开关量输出电路故障诊断方法、装置及芯片

技术领域

本发明实施例涉及开关量电路诊断技术，尤其涉及一种开关量输出电路故障诊断方法、装置及芯片。

背景技术

开关量输出电路是电气自动控制的重要部分，因此判断开关量输出电路的工作状态十分重要。

现有的技术方案，在集成功率器件或分立元器件开关量故障判断过程中，仍存在有条件的检测导致在有些情况下易混淆电路的正常与故障状态。

发明内容

本发明提供一种开关量输出电路故障诊断方法、装置及芯片，用以解决现有技术中的缺陷，实现区分判断正常与故障状态。

第一方面，本发明实施例提供的一种开关量输出电路故障诊断方法，包括：

提供检测信号至开关量输出电路；其中，所述检测信号包括脉冲信号；

获取所述开关量输出电路的采样点信号；

根据所述采样点信号跟随所述脉冲信号的变化状态判断所述开关量输出电路是否故障。

可选的，根据所述采样点信号跟随所述脉冲信号的变化状态判断所述开关量输出电路是否故障，包括：

当所述检测信号为第一电位时，则施加第二电位的所述脉冲信号，若所述采样点信号跟随所述脉冲信号发生电位变化，则所述开关量输出电路正常未故障；若所述采样点信号未跟随所述脉冲信号发生电位变化，则所述开关量输出电路故障；其中所述第一电位与所述第二电位为相反电位。

可选的，当所述开关量输出电路的驱动信号为第一电位时，若所述采样点信号未跟随所述脉冲信号发生电位变化，则所述开关量输出电路开路故障；其中第一电位为高电位。

可选的，当所述开关量输出电路的驱动信号为第二电位时，若所述采样点信号未跟随所述脉冲信号发送电位变化，则所述开关量输出电路短路故障。

可选的，所述脉冲信号的输出时间小于预设时间。

第二方面，本发明实施例提供的一种开关量输出电路故障诊断装置，包括检测信号发送单元、信号获取单元和判断单元；

所述检测信号发送单元用于提供检测信号至开关量输出电路；其中，所述检测信号包括脉冲信号；

所述信号获取单元还用于获取所述开关量输出电路的采样点信号；

所述判断单元用于根据所述采样点信号跟随所述脉冲信号的变化状态判断所述开关量输出电路的故障类型。

可选的，所述开关量输出电路故障诊断装置还包括保护模块；所述保护模块用于限制进入所述信号获取单元的电压及电流。

可选的，所述保护模块包括限流电阻和分压电阻；

所述限流电阻与所述信号获取单元输入端串联；所述分压电阻第一端连接所述信号获取单元；所述分压电阻第二端接地。

第三方面，一种芯片，其特征在于，包括任一所述的开关量输出电路故障诊断装置。

本发明提供的技术方案通过提供包括脉冲信号的检测信号至开关量输出电路，再根据所述采样点信号与所述脉冲信号的变化关系判断所述开关量输出电路是否故障。可以区分判断出所述开关量输出电路正常与故障状态，避免混淆判断，提高故障判断的准确性。

附图说明

图1为现有的开关量输出电路故障诊断电路结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种开关量输出电路故障诊断方法流程示意图。

图3为本发明实施例提供的目标输出为高电平时的正常采样结果示意图。

图4为本发明实施例提供的目标输出为高电平时的短路采样结果示意图。

图5为本发明实施例提供的目标输出为高电平时的开路采样结果示意图。

图6为本发明实施例提供的目标输出为低电平时的正常采样结果示意图。

图7为本发明实施例提供的目标输出为低电平时的短路采样结果示意图。

图8为本发明实施例提供的目标输出为低电平时的开路采样结果示意图。

图9为本发明实施例提供的一种开关量输出电路故障诊断装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

图1为现有的开关量输出电路故障诊断电路结构示意图。参见图1，基本诊断原理通过微处理器控制输出端OUT1输出检测信号，系统电源与驱动电路T1连接，驱动电路根据检测信号导通或关断，微处理器通过采样输入IN1端的采样信号来判断电路正常或故障。其中A点为开关量输出电路输出端，B点为开关量输出电路采样点。当输出OUT1输出高电平1，则驱动电路T1驱动导通，若此时开关量输出电路正常则输入IN1端采样信号为高电平1；若此时开关量输出电路开路则输入IN1端采样信号同样为高电平1，而无法区分正常状态和开路故障状态；若此时开关量输出电路短路则输入IN1端采样信号为低电平0。

当输出OUT1输出低电平0，则驱动电路T1驱动关断，若此时开关量输出电路正常则输入IN1端采样信号为低电平0；若此时开关量输出电路短路则输入IN1端采样信号为低电平0，而无法区分正常状态或短路故障状态；若此时开关量输出电路开路由于上拉电阻则输入IN1端采样信号为高电平1。

表1为微处理器输入IN1输出OUT1的信号状态表。根据表1可知，当输出OUT1输出为高电平1时，开关量输出电路的开路故障与正常状态存在无法区分判断的问题。当输出OUT1输出为低电平0时，开关量输出电路的短路与正常状态存在无法区分判断的问题。这也将导致在特定情况时无法区分开关量输出电路正常或故障状态。

表1微处理器输入IN1输出OUT1的信号状态表

有鉴于此，本发明实施例提供了一种开关量输出电路故障诊断方法。该方法应用于开关量输出电路故障诊断场景，可以由开关量输出电路故障诊断装置执行，该开关量输出电路故障诊断装置可以集成于微处理器内。图2为本发明实施例提供的一种开关量输出电路故障诊断方法流程示意图。参见图2，该方法包括：

S110、提供检测信号至开关量输出电路。其中，检测信号包括脉冲信号。

其中，检测信号可以输入至如图1所示的开关量输出电路。检测信号包含一定频率的脉冲信号，添加的脉冲信号的电位值与检测信号电位值相反。脉冲信号的脉冲频率可以针对不同的负载配置脉冲频率。

S120、获取开关量输出电路的采样点信号。

其中，采样点可以为信号开关量输出电路的输出端或开关量输出电路的驱动端。

步骤S130、根据采样点信号跟随脉冲信号的变化状态判断开关量输出电路是否故障。

具体的，通过采样点信号与脉冲信号电位的变化关系可以判断开关量输出电路是否故障。若采样点信号电位跟随脉冲信号电位变化则开关量输出电路为正常，否则开关量输出电路为故障状态。其中，跟随是指当输入脉冲信号电位时，在脉冲信号同一时刻的采样点信号电位与上一时刻的采样点信号电位相反，即发生电位跳变则认为采样点信号跟随脉冲信号的变化。根据采样点信号与脉冲信号电位的变化关系可以实现具体判断出开关量输出电路正常与故障状态，避免混淆判断，提高故障判断的准确性。

可选的，根据采样点信号跟随脉冲信号的变化状态判断开关量输出电路是否故障，包括：

当检测信号为第一电位时，则施加第二电位的脉冲信号，若采样点信号跟随脉冲信号发生电位变化，则开关量输出电路正常未故障；若采样点信号未跟随脉冲信号发生电位变化，则开关量输出电路故障，其中第一电位与第二电位为相反电位。

具体的，第一电位与第二电位为相反电位因此检测信号电位值与脉冲信号的电位值相反，施加脉冲信号相当于在检测信号上施加一个突变信号，如果采样点信号根据此刻的脉冲信号与上一刻的采样点信号相比较发生了跳变，则开关量输出电路正常未故障，如果采样点信号根据此刻的脉冲信号与上一刻的采样点信号相比较未发生跳变，则开关量输出电路故障。示例性的，结合表1，当电路为高电平驱动时，检测信号输出OUT1为1，采样点信号输入IN1为1时，此刻的开关量输出电路可能为正常状态或开路故障状态，从而无法准确区分。当添加脉冲信号后，相当于施加一个低电平脉冲信号，因此检测信号输出OUT1为0低电平，如果开关量输出电路正常则采样点信号输入IN1此时刻跳变为低电平输出为0。如果开关量输出电路故障则采样点信号此时刻输出仍为1并未发生改变。因此可以根据采样点信号是否跟随脉冲信号发生变化，从而可以准确判断开关量输出电路正常或故障状态。

图3为本发明实施例提供的目标输出为高电平时的正常采样结果示意图，图4为本发明实施例提供的目标输出为高电平时的短路采样结果示意图，图5为本发明实施例提供的目标输出为高电平时的开路采样结果示意图。参见图3、图4和图5，当开关量输出电路的驱动信号为第一电位时，若采样点信号未跟随脉冲信号发生电位变化，则开关量输出电路开路故障，其中第一电位为高电位。

结合图1及表1，示例性的，第一电位为高电平，第二电位为低电平，当开关量输出电路的驱动信号为第一电位时，即目标输出为高电平驱动时，检测信号为1高电平输出，此时的采样点信号为持续0低电平输入，则此时可以得知开关量输出电路为短路。当检测信号为1高电平输出，此时的采样点信号为1持续高电平输入，则此时开关量输出电路可能为正常或开路。施加脉冲信号为0低电平后，此时采样点信号跳变为0低电平输入然后又回到1持续高电平输入，则可以判断开关量输出电路为正常。若此时采样点信号仍为1持续高电平输入未发生跳变，则可以判断开关量输出电路为开路故障，可以进一步地判断开关量输出电路的故障类型，提高故障诊断的准确度。

图6为本发明实施例提供的目标输出为低电平时的正常采样结果示意图，图7为本发明实施例提供的目标输出为低电平时的短路采样结果示意图，图8为本发明实施例提供的目标输出为低电平时的开路采样结果示意图。参见图6、图7和图8，当开关量输出电路的驱动信号为第二电位时，若采样点信号未跟随脉冲信号发送电位变化，则开关量输出电路短路故障。

结合图1及表1，示例性的，第一电位为低电平，第二电位为高电平，当开关量输出电路的驱动信号为第二电位时，即目标输出为低电平驱动时，检测信号为0低电平输出，此时的采样点信号为持续1高电平输入，则此时可以得知开关量输出电路为开路。当检测信号为0低电平输出，此时的采样点信号为0持续低电平输入，则此时开关量输出电路可能为正常或短路。施加脉冲信号为1高电平后，此时采样点信号跳变为1高电平输入然后又回到0持续低电平输入，则可以判断开关量输出电路为正常。若此时采样点信号仍为0持续低电平输入未发生跳变，则可以判断开关量输出电路为短路故障，可以进一步地判断开关量输出电路的故障类型，提高故障诊断的准确度。

可选的，脉冲信号的输出时间小于预设时间。

具体的，脉冲信号的输出时间可以针对实际诊断电路进行设置，例如开关量输出电路连接负载为感性负载时，可以根据负载参数获得感性负载的频率响应时间T，设置脉冲信号的输出时间TK小于感性负载的频率响应时间T。将不会造成负载误动作，使负载保持当前工作状态。实现在有输出时对电路是否开路进行判断，或者在无输出时对电路是否短路进行判断。通过设置脉冲信号的输出时间TK，可以针对不同的负载进行检测。

图9为本发明实施例提供的一种开关量输出电路故障诊断装置结构示意图。参见图9，开关量输出电路故障诊断装置包括检测信号发送单元510、信号获取单元520和判断单元530。

检测信号发送单元510用于提供检测信号至开关量输出电路；其中，检测信号包括脉冲信号。

信号获取单元520用于获取开关量输出电路的采样点信号。

判断单元530用于根据采样点信号跟随脉冲信号的变化状态判断开关量输出电路的故障类型。

具体的，检测信号发送单元510、信号获取单元520和判断单元530可以集成在微处理器上，检测信号发送单元510将带有脉冲信号的检测信号可以发送至开关量输出电路的驱动电路，其中，添加的脉冲信号的电位值与检测信号电位值相反。脉冲信号的脉冲频率可以针对不同的负载配置脉冲频率。信号获取单元520可以采样信号开关量输出电路的输出端或开关量输出电路的驱动端的反馈信号。判断单元530接收信号获取单元520的采样信号，并根据检测信号发送单元510发送的检测信号判断开关量输出电路是否故障。若采样点信号电位跟随脉冲信号电位变化则开关量输出电路为正常，否则开关量输出电路为故障状态。根据采样点信号与脉冲信号电位的变化关系可以实现具体判断出开关量输出电路正常与故障状态，避免混淆判断。

继续参见图9，开关量输出电路故障诊断装置还包括保护模块540；保护模块540用于限制进入信号获取单元的电压及电流。

具体的，保护单元540与信号获取单元530连接，保护单元540用于保护信号获取单元520因开关量输出电路开路或短路产生过电压或过电流而损坏。

可选的，所述保护模块包括限流电阻和分压电阻；

限流电阻与信号获取单元输入端串联；分压电阻第一端连接所述信号获取单元；分压电阻第二端接地。

具体的，信号获取单元输入端通过限流电阻连接采样点，在开关量输出电路短路时做限流保护；分压电阻连接信号获取单元，在开关量输出电路开路时做过电压保护。

本发明实施例提供的一种芯片，包括本发明实施例提供的任一的开关量输出电路故障诊断装置。因其包括本发明任意实施例提供的开关量输出电路故障诊断装置，因而也具有相同的有益效果，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。