一種全覆蓋實時自我診斷的電壓檢測電路、電子設(shè)備及汽車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種故障全覆蓋并實時自我診斷的電壓檢測電路，以及包括該電壓檢測電路的電子設(shè)備和汽車，該電壓檢測電路包括電壓反饋模塊、二選一開關(guān)切換器、電壓檢測模塊和邏輯運算模塊，二選一開關(guān)切換器包括開關(guān)S1和S2。該檢測電路不論是被檢測電壓還是檢測電路出現(xiàn)任何可能的故障的情況下，中央控制器都能夠?qū)崟r得到故障信號，該電路可以將單點故障和殘余故障變成了可檢測故障，大大提高了電路的安全等級。
【專利說明】—種全覆蓋實時自我診斷的電壓檢測電路、電子設(shè)備及汽車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車用品，尤其涉及一種汽車電子產(chǎn)品，尤其涉及一種電壓檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代化和科技化的高速發(fā)展，各種電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于人民的生活生產(chǎn)中。因此實時的電壓監(jiān)控比較電路也廣泛的應(yīng)用于幾乎所有的電子設(shè)備中。隨著，生活水平的提高，人們對電器設(shè)備的安全和故障率提出了越來越高的要求。特別在汽車電子產(chǎn)品的應(yīng)用中，更是提出了 IS026262安全等級標(biāo)準(zhǔn)，要求不僅是被檢測的電壓異常要被實時檢查出來，而且檢測電路的故障也要實時被檢查出來，進而提高整個電路的安全等級和降低可能導(dǎo)致生命健康危害的故障發(fā)生。
[0003]傳統(tǒng)的電壓檢測電路，只能檢查出被檢測電壓的異常情況，比如過壓或者欠壓情況。但是如果檢測電路出現(xiàn)故障，就可能導(dǎo)致被檢測電壓的故障不能被檢查出來，比如，在檢測電路輸出信號出現(xiàn)開路情況，那么故障信息就不會被輸出給中央控制器，從而失去了故障檢測功能。在IS026262中，這種完全不能被監(jiān)測的故障稱為單點故障(SPFM:singlepoint fault metric),有監(jiān)測機制但不能完全監(jiān)測的故障稱為殘余故障(LFM:latentfault metric)。這兩種故障率的下降,對提升整個產(chǎn)品的安全等級是至關(guān)重要的。
[0004]任何電子系統(tǒng)都會對特定的電壓做檢測，一般都會包括過壓(OVER VOLTAGE)保護和欠壓(UNDER V0LATGE)保護，傳統(tǒng)的電壓檢測電路就是電壓比較器，電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。該檢測電路包括三個模塊:模塊一:為電壓反饋級，包括Rl，R2, R3 ;模塊二:為電壓檢測級，包括比較器1，比較器2 ;模塊三:為邏輯運算級，一般為或非門。
[0005]該檢測電路對的檢測原理是:
[0006]當(dāng)系統(tǒng)開始工作，馬上會使能芯片，圖1中兩個比較器I (C0MPARAT0R1)和比較器2 (C0MPARAT0R2)開始工作，當(dāng)被檢測電壓、例如電池電壓在正常工作范圍內(nèi)，即VREF電壓小于VUV_FB電壓，會使比較器I (C0MARAT0R1)輸出為低“O”電平，同時VREF電壓大于V0V_FB電壓，會使比較器2 (C0MPARAT0R2)的輸出也為低“O”電平，即C0MP1_0UT和C0MP20UT都為低“O”電平，后級的或非門邏輯輸出一個高“I”電平即OK信號，該信號反饋到控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)知道該電池是在正常工作范圍；
[0007]如果被檢測電壓、例如電池低于一定值后，即VREF電壓大于VUV_FB電壓，會使比較器I (C0MPARAT0R1)輸出為高“I”電平，后級的或非門邏輯會輸出一個低“O”電平給出一個低“O”電平即NOT OK信號；使系統(tǒng)知道該電壓不是在正常工作范圍，然后系統(tǒng)會馬上做出后續(xù)的響應(yīng)；
[0008]如果被檢測電壓、例如電池高于一定值后，即VREF電壓小于V0V_FB電壓，會使比較器2 (C0MPARAT0R2)輸出為高“I”電平，后級的或非門邏輯會輸出一個低“O”電平給出一個低“O”電平即NOT OK信號；使系統(tǒng)知道該電壓不是在正常工作范圍，然后系統(tǒng)會馬上做出后續(xù)的響應(yīng)；
[0009]綜上，該電路是可以正常檢測被檢測電壓、例如電池過壓(OV)和欠壓(UV)情況。
[0010]但是該電路無法檢測到兩個比較器自身內(nèi)部是否發(fā)生異常和輸出點到下一級邏輯運算輸出之間的連接線是否發(fā)生異常，如以下場景:較器l(COMPARATORl)的輸出或者是比較器2 (C0MPARAT0R2)的輸出由于芯片自身問題(包括內(nèi)部電路器件或者是連接器件的金屬線)發(fā)生內(nèi)部對參考地(GND)短路時，即CM0P1_0UT和C0MP2_0UT其中一個或者都為低“0”電平，這種場景下，電路就失去電壓檢測的功能。這樣，在芯片本身的可靠性和安全性上存在較大隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供了一種故障全覆蓋并實時自我診斷的電壓檢測電路，采用該檢測電路，不論是被檢測電壓還是檢測電路出現(xiàn)任何可能的故障的情況下，中央控制器都能夠?qū)崟r得到故障信號，該電路可以將單點故障和殘余故障變成了可檢測故障，大大提高了電路的安全等級。
[0012]本發(fā)明的全覆蓋實時自我診斷的電壓檢測電路包括:電壓反饋模塊、二選一開關(guān)切換器、電壓檢測模塊和邏輯運算模塊，二選一開關(guān)切換器包括開關(guān)SI和S2，其中，
[0013]電壓反饋模塊輸出過壓反饋點V0V_FB和欠壓反饋點VUV_FB ；
[0014]二選一開關(guān)切換器的兩個輸入分別接過壓反饋點V0V_FB和欠壓反饋點VUV_FB，二選一開關(guān)切換器，的開關(guān)SI的控制信號CLOCK為外部引入，開關(guān)S2的控制信號是SI的控制信號CLOCK取反，SI，S2的控制信號為高“I”電平表示該開關(guān)導(dǎo)通，為低“0”電平表示該開關(guān)關(guān)斷；
[0015]二選一開關(guān)切換器的輸出接電壓檢測模塊的正輸入端，電壓檢測模塊的負(fù)輸入端接參考電壓VREF ；
[0016]電壓檢測模塊的輸出C0MP_0UT接邏輯運算模塊的一個輸入端，邏輯運算模塊的另一個輸入端接控制信號CLOCK。
[0017]在優(yōu)選實施例中，電壓反饋模塊包括電阻Rl，R2，R3 ;R1、R2、R3串聯(lián)連接，一端連接至檢測電壓，一端連接至地。
[0018]在優(yōu)選實施例中，電壓檢測級模塊包括比較器COMPARATOR。
[0019]在優(yōu)選實施例中，邏輯運算模塊包括異或門。
[0020]邏輯運算模塊輸出為高“I”電平表示系統(tǒng)電壓是在規(guī)定范圍內(nèi)，系統(tǒng)是OK狀態(tài)；輸出是與控制信號CLOCK同相或者反相的信號，表示系統(tǒng)是N0T0K狀態(tài)。
[0021 ] 本發(fā)明還公開了 一種電子設(shè)備，其包括上述電壓檢測電路。
[0022]本發(fā)明還公開了 一種汽車，其包括上述電子設(shè)備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的電壓檢測電路的電路圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的全覆蓋實時自我診斷的電壓檢測電路的電路圖。
【具體實施方式】[0025]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更清楚的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖描述其【具體實施方式】。
[0026]本發(fā)明提供了一種實時，并故障全覆蓋自我檢測的電壓比較器電路。
[0027]在一個具體實施例中，具體電路如圖3所示:
[0028]該檢測電路包括四個模塊:
[0029]模塊一:電壓反饋級:R1，R2, R3 ；
[0030]模塊二:二選一開關(guān)切換器；
[0031 ] 模塊二:電壓檢測級:比較器；
[0032]模塊三:邏輯運算級:異或門；
[0033]具體連接實現(xiàn):R1、R2、R3串聯(lián)連接，一端連接至被檢測電壓、例如電池電壓，一端連接地；二選一開關(guān)切換器的兩個輸入分別接過壓反饋點(V0V_FB)，欠壓反饋點(VUV_FB)，開關(guān)SI的控制信號(CLOCK)為外部引入，開關(guān)S2的控制信號是SI的控制信號(CLOCK)取反，SI，S2的控制信號為高“I”電平表示該開關(guān)導(dǎo)通，為低“O”電平表示該開關(guān)關(guān)斷，二選一開關(guān)切換器的輸出接比較器(COMPARATOR)的正輸入端，比較器(COMPARATOR)的負(fù)輸入端接參考電壓(VREF)，比較器輸出C0MP_0UT接下一級異或門的一個輸入端，異或門的另一個輸入端接控制信號(CLOCK)，控制信號(CLOCK)為一時鐘信號，頻率可以按照不同要求調(diào)整。異或門輸出為系統(tǒng)輸出，為高“I”電平表示系統(tǒng)電壓是在規(guī)定范圍內(nèi)，系統(tǒng)是OK的；如果輸出是一個與控制信號(CLOCK)同相或者反相的信號,表不系統(tǒng)是Ν0Τ0Κ的,這時會上報，系統(tǒng)會馬上做出后續(xù)的響應(yīng)
[0034]本發(fā)明的電壓檢測電路的電路功能為:
[0035]二選一開關(guān)切換器的兩個輸入端分別是被檢測電壓、例如電池電壓過壓(OV)和欠壓(UV)的參考點即V0V_FB和VUV_FB，二選一開關(guān)切換器將隨著控制信號(CLOCK)不停的切換電池(或檢測點)電壓的過壓參考點(VOV-FB)和欠壓參考點(VUV_FB)到比較器的正輸入端，比較器會不停的比較輸入端的情況，輸出比較結(jié)果，比較器輸出(C0MP_0UT)會與二選一開關(guān)切換器的控制信號做異或運算，得到輸出(SYS_0UT)來判斷是否有異常發(fā)生。
[0036]正常監(jiān)測檢測電池電壓功能如下:
[0037]判斷場景1:當(dāng)被檢測電壓低于設(shè)置安全電壓時，VUV_FB小于VREF電壓，無論控制信號(CLOCK)是高還是低，監(jiān)測比較器輸出恒定為低“O”電平，經(jīng)過異或門運算，最后系統(tǒng)輸出SYS_0UT等于控制信號(CLOCK)；
[0038]判斷場2:當(dāng)被檢測電壓在安全電壓范圍內(nèi)，當(dāng)控制信號(CLOCK)為高“I”電平時，SI開關(guān)導(dǎo)通，VUV_FB電壓進入比較器的正輸入端，這是由于VREF電壓高于VLVV_FB電壓，比較器輸出為低“O”電平，比較器輸出信號和控制信號(CLOCK)，經(jīng)過異或門邏輯輸出后得到一個恒定的高“I”電平信號，即表示系統(tǒng)是OK的；
[0039]判斷場3:當(dāng)被檢測電壓高于設(shè)置安全電壓時，VFB_FB電壓大于VREF電壓，無論控制信號(CLOCK)是高還是低，監(jiān)測比較器輸出恒定為高“I”電平，經(jīng)過異或門運算，最后系統(tǒng)輸出SYS_0UT等于控制信號(CLOCK)的反；
[0040]同時本發(fā)明的電壓檢測電路還能監(jiān)測芯片內(nèi)部金屬連線是否有異常:包括短路到低，短路到VDD，以及斷路等異常，提高了芯片的安全等級，具體分析如下:[0041]判斷場景4:芯片內(nèi)部以下五個點
[0042]VUV_FB
[0043]V0V_FB
[0044]VFB
[0045]VREF
[0046]C0MP_0UT
[0047]有一個點或者多個點同時斷路到VBAT (芯片電源或者是芯片檢測電壓)吋，系統(tǒng)輸出(SYS_0UT)是無法給出恒定的高“I”電平即OK信號；
[0048]判斷場景5:芯片內(nèi)部以下五個點
[0049]VUV_FB
[0050]V0V_FB
[0051]VPB
[0052]VREF
[0053]C0MP_0UT
[0054]有一個點或者多個點同時斷路到GND(芯片內(nèi)部參考地)時，系統(tǒng)輸出(SYS_0UT)是無法給出恒定的高“I”電平即OK信號；
[0055]判斷場景6:當(dāng)ニ選ー開關(guān)切換器或者比較器(COMPARATOR)中有一個或者都發(fā)生異常時，比較器輸出都無法給出一個有效信號，同樣系統(tǒng)輸出(SYS_0UT)是無法給出恒定的高“ I”電平即OK信號；
[0056]綜上所述，該發(fā)明電路不僅能滿足檢測正常被檢測電壓、例如電池電壓功能，還能實時檢測整個電壓比較器內(nèi)部器件和所有金屬連線是否正常，實現(xiàn)了故障的實時全覆蓋檢測，按照IS026262標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明電路消除了電路自身的所有單點故障(SPFM:single pointfault metric)和殘余故障(LFM:latent fault metric),最大限度的提高了整體芯片安全性和可靠性。
[0057]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種全覆蓋實時自我診斷的電壓檢測電路，其特征在于，包括:電壓反饋模塊、ニ選ー開關(guān)切換器、電壓檢測模塊、邏輯運算模塊，所述ニ選ー開關(guān)切換器包括開關(guān)Si和開關(guān)S2，其中， 所述電壓反饋模塊輸出過壓反饋點VOV_FB和欠壓反饋點VUV_FB ； 所述ニ選ー開關(guān)切換器的兩個輸入分別接所述過壓反饋點VOV_FB和所述欠壓反饋點VUV_FB,所述ニ選ー開關(guān)切換器，的所述開關(guān)SI的控制信號CLOCK為外部引入，所述開關(guān)S2的控制信號是所述開關(guān)SI的控制信號CLOCK取反，SI，所述開關(guān)S2的控制信號為高“ I”電平表示該開關(guān)導(dǎo)通，為低“0”電平表示該開關(guān)關(guān)斷； 所述ニ選ー開關(guān)切換器的輸出接所述電壓檢測模塊的正輸入端，所述電壓檢測模塊的負(fù)輸入端接參考電壓VREF ； 所述電壓檢測模塊的輸出C0MP_0UT接所述邏輯運算模塊的ー個輸入端，所述邏輯運算模塊的另ー個輸入端接控制信號CLOCK。
2.如權(quán)利要求1所述的電壓檢測電路，其特征在于，所述電壓反饋模塊包括電阻R1，R2, R3。
3.如權(quán)利要求2所述的電壓檢測電路，其特征在于，所述Rl、R2、R3串聯(lián)連接，其一端連接至檢測電壓，另一端連接至地。
4.如權(quán)利要求1所述的電壓檢測電路，其特征在于，所述電壓檢測級模塊包括比較器COMPARATORo
5.如權(quán)利要求1所述的電壓檢測電路，其特征在于，所述邏輯運算模塊包括異或門。
6.如權(quán)利要求1所述的電壓檢測電路，其特征在于，所述邏輯運算模塊輸出為高“I”電平表示系統(tǒng)電壓是在規(guī)定范圍內(nèi)，系統(tǒng)是OK狀態(tài)；輸出是與控制信號CLOCK同相或者反相的信號，系統(tǒng)是NOT OK狀態(tài)。
7.ー種電子設(shè)備，其特征在于，包括上述任一項權(quán)利要求所述的電壓檢測電路。
8.一種汽車，其特征在于，包括權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備。
【文檔編號】G01R19/165GK103529281SQ201310504823
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】鄭鯤鯤, 李明 申請人:鄭鯤鯤