一种断电保护装置的制作方法

1.本技术涉及汽车电子控制技术领域，特别涉及一种断电保护装置。


背景技术：

2.车辆中安装有若干电子控制单元，通过电子控制单元的组合控制实现对车辆的安全行驶，其电子控制单元在工作过程中，往往离不开对电子控制单元的供电过程，以确保整个电子控制单元稳定且可靠的运行。
3.但是，对电子控制单元进行供电的过程中，往往面临着蓄电池突然掉电或启动车辆的瞬间，此时，蓄电池的电压值则会瞬间降低，对于电子控制单元中的电源芯片或单片机，当电源芯片或单片机的电源引脚的电压值下降到无法维持其正常工作的电压下限值，则会导致电源芯片或单片机进入逻辑混乱状态，则会使电源芯片或单片机造成严重的损坏，故，需要一种可靠且稳定的故障诊断方式，实现对电源芯片或单片机的监控。
4.现有技术中，常常通过电阻分压的方式，对蓄电池进行故障诊断，但是此种方式则是对产生的模拟信号进行监控过程，在电源异常掉电或启动车辆的瞬间，因诊断机制需要多个采样结果才能确定蓄电池的异常掉电，致使电源芯片或单片机不能及时进入安全状态，或不能及时发送中断指令至负载模块，进而无法确保负载模块及时进入安全状态。
5.因此，需要一种改进的断电保护装置的技术方案，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术的问题，本技术实施例提供了一种断电保护装置的技术方案，其所述技术方案如下：
7.本技术提供了一种断电保护装置，包括：储能电路和第一故障诊断电路；
8.所述储能电路用于与芯片的电源并联连接；
9.所述第一故障诊断电路的输入端用于与所述电源连接，所述第一故障诊断电路的输出端用于与所述芯片连接；
10.所述第一故障诊断电路用于在所述第一故障诊断电路的输入端对应的电压小于等于第一预设电压阈值的情况下，向所述芯片发送表征电源断开的第一电信号。
11.本技术提供的一种断电保护装置，具有如下技术效果：
12.本技术实施例通过设置储能电路和第一故障诊断电路，实现对电路的欠压故障诊断，解决现有技术中的诊断机制需要多个采样结果才能确定蓄电池的异常掉电，致使电源芯片或单片机不能及时进入安全状态等问题。具体的，储能电路用于与芯片的电源并联连接；第一故障诊断电路的输入端用于与电源连接，第一故障诊断电路的输出端用于与芯片连接；第一故障诊断电路用于在第一故障诊断电路的输入端对应的电压小于等于第一预设电压阈值的情况下，向芯片发送表征电源断开的第一电信号，利用本技术提供的技术方案可以实现对电路的欠压故障诊断，提高电路的可靠性和安全性，且能够快速诊断故障，以便芯片迅速进入安全状态。
附图说明
13.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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。
14.图1为本技术实施例提供的一种断电保护装置的结构示意图；
15.其中，附图标记对应为：10-电源；20-储能电路；21-第二二极管；22-储能电容；30-第一故障诊断电路；31-电压比较回路；32-第一电阻；33-第二电阻；34-稳压二极管；35-第一二极管；36-第九电阻；37-第十电阻；311-电压比较器；312-场效晶体管；313-第三电阻；40-第二故障诊断电路；41-供电电路；411-滤波电容；412-供电芯片；421-第四电阻；422-第五电阻；50-芯片；60-电压输出电路；61-第六电阻；62-第七电阻；63-第一三极管；64-第二三极管；65-第八电阻；70-第十一电阻；71-第十二电阻；72-第三二极管；80-负载。
具体实施方式
16.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
17.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
18.请参阅图1，其所示为本技术实施例提供的一种断电保护装置的结构示意图，下面结合图1对本技术的技术方案进行详细描述。
19.本技术实施例提供了一种断电保护装置，具体包括储能电路20和第一故障诊断电路30。
20.其中，储能电路20用于与芯片50的电源10并联连接；第一故障诊断电路30的输入端用于与电源10连接，第一故障诊断电路30的输出端用于与芯片50连接；第一故障诊断电路30用于在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压小于等于第一预设电压阈值的情况下，向芯片50发送表征电源断开的第一电信号。
21.在一个可选的实施方式中，第一故障诊断电路30还用于在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压大于第一预设电压阈值的情况下，向芯片50发送表征电源接通的第二电信号。
22.在本技术实施例中，通过设置第一故障诊断电路30，实现对电路的欠压故障诊断，以使在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压小于等于第一预设电压阈值的情况下，第一故障诊断电路30输出第一电信号，其中，第一电信号为低电位诊断信号，当第一故障诊断电路30输出低电位诊断信号时，表明对芯片50进行供电的电路为异常状态，即，电源10的输出电压小于等于第一预设电压阈值，此时，芯片50进入相应的安全状态，示例性的，与安全状态相对应的操作可以为记录异常状态、对电源芯片进行复位、禁止ram的读写或降低负载
80等操作，以及，在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压大于第一预设电压阈值的情况下，第一故障诊断电路30输出第二电信号，其中，第二电信号为高电位诊断信号，当第一故障诊断电路30输出高电位诊断信号时，表明对芯片50进行供电的电路为正常状态，即，电源10的输出电压大于第一预设电压阈值，此时，芯片50无需进入相应的安全状态，进而提高电路的可靠性和安全性。
23.需要说明的是，第一预设电压阈值可以为零，即电源10出现损坏，停止对芯片50进行供电，第一预设电压阈值还可以为某一电压阈值，即电源10的输出电压小于电源10的额定输出电压，在此不做具体的限定。
24.在一实施例中，第一电信号和第二电信号仅为两种状态的诊断信号，在此可以理解为，在芯片50接收到第一电信号的情况下，芯片50进入相应的安全状态，进而能够快速诊断故障，以便芯片50迅速进入安全状态；在芯片50接收到第二电信号的情况下，芯片50无需进入相应的安全状态。
25.在实际的应用中，储能电路20的输入端与电源10的输出端连接，储能电路20的输出端与芯片50连接，以便在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压小于等于第一预设电压阈值的情况下，对芯片50进行供电，以确保芯片50在接收到第一电信号的情况下，维持芯片50的正常运行。
26.需要说明的是，芯片50可以为单片机，电源10用于对芯片50进行供电。
27.在一个可选的实施方式中，继续参见图1，第一故障诊断电路30包括电压比较回路31、第一电阻32、第二电阻33、稳压二极管34和第一二极管35。
28.其中，第一电阻32与第二电阻33串联连接；第一电阻32还与电压比较回路31的反相输入端串联连接；第一二极管35的正极与电源10的输出端连接，第一二极管35的负极与稳压二极管34的负极连接；第一二极管35的负极还与电压比较回路31的正相输入端连接，电压比较回路31的正相输入端还与稳压二极管34的负极连接；电压比较回路31的电源输入端与储能电路20的输出端连接；电压比较回路31的输出端与芯片50的输入端连接。
29.在一个具体的实施例中，电压比较回路31包括电压比较器311、场效晶体管312和第三电阻313，电压比较器311的输出端、场效晶体管312的栅极、场效晶体管312的源极、第三电阻313和电压比较器311的电源输入端依次连接；电压比较器311的反相输入端与第一电阻32连接，电压比较器311的正相输入端与稳压二极管34连接。
30.在一个可选的实施方式中，在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压大于第一预设电压阈值的情况下，电压比较器311输出第一电压值，场效晶体管312处于断开状态，以使第一故障诊断电路30输出第二电信号；在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压小于等于第一预设电压阈值的情况下，电压比较器311输出第二电压值，场效晶体管312处于导通状态，以使第一故障诊断电路30输出第一电信号。
31.在本技术实施例中，电压比较器311是对输入信号进行鉴别与比较的电路，可以理解为，电压比较器311为用于比较两个输入端电压大小的电路，具体的，电压比较器311包括正相输入端和反相输入端，当正相输入端的电压高于反相输入端的电压，输出高电压；反相输入端的电压高于正相输入端的电压，输出低电压，其中，电压比较器311中的正相输入端如图1中电压比较器311的“+”输入端，电压比较器311中的反相输入端如图1中电压比较器311的
“‑”
输入端。
32.实际应用中，在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压大于第一预设电压阈值的情况下，电压比较器311输出第一电压值，场效晶体管312处于断开状态，以使第一故障诊断电路30输出第二电信号，具体的，电压比较器311中的反相输入端的电压值为经过第一电阻32的管压降后的电压值，其第一电阻32的管压降后的电压值由电源经过第一电阻32和第二电阻33分压确定，电压比较器311中的正相输入端的电压值为经过第一二极管35的管压降后的电压值。在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压大于第一预设电压阈值的情况下，由于第一二极管35的管压降后的电压值远大于第二预设电压阈值，稳压二极管34处于反向击穿状态，则第一二极管35的管压降后的电压值为第二预设电压阈值，通过对第一电阻32和第二电阻33进行合理配置，以使由电源经过第一电阻32和第二电阻33分压后的电压值大于第二预设电压阈值，此时，第一电阻32的管压降后的电压值大于经过第一二极管35的管压降后的电压值，即电压比较器311中的反相输入端的电压值大于电压比较器311中的正相输入端的电压值，电压比较器311输出第一电压值，其中，第一电压值为低电压，由于场效晶体管312的栅极与电压比较器311连接，场效晶体管312的源极接地，此时，场效晶体管312处于断开状态，第一故障诊断电路30输出端v2处的电压值受芯片50输出端电压的影响，以使第一故障诊断电路30输出高电压诊断信号，当芯片50接收到高电压诊断信号的情况下，芯片50正常运行状态。
33.需要说明的是，第二预设电压阈值可以为用于对芯片50进行供电器件的输入欠压门限电压值，其中，供电器件可以为供电芯片412。
34.在另一实际应用中，当电源10的输出端出现异常掉电或车辆启动瞬间等时，电源10的输出电压瞬间跌落，电压比较器311输出第二电压值，场效晶体管312处于导通状态，以使第一故障诊断电路30输出第一电信号，具体的，由于电源10的输出电压瞬间跌落，以使电压比较器311中的反相输入端的电压值为零，同时由于稳压二极管34的存在，电压比较器311中的正相输入端的电压值大于零，此时，电压比较器311中的正相输入端的电压值大于电压比较器311中的反相输入端的电压值，电压比较器311输出第二电压值，其中，第二电压值为高电压，由于场效晶体管312的栅极与电压比较器311连接，场效晶体管312的源极接地，因此场效晶体管312处于导通状态，以使第一故障诊断电路30输出低电压诊断信号，芯片50接收到低电压诊断信号的情况下，芯片50进入相应的安全状态。
35.在一个可选的实施方式中，继续参见图1，该断电保护装置还包括第二故障诊断电路40和供电电路41。
36.其中，第二故障诊断电路40的第一输入端与储能电路20的输出端连接，第二故障诊断电路40的第二输入端与芯片50的输出端连接，芯片50的输出端还与第二故障诊断电路40的输出端连接；第二故障诊断电路40的输出端与芯片50的输入端连接；供电电路41的输入端与储能电路20的输出端连接，供电电路41的输出端与芯片50连接。
37.在一个可选的实施方式中，供电电路41与第二故障诊断电路40并联连接；响应于第一电信号，储能电路20对供电电路41放电，在储能电路20输出的放电电压值达到第二预设电压阈值的过程中，第二故障诊断电路40输出与放电电压值对应的第三电信号。
38.在一个可选的实施方式中，供电电路41包括滤波电容411和供电芯片412，滤波电容411与供电芯片412串联连接，第二故障诊断电路40包括第四电阻421和第五电阻422，第四电阻421与第五电阻422串联连接。
39.在一个可选的实施方式中，储能电路20包括第二二极管21和储能电容22；其中，第二二极管21的正极与电源10连接，第二二极管21的负极与储能电容22的充电端连接，储能电容22的放电端与第二故障诊断电路40的输入端连接，储能电容22的放电端还与供电电路41的输入端连接。
40.在本技术实施例中，供电电路41用于对芯片50进行供电缓冲，其中，供电电路41通过供电芯片412用于对芯片50进行供电缓冲，供电电路41中的滤波电容411用于对供电电路41进行滤波，确保电路的稳定性。当供电电路41中的供电芯片412的输入电压低于供电芯片412的门限电压的情况下，供电芯片412则处于异常状态，其中，门限电压为能够维持供电芯片412正常工作的电压下限值，当供电芯片412异常时，芯片50则可能进入逻辑混乱状态，严重的情况下可能会造成不可逆转的损失，故在供电芯片412的输入电压下降至门限电压前，确保芯片50进入相应的安全状态。
41.具体的，在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压大于第一预设电压阈值的情况下，电源10对储能电路20中的储能电容22进行充电，以便储能电容22存储电量，与此同时，电源10对供电电路41进行充电，以确保供电芯片412的正常运行，在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压小于等于第一预设电压阈值的情况下，储能电容22进行放电，以确保供电电路41中的供电芯片412的正常运行，随着时间的推移，储能电容22中的电量逐渐减少，则需在对供电芯片412进行供电的电压值降至门限电压临界值时，确保芯片50进入相应的安全状态。
42.在实际应用中，通过第二故障诊断电路40实现对储能电容22输出电压值的监控，在储能电路20输出的放电电压值达到第二预设电压阈值的过程中，第二故障诊断电路40输出与放电电压值对应的第三电信号，具体的，由图1可知，第二故障诊断电路40的输入电压值与供电芯片412的输入电压值相等，且均等于储能电容22输出的放电电压值，第二故障诊断电路40的输出电压值由第二故障诊断电路40的输入电压值经过第四电阻421和第五电阻422分压确定，故可通过计算第二故障诊断电路40的输出电压值，确定第二故障诊断电路40的输入电压值，进而获取供电芯片412的输入电压值和储能电容22输出的放电电压值，以便第二故障诊断电路40输出与放电电压值对应的第三电信号，其中，第三电信号为模拟信号，第三电信号主要根据第二故障诊断电路40的输入电压值而确定，以便芯片50根据第三电信号确定与第三电信号相对应的安全状态。
43.具体的，第二故障诊断电路40的输出电压值等于，第二故障诊断电路40的输入电压值乘以第五电阻422的电阻值除以第四电阻421的电阻值与第五电阻422的电阻值的和。需要说明的是，第二故障诊断电路40的输出电压值等于芯片50的输入端v1处的电压值。
44.在一个可选的实施方式中，继续参见图1，该断电保护装置还包括电压输出电路60，其中，电压输出电路60的输入端与芯片50的输出端连接，电压输出电路60的输出端与第二故障诊断电路40的输入端连接。
45.在一个可选的实施方式中，电压输出电路60包括第六电阻61、第七电阻62、第一三极管63和第二三极管64；第六电阻61、第一三极管63的基极、第一三极管63的集电极、第七电阻62、第二三极管64的基极、第二三极管64的集电极和第四电阻421依次串联连接。
46.具体的，在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压小于等于第一预设电压阈值的情况下，芯片50处于正常运行状态，则芯片50输出端输出高电压，以使第一三极管63和第
二三极管64均处于导通的状态，进而确保第二故障诊断电路40输出正常的电压值；在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压大于第一预设电压阈值的情况下，芯片50为非正常运行状态，此时，芯片50输出端输出与芯片50输入电压值相对应的电压值，在第一三极管63和第二三极管64确保导通的前提下，以使第二故障诊断电路40输出与放电电压值相对应的第三电信号，以便芯片50根据第三电信号确定相对应的安全状态。
47.实际的应用中，在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压小于等于第一预设电压阈值的情况下，储能电路20输出所存储的电量，在预设时间内可保证供电芯片412的输入电压值大于等于门限电压值，与此同时，芯片50记录储能电路20降至门限电压值的时间为t0，记录第一故障诊断电路30输出第一电信号的持续时间为t2，记录芯片50进入相应安全状态的时间为ts，正常状态下，ts远小于t0，计算芯片50的输入端v1处的电压值从正常的输入电压降至，由门限电压值作为输入电压时的输出电压值时所需的时间，并将其记为t1，以便芯片50根据上述时间信息灵活配置不同的安全状态。
48.具体的，芯片50通过比较t0、t1、t2和ts间的大小，确定相对应的安全状态，示例性的，1)当t1远小于t0时，则表明储能电路20或第一故障诊断电路30异常，芯片50应立即进入安全状态，其中，与安全状态相对应的操作可以为记录异常状态、对电源芯片进行复位、禁止ram的读写或降低负载80等操作；2)当t1≥t0且t2＜t0-ts时，判断供电芯片412的fault pin脚输出的电压值是否对整个电路系统产生影响，若供电芯片412的fault pin脚输出的电压值为高电压，则对整个电路系统无影响，芯片50则记录此次异常电信号，并保存至诊断日志中；若供电芯片412的fault pin脚输出的电压值为低电压，则对整个电路系统产生影响，芯片50应进入安全状态；3)若t1≥t0且t2≥t0-ts时，芯片50应进入安全状态。
49.需要说明的是，断电保护装置还可以包括第十一电阻70和第十二电阻71，第一故障诊断电路30中还可以包括第九电阻36、电压输出电路60还可以包括第八电阻65，其中，第十一电阻70、第十二电阻71、第九电阻36和第八电阻65均用于保护电路，在此不做详细的赘述。
50.以下结合图1，介绍本技术的一个具体实施例提供的一种断电保护装置。
51.该断电保护装置包括电源10、储能电路20、第一故障诊断电路30、第二故障诊断电路40、供电电路41、芯片50和电压输出电路60，其中，储能电路20包括第二二极管21和储能电容22；第一故障诊断电路30包括电压比较器311、场效晶体管312和第三电阻313、第一电阻32、第二电阻33、稳压二极管34和第一二极管35；供电电路41包括滤波电容411和供电芯片412；第二故障诊断电路40包括第四电阻421和第五电阻422；电压输出电路60包括第六电阻61、第七电阻62、第一三极管63和第二三极管64。
52.上述器件的电路结构如下所述：第一电阻32与第二电阻33串联连接；第一电阻32还与电压比较器311的反相输入端串联连接；第一二极管35的正极与电源10的输出端连接，第一二极管35的负极与稳压二极管34的负极连接；第一二极管35的负极还与电压比较器311的正相输入端连接，电压比较器311的正相输入端还与稳压二极管34的负极连接；电压比较器311的电源输入端与储能电路20的输出端连接；电压比较器311的输出端与芯片50的输入端连接；电压比较器311的输出端、场效晶体管312的栅极、场效晶体管312的源极、第三电阻313和电压比较器311的电源输入端依次连接；电压比较器311的反相输入端与第一电阻32连接，电压比较器311的正相输入端与稳压二极管34连接；第二二极管21的正极与电源
10连接，第二二极管21的负极与储能电容22的充电端连接，储能电容22的放电端与第二三极管64的发射极连接，储能电容22的放电端还与供电芯片412连接；滤波电容411与供电芯片412串联连接；第四电阻421与第五电阻422串联连接；第六电阻61、第一三极管63的基极、第一三极管63的集电极、第七电阻62、第二三极管64的基极、第二三极管64的集电极和第四电阻421依次串联连接。
53.基于上述电路结构，在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压大于第一预设电压阈值的情况下，电压比较器311输出第一电压值，场效晶体管312处于断开状态，以使第一故障诊断电路30输出第二电信号，具体的，电压比较器311中的反相输入端的电压值为经过第一电阻32的管压降后的电压值，其第一电阻32的管压降后的电压值由电源经过第一电阻32和第二电阻33分压确定，电压比较器311中的正相输入端的电压值为经过第一二极管35的管压降后的电压值。由于第一二极管35的管压降后的电压值远大于第二预设电压阈值，稳压二极管34处于反向击穿状态，则第一二极管35的管压降后的电压值为第二预设电压阈值，通过对第一电阻32和第二电阻33进行合理配置，以使由电源经过第一电阻32和第二电阻33分压后的电压值大于第二预设电压阈值，此时，第一电阻32的管压降后的电压值大于经过第一二极管35的管压降后的电压值，即电压比较器311中的反相输入端的电压值大于电压比较器311中的正相输入端的电压值，电压比较器311输出第一电压值，其中，第一电压值为低电压，由于场效晶体管312的栅极与电压比较器311连接，场效晶体管312的源极接地，此时，场效晶体管312处于断开状态，第一故障诊断电路30输出端v2处的电压值受芯片50输出端电压的影响，以使第一故障诊断电路30输出高电压诊断信号，当芯片50接收到高电压诊断信号的情况下，芯片50正常运行状态。与此同时，电源10对储能电路20中的储能电容22进行充电，以便储能电容22存储电量，电源10对供电电路41进行充电，以确保供电芯片412的正常运行。
54.基于上述电路结构，在第一故障诊断电路30的输入端对应的电压小于等于第一预设电压阈值的情况下，即当电源10的输出端出现异常掉电或车辆启动瞬间等时，电源10的输出电压瞬间跌落，电压比较器311输出第二电压值，场效晶体管312处于导通状态，以使第一故障诊断电路30输出第一电信号，具体的，由于电源10的输出电压瞬间跌落，以使电压比较器311中的反相输入端的电压值为零，同时由于稳压二极管34的存在，电压比较器311中的正相输入端的电压值大于零，此时，电压比较器311中的正相输入端的电压值大于电压比较器311中的反相输入端的电压值，电压比较器311输出第二电压值，其中，第二电压值为高电压，由于场效晶体管312的栅极与电压比较器311连接，场效晶体管312的源极接地，因此场效晶体管312处于导通状态，以使第一故障诊断电路30输出低电压诊断信号，芯片50接收到低电压诊断信号的情况下，芯片50进入相应的安全状态。同时，储能电容22对供电电路41进行放电，以确保供电电路41中的供电芯片412在预设时间内的正常运行，以便芯片50在预设时间内进入相应的安全状态。
55.由本技术实施例的上述技术方案可见，本技术实施例通过设置储能电路和第一故障诊断电路，实现对电路的欠压故障诊断，解决现有技术中的诊断机制需要多个采样结果才能确定蓄电池的异常掉电，致使电源芯片或单片机不能及时进入安全状态等问题。具体的，储能电路用于与芯片的电源并联连接；第一故障诊断电路的输入端用于与电源连接，第一故障诊断电路的输出端用于与芯片连接；第一故障诊断电路用于在第一故障诊断电路的
输入端对应的电压小于等于第一预设电压阈值的情况下，向芯片发送表征电源断开的第一电信号，利用本技术提供的技术方案可以实现对电路的欠压故障诊断，提高电路的可靠性和安全性，且能够快速诊断故障，以便芯片迅速进入安全状态。
56.本技术实施例中还提供了一种车辆，所述车辆包括上述断电保护装置，所以在本技术实施例中的车辆应具有上述断电保护装置的技术效果，在此不再赘述。
57.虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。
58.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。