专利名称：隔离输入输出接口的故障注入电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种隔离输入输出接ロ的故障注入电路。
背景技术：
隔离输入输出(IO)接ロ为控制领域常用的接ロ，广泛应用于电子设备的控制领域。而现有技术中并没有ー种对隔离IO接ロ电源电路的输出电压进行故障注入的方案。
发明内容
本发明提供一种隔离输入输出接ロ的故障注入电路，要解决的技术问题是如何实现对隔离IO接ロ电源电路的输出电压进行故障注入。为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案
一种隔离输入输出接ロ的故障注入电路，所述故障注入电路包括电压采集电路以及电压控制电路，其中所述电压采集电路和电压控制电路的第一端与隔离输入输出接ロ的电源电路中用户电源的第一端电连接，第二端均与所述隔离输入输出接ロ的电源电路中用户电源的第二端电连接；其中所述电压采集电路，用于采集所述隔离输入输出接ロ的电源电路中输入电源的电压值；所述电压控制电路，用于根据所述输入电源的电压值，控制所述隔离输入输出接ロ的电源电路的输出电压。优选的，所述故障注入电路还具有如下特点所述故障注入电路还包括第一开关电路和第二开关电路，其中所述第一开关电路的第一端与所述隔离输入输出接ロ的电源电路中用户电源的第一端相连，第二端与所述电压采集电路以及电压控制电路的第一端均相连；所述第二开关电路的第一端与所述隔离输入输出接ロ的电源电路中用户电源的第二端相连，第二端与所述电压采集电路以及电压控制电路的第二端相连。优选的，所述故障注入电路还具有如下特点所述第一开关电路和所述第二开关电路中至少ー个为继电器。优选的，所述故障注入电路还具有如下特点所述故障注入电路还包括第三开关电路，其中所述第三开关电路与所述隔尚输入输出接ロ的电源电路中用户开关输出电路并联。优选的，所述故障注入电路还具有如下特点所述第三开关电路与所述隔离输入输出(IO)接ロ的电源电路中用户开关输出电路相同。优选的，所述故障注入电路还具有如下特点所述第三开关电路为金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管。优选的，所述故障注入电路还具有如下特点所述故障注入电路还包括电流采集电路，位于所述隔离输入输出接ロ电路中用户开关输出电路和用户负载电路之间，用于采集所述隔离输入输出接ロ的电源电路的电流。
优选的，所述故障注入电路还具有如下特点所述电压控制电路包括第一电压控制支路、第二电压控制支路、第三电压控制支路以及第四电压控制支路中至少一个，其中第一电压控制支路包括第一开关单元和第一调整单元，其中所述第一调整单元用于在输入电源的电压为正向时，输出与所述输入电源的电压成一次函数关系的电压；第二电压控制支路包括第二开关单元和第二调整单元，其中所述第二调整单元用于在输入电源的电压为正向时，输出恒定的正向电压；第三电压控制支路包括第三开关单元和第三调整单元，其中所述第三调整单元用于在输入电源的电压为负向时，输出与所述输入电源的电压成一次函数关系的电压；第四电压控制支路包括第四开关单元和第四调整单元，其中所述第四调整单元用于在输入电源的电压为负向时，输出恒定的负向电压。优选的，所述故障注入电路还具有如下特点所述第一开关单元、第二开关单元、 第三开关单元以及第四开关单元中至少一个为继电器。优选的，所述故障注入电路还具有如下特点所述第一调整单元和第四调整单元中至少一个，用于根据所述输入电源电压的模拟信号，输出与所述输入电压的电压成一次函数关系的电压。与现有技术相比，本发明提供的实施例，通过在现有技术的隔离IO接口电源电路上连接电压采集电路和电压控制电路，通过电压采集电路和电压控制电路实现故障注入，从而实现以低成本实现自动故障注入的目的；且该电路操作灵活，故障注入可重复实现，可
量化操作。
图I为本发明提供的隔离输入输出接口的故障注入电路实施例的结构示意图；图2为图I所示实施例中电路的另一结构示意图；图3为图2所示实施例中电路的另一结构示意图；图4为图3所示实施例中电路的另一结构示意图5为本发明提供的隔离输入输出接口的电压输出电路实施例的另一结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。图I为本发明提供的隔离输入输出接口的故障注入电路实施例的结构示意图。图I所示故障注入电路实施例，包括电压采集电路以及电压控制电路，其中所述电压采集电路和电压控制电路的第一端与所述隔离输入输出接口的电源电路中用户电源的第一端电连接，第二端均与所述隔离输入输出接口的电源电路中用户电源的第二端电连接；其中所述电压采集电路，用于采集所述隔离输入输出接口的电源电路中输入电源的电压值。所述电压控制电路，用于根据所述输入电源的电压值，控制所述隔离输入输出接ロ的电源电路的输出电压。本发明提供的电路在隔离IO接ロ的电源电路基础上，通过电压采集电路采集输入电压的电压值，再由电压控制模块根据采集得到的电压对输出电压进行控制，实现对输出电压的故障注入。其中所述电压控制电路包括第一电压控制支路、第二电压控制支路、第三电压控制支路以及第四电压控制支路中至少ー个，其中第一电压控制支路包括第一开关单元和第一调整单元，其中所述第一调整单元用于在输入电源的电压为正向时，输出与所述输入电源的电压成一次函数关系的电压；
第二电压控制支路包括第二开关单元和第二调整单元，其中所述第二调整单元用于在输入电源的电压为正向时，输出恒定的正向电压；第三电压控制支路包括第三开关单元和第三调整单元，其中所述第三调整单元用于在输入电源的电压为负向时，输出与所述输入电源的电压成一次函数关系的电压；第四电压控制支路包括第四开关单元和第四调整单元，其中所述第四调整单元用于在输入电源的电压为负向时，输出恒定的负向电压。其中所述一次函数对应关系为y = ax+b，其中X表示输入电源的电压，y表示输出电压的电压值，a和b的取值可以预先设置。其中，所述第一调整单元和第四调整单元中至少ー个，用于根据所述输入电源电压的模拟信号，输出与所述输入电压的电压成一次函数关系的电压。在描述输入电源电压值时，采用数字信号的表示精度小于采用模拟信号的表示精度，因此在对输出电压进行故障注入时，如果采集得到的输入电源电压值为数字信号，需将该数字信号转换为模拟信号，在进行后续处理。例如，所述第一调整单元包括数字-模拟(DA)转换器、第一电压生成电路以及模拟数字-数字(AD)转换器，其中所述DA转化器将得到的输入电源电压值的数字信号转换成输入电源电压值的模拟信号，由电压生成电路根据输入电源电压值的模拟信号处理得到具有一次函数对应关系的输出电压的数字信号，再由DA转换器将输出电压的数字信号转换为输出电压的模拟信号再输出；而所述第二调整单元无需包括AD转换器和DA转换器，只需ー第二电压生成电路即可，由该第二电压生成电路生成恒定的输出电压。同理，第三调整单元与第一调整单元类似，第四调整单元与第二调整单元类似，区别在于输出的电压方向不同。其中，在得到采集的电压后，可以根据该输入电源的电压的方向以及所需的电压输出类型(即是与输入电源的电压为一次函数关系的电压还是恒定电压)来决定闭合哪个开关单元。例如，如果输入电源的方向为正向，而所需的输出电压为恒定，则可以闭合第二电压控制支路的第二开关单元，保持第一开关单元、第三开关单元和第四开关单元断开。其中本文中一次函数对应关系中的a和b的取值以及恒定电压的大小可以參照所述电压调整单元处理后得到的输出电压的取值范围(4V 60V或-60V -4V)来确定。图2为图I所示电路的另ー结构示意图、所述故障注入电路还包括第一开关电路和第二开关电路，其中所述第一开关电路的第一端与所述隔离输入输出接ロ的电源电路中用户电源的第一端相连，第二端与所述电压采集电路以及电压控制电路的第一端均相连；所述第二开关电路的第一端与所述隔离输入输出接口的电源电路中用户电源的第二端相连，第二端与所述电压采集电路以及电压控制电路的第二端相连。当需要改变隔离IO接口的电源电路对输出电压进行故障注入时，闭合所述第一开关电路和所述第二开关电路，通过所述电压采集电路采集当前的输入电源的电压，电压控制电路根据采集得到的电压进行输出电压的调整。而当不进行故障注入时，断开所述第一开关电路和所述第二开关电路，即现有技术中所使用的隔离IO接口的电源电路。优选的，所述第一开关电路和所述第二开关电路中至少一个为继电器。当然，也可以使用其他具有断开和导通电路功能的元器件。图3为图2所示电路实施例的另一结构示意图。图3所示故障注入电路还包括第三开关电路，其中所述第三开关电路与所述隔尚输入输出接口的电源电路中用户开关输出电路并联。第三开关电路以及用户负载电路同样也可以构成隔离IO接口的电源电路，所以 在用户开关电路处于断路时，同样也可以进行故障注入。其中，所述第三开关电路与所述隔离输入输出(IO)接口的电源电路中用户开关输出电路相同。优选的，所述第三开关电路为金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管。当然，也可以使用其他具有断开和导通电路功能的元器件。需要说明的是，图3所示电路实施例中包括第一开关电路和第二开关电路，且在图3中该第三开关电路是通过第一开关电路与所述用户开关输出电路并联，但不限于此，在实际应用中，也可以不通过第一开关电路直接与所述用户开关输出电路相连。当然，如果不需要在该故障注入电路上进行正常的电压输出，图3所示的电路还可以没有第一开关电路和第二开关电路。图4为图3所示电路实施例的另一结构示意图。图4所示故障注入电路还包括电流采集电路，其中电流采集电路位于所述隔离输入输出接口电路中用户开关输出电路和用户负载电路之间；所述电流采集电路，用于采集所述隔离输入输出接口的电源电路的电流。在对隔离IO接口的输出电压进行故障注入时，所述电流采集电路采集所述隔离IO接口的电源电路的电流，如果采集得到的电流值为零，则确定所述用户开关输出电路处于断路状态；否则，确定所述用户开关输出电路处于通路状态。如果所述用户开关输出电路处于断路状态，则可以闭合所述第三开关电路，保证在用户开关输出电路为断路时仍可以进行故障注入。需要说明的是，本发明中实现开关功能的电路和单元优选使用继电器是因为继电器是通过较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，且继电器能够实现开关两端的电气隔离。需要说明的是，图I至4所示的电路中是以用户开关输出电路连接在电源输入端为例进行说明的，但不限于，对于用户开关输出电路连接在电源公共端同样适用。图5为本发明提供的隔离输入输出接口的故障注入电路实施例的另一结构示意图。图5所示的故障注入电路是以用户开关输出电路连接在电源公共端为例进行说明的，因与图I所示电路实施例相似，此处不再赘述。同理，上述图2至4中的元器件也可以应用在图5所示的电路中。
与现有技术相比，本发明提供的电路实施例，通过在现有技术的隔离IO接ロ电源电路上连接两个开关电路，并通过这两个开关电路连接电压采集电路和电压控制电路，在正常工作时，断开这两个开关电路，在进行故障注入吋，闭合这两个开关电路，通过电压采集电路和电压控制电路实现故障注入，从而实现以低成本实现自动故障注入的目的；且该电路操作灵活，故障注入可重复实现，可量化操作。本领域普通技术人员可以理解上述实施例的全部或部分步骤可以使用计算机程序流程来实现，所述计算机程序可以存储于ー计算机可读存储介质中，所述计算机程序在相应的硬件平台上(如系统、设备、装置、器件等)执行，在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用集成电路来实现，这些步骤可以被分别制作成ー个个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
上述实施例中的各装置/功能模块/功能単元可以采用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，也可以分布在多个计算装置所组成的网络上。上述实施例中的各装置/功能模块/功能単元以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的计算机可读取存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
权利要求
1.一种隔离输入输出接口的故障注入电路，其特征在于，所述故障注入电路包括电压采集电路以及电压控制电路，其中所述电压采集电路和电压控制电路的第一端与隔离输入输出接口的电源电路中用户电源的第一端电连接，第二端均与所述隔离输入输出接口的电源电路中用户电源的第二端电连接；其中 所述电压采集电路，用于采集所述隔离输入输出接口的电源电路中输入电源的电压值； 所述电压控制电路，用于根据所述输入电源的电压值，控制所述隔离输入输出接口的电源电路的输出电压。
2.根据权利要求I所述的电路，其特征在于，所述故障注入电路还包括第一开关电路和第二开关电路，其中所述第一开关电路的第一端与所述隔离输入输出接口的电源电路中用户电源的第一端相连，第二端与所述电压采集电路以及电压控制电路的第一端均相连；所述第二开关电路的第一端与所述隔离输入输出接口的电源电路中用户电源的第二端相连，第二端与所述电压采集电路以及电压控制电路的第二端相连。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一开关电路和所述第二开关电路中至少一个为继电器。
4.根据权利要求I至3任一所述的电路，其特征在于，所述故障注入电路还包括第三开关电路，其中所述第三开关电路与所述隔尚输入输出接口的电源电路中用户开关输出电路并联。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第三开关电路与所述隔离输入输出(IO)接口的电源电路中用户开关输出电路相同。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第三开关电路为金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管。
7.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述故障注入电路还包括电流采集电路，位于所述隔离输入输出接口电路中用户开关输出电路和用户负载电路之间，用于采集所述隔离输入输出接口的电源电路的电流。
8.根据权利要求I所述的电路，其特征在于，所述电压控制电路包括第一电压控制支路、第二电压控制支路、第三电压控制支路以及第四电压控制支路中至少一个，其中 第一电压控制支路包括第一开关单元和第一调整单元，其中所述第一调整单元用于在输入电源的电压为正向时，输出与所述输入电源的电压成一次函数关系的电压； 第二电压控制支路包括第二开关单元和第二调整单元，其中所述第二调整单元用于在输入电源的电压为正向时，输出恒定的正向电压； 第三电压控制支路包括第三开关单元和第三调整单元，其中所述第三调整单元用于在输入电源的电压为负向时，输出与所述输入电源的电压成一次函数关系的电压； 第四电压控制支路包括第四开关单元和第四调整单元，其中所述第四调整单元用于在输入电源的电压为负向时，输出恒定的负向电压。
9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元以及第四开关单元中至少一个为继电器。
10.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述第一调整单元和第四调整单元中至少一个，用于根据所述输入电源电压的模拟信号，输出与所述输入电压的电压成一次函数关系的 电压。
全文摘要
本发明提供一种隔离输入输出接口的故障注入电路；所述故障注入电路，包括包括电压采集电路以及电压控制电路，其中所述电压采集电路和电压控制电路的第一端与隔离输入输出接口的电源电路中用户电源的第一端电连接，第二端均与所述隔离输入输出接口的电源电路中用户电源的第二端电连接；其中所述电压采集电路，用于采集所述隔离输入输出接口的电源电路中输入电源的电压值；所述电压控制电路，用于根据所述输入电源的电压值，控制所述隔离输入输出接口的电源电路的输出电压。
文档编号H03K19/0185GK102769456SQ201110117059
公开日2012年11月7日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者付景志, 彭时涛 申请人:北京旋极信息技术股份有限公司