TWI572875B - 故障檢測電路及採用該故障檢測電路檢測電路故障的方法 - Google Patents

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Description

故障檢測電路及採用該故障檢測電路檢測電路故障的方法
本發明涉及一種電路結構,尤其涉及一種由PWM(Pulse Width Modulation)訊號驅動的電子裝置的故障檢測電路及採用該故障檢測電路檢測由PWM訊號驅動的電子裝置的電路故障的方法。
習知的電子裝置一般由恒定電流驅動,其故障的檢測可通過直流電流錶或者電壓表來進行檢測。然而,為了使用於不同的場合,通常會設計出採用占空比可調的脈衝序列訊號來驅動的電子裝置,以使該電子裝置依據不同的場合工作在不同的狀態。而脈衝序列訊號一般由高、低兩種電位組成的訊號,因此,習知的恒流檢測裝置(如直流電流錶)或恒壓檢測裝置(如直流電壓表)已經無法檢測由高、低電位交替變換的脈衝序列訊號驅動的電子裝置的故障。
有鑑於此,有必要提供一種檢測由PWM驅動的電子裝置的故障檢測電路及及採用該故障檢測電路檢測由PWM訊號驅動的電子裝置的電路故障的方法。
一種故障檢測電路,包括微處理器、連接於所述微處理器的驅動 器、以及連接於驅動器和微處理器之間的比較器,所述微處理器輸出訊號週期為T且具有一定占空比的第一脈衝序列訊號驅動所述驅動器輸出第二脈衝序列訊號,所述驅動器包括一回饋輸出端以及連接於回饋輸出端的回饋電阻,所述回饋輸出端的訊號輸入所述比較器以使所述比較器輸出第三脈衝序列訊號,所述微處理器檢測所述第三脈衝序列訊號在一個或者一個以上的任何訊號週期內的電位高、低以及該高、低電位的數量以判斷電路係否故障。
一種檢測電路故障的方法,包括如下步驟:S1:提供所述微處理器,所述微處理器輸出訊號週期為T的第一脈衝序列訊號,該第一脈衝序列訊號具有一占空比;S2:提供驅動器,所述驅動器接收所述微處理器輸出的第一脈衝序列訊號以驅動驅動器輸出第二脈衝序列訊號,所述驅動器包括一回饋輸出端以及連接於回饋輸出端的回饋電阻;S3:提供一比較器,將所述回饋輸出端的訊號輸入所述比較器以使所述比較器輸出第三脈衝序列訊號至所述微處理器;S4:所述微處理器檢測第三脈衝序列訊號在一個或者一個以上的任何訊號週期T內的電位高、低以及高、低電位的數量以判斷電路係否故障。
本發明的故障檢測電路及採用該故障檢測電路檢測電路故障的方法中,所述微處理器輸出訊號週期為T且具有一定占空比的第一脈衝序列訊號驅動所述驅動器輸出第二脈衝序列訊號,所述回饋輸出端的訊號輸入所述比較器以使所述比較器輸出第三脈衝序列 訊號,所述比較器將所述第三脈衝序列訊號回饋至所述微處理器,所述微處理器檢測接收到的第三脈衝序列訊號在任何訊號週期T內的電位高、低以及高、低電位的數量進而判斷電路係否故障。
相較於習知的電路故障檢測裝置,本發明的故障檢測電路可檢測由PWM驅動或者由脈衝序列訊號驅動的電子裝置的電路故障,且其結構簡單,成本較低。
100‧‧‧故障檢測電路
10‧‧‧微處理器
11、23、43‧‧‧輸出端
13、22、41‧‧‧輸入端
12‧‧‧PWM模組
14‧‧‧檢測模組
20‧‧‧驅動器
21‧‧‧電源端
24‧‧‧回饋輸出端
25‧‧‧回饋電阻
30‧‧‧負載
31‧‧‧發光二極體
40‧‧‧比較器
42‧‧‧參考端
50‧‧‧電路模組
51‧‧‧第一電阻
52‧‧‧第二電阻
53‧‧‧穩壓二極體
231‧‧‧第一輸出端
232‧‧‧第二輸出端
圖1為本發明第一實施例的故障檢測電路的示意圖。
圖2為圖1中的微處理器輸出的第一脈衝序列訊號示意圖。
圖3為本發明第二實施例的故障檢測電路的示意圖。
圖4為本發明第一實施例中自比較器輸出的第二脈衝序列訊號與第二實施例中自比較器輸出的第二脈衝序列訊號的比較示意圖。
第一實施例
請參見圖1,本發明第一實施例的故障檢測電路100包括一微處理器10,連接於所述微處理器10的驅動器20、由所述驅動器20驅動的負載30以及連接於負載30與微處理器10之間的比較器40。
所述微處理器10包括至少一輸出端11、至少一輸入端13、位於所述微處理器10內部的一PWM(Pulse Width Modulation)模組12以及一檢測模組14。
所述PWM模組12自所述微處理器10的輸出端11輸出第一脈衝序列 訊號,以觸發所述驅動器20驅動負載30工作。本實施例中,所述PWM模組12輸出第一脈衝序列訊號以觸發驅動器20輸出第二脈衝序列訊號。
所述PWM模組12輸出的第一脈衝序列訊號為伏值為U,週期為T的方波序列訊號(如圖2)。所述方波序列訊號的占空比可根據負載30的具體類型或者相關參數等進行調節。所述PWM模組12發出的方波序列訊號的占空比可根據負載30的實際工作狀態調節為0,1或者0-1之間。
所述驅動器20包括一電源端21、一輸入端22以及一輸出端23。
所述驅動器20的電源端21連接外部電源,以給驅動器20供電。所述驅動器20的輸入端22連接所述微處理器10的輸出端11,以接收微處理器10發出的第一脈衝序列訊號。所述驅動器20的輸出端23基於輸入端22接收到的第一脈衝序列訊號輸出第二脈衝序列訊號。本實施例中,所述微處理器10輸出高電位時,所述驅動器20輸出也為高電位;所述微處理器10輸出為低電位時,所述驅動器20輸出也為低電位。
所述輸出端23包括一第一輸出端231以及一第二輸出端232。本實施例中,所述第一輸出端231為正輸出端,所述第二輸出端232為負輸出端。本實施例中,所述微處理器10輸出高電位時,所述驅動器20的正輸出端輸出為高電位驅動負載30工作,所述微處理器10輸出為低電位時,所述驅動器20正輸出端輸出為低電位,所述負載30處於關閉狀態。
所述負載30設置在所述第一輸出端231以及第二輸出端232之間, 且所述負載30的正極與所述第一輸出端231連接,所述負載30的負極與所述第二輸出端232連接。本實施例中,所述負載30包括單個或多個發光二極體31。當然,所述負載30也可以為其他可由高、低電位交替訊號驅動的設備。
所述驅動器20還可包括一回饋輸出端24以及一回饋電阻25。所述回饋電阻25連接在所述驅動器20的回饋輸出端24。所述微處理器10輸出為高電位時,所述回饋輸出端24的輸出電位為高電位,所述微處理器10輸出為低電位時,所述回饋輸出端24的輸出電位為低電位。
具體的,所述負載30的正極與所述第一輸出端231連接,所述負載30的負極與所述回饋輸出端24連接,所述回饋電阻25的一端連接所述負載30的負極,所述回饋電阻25的另一端連接所述第二輸出端232。
所述比較器40包括一同相輸入端41、一參考端42以及一輸出端43。所述比較器40的同相輸入端41與所述負載30的負極相連。
所述比較器40將所述回饋輸出端24的訊號的電位與所述參考端42的參考電位VRef比較後,使比較器40輸出第三脈衝序列訊號,並將第三脈衝序列訊號自輸出端43由微處理器10的輸入端13回饋至微處理器10的檢測模組14。
所述回饋輸出端24的訊號的電位大於所述比較器40參考端42上的參考電位VRef時,所述比較器40輸出高電位;當所述回饋輸出端24的訊號的電位小於所述比較器40參考端42上的參考電位VRef時,所述比較器40輸出低電位。本實施例中,所述驅動器20的第一 輸出端231輸出高電位時,所述回饋輸出端24的電位為高電位且大於參考端42的參考電位VRef,所述比較器40輸出為高電位;所述驅動器20的第一輸出端231輸出為低電位時,所述回饋輸出端24的電位為低電位且小於參考端42的參考電位VRef,所述比較器40輸出為低電位。
所述微處理器10的檢測模組14檢測來自於比較器40輸出的第三脈衝序列訊號在任一訊號週期T內的電位高、低以及高、低電位的數量,並將檢測結果輸出至用戶端,以便於用戶回應該檢測結果。
具體地,當微處理器10輸出的第一脈衝序列訊號的占空比為0時,即,所述微處理器10在任何的訊號週期T內輸出的訊號的電位均為低電位時,所述驅動器20的正輸出端輸出為低電位,所述回饋輸出端24的輸出電位為低電位且小於比較器40參考端42上的參考電位VRef,所述比較器40輸出應為低電位,那麼所述微處理器10檢測模組14檢測到的第三脈衝序列訊號的電位在一個或者一個以上的任何訊號週期T內也均應為一個低電位,否則,負載30異常;當微處理器10輸出的第一脈衝序列訊號的占空比為1時,即,所述微處理器10在任何訊號週期T內輸出的訊號的電位均為高電位時,所述驅動器20正輸出端輸出為高電位,所述回饋輸出端24的輸出電位為高電位且大於比較器40參考端42上的參考電位VRef,所述比較器40輸出的第三脈衝序列訊號在任何訊號週期T內的電位均為一個高電位,而微處理器10的檢測模組14檢測到的第三脈衝序列訊號的電位在一個或一個以上的任何訊號週期T內也均應為一個高電位,否則,負載30工作異常;當然,當微處理器 10輸出的第一脈衝序列訊號的占空比為0-1之間時,即所述微處理器10在訊號週期T內輸出為一個高電位和一個低電位交替變換的第一脈衝序列訊號時,所述回饋輸出端24也輸出為由一個高電位和一個低電位交替變換的訊號,所述比較器40的輸出的第三脈衝序列訊號在任何訊號週期T內也應為一個高電位和一個低電位,而微處理器10的檢測模組14檢測到的第三脈衝序列訊號的電位在一個或一個以上的任何訊號週期T內也均應包含一個高電位和一個低電位,否則,負載30工作異常。
第二實施例
請參見圖3,所述比較器40還包括一電路模組50。所述電路模組50包括一第一電阻51,第二電阻52以及一穩壓二極體53。
所述第一電阻51的一端與所述負載30的負極相連,所述第一電阻51的另外一端與所述比較器40的同相輸入端41連接。所述第二電阻52的一端與所述第一電阻51的另外一端(同相輸入端41)連接,所述第二電阻52的另外一端與所述比較器40的輸出端43連接。所述穩壓二極體53的正極連接於一接地端,所述穩壓二極體53的負極連接所述比較器40的輸出端43。
圖4中示出了自第一實施例中的比較器40的輸出端43取出的第二序列訊號U0以及自第二實施例中的比較器40的輸出端43取出的第二序列訊號U0’。由圖4可知,所述電路模組50將所述比較器40的輸出訊號通過第二電阻52回饋至所述比較器40的同相輸入端41,加強了比較器40同相輸入端41訊號的穩定性,減小了外界幹擾訊號對比較器40同相輸入端41的輸入訊號的幹擾。另一方面,所述比較器40的輸出端43與接地端之間設置的穩壓二極體53進一步 增強了輸出端43的輸出訊號的穩定性,進而使得微處理器10的故障檢測更加精確。
本發明還提供一種採用上述故障檢測電路100檢測電路故障的方法,其包括如下步驟:S1:提供所述微處理器10,所述微處理器10輸出訊號週期為T的第一脈衝序列訊號,該第一脈衝序列訊號具有一占空比;S2:提供驅動器20,所述驅動器20接收所述微處理器10輸出的第一脈衝序列訊號以輸出第二脈衝序列訊號,所述驅動器20包括一回饋輸出端24以及連接於回饋輸出端24的回饋電阻25;S3:提供一比較器40,將所述回饋輸出端24的訊號輸入所述比較器40以使所述比較器40輸出第三脈衝序列訊號,所述比較器40將所述第三脈衝序列訊號回饋至所述微處理器10;S4:所述微處理器10檢測接收到的第三脈衝序列訊號在任何訊號週期T內的電位高、低以及高、低電位的數量以判斷電路係否故障。
本發明中的故障檢測電路100及採用該故障檢測電路100檢測電路故障的方法中,所述微處理器10發出具有一占空比的第一脈衝序列訊號驅動驅動器20驅動輸出第二脈衝序列訊號,所述回饋輸出端24的訊號輸入比較器40以使所述比較器40輸出第三脈衝序列訊號,所述微處理器10檢測第三脈衝序列訊號在任何訊號週期T內的高、低電位以及該高、低電位的數量以判斷電路係否故障。本發明中的故障檢測電路100及採用該故障檢測電路100檢測電路故障的方法可應用到由PWM訊號驅動的電子裝置中。
可以理解的係,對於本領域的普通技術人員來說,可以根據本發明的技術構思做出其它各種相應的改變與變形,而所有這些改變與變形都應屬於本發明申請專利範圍的保護範圍。
100‧‧‧故障檢測電路
10‧‧‧微處理器
11、23、43‧‧‧輸出端
13、22、41‧‧‧輸入端
12‧‧‧PWM模組
14‧‧‧檢測模組
20‧‧‧驅動器
21‧‧‧電源端
24‧‧‧回饋輸出端
25‧‧‧回饋電阻
30‧‧‧負載
31‧‧‧發光二極體
40‧‧‧比較器
42‧‧‧參考端
231‧‧‧第一輸出端
232‧‧‧第二輸出端

Claims (10)

  1. 一種故障檢測電路,包括微處理器、連接於所述微處理器的驅動器、以及連接於驅動器和微處理器之間的比較器,所述微處理器輸出訊號週期為T且具有一定占空比的第一脈衝序列訊號驅動所述驅動器輸出第二脈衝序列訊號,所述驅動器包括一回饋輸出端以及連接於回饋輸出端的回饋電阻,所述回饋輸出端的訊號輸入所述比較器以使所述比較器輸出第三脈衝序列訊號,所述微處理器檢測所述第三脈衝序列訊號在一個或者一個以上的任何所述微處理器輸出訊號週期內的電位高、低以及該高、低電位的數量,並與所述第一脈衝序列訊號在一個或者一個以上的任何所述微處理器輸出訊號週期內的電位高、低以及該高、低電位的數量相比較以判斷電路係否故障。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的故障檢測電路,其中:所述第一脈衝序列訊號為占空比為0,1或0到1之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的故障檢測電路,其中:所述微處理器輸出高電位時,所述回饋輸出端輸出高電位,所述比較器輸出高電位,所述微處理器輸出低電位時,所述回饋輸出端輸出低電位,所述比較器輸出低電位。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的故障檢測電路,其中:所述驅動器還包括正輸出端以及負輸出端,所述負載的正極連接所述正輸出端,所述負載的負極連接所述回饋輸出端,所述回饋電阻的一端連接所述負載的負極及所述回饋輸出端,所述回饋電阻的另一端連接所述負輸出端。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的故障檢測電路,其中:所述比較器包括輸入端、參考端及輸出端,所述回饋輸出端的訊號自所述比較器的輸入端輸 入比較器,並與所述參考端的電位比較。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的故障檢測電路,其中:所述比較器包括一電路模組,所述電路模組包括第一電阻及第二電阻,所述第一電阻的一端與所述回饋輸出端連接,所述第一電阻的另外一端與比較器的輸入端連接,所述第二電阻的一端與所述第一電阻的所述另外一端連接,所述第二電阻的另外一端與所述比較器的輸出端連接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的故障檢測電路,其中:所述抗幹擾電路包括穩壓二極體,所述穩壓二極體的正極與接地端連接,所述穩壓二極體的負極與所述比較器的輸出端連接。
  8. 一種檢測電路故障的方法,包括如下步驟:S1:提供所述微處理器,所述微處理器輸出訊號週期為T的第一脈衝序列訊號,該第一脈衝序列訊號具有一占空比;S2:提供驅動器,所述驅動器接收所述微處理器輸出的第一脈衝序列訊號以驅動驅動器輸出第二脈衝序列訊號,所述驅動器包括一回饋輸出端以及連接於回饋輸出端的回饋電阻;S3:提供一比較器,將所述回饋輸出端的訊號輸入所述比較器以使所述比較器輸出第三脈衝序列訊號至所述微處理器;S4:所述微處理器檢測第三脈衝序列訊號在一個或者一個以上的任何所述微處理器輸出訊號週期T內的電位高、低以及高、低電位的數量,並與所述第一脈衝序列訊號在一個或者一個以上的任何所述微處理器輸出訊號週期內的電位高、低以及該高、低電位的數量比較是否一致以判斷電路係否故障。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的檢測電路故障的方法,其中:所述占空比為0,1,或0-1之間。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的檢測電路故障的方法,其中:所述驅動器還 包括正輸出端以及負輸出端,所述負載的正極連接所述正輸出端,所述負載的負極連接所述回饋輸出端,所述回饋電阻的一端連接所述負載的負極及所述回饋輸出端,所述回饋電阻的另一端連接所述負輸出端。
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