一种MOSFET检测电路及故障诊断方法与流程

一种mosfet检测电路及故障诊断方法
技术领域
1.本发明涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种mosfet检测电路及故障诊断方法。


背景技术：

2.随着自动驾驶的日益精进和普及，整车为实现自动模式下的安全功能对电源网络的安全也提出了更高的要求。为了避免当电源网络故障，造成车辆制动系统无法正常工作而引发的事故，整车电源架构需要增加电源的隔离开关控制器模块。它为电源网络失效条件下能够使得自动驾驶部件、汽车安全部件仍能按照既定的设计要求完成其功能提供了必要的保障。
3.因隔离开关控制器的主要作用之一就是在电流超过210a时断开隔离开关控制器，而承载开关作用的关键元器件就是mosfet，且隔离开关控制器需要符合功能安全等级asild，因此如何正确检测出mosfet的开路和短路故障尤为重要。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种mosfet检测电路及故障诊断方法，以解决mosfet的故障检测问题。
5.基于上述目的，本发明提供了一种mosfet检测电路，包括若干组相并联的电流导通通路，所述电流导通通路包括两组mosfet模块，两组所述mosfet模块之间安装有电流检测电阻，两组所述mosfet模块与所述电流检测电阻相串联，一组所述mosfet模块包括mosfet驱动芯片与两个mosfet，两个所述mosfet包括方向相反的寄生二极管，两个所述mosfet均与所述mosfet驱动芯片相连接，所述电流导通通路的两端分别连通有主供电模块与检测供电模块，所述检测电路还包括运算放大器与mcu，所述运算放大器与所述电流检测电阻的两端相连接，所述运算放大器与所述mcu电连接。
6.可选的，所述主供电模块为dc/dc，所述检测供电模块为蓄电池。
7.基于上述实施方式，提出一种mosfet检测电路的故障诊断方法，具体包括如下步骤：
8.主供电模块断开，检测供电模块供电，两组所述mosfet模块的四个mosfet驱动芯片分时进行通断，依次使一个所述mosfet驱动芯片处于断开状态，进行第一轮短路检测；
9.第一轮短路检测完成后，主供电模块供电，主供电模块电压高于检测供电模块电压，检测供电模块变为负载，电流方向改变，再次依次使一个所述mosfet驱动芯片处于断开状态，进行第二轮短路检测；
10.第二轮短路检测完成后，四个所述mosfet驱动芯片全部连通，进行实时开路检测。
11.可选的，所述四个所述mosfet驱动芯片全部连通，进行实时开路检测，具体步骤为：
12.电流检测电阻对电流导通通路的进行电流检测，并发送至mcu，当采集到的电流导通通路的电流值为0时，则可判定电流导通通路上的mosfet发生开路故障。
13.本发明提出的mosfet检测电路及故障诊断方法，能够通过采集两路电流导通通路上的电流值，并通过分时控制mosfet驱动芯片，以实现对于mosfet短路和开路故障的诊断，可以提高隔离开关控制器的安全性能和故障覆盖率，进而提高隔离开关电源控制器的安全等级。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明实施例的mosfet检测电路的示意图；
16.图2为本发明实施例的mosfet检测电路的故障诊断方法的流程图；
17.图中标记为：
18.左上mosfet驱动芯片1、第一mosfet2、第二mosfet3、右上mosfet驱动芯片4、第三mosfet5、第四mosfet6、左下mosfet驱动芯片7、第五mosfet8、第六mosfet9、右下mosfet驱动芯片10、第七mosfet11、第八mosfet12、主供电模块13、检测供电模块14、运算放大器15、mcu16。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
20.需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
21.基于上述目的，本发明提供了一种mosfet检测电路，如图1所示，包括若干组相并联的电流导通通路，为方便描述，任意选取两路电流导通通路，并定义为上路电流导通通路与下路电流导通通路，上路电流导通通路与下路电流导通通路上均包括两组mosfet模块，两组所述mosfet模块之间安装有电流检测电阻，两组所述mosfet模块与所述电流检测电阻相串联，每组mosfet模块包括mosfet驱动芯片与两个mosfet，上路电流导通通路的mosfet模块依次定义为左上mosfet驱动芯片1与第一mosfet2和第二mosfet3，右上mosfet驱动芯片4与第三mosfet5和第四mosfet6，左上mosfet驱动芯片1控制第一mosfet2和第二mosfet3的通断，右上mosfet驱动芯片4控制第三mosfet5和第四mosfet6的通断；下路电流导通通路的mosfet模块依次定义为左下mosfet驱动芯片7与第五mosfet8和第六mosfet9，右下mosfet驱动芯片10与第七mosfet11和第八mosfet12，左下mosfet驱动芯片7控制第五
mosfet8和第六mosfet9的通断，右下mosfet驱动芯片10控制第七mosfet11和第八mosfet12的通断；位于同一组的两个mosfet包括方向相反的寄生二极管，且均与所述mosfet驱动芯片相连接，所述电流导通通路的两端分别连通有主供电模块13与检测供电模块14，所述检测电路还包括运算放大器15与mcu16，所述运算放大器15与所述电流检测电阻的两端相连接，所述运算放大器15与所述mcu16电连接。
22.所述主供电模块13为dc/dc，所述检测供电模块14为蓄电池。
23.基于上述实施方式，如图2所示，提出一种mosfet检测电路的故障诊断方法，具体包括如下步骤：
24.主供电模块13断开，检测供电模块14供电，两组所述mosfet模块的四个mosfet驱动芯片分时进行通断，依次使一个所述mosfet驱动芯片处于断开状态，进行第一轮短路检测；
25.具体过程为：
26.系统上电，mcu16复位；
27.上电瞬间，仅有蓄电池供电，dc/dc不工作，此时电流方向为从右向左。通过对mosfet驱动芯片进行分时通断，保证有一路电流导通通路一定有电流通过，来检测四颗mosfet是否有发生短路故障；
28.通过控制，使得左上mosfet驱动芯片1不工作，仅让右上mosfet驱动芯片4、左下mosfet驱动芯片7、右下mosfet驱动芯片10工作，两路mosfet中仅有下路电流导通通路中有电流流过，因左上mosfet驱动芯片1不工作导致第一mosfet2和第二mosfet3不导通，从而上路电流导通通路中因无电流产生。
29.此时可通过mcu16读取到两路电流导通通路的电流值，如果没有故障，上路电流导通通路的电流检测值应为0a。因左上mosfet驱动芯片1不工作，第一mosfet2和第二mosfet3应该不导通，第三mosfet5和第四mosfet6导通，但第二mosfet3因为有寄生二极管的存在，且因电流方向为从右向左，所以第二mosfet3可以流过电流，如果此时能够检测到上路电流导通通路中确实有电流存在，可判断为第一mosfet2发生了短路故障；
30.通过控制，使得右上mosfet驱动芯片4不工作，仅让左上mosfet驱动芯片1、左下mosfet驱动芯片7、右下mosfet驱动芯片10工作，仅有下路电流导通通路有电流通过，因右上mosfet驱动芯片4不工作导致第三mosfet5与第四mosfet6不导通，从而上路电流导通通路中无电流产生。此时读取到下路电流导通通路的电流值，而上路电流导通通路的电流值应为0a。因右上mosfet驱动芯片4不工作，第三mosfet5与第四mosfet6应该不导通，第一mosfet2和第二mosfet3导通，但第四mosfet6因为有寄生二极管的存在，且因电流方向为从右向左，所以第四mosfet6可以流过电流，如果此时能够检测到上路电流导通通路中确实有电流存在，可判断为第三mosfet5发生了短路故障；
31.通过控制，使得左下mosfet驱动芯片7不工作，仅让左上mosfet驱动芯片1、右上mosfet驱动芯片4、右下mosfet驱动芯片10工作，仅有上路电流导通通路中有电流流过，此时可通过mcu16读取到上路电流导通通路的电流值，如果没有故障，下路电流导通通路的电流检测值应为0a。因左下mosfet驱动芯片7不工作，第五mosfet8和第六mosfet9应该不导通，第七mosfet11和第八mosfet12导通，但第六mosfet9因为有寄生二极管的存在，且因电流方向为从右向左，所以第六mosfet9可以流过电流，如果此时能够检测到下路电流导通通
路中确实有电流存在，可判断为第五mosfet8发生了短路故障；
32.通过控制，使得右下mosfet驱动芯片10不工作，仅让左上mosfet驱动芯片1、右上mosfet驱动芯片4、左下mosfet驱动芯片7工作，仅有上路电流导通通路中有电流流过，此时可通过mcu16读取到两路电流导通通路的电流值，如果没有故障，下路电流导通通路的检测值应为0a。因第四mosfet6驱动芯片不工作，第七mosfet11和第八mosfet12应该不导通，第五mosfet8和第六mosfet9导通，但第八mosfet12因为有寄生二极管的存在，且因电流方向为从右向左，所以第八mosfet12可以流过电流，如果此时能够检测到下路电流导通通路中确实有电流存在，可判断为第七mosfet11发生了短路故障，此时完成第一轮短路检测；
33.第一轮短路检测完成后，主供电模块13供电，主供电模块13电压高于检测供电模块14电压，检测供电模块14变为负载，电流方向改变，再次依次使一个所述mosfet驱动芯片处于断开状态，进行第二轮短路检测；
34.具体过程为：
35.通过控制，使得左上mosfet驱动芯片1不工作，仅让右上mosfet驱动芯片4、左下mosfet驱动芯片7、右下mosfet驱动芯片10工作，仅有下路电流导通通路中有电流流过，此时可通过mcu16读取到两路电流导通通路的电流值，如果没有故障，上路电流导通通路电流检测值应为0a。因左上mosfet驱动芯片1不工作，第一mosfet2和第二mosfet3应该不导通，第三mosfet5和第四mosfet6导通，但第一mosfet2因为有寄生二极管的存在，且因电流方向为从左向右，所以第一mosfet2可以流过电流，如果此时能够检测到上一路的电流导通通路中确实有电流存在，可判断为第二mosfet3发生了短路故障。
36.通过控制，使得右上mosfet驱动芯片4不工作，仅让左上mosfet驱动芯片1、左下mosfet驱动芯片7、右下mosfet驱动芯片10工作，两路mosfet中仅有下一路mosfet有电流通过，因右上mosfet驱动芯片4不工作导致上一路mosfet右边两个mosfet不导通，从而上一路电流导通通路中因无电流产生。此时读取到下一路的电流值，而上一路的电流值应为0a。因右上mosfet驱动芯片4不工作，第三mosfet5和第四mosfet6应该不导通，第一mosfet2和第二mosfet3导通，但第四mosfet6因为有寄生二极管的存在，且因电流方向为从左向右，所以第三mosfet5可以流过电流，如果此时能够检测到上一路的电流导通通路中确实有电流存在，可判断为第四mosfet6发生了短路故障；
37.通过控制，使得左下mosfet驱动芯片7不工作，仅让左上mosfet驱动芯片1、右上mosfet驱动芯片4、右下mosfet驱动芯片10工作，两路mosfet中仅有上一路电流导通通路中有电流流过，因左下mosfet驱动芯片7不工作导致下一路mosfet左边两个mosfet不导通，从而下一路电流导通通路中因无电流产生。此时可通过mcu16读取到两路电流导通通路的电流值，如果没有故障，下路电流导通通路的电流检测值应为0a。因左下mosfet驱动芯片7不工作，第五mosfet8和第六mosfet9应该不导通，第七mosfet11和第八mosfet12导通，但第六mosfet9因为有寄生二极管的存在，且因电流方向为从左向右，所以第五mosfet8可以流过电流，如果此时能够检测到下一路的电流导通通路中确实有电流存在，可判断为第六mosfet9发生了短路故障；
38.通过控制，使得右下mosfet驱动芯片10不工作，仅让左上mosfet驱动芯片1、右上mosfet驱动芯片4、左下mosfet驱动芯片7工作，两路mosfet中仅有上一路电流导通通路中有电流流过，因右下mosfet驱动芯片10不工作导致下一路mosfet右边两个mosfet不导通，
从而下一路电流导通通路中因无电流产生。此时可通过mcu16读取到两路电流导通通路的电流值，如果没有故障，下路电流导通通路的电流检测值应为0a。因右下mosfet驱动芯片10不工作，第七mosfet11和第八mosfet12应该不导通，第五mosfet8和第六mosfet9导通，但第八mosfet12因为有寄生二极管的存在，且因电流方向为从左向右，所以第七mosfet11可以流过电流，如果此时能够检测到下一路的电流导通通路中确实有电流存在，可判断为第八mosfet12发生了短路故障；
39.第二轮短路检测完成后，四个所述mosfet驱动芯片全部连通，进行实时开路检测。
40.可选的，所述四个所述mosfet驱动芯片全部连通，进行实时开路检测，具体步骤为：
41.电流检测电阻对电流导通通路的进行电流检测，并发送至mcu16，当采集到的电流导通通路的电流值为0时，则可判定电流导通通路上的mosfet发生开路故障。
42.本发明提出的mosfet检测电路及故障诊断方法，能够通过采集两路电流导通通路上的电流值，并通过分时控制mosfet驱动芯片，以实现对于mosfet短路和开路故障的诊断，可以提高隔离开关控制器的安全性能和故障覆盖率，进而提高隔离开关电源控制器的安全等级。
43.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
44.本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。