号通路检测到，由此实现对故障开路和故障短路的诊断，提高系统安全性。

具体的，所述第一信号通路包括第一输入端21、第一二极管D1和第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端连接所述第一输入端21，另一端连接所述第一二极管D1的阴极，所述第一二极管D2的阳极连接第一电源V1；所述第二信号通路包括第二输入端22和第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端连接所述第二输入端22，另一端接地；所述第三信号通路包括第三输入端23和第二二极管D2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，所述第三电阻R3的一端连接所述第三输入端23，另一端连接所述第二二极管D2的阴极，所述第二二极管D2的阳极连接第二电源V2，所述第四电阻R4的一端连接所述第三输入端23，另一端连接所述第五电阻R5和所述数字开关的第二端32，所述第五电阻R5一端连接第四电阻和数字开关的第二端，另一端接地。

进一步的，在所述的数字开关检测电路中，所述第一电源V1和所述第二电源V2交替上电。所述开关状态包括：数字开关按下和数字开关未按下。所述确定数字开关是否发生故障包括：判断所述第一信号通路、所述第二信号通路或所述第三信号通路是否短路到地、短路到外部电源或断路。

控制器通过分别控制V1和V2，并进行第一输入端21，第二输入端22，第三输入端23三路的信号采集，从而判断外部的数字开关是否按下，以及对第一信号通路、第二信号通路或第三信号通路是否短路到外部电源，短路到地，以及开路情况进行诊断。

第一步：驱动第二电源V2上拉，不驱动第一电源V1上拉，当外部数字开关按下或不按下时，可以通过读取第一输入端21，第二输入端22，第三输入端23，计算判断第一信号通路开路(数字开关按下)，第一信号通路短路到地(数字开关按下)，第一信号通路短路到外部电源(数字开关未按下)，第一信号通路短路到外部电源(数字开关按下)，第二信号通路开路(数字开关按下)，第二信号通路短路到地(数字开关按下)，第二信号通路短路到电源(数字开关未按下)，第二信号通路短路到电源(数字开关按下)，第三信号通路短路到地(数字开关未按下)，第三信号通路短路到地(数字开关按下)，第三信号通路短路到电源(数字开关未按下)，第三信号通路短路到电源(数字开关按下)这些故障状态。

第二步：驱动第一电源V1上拉，不驱动第二电源V2上拉，当外部数字开关按下或不按下时，可以通过读取第一输入端21，第二输入端22，第三输入端23，计算判断第一信号通路开路(数字开关未按下)，第一信号通路开路(数字开关按下)，第一信号通路短路到地(数字开关未按下)，第一信号通路短路到地(数字开关按下)，第一信号通路短路到电源(数字开关未按下)，第一信号通路短路到电源(数字开关按下)，第二信号通路开路(数字开关未按下)，第二信号通路开路(数字开关按下)，第二信号通路短路到地(数字开关未按下)，第二信号通路短路到地(数字开关按下)，第二信号通路短路到电源(数字开关未按下)，第二信号通路短路到电源(数字开关按下)，第三信号通路短路到地(数字开关按下)，第三信号通路短路到电源(数字开关未按下)，第三信号通路短路到电源(数字开关按下)这些故障状态。

第三步：在判断了以上这些故障状态之后，再进行判断数字开关是否被按下。

例如，当数字开关30按下，电路没有出现故障时，在第一步中，驱动第二电源V2上拉，不驱动第一电源V1上拉，第一电阻R1中没有电流流过，第二电阻R2与第五电阻并联接地形成并联电路，所述并联电路与第四电阻连接，两者的连接处为第一输入端21、第二输入端22，第二二极管D2导通，第三电阻与第四电阻另一端连接，两者的连接处为第三输入端23，等效电路如图3所示，则第一输入端21和第二输入端22处的信号电压为V2*(R2//R5)/(R2//R5+R4+R3)，第三输入端23处的信号电压为V2*(R2//R5+R4)/(R2//R5+R4+R3)，其中，R2//R5＝R2*R5/(R2+R5)。

此时，进行第二步，驱动第一电源V1上拉，不驱动第二电源V2上拉，等效电路如图4所示，则第一输入端21和第二输入端22处的信号电压为V1*(R2//R5)/(R2//R5+R1)，第三输入端23处的信号电压为V1*(R2//R5)/(R2//R5+R1)，其中，R2//R5＝R2*R5/(R2+R5)。

再例如，当数字开关30按下，第一信号通路出现开路时，则在第一步中，第二输入端22处的信号电压和第三输入端23处的信号电压和正常情况下一样不变，而第一输入端21的信号电压则由于悬空，不确定，控制器可进行判断，在第二步中，第一输入端21的信号与第二输入端和第三输入端之间断开，只有第一输入端连接第一电源，因此第二输入端和第三输入端处的信号为零。

综上，上述实施例对数字开关检测电路的不同构型进行了详细说明，当然，本实用新型包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本实用新型所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

<实施例二>

本实施例还提供一种数字开关检测方法，所述数字开关检测方法包括：控制器10通过第一信号通路和第二信号通路对数字开关的第一端31的信号进行检测，控制器10通过第三信号通路对所述数字开关的第二端32的信号进行检测；所述控制器10通过检测所述第一信号通路、所述第二信号通路和所述第三信号通路的输出信号，确定所述数字开关30的开关状态以及数字开关是否发生故障。

具体的，在所述的数字开关检测方法中，所述控制器检测所述第一信号通路、所述第二信号通路和所述第三信号通路的输出信号包括：控制器10检测依次连接的第一电源V1、第一二极管D1和第一电阻R1形成于第一输入端21处的输出信号；控制器10检测接地的第二电阻R2形成于第二输入端22处的输出信号；控制器10检测依次连接的第二电源V2、第二二极管D2和第三电阻R3，以及依次连接并接地的第四电阻R4和第五电阻R5形成于第三输入端23处的输出信号。

进一步的，在所述的数字开关检测方法中，所述第一电源V1和所述第二电源V2交替上电。所述开关状态包括：数字开关按下和数字开关未按下。所述确定数字开关是否发生故障包括：判断所述第一信号通路、所述第二信号通路或所述第三信号通路是否短路到地、短路到外部电源或断路。

控制器通过分别控制V1和V2，并进行第一输入端21，第二输入端22，第三输入端23三路的信号采集，从而判断外部的数字开关是否按下，以及对第一信号通路、第二信号通路或第三信号通路是否短路到外部电源，短路到地，以及开路情况进行诊断。

第一步：驱动第二电源V2上拉，不驱动第一电源V1上拉，当外部数字开关按下或不按下时，可以通过读取第一输入端21，第二输入端22，第三输入端23，计算判断第一信号通路开路(数字开关按下)，第一信号通路短路到地(数字开关按下)，第一信号通路短路到外部电源(数字开关未按下)，第一信号通路短路到外部电源(数字开关按下)，第二信号通路开路(数字开关按下)，第二信号通路短路到地(数字开关按下)，第二信号通路短路到电源(数字开关未按下)，第二信号通路短路到电源(数字开关按下)，第三信号通路短路到地(数字开关未按下)，第三信号通路短路到地(数字开关按下)，第三信号通路短路到电源(数字开关未按下)，第三信号通路短路到电源(数字开关按下)这些故障状态。

第二步：驱动第一电源V1上拉，不驱动第二电源V2上拉，当外部数字开关按下或不按下时，可以通过读取第一输入端21，第二输入端22，第三输入端23，计算判断第一信号通路开路(数字开关未按下)，第一信号通路开路(数字开关按下)，第一信号通路短路到地(数字开关未按下)，第一信号通路短路到地(数字开关按下)，第一信号通路短路到电源(数字开关未按下)，第一信号通路短路到电源(数字开关按下)，第二信号通路开路(数字开关未按下)，第二信号通路开路(数字开关按下)，第二信号通路短路到地(数字开关未按下)，第二信号通路短路到地(数字开关按下)，第二信号通路短路到电源(数字开关未按下)，第二信号通路短路到电源(数字开关按下)，第三信号通路短路到地(数字开关按下)，第三信号通路短路到电源(数字开关未按下)，第三信号通路短路到电源(数字开关按下)这些故障状态。

第三步：在判断了以上这些故障状态之后，再进行判断数字开关是否被按下。

具体判断结果如表1所示。

表1

其中，表1中“*”表示悬空，信号不确定的情况，Vbat为短路到的外部电源的电压值，L1代表第一信号通路的状态，L2代表第二信号通路的状态，L3代表第三信号通路的状态，AD1代表第一输入端处的信号电压，AD2代表第二输入端处的信号电压，AD3代表第三输入端处的信号电压。

在本实用新型提供的数字开关检测电路中，通过所述第一信号通路和所述第二信号通路连接一数字开关的第一端，所述第三信号通路连接所述数字开关的第二端，所述控制器通过检测所述第一信号通路、所述第二信号通路和所述第三信号通路的输出信号，确定所述数字开关的开关状态以及数字开关是否发生故障，若数字开关的第一端发生故障，可由第一信号通路和第二信号通路的不同来检测到，若数字开关的第二端发生故障，可通过第三信号通路检测到，由此实现对故障开路和故障短路的诊断，提高系统安全性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (5)

1.一种数字开关检测电路，其特征在于，所述数字开关检测电路包括第一信号通路、第二信号通路和第三信号通路，所述第一信号通路和所述第二信号通路连接一数字开关的第一端，所述第三信号通路连接所述数字开关的第二端，其中：

当所述数字开关的开关状态发生改变，或所述数字开关发生故障时，所述第一信号通路、所述第二信号通路或所述第三信号通路的输出信号发生变化。

2.如权利要求1所述的数字开关检测电路，其特征在于，

所述第一信号通路包括第一输入端、第一二极管和第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一输入端，另一端连接所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接第一电源；

所述第二信号通路包括第二输入端和第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述第二输入端，另一端接地；

所述第三信号通路包括第三输入端和第二二极管、第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第三电阻的一端连接所述第三输入端，另一端连接所述第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极连接第二电源，所述第四电阻的一端连接所述第三输入端，另一端连接所述第五电阻和所述数字开关的第二端，所述第五电阻的另一端接地。

3.如权利要求2所述的数字开关检测电路，其特征在于，所述第一电源和所述第二电源交替上电。

4.如权利要求1所述的数字开关检测电路，其特征在于，所述数字开关的开关状态包括：数字开关按下和数字开关未按下。

5.如权利要求1所述的数字开关检测电路，其特征在于，所述数字开关发生故障包括：

所述第一信号通路、所述第二信号通路或所述第三信号通路短路到地、短路到外部电源或断路。