一种带锁存的故障检测电路及其实现方法技术

本申请公开了一种带锁存的故障检测电路，输入信号连接到比较器的正输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的负输入端，比较器输出状态判定信号。或者，输入信号通过电阻连接到比较器的负输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的正输入端，比较器输出状态判定信号。三极管一为NPN型，其基极通过一个电阻连接比较器的输出端，集电极连接比较器的负输入端，发射极接地。三极管二也为NPN型，其基极通过一个电阻接收解锁信号，集电极连接三极管一的基极，发射极接地。所述状态判定信号为高电平时将三极管一导通。所述解锁信号为高电平脉冲信号，其为高电平时将三极管二导通。本申请的电路结构简单，生产成本低且可靠性好，应用领域广。

【技术实现步骤摘要】
一种带锁存的故障检测电路及其实现方法
本申请涉及一种故障检测电路。
技术介绍
故障检测电路用于判断输入信号是否在正常范围内，如果是，则表明输入信号正常，输出第一状态；如果否，则表明输入信号发生了故障，输出第二状态。通过将故障检测电路的输出信号连接到保护电路、报警电路等即可在故障发生时执行后续操作。最简单的一种故障检测电路就是比较器，输入信号和参考信号作为比较器的两个比较对象。例如，正常情况下输入信号小于或等于参考信号，此时比较器输出低电平。一旦发生故障而使得输入信号大于参考信号，此时比较器就输出高电平。某些故障检测电路具有锁存功能，即某一时刻输入信号发生故障，则该故障检测电路从该时刻起始终输出表征故障状态的信号，即使后一时刻该故障已经解除。直至有解锁信号输入该故障检测电路，其才改为输出表征正常状态的信号。目前的故障检测电路为实现锁存功能，一般采用触发器，例如D触发器、RS触发器等。授权公告号CN202353177U、授权公告日2012年7月25日的技术专利公开了一种过压保护电路，由分压电路、比较触发电路、看门狗电路、锁存电路、硬件输出保护电路组成。其中的锁存电路是由两个与非门组成的RS触发锁存电路。授权公告号CN202444242U、授权公告日2012年9月19日的技术专利公开了一种过流保护电路，由过流锁存电路、模块保护逻辑电路、与门关断电路组成。其中的过流锁存电路包括由两个与非门所组成的RS锁存器（其文字介绍为与门，但图片显示为与非门符号）。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种带锁存的故障检测电路。为此，本申请还要提供所述带锁存的故障检测电路的实现方法。为解决上述技术问题，本申请带锁存的故障检测电路为：输入信号连接到比较器的正输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的负输入端，比较器输出状态判定信号；或者，输入信号通过电阻连接到比较器的负输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的正输入端，比较器输出状态判定信号；三极管一为NPN型，其基极通过电阻连接比较器的输出端，集电极连接比较器的负输入端，发射极接地；三极管二也为NPN型，其基极通过电阻接收解锁信号，集电极连接三极管一的基极，发射极接地；所述状态判定信号为高电平时将三极管一导通；所述解锁信号为高电平脉冲信号，其为高电平时将三极管二导通。本申请带锁存的故障检测电路的实现方法是，当比较器的正输入端电压大于负输入端电压时，其输出高电平；否则输出低电平；第一种情况：正常状态下的输入信号小于参考电压，将输入信号接到比较器的正输入端，参考电压通过电阻接到比较器的负输入端；第一阶段为正常状态，输入信号小于参考电压，解锁信号为低电平，比较器输出低电平，三极管一截止，三极管二截止；第二阶段为故障发生状态，当输入信号大于参考电压，且解锁信号保持低电平，则比较器改为输出高电平，三极管一导通，比较器负输入端的电平被拉到地，三极管二仍截止；第三阶段为故障锁存状态，当输入信号小于参考电压，且解锁信号保持低电平，则比较器仍输出高电平，三极管一仍然导通，故障状态被锁存，三极管二仍截止；第四阶段为解锁状态，当输入信号小于参考电压，且解锁信号出现至少一个高电平脉冲，三极管二导通，三极管一截止，比较器改为输出低电平；当解锁信号为低电平后，三极管二也截止，回到第一阶段；第二种情况：正常状态下的输入信号大于参考电压，将输入信号通过电阻接到比较器的负输入端，参考电压通过电阻接到比较器的正输入端；第一阶段为正常状态，输入信号大于参考电压，解锁信号为低电平，比较器输出低电平，三极管一截止，三极管二截止；第二阶段为故障发生状态，当输入信号小于参考电压，且解锁信号保持低电平，则比较器改为输出高电平，三极管一导通，比较器负输入端的电平被拉到地，三极管二仍截止；第三阶段为故障锁存状态，当输入信号大于参考电压，且解锁信号保持低电平，则比较器仍输出高电平，三极管一仍然导通，故障状态被锁存，三极管二仍截止；第四阶段为解锁状态，当输入信号大于参考电压，且解锁信号出现至少一个高电平脉冲，三极管二导通，三极管一截止，比较器改为输出低电平；当解锁信号为低电平后，三极管二也截止，回到第一阶段。本申请的电路结构简单，生产成本低且可靠性好。相应的实现方法逻辑清晰，可用于过压、欠压、过流、欠流、过温、欠温等多种应用领域。附图说明图1是本申请带锁存的故障检测电路的第一实施例的电路结构图；图2是本申请带锁存的故障检测电路的第二实施例的电路结构图；图3是本申请带锁存的故障检测电路的第一实施例的变形电路结构图；图4是本申请带锁存的故障检测电路的第二实施例的变形电路结构图；图4a是图4的又一种变形结构。图中附图标记说明：R1～R9为电阻；C1～C4为电容；Q1～Q3为三极管；U1为比较器。具体实施方式请参阅图1，本申请带锁存的故障检测电路的第一实施例为：比较器U1的正输入端为A节点，用于输入待检测的信号。参考电压Vref通过电阻四R4连接到比较器U1的负输入端。比较器U1的输出端为C节点，用于输出状态判别信号。三极管一Q1为NPN型，其基极通过电阻五R5连接C节点，集电极连接比较器U1的负输入端，发射极接地。三极管二Q2也为NPN型，其基极通过电阻七R7连接B节点，集电极连接三极管一Q1的基极，发射极接地。B节点用于输入解锁信号。当比较器U1的正输入端电压大于负输入端电压时，其输出高电平，幅值足以使三极管一Q1导通。当比较器U1的正输入端电压小于或等于负输入端电压时，比较器U1输出低电平。图1中，比较器U1、电阻四R4构成了比较模块，三极管一Q1、三极管二Q2、电阻五R5、电阻七R7构成了锁存模块。A节点为第一输入端，接收待检测的输入信号。B节点为第二输入端，接收解锁信号。解锁信号在平时始终置为低电平，仅在需要解锁时有至少一个高电平脉冲，优选为一个10～100μs脉宽的高电平脉冲。当解锁信号出现高电平时，将三极管二Q2导通。C节点为输出端，输出状态判定信号。该带锁存的故障检测电路的第一实施例通常用于过压检测，将检测阈值设为参考电压Vref，其工作过程包括如下四个阶段。第一阶段为正常状态：正常情况下的A节点的输入信号小于参考电压Vref，B节点输入的解锁信号置为低电平，因此比较器U1始终输出低电平，三极管一Q1截止，三极管二Q2截止。第二阶段为故障发生状态：当A节点的输入信号大于参考电压Vref，即输入信号出现过压故障，B节点输入的解锁信号仍置为低电平，则比较器U1改为输出高电平。该高电平使得三极管一Q1导通，因而将比较器U1的负输入端电位拉低至地，那么比较器U1将维持输出高电平。三极管二Q2仍截止。第三阶段为故障锁存状态：输入信号的过压故障已经消除，即A节点的输入信号小于参考电压Vref，但是B节点输入的解锁信号仍置为低电平，则比较器U1仍然输出高电平，即故障状态被锁存。第四阶段为解锁状态：A节点的输入信号小于参考电压Vref为正常情况，B节点输入的解锁信号出现至少一个高电平脉冲，这将使三极管二Q2短暂导通再截止。在三极管二Q2短暂导通期间，其将三极管一Q1的基极电位拉低至地，从而使三极管一Q1截止，那么比较器U1的负输入端恢复为参考电压Vref。此时比较器U1改为输出低电平。在三极管二Q2再截止后，三极管一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带锁存的故障检测电路，其特征是，输入信号连接到比较器的正输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的负输入端，比较器输出状态判定信号；或者，输入信号通过电阻连接到比较器的负输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的正输入端，比较器输出状态判定信号；三极管一为NPN型，其基极通过电阻连接比较器的输出端，集电极连接比较器的负输入端，发射极接地；三极管二也为NPN型，其基极通过电阻接收解锁信号，集电极连接三极管一的基极，发射极接地；所述状态判定信号为高电平时将三极管一导通；所述解锁信号为高电平脉冲信号，其为高电平时将三极管二导通；当输入信号连接到比较器的正输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的负输入端时，在比较器的正输入端之前新增了电阻一、电阻二、电阻三；这三个电阻的一端均连接比较器的正输入端，电阻一的另一端用于接收输入信号，电阻二的另一端始终输入低电平，电阻三的另一端接地；当输入信号通过电阻连接到比较器的负输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的正输入端时，在比较器的正输入端之前新增了电阻一、电阻二、电阻三；这三个电阻的一端均连接比较器的负输入端，电阻一的另一端用于接收输入信号，电阻二的另一端始终为高阻态，电阻三的另一端接地；或者，当输入信号通过电阻连接到比较器的负输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的正输入端时，在比较器的正输入端之前新增了电阻一、电阻二、电阻三、电阻九、三极管四；电阻九连接三极管四的基极，三极管四的集电极连接电阻一、电阻二、电阻三的一端，三极管四的发射极接地；电阻九的另一端始终输入低电平；电阻一的另一端用于接收输入信号，电阻二的另一端连接比较器的负输入端，电阻三的另一端接地。...

【技术特征摘要】
2013.12.16 CN 20131068933161.一种带锁存的故障检测电路，其特征是，输入信号连接到比较器的正输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的负输入端，比较器输出状态判定信号；或者，输入信号通过电阻连接到比较器的负输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的正输入端，比较器输出状态判定信号；三极管一为NPN型，其基极通过电阻连接比较器的输出端，集电极连接比较器的负输入端，发射极接地；三极管二也为NPN型，其基极通过电阻接收解锁信号，集电极连接三极管一的基极，发射极接地；所述状态判定信号为高电平时将三极管一导通；所述解锁信号为高电平脉冲信号，其为高电平时将三极管二导通；当输入信号连接到比较器的正输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的负输入端时，在比较器的正输入端之前新增了电阻一、电阻二、电阻三；这三个电阻的一端均连接比较器的正输入端，电阻一的另一端用于接收输入信号，电阻二的另一端始终输入低电平，电阻三的另一端接地；当输入信号通过电阻连接到比较器的负输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的正输入端时，在比较器的正输入端之前新增了电阻一、电阻二、电阻三；这三个电阻的一端均连接比较器的负输入端，电阻一的另一端用于接收输入信号，电阻二的另一端始终为高阻态，电阻三的另一端接地；或者，当输入信号通过电阻连接到比较器的负输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的正输入端时，在比较器的正输入端之前新增了电阻一、电阻二、电阻三、电阻九、三极管四；电阻九连接三极管四的基极，三极管四的集电极连接电阻一、电阻二、电阻三的一端，三极管四的发射极接地；电阻九的另一端始终输入低电平；电阻一的另一端用于接收输入信号，电阻二的另一端连接比较器的负输入端，电阻三的另一端接地。2.根据权利要求1所述的带锁存的故障检测电路，其特征是，当输入信号连接到比较器的正输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的负输入端时，在比较器的正输入端和地之间还增加了用于滤波的电容；当输入信号通过电阻连接到比较器的负输入端，参考电压通过电阻连接到比较器的正输入端时，在比较器的负输入端和地之间还增加了用于滤波的电容。3.根据权利要求1所述的带锁存的故障检测电路，其特征是，在三极管二的集电极和地之间增加了用于滤波的电容。4.根据权利要求1所述的带锁存的故障检测电路，其特征是，在比较器的输出端之后新增了RC滤波电路，用于滤除状态判别信号中的抖动后再输出。5.根据权利要求1所述的带锁存的故障检测电路，其特征是，在比较器的输出端之后新增了串联的RC滤波电路和三极管三；三极管三也是NPN型，其基极连接RC滤波电路，集电极输出滤波后的状态判别信号，发射极接地。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，孙辉，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31