用于診斷電負載狀態的電路以及方法與流程
本發明涉及一種用于診斷電負載狀態的電路以及方法。
背景技術：
在現有技術的ECU(Engine Control Unit，發動機控制單元)電路中，當輸出端子腳所連的電負載的另一端連接到電源Vb時，這種驅動方式為低邊驅動。當所連電負載的另一端接到地時，稱這種驅動方式為高邊驅動。
但是，不論何種驅動方式，都可能存在三種錯誤診斷，即SCG(short to ground,即輸出端子腳短路到地)、SCB(short to battery，即輸出端子腳短路到電源)和OL(open load，即輸出端子腳空懸，電負載開路)。
美國專利US4574266公開了一種用于診斷電負載狀態的電路，該電路結構復雜、組裝麻煩且組裝成本高。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種結構簡單、且可以避免錯誤診斷的電路和方法。
根據本發明的一個方面，提供一種用于診斷電負載狀態的電路，其包括：
輸出端子腳，所述輸出端子腳用于構成與電負載的電連接；
第一電阻；
第二電阻，所述電負載、開閉部件、第一電阻和第二電阻構成一個串聯電路，所述第一電阻和開閉部件相鄰接，所述第二電阻和電負載位于開閉部件和第一電阻的兩側；
開閉部件，所述開閉部件用于控制串聯電路的導通或斷開；
電容，所述電容用于防止輸出端子腳受到電磁干擾，所述電容的一端接地、另一端電連接到輸出端子腳；
電源，所述電源的一端接地、另一端與電容的非接地端電連接，當為低邊驅動時，所述電源可用于對電容的充電，當為高邊驅動時，所述電源可用于對電容的放電；
開關，所述開關用于控制電源與電容的導通或者斷開，所述電源和開關構成對電容進行充電或放電的支路；
第一診斷模塊，所述第一診斷模塊通過測量輸出端子腳處的電壓來判定電路的狀態。
優選地，所述開閉部件和第一電阻組成的部件設有第一端點和第二端點，所述電源包括第一電源和第二電源，所述開關包括第一開關和第二開關，所述第一電源通過第一開關連接到第一端點，所述第二電源通過第二開關連接到第二端點，所述電路還包括使第一電源的電通過第一端點流向電容以對電容充電的第一單向二極管以及使電容的電通過第二端點和第二電源連接到地以對電容進行放電的第二單向二極管，所述電路還包括第三開關和第四開關，所述第三開關用于控制第一診斷模塊與第一端點的連接或斷開，所述第四開關用于控制第一診斷模塊與第二端點的連接或斷開，當為低邊驅動時，所述電負載與電容與第一端點電連接，第二電阻與第二端點電連接，第三開關處于長閉狀態、第二開關和第四開關處于常斷狀態；當為高邊驅動時，所述電負載與電容與第二端點電連接，第二電阻與第一端點電連接，第一開關和第三開關處于長斷狀態、第四開關處于常閉狀態。
優選地，所述開閉部件和第一電阻組成的部件設有第一端點和第二端點，所述電路還設有第四端點，所述開關包括將電源電連接到第一端點的第一開關、將電源電連接到第二端點的第二開關以及將電源接地的第五開關，所述電路還包括第三開關和第四開關，所述第三開關用于控制第一診斷模塊與第一端點的連接或斷開，所述第四開關用于控制第一診斷模塊與第二端點的連接或斷開，所述電路還包括可使電源的電經第一端點對電容進行充電或經第二端點對電容進行放電的單向二極管，所述單向二極管位于電源和第四端點之間，所述第一開關位于電源和第一端點之間，第五開關位于電源和接地之間，當為低邊驅動時，所述電負載和電容與第一端點電連接，第二電阻與第二端點電連接，第三開關處于常閉狀態、第二開關、第四開關和第五開關處于常斷狀態；當為高邊驅動時，所述電負載與電容與第二端點電連接，第二電阻與第一端點電連接，第一開關和第三開關處于長斷狀態、第二開關和第四開關處于長閉狀態。
優選地，所述第三開關和第四開關之間設有第三端點，所述第一診斷模塊電連接到第三端點。
優選地，所述電源為電流源。
優選地，所述電路還包括用于測量第一電阻兩端電壓來進行過流檢測的第二診斷模塊。
優選地，所述開閉部件包括場效應管和用于控制場效應管的導通或斷開的柵極驅動。
優選地，所述電路包括第一區域和位于第一區域內的第二區域，所述電容、第二電阻位于第二區域的外側，所述開閉部件、第一電阻、電源、開關和第一診斷模塊位于第二區域的上面。，
根據本發明的一個方面，提供一種在低邊驅動時用上述的電路對電負載進行診斷的方法，其包括：
斷開閉合部件，測量輸出端子腳處的電壓；
若電壓為第一數值時，閉合開關通過電源對電容充電，若此時的電壓仍為第一數值，則判定為短路到地；
若電壓為第二數值時，則判定為開路，其中，第一數值小于第二數值；
若電壓為電源電壓時，則判定為正常連接。
根據本發明的一個方面，提供一種在高邊驅動時用上述的電路對電負載進行診斷的方法，其包括：
斷開閉合部件，測量輸出端子腳處的電壓；
若電壓為第一數值時，則判定為正常連接；
若電壓為第二數值時，則判定為開路，其中，第一數值小于第二數值；
若電壓為電源電壓時，閉合開關通過電源對電容放電，若此時的電壓仍為電源電壓，則判定為短接到電源。
本發明提供的電路結構簡單，且可以避免錯誤診斷。
附圖說明
包括附圖是為提供對本發明進一步的理解，它們被收錄并構成本申請的一部分，附圖示出了本發明的實施例，并與本說明書一起起到解釋本發明原理的作用。附圖中：
圖1為本發明的第一實施例在低邊驅動時用于診斷電負載狀態的電路示意圖。
圖2為本發明的第一實施例在高邊驅動時用于診斷電負載狀態的電路示意圖。
圖3為本發明的第二實施例在低邊驅動時用于診斷電負載狀態的電路示意圖。
圖4為本發明的第二實施例在高邊驅動時用于診斷電負載狀態的電路示意圖。
具體實施方式
現在將詳細參考附圖描述本發明的實施例。
參見圖1至圖4所示，本發明提供一種用于診斷電負載3狀態的電路，其包括輸出端子腳4、開閉部件、第一電阻16、第二電阻21、電容CEMI、電源、開關和第一診斷模塊11。電負載3、開閉部件、第一電阻16和第二電阻21構成一個串聯電路。
輸出端子腳4用于構成與電負載3的電連接，即電負載3接到輸出端子腳4上。電負載3可以通過導線插接、焊接或者其它的方式連接到輸出端子腳4上。
開閉部件用于控制串聯電路的導通或斷開。在優選的實施方式中，開閉部件包括場效應管15和用于控制場效應管15的導通或斷開的柵極驅動13。本領域的技術人員很容易知道，也可以將開閉部件設計成其它方式。
第一電阻16和開閉部件相鄰接，第二電阻21和電負載3位于開閉部件和第一電阻16的兩側。
電容CEMI用于防止輸出端子腳4受到電磁干擾。電容CEMI的一端接地、另一端與電負載3電連接。在優選的實施方式中，電容CEMI的另一端與輸出端子腳4相鄰接。
電源的一端接地、另一端與電容CEMI的非接地端電連接。當為低邊驅動時，電源可用于對電容CEMI的充電。當為高邊驅動時，電源可用于對電容CEMI的放電。在優選的實施方式中，電源為電流源。
開關用于控制電源與電容CEMI的導通或者斷開。
第一診斷模塊11通過測量輸出端子腳處4的電壓來判定電路的狀態。
電路還包括用于測量第一電阻16兩端電壓來進行過流檢測的第二診斷模塊12。
電路包括第一區域2和位于第一區域2內的第二區域1。電容CEMI、第二電阻21位于第二區域1的外側，開閉部件、第一電阻16、電源、開關和第一診斷模塊11、第二診斷模塊12位于第二區域11的上面。第一區域2和第一區域1的方形邊框只是用來示例性的說明區域的范圍，在實際應用中，該些邊框可能是不存在的。在第二區域1上還設有第一插腳5和第二插腳6。
參閱圖1及圖2所示，開閉部件和第一電阻16組成的部件設有第一端點a和第二端點b。電源包括第一電源142和第二電源172，開關包括第一開關S1和第二開關S2。第一電源142通過第一開關S1連接到第一端點a，第二電源172通過第二開關171連接到第二端點b。電路還包括使第一電源142的電經第一端點a流向電容CEMI的第一單向二極管141以及使電容CEMI的電經第二端點b流向第二電源172的第二單向二極管171。第二電源172的一端接地。
電路還包括第三開關S3_LS和第四開關S3_HS。第三開關S3_LS用于控制第一診斷模塊11與第一端點a的連接或斷開，第四開關S3_HS用于控制第一診斷模塊11與第二端點b的連接或斷開。在優選的實施例中，第三開關S3_LS和第四開關S3_HS之間設有第三端點c，所述第一診斷模塊11電連接到第三端點c。
圖1為低邊驅動時的電路圖，此時電路上的第二電源172、第二開關S2均不使用。電負載3和電容CEMI均與第一端點a電連接，第二電阻21與第二端點b電連接。在對電負載3進行診斷時，斷開閉合部件，測量輸出端子腳處4的電壓。若電壓為第一數值時，閉合第一開關S1通過第一電源142對電容CEMI進行充電，若此時的電壓仍為第一數值，則判定為短路到地。由于每個輸出端子腳4都有一個為了防止電磁干擾的電容CEMI，當開閉部件由導通變成關斷的瞬間，電容CEMI兩端的電壓會維持不變。即使電負載3連接正常，在短時間內輸出端子腳4的電壓也是接近0V。如果這時候做診斷，會出現誤診斷為短路到地的情況。第一電源142和第一開關S1支路就是為了防止這種情況而存在的。當輸出端子腳4檢測電壓接近第一預定值時，第一開關S1會閉合，電源導通給電容CEMI快速充電。如果這時輸出端子腳電壓仍為第一預定值，則認為短路到地發生。其中，第一數值一般為0V左右。
第一電源142和第一開關S1支路外接VDD5電源(即5V電源)，在其它實施方式中，該電源也可以為電壓為其它值的電源。
若電壓為第二數值時，則判定為開路，其中，第一數值小于第二數值；若電壓為電源電壓Vb時，則判定為正常連接。其中，第二預定數值為2.5V左右，電源電壓一般為24V左右。
圖2位高邊驅動時的電路圖，此時電路上的第一電源142、第二開關S1均不使用。電負載3和電容CEMI均與第二端點b電連接，第一電阻21與第一端點a電連接。在對電負載3進行診斷時，斷開閉合部件，測量輸出端子腳處4的電壓。若電壓為第一數值時，則判定為正常連接。若電壓為第二數值時，則判定為開路，其中，第一數值小于第二數值。其中，第一數值一般為0V左右，第二預定數值為2.5V左右。
若電壓為電源電壓時，閉合開關通過第二電源172對電容CEMI進行放電，若此時的電壓仍為電源電壓，則判定為短接到電源。由于每個輸出端子腳4都有一個為了防止電磁干擾的電容CEMI。當閉合部件由導通變成關斷的瞬間，電容CEMI兩端的電壓會維持不變。即使電負載3連接正常，在短時間內輸出端子腳4電壓也是接近電源電壓。如果這時候做診斷，會出現誤診斷為短接到電源的情況。第二電源172和第二開關S2支路就是為了防止這種情況而存在的。當輸出端子腳4檢測電壓接近電源電壓時，第二開關S2會閉合，第二電源172導通給電容CEMI快放電。如果這時輸出端子腳4電壓仍為電源電壓，則認為短接到電源發生。其中，電源電壓一般為24V左右。
圖3和圖4為本發明的第二實施例。本實施例與上述實施例最大的區別是，在設計階段，本電路只設計一個對電容進行充放電的電源。由于只有一個電源，所以在實現同樣功能的情況下，簡化了芯片結構，節省成本。
開閉部件和第一電阻16組成的部件設有第一端點a和第二端點b。電路還設有第四端點d。開關包括將電源142電連接到第一端點a的第一開關S1_LS、將電源142電連接到第二端點b的第二開關S2_HS以及將電源142接地的第五開關S5_HS。電路還包括第三開關S3_LS和第四開關S3_HS。第三開關S3_LS用于控制第一診斷模塊11與第一端點a的連接或斷開，第四開關S3_HS用于控制第一診斷模塊11與第二端點b的連接或斷開。電路還包括可使電源流向第一端點a、使第二端點b的電流向電源的單向二極管141。單向二極管141位于電源142和第四端點d之間。第一開關S1_LS位于電源141和第一端點a之間，第五開關S3_HS位于電源142和接地之間。
圖3為低邊驅動時的電路圖。電負載3和電容CEMI均與第一端點a電連接，第二電阻21與第二端點b電連接。在初始時，第二開關S2_HS、第四開關S3_HS、第五開關S5_HS和第一開關S1_LS均是斷開的。第三開關S3_LS是閉合的。
在診斷時，斷開開閉部件。由于每個輸出端子腳4都有一個為了防止電磁干擾的電容CEMI。當開閉部件由導通變成關斷的瞬間，電容CEMI兩端的電壓會維持不變。即使電負載3連接正常，在短時間內輸出端子腳4得電壓也是接近第一數值。如果這時候做診斷，會出現誤診斷為短路到地的情況。電源141和第一開關S1_LS支路就是為了防止這種情況而存在的。當輸出端子腳4檢測電壓接近第一數值時，第一開關S1_LS會閉合，電源導通給電容CEMI快速充電。如果這時輸出端子腳4電壓仍為第一數值，則認為短路到地發生。其中，第一數值一般為0V左右。
電源141和第一開關S1_LS支路外接VDD5電源(即5V電源)，在其它實施方式中，該電源也可以為電壓為其它值的電源。
圖4為高邊驅動時的電路圖。電負載3和電容CEMI均與第二端點電b連接，第二電阻21與第一端點電a連接。在初始時，第二開關S2_HS和第五開關S5_HS、第一開關S1_LS和第三開關S3_LS均為斷開的。第四開關S3_HS是閉合的。
在診斷時，斷開開閉部件。由于每個輸出端子腳4都有一個為了防止電磁干擾的電容CEMI。當開閉部件由導通變成關斷的瞬間，電容CEMI兩端的電壓會維持不變。即使電負載3連接正常，在短時間內輸出端子腳4得電壓也是接近電源電壓。如果這時候做診斷，會出現誤診斷為短接到電源的情況。電源142、第二開關S2_HS和第五開關S5_HS支路就是為了防止這種情況而存在的。當輸出端子腳4檢測電壓接近電源電壓時，第二開關S2_HS和第五開關S5_HS閉合。閉合后，由于電源142的一端接地，所以電源142導通給電容CEMI快放電。如果這時輸出端子腳4電壓仍為電源電壓，則認為短接到電源發生。
本發明還提供一種在低邊驅動時用上述的電路對電負載3進行診斷的方法，其包括：
斷開閉合部件，測量輸出端子腳4處的電壓；
若電壓為第一數值時，閉合開關通過電源142對電容充電，若此時的電壓仍為第一數值，則判定為短路到地；
若電壓為第二數值時，則判定問開路，其中，第一數值小于第二數值；
若電壓為電源電壓時，則判定為正常連接。
本發明還提供一種在高邊驅動時用上述的電路對電負載3進行診斷的方法，其包括：
斷開閉合部件，測量輸出端子腳4處的電壓；
若電壓為第一數值時，則判定為正常連接；
若電壓為第二數值時，則判定問開路，其中，第一數值小于第二數值；
若電壓為電源電壓時，閉合開關通過電源142對電容CEMI放電，若此時的電壓仍為電源電壓，則判定為短接到電源。
本領域技術人員可顯見，可對本發明的上述示例性實施例進行各種修改和變型而不偏離本發明的精神和范圍。因此，旨在使本發明覆蓋落在所附權利要求書及其等效技術方案范圍內的對本發明的修改和變型。
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