CN214503853U - 一种车载高边开关输入信号自诊断电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载高边开关输入信号自诊断电路，属于车载诊断技术领域，包括输入端、第一输出端、第二输出端、连接于输入端和第一输出端之间的信号处理支路、连接于输入端和第二端口之间的电压采集支路；电压采集支路采集输入端的电压信息，并输出第二脉宽调制信号至第二端口，控制器根据第二脉宽调制信号的电压值，对信号处理支路进行诊断。本技术方案具有如下优点或有益效果：支持OBD诊断，根据电压采集支路采集的电压，分别对输入端对电源短路，输入端开路，以及输入端对地短路这几种工况状态进行自诊断。

Description

一种车载高边开关输入信号自诊断电路

技术领域

本实用新型涉及车载诊断技术领域，尤其涉及一种车载高边开关输入信号自诊断电路。

背景技术

现有的车载高边开关输入信号电路一般采用阻容分立元件，利用两个电阻进行分压，根据输入信号的大小对分压电阻进行计算，以得到一输出电压提供给一微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，对MCU端口增加滤波和过压保护。

现有车载高边开关输入信号电路无法实现输入端对电源短路，输入端开路，以及输入端对地短路的自诊断，不支持车载自动诊断(On Board Diagnostics，OBD)，因此亟需提出一种车载高边开关输入信号自诊断电路，来克服现有技术中出现的上述问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种车载高边开关输入信号自诊断电路，能够实现输入端对电源短路，输入端开路，以及输入端对地短路的自诊断，具体技术方案如下所示：

一种车载高边开关输入信号自诊断电路，包括：

一输入端，连接一脉宽调制输入信号；

一第一输出端，用于输出第一脉宽调制信号至一控制器的第一端口；

一第二输出端，用于输出第二脉宽调制信号至所述控制器的第二端口；

一信号处理支路，连接于所述输入端和所述第一输出端之间；

一电压采集支路，连接于所述输入端和所述第二端口之间，所述电压采集支路采集所述输入端的电压信息，并输出所述第二脉宽调制信号至所述第二端口，所述控制器根据所述第二脉宽调制信号的电压值，对所述信号处理支路进行诊断；

当所述第二脉宽调制信号的电压为第一电压值时，则所述输入端对电源短路；当所述第二脉宽调制信号的电压为第二电压值时，则所述输入端开路；当所述第二脉宽调制信号的电压为第三电压值时，则所述输入端对地短路。

优选地，所述信号处理支路包括：

一第四电阻，所述第四电阻的一端通过一限流支路连接所述输入端，所述第四电阻的另一端连接所述第一端口；

一第六电阻，所述第六电阻的一端分别连接所述第一端口和一第一开关管的阳极，所述第一开关管的阴极连接一供电端，所述第六电阻的另一端连接一接地端；

优选地，所述限流支路由一第七电阻组成，所述第七电阻为所述信号处理支路提供湿电流。

优选地，所述信号处理支路还包括：

一第一稳压管，所述第一稳压管的阳极连接所述接地端，所述第一稳压管的阴极连接所述第一端口；

一第一电阻，所述第一电阻的一端连接于所述第四电阻和所述限流支路之间，所述第一电阻的另一端连接于所述接地端；

一第一滤波支路，所述第一滤波支路与所述第六电阻并联连接。

优选地，所述第一滤波支路由一第一电容组成。

优选地，所述第一稳压管的稳压值为3.6V。

优选地，所述电压采集支路包括：

一第二开关管，所述第二开关管的阴极连接所述输入端，所述第二开关管的阳极通过一第五电阻连接所述第二端口；

一第二电阻，所述第二电阻的一端通过一过压保护支路连接所述供电端，所述第二电阻的另一端连接所述第二开关管的阳极；

一第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第二开关管的阳极，所述第三电阻的另一端连接所述接地端。

优选地，所述电压采集支路还包括：

一第二稳压管，所述第二稳压管的阳极连接所述接地端，所述第二稳压管的阴极连接所述第二端口；

一第四开关管，所述第四开关管的阴极连接所述供电端，所述第四开关管的阳极连接所述第二端口。

优选地，所述电压采集支路还包括：

一第二电容，所述第二电容的一端连接所述第二端口，所述第二电容的另一端连接所述接地端。

优选地，所述过压保护支路由一第三开关管组成。

本技术方案具有如下优点或有益效果：

本技术方案提出了一种车载高边开关输入信号自诊断电路，在现有的车载高边开关输入信号电路增加一个电压采集支路，支持OBD诊断，MCU端口能够根据电压采集支路采集的电压，分别对输入端对电源短路，输入端开路，以及输入端对地短路这几种故障工况状态进行自诊断。

附图说明

图1为本实用新型一种车载高边开关输入信号自诊断电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种车载高边开关输入信号自诊断电路，属于车载诊断技术领域，主要应用于车载12V系统和车载24V系统对执行器信号的处理，执行器是自动控制系统中的一个重要组成部分，其用于接收控制器发送的控制信号，改变被控介质的大小，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内，其中，车载12V系统的输入电压范围为6V～16V，当输入电压6V时，逻辑采集电压为3.6V；当输入电压16V时，逻辑采集电压为3.6V；车载24V系统的输入电压范围为10V～32V，当输入电压10V时，逻辑采集电压为3.6V；当输入电压32V时，逻辑采集电压为3.6V；

如图1所示，该电路包括：

一种车载高边开关输入信号自诊断电路，包括：

一输入端，连接一脉宽调制输入信号；

一第一输出端，用于输出第一脉宽调制信号至一控制器的第一端口；

一第二输出端，用于输出第二脉宽调制信号至控制器的第二端口；

一信号处理支路1，连接于输入端和第一输出端之间；

一电压采集支路2，连接于输入端和第二端口之间，电压采集支路2采集输入端的电压信息，并输出第二脉宽调制信号至第二端口，控制器根据第二脉宽调制信号的电压值，对信号处理支路1进行诊断；

当第二脉宽调制信号的电压为第一电压值时，则输入端对电源短路；当第二脉宽调制信号的电压为第二电压值时，则输入端开路；当第二脉宽调制信号的电压为第三电压值时，则输入端对地短路。

具体的，本实用新型包括一个输入端和两个输出端，输出端均连接于控制器MCU的端口，一脉冲输入信号PWMIN经信号处理支路1后，从第一输出端到达控制器的第一端口ICU/PWMIN，在此基础上新增一电压采集支路2，用于监控信号处理支路1，并输出一采集电压，经第二输出端到达控制器的第二端口PWMIN-ADC(即模数转换端口)，进行模数转换，控制器根据转换的采集电压能够诊断出信号处理支路1的故障状态，例如输入端是否对电源短路，输入端是否开路，以及输入端是否对地短路；

高边开关量输入为0V到32V的条件下，即输入端为0V到32V时：

当输入端开路时，即输入端悬空，此时第二输出端的输出电压，即开路电压为1.32V；

当输入端对电源短路时，源短路电压为2.47V；

当输入端对地短路时，对地短路电压为0.56V。

通过控制器的第二端口接收的电压的不同，能够对其进行自诊断，判断信号处理支路1是否发生上述故障工况。

本实用新型提供的电路中占用控制器MCU的两路通道，信号处理支路1为数字量输入，电压采集支路2为模拟量采集，通过两个支路，控制器能够实现自诊断要求，成本低，可靠性高。

在一个较佳的实施例中，信号处理支路1包括：

一第四电阻R4，第四电阻R4的一端通过一限流支路连接输入端，第四电阻R4的另一端连接第一端口，第四电阻R4的阻值为20KΩ；

一第六电阻R6，第六电阻R6的一端连接第一端口和一第一开关管D1的阳极，第一开关管D1的阴极连接一供电端，第六电阻R6的另一端连接一接地端，第六电阻R6的阻值为56KΩ；

在一个较佳的实施例中，限流支路由一第七电阻R7组成，第七电阻R7为信号处理支路1提供湿电流。

具体的，第七电阻R7为可调电阻，第七电阻R7的阻值根据湿电流的大小要求得出，每个不同的车载应用需要的湿电流大小不同，可根据实际需要调节第七电阻R7的阻值，以调节外部输入。

在一个较佳的实施例中，信号处理支路1还包括：

一第一稳压管Z1，第一稳压管Z1的阳极连接接地端，第一稳压管Z1的阴极连接控制器的第一端口；

一第一电阻R1，第一电阻R1的一端连接于第四电阻R4和限流支路之间，第一电阻R1的另一端连接于接地端，第一电阻R为分压电阻R，和第六电阻R6、第四电阻R4进行分压，其中，第一电阻R1的阻值为7.5KΩ；

一第一滤波支路，第一滤波支路与第六电阻并联连接。

具体的，上述控制器MCU为3.3V供电系统，但其可识别电压范围为[0.5V，1.6V]，当输入端电压为3V时，通过第四电阻R4、第六电阻R6分压，第一输出端的输出电压为2.21V，但由于MCU第一端口的输入阻抗远大于第四电阻R4的阻抗，所以，可以认为MCU第一端口的输入电压为2.21V左右，即第一端口I/O为高电平；此外，为了保证输入端的输入电压大于16V以上工作时，不对MCU的I/O端口产生损坏，因此，通过第一稳压管Z1对MCU端口进行过压保护，第一稳压管Z1的稳压值为3.6V。

进一步，优选的实施例中，第一滤波支路由一第一电容组成。

具体的，第一电容C1与第六电阻R6并联连接，第一电容C1为滤波电容，第一电容C1的设计使得输出平稳，同时还可以吸收电路工作时产生的电流波动，以及经由交流电源串入的干扰，使得电路性能更加稳定，其中，第一电容C1的电容值为39pF。

在一个较佳的实施例中，电压采集支路2包括：

一第二开关管D2，第二开关管D2的阴极连接输入端，第二开关管D2的阳极通过一第五电阻R5连接第二端口，第二开关管D2用来分辨对地短路时，第二开关管D2形成一压降，相当于一短路临界值，第五电阻R5的阻值为20KΩ；

一第二电阻R2，第二电阻R2的一端通过一过压保护支路连接供电端，第二电阻R2的另一端连接第二开关管D2的阳极，第二电阻R2的阻值为20KΩ；

一第三电阻R3，第三电阻R3的一端连接第二开关管D2的阳极，第三电阻R3的另一端连接接地端，第三电阻R3的阻值为20KΩ。

在一个较佳的实施例中，电压采集支路2还包括：

一第二稳压管Z2，第二稳压管Z2的阳极连接接地端，第二稳压管Z2的阴极连接控制器的第二端口；

一第四开关管D4，第四开关管D4的阴极连接供电端，第四开关管D4的阳极连接第二端口。

具体的，在本实施例中，为了保证输入端的输入电压不对MCU的I/O端口产生损坏，因此，通过第二稳压管Z2对MCU的模数转换端口进行过压保护，第二稳压管Z2的稳压值为6.2V。

在一个较佳的实施例中，电压采集支路2还包括：

一第二电容C2，第二电容C2的一端连接第二端口，第二电容C2的另一端连接接地端，第二电容C2为滤波电容，第二电容C2的电容值为39pF。

在一个较佳的实施例中，过压保护支路由一第三开关管D3组成。

本技术方案具有如下优点或有益效果：

本技术方案提出了一种车载高边开关输入信号自诊断电路，在现有的车载高边开关输入信号电路增加一个电压采集支路，支持OBD诊断，MCU端口能够根据电压采集支路采集的电压，分别对输入端对电源短路，输入端开路，以及输入端对地短路这几种工况状态进行自诊断。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车载高边开关输入信号自诊断电路，其特征在于，包括：

一输入端，连接一脉宽调制输入信号；

一第一输出端，用于输出第一脉宽调制信号至一控制器的第一端口；

一第二输出端，用于输出第二脉宽调制信号至所述控制器的第二端口；

一信号处理支路，连接于所述输入端和所述第一输出端之间；

一电压采集支路，连接于所述输入端和所述第二端口之间，所述电压采集支路采集所述输入端的电压信息，并输出所述第二脉宽调制信号至所述第二端口，所述控制器根据所述第二脉宽调制信号的电压值，对所述信号处理支路进行诊断；

当所述第二脉宽调制信号的电压为第一电压值时，则所述输入端对电源短路；当所述第二脉宽调制信号的电压为第二电压值时，则所述输入端开路；当所述第二脉宽调制信号的电压为第三电压值时，则所述输入端对地短路。

2.如权利要求1所述的一种车载高边开关输入信号自诊断电路，其特征在于，所述信号处理支路包括：

一第四电阻，所述第四电阻的一端通过一限流支路连接所述输入端，所述第四电阻的另一端连接所述第一端口；

一第六电阻，所述第六电阻的一端分别连接所述第一端口和一第一开关管的阳极，所述第一开关管的阴极连接一供电端，所述第六电阻的另一端连接一接地端。

3.如权利要求2所述的一种车载高边开关输入信号自诊断电路，其特征在于，所述限流支路由一第七电阻组成，所述第七电阻为所述信号处理支路提供湿电流。

4.如权利要求2所述的一种车载高边开关输入信号自诊断电路，其特征在于，所述信号处理支路还包括：

一第一稳压管，所述第一稳压管的阳极连接所述接地端，所述第一稳压管的阴极连接所述第一端口；

一第一电阻，所述第一电阻的一端连接于所述第四电阻和所述限流支路之间，所述第一电阻的另一端连接于所述接地端；

一第一滤波支路，所述第一滤波支路与所述第六电阻并联连接。

5.如权利要求4所述的一种车载高边开关输入信号自诊断电路，其特征在于，所述第一滤波支路由一第一电容组成。

6.如权利要求4所述的一种车载高边开关输入信号自诊断电路，其特征在于，所述第一稳压管的稳压值为3.6V。

7.如权利要求2所述的一种车载高边开关输入信号自诊断电路，其特征在于，所述电压采集支路包括：

一第二开关管，所述第二开关管的阴极连接所述输入端，所述第二开关管的阳极通过一第五电阻连接所述第二端口；

一第二电阻，所述第二电阻的一端通过一过压保护支路连接所述供电端，所述第二电阻的另一端连接所述第二开关管的阳极；

一第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第二开关管的阳极，所述第三电阻的另一端连接所述接地端。

8.如权利要求2所述的一种车载高边开关输入信号自诊断电路，其特征在于，所述电压采集支路还包括：

一第二稳压管，所述第二稳压管的阳极连接所述接地端，所述第二稳压管的阴极连接所述第二端口；

一第四开关管，所述第四开关管的阴极连接所述供电端，所述第四开关管的阳极连接所述第二端口。

9.如权利要求2所述的一种车载高边开关输入信号自诊断电路，其特征在于，所述电压采集支路还包括：

一第二电容，所述第二电容的一端连接所述第二端口，所述第二电容的另一端连接所述接地端。

10.如权利要求7所述的一种车载高边开关输入信号自诊断电路，其特征在于，所述过压保护支路由一第三开关管组成。

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