一种并联防反灌二极管故障检测系统及方法与流程

1.本发明涉及故障检测领域，具体而言，涉及一种并联防反灌二极管故障检测系统及方法。


背景技术：

2.为了提高设备工作的可靠性，常见多个电源同时为一个负载供电的情况，所以防反灌二极管也广泛应用于各个行业对设备直流电源的保护。在电源的输出端串入防反灌二极管后，利用二极管的单向导电性可以有效的防止其他较高电压的电源对其进行反灌，以及可以避免电源短路故障对其他电源的影响。若电源输出的电流较大，为了降低因二极管压降导致的发热功率以及流经单个二极管的电流，通常采用多个二极管并联的方式提高供电的可靠性。现有的检测防反灌二极管失效的环节主要集中在装机前的器件筛选中，在装机完成后的测试一般只进行功能或性能的检测，只能完成对产品中多个并联二极管整体的故障状况进行定性检测。若其中单只二极管因为某些原因出现断路故障或性能严重下降时，现有的检测方式难以进行识别，但在长时间通过大电流的情况下会造成防反灌二极管工作的可靠性降低。
3.在类似飞行器的供电系统等对产品的可靠性要求极高的应用场合，要保证在工作时供电的可靠性，所以需要在设备的出厂检验时也要对并联防反灌二极管的工作状态进行检测，识别出并联二极管的故障。
4.本专利采用一种并联防反灌二极管故障检测系统及方法能实现上述目的，可以在设备出厂前的试验中对并联防反灌二极管进行故障检测。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种并联防反灌二极管故障检测系统及方法，以解决现有技术的缺陷中的至少之一。
6.为此，本发明一方面提供一种并联防反灌二极管故障检测系统，所述系统包括
7.通道控制电路、采样电阻、信号处理模块和采样处理模块，其中，
8.所述通道控制电路设置于待测元件与所述采样电阻之间，用于切换测试模式；
9.所述采样电阻与所述通道控制电路并联设置，用于实现对所述待测元件漏电流的信号采集；
10.所述信号处理模块，用于采集所述采样电阻两端的电压信号并对其进行限值保护、阻抗匹配和同相放大处理；
11.所述采样处理模块，用于接收所述信号处理模块输出的信号并根据其进行所述待测元件的故障检测判断。
12.可选地，所述通道控制电路的第一端与所述待测元件的阳极连接，第二端与所述待测元件的阴极连接，第三端和第四端分别与所述采样电阻的两端相连；
13.所述信号处理模块的输入端与所述通道控制电路的第三端相连，输出端与所述采
样处理模块相连。
14.可选地，所述信号处理模块包括稳压二极管、运算放大器、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器和第四电阻器，其中，
15.所述稳压二极管的正极与所述采样电阻的第一端连接，其负极接地；
16.所述运算放大器的正输入端通过所述第二电阻器与所述采样电阻的第一端相连，其负输入端通过所述第一电阻器接地，其负输入端与所述运算放大器的输出端通过所述第三电阻器相连，其输出端通过所述第四电阻器与所述采样处理模块的输入端相连。
17.可选地，所述采样处理模块在接收到所述信号处理模块输出的电压信号后，对其进行数字滤波处理。
18.可选地，所述故障检测系统还包括其他功能测试模块和测试电源，其中，
19.所述其他功能测试模块通过所述通道控制电路与所述待测元件连接；
20.所述测试电源用于提供检测所需用电，其通过通道控制电路与所述待测元件的阴极连接；
21.所述通道控制电路包括，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关，其中，
22.所述第一开关的一端与所述待测元件的阳极连接，另一端与所述其他功能测试模块的第一端连接；
23.所述第二开关的一端与所述待测元件的阴极连接，另一端与所述其他功能测试模块的第二端连接；
24.所述第三开关的一端与所述待测元件的阳极连接，另一端与通过所述第四开关与所述待测元件的阴极连接；
25.所述第五开关的一端与所述待测元件的阳极连接，另一端与所述采样电阻的一端相连接。
26.本发明另一方面提供一种并联防反灌二极管故障检测方法，所述方法步骤包括
27.s101：切换通道控制电路的开关状态以开启故障检测；
28.s102：信号处理模块接收采样电阻采集的电压信号进行限值保护、阻抗匹配和同相放大处理；
29.s103：采样处理模块接收所述信号处理模块输出的信号并据其进行所述待测元件的故障检测判断。
30.可选地，所述s101包括
31.令所述通道控制电路的第一开关、第二开关和第三开关断开，第四开关和第五开关闭合，以使得待测元件两侧与测试设备的其他功能测试模块断开，测试电源的正极接入所述待测元件的阴极，并使得所述采样电阻测量所述待测元件的漏电流。
32.可选地，所述步骤s103包括
33.s1031：所述采样处理模块接收所述信号以获取采样电阻采集到的电压值vr，判断所述电压值vr是否大于等于短路阈值电压v
max
，
34.若判断结果为否，则所述待测元件不存在短路故障，跳转至步骤s1032；
35.若判断结果为是，则表示所述待测元件中存在短路故障，判断流程结束；
36.s1032：判断所述电压值vr是否次小于断路阈值电压v
min
，
37.若判断结果为是，则表示待测元件中存在断路故障，判断流程结束；
38.若判断结果为否，则表示所述待测元件中不存在有断路故障。
39.可选地，所述故障检测方法还包括：
40.通过其他检测模块对所述待测元件的其他功能进行检测。
41.本发明的有益效果如下：
42.本发明提供的一种并联防反灌二极管故障检测系统，通过设置与所述待测元件相连的通道控制电路、采样电阻、信息处理模块和采样处理模块，从而能够同时识别出待测元件存在的短路和断路故障，能够准确的识别二极管的故障模式，保证了系统的可靠性。
附图说明
43.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
44.图1示出本发明的一个实施例提供的一种并联防反灌二极管故障检测系统的结构示意图。
45.图2示出本发明的另一个实施例提供的一种并联防反灌二极管故障检测方法的流程图。
具体实施方式
46.为了更清楚地说明本发明，下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
47.在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
48.现有的检测并联防反灌二极管失效的环节主要集中在装机前的器件筛选中，在装机完成后的测试一般只进行功能或性能的检测，只能完成对产品中多个并联二极管整体的故障状况进行定性检测。若其中单只二极管因为某些原因出现断路故障或性能严重下降时，现有的检测方式难以进行识别，但在长时间通过大电流的情况下会造成防反灌二极管工作的可靠性大大降低。为了提高系统的可靠性需要提出一种并联防反灌二极管的测试方法，可以在装机后也可以对并联防反灌二极管的电性能进行定量的测试，在设备的出厂检验前消除隐患。
49.本发明的一个实施例提供了一种并联防反灌二极管故障检测系统，如图1所示，所述故障检测系统包括通道控制电路101、采样电阻102、信号处理模块103和采样处理模块104，其中，
50.所述通道控制电路101设置于待测元件与所述采样电阻102之间，用于切换测试模式；
51.所述采样电阻102与所述通道控制电路101并联设置，用于实现对所述待测元件的电流信号采集；
52.所述信号处理模块103，用于对采集所述采样电阻102两端的电压信号并对其进行限值保护、阻抗匹配和同相放大处理；
53.所述采样处理模块104，用于接收所述信号处理模块103输出的处理后的电压信号并根据其进行所述待测元件的故障检测判断。
54.本实施例通过设置与所述待测元件相连的通道控制电路、采样电阻、信息处理模块和采样处理模块，从而能够同时识别出待测元件存在的短路和断路故障，能够准确的识别二极管的故障模式，保证了系统的可靠性。
55.在一种可能的实现方式中，所述通道控制电路的第一端与所述待测元件的阳极连接，第二端与所述待测元件的阴极连接，第三端和第四端分别与所述采样电阻的两端相连；
56.所述信号处理模块的输入端与所述通道控制电路的第三端相连，输出端与所述采样处理模块相连。
57.在一种可能的实现方式中，所述信号处理模块包括稳压二极管v1、运算放大器u1、第一电阻器r1、第二电阻器r2、第三电阻器r3和第四电阻器r4，其中，
58.所述稳压二极管v1的正极与所述采样电阻rl的第一端连接，其负极接地；
59.所述运算放大器u1的正输入端通过所述第二电阻器r2与所述采样电阻rl的第一端相连，其负输入端通过所述第一电阻器r1接地，同时其负输入端与所述运算放大器u1的输出端通过所述第三电阻器r3相连，其输出端通过所述第四电阻器r4与所述采样处理模块104的输入端相连。
60.在一种可能的实现方式中，所述采样处理模块在接收到所述信号处理模块输出的电压信号后，对其进行数字滤波处理。
61.在一个具体的实施例中，所述故障检测系统还包括其他功能测试模块106和测试电源105，其中，
62.所述其他功能测试模块106通过所述通道控制电路101与所述待测元件连接；
63.所述测试电源105用于提供检测所需用电，其通过通道控制电路101与所述待测元件的阴极连接。
64.本实施例对并联防反灌二极管的检测可集成在专用测试设备中，通过开关的控制可以切换测试模式，对待测设备进行并联防反灌二极管测试和其他功能测试互不干扰，并且实现了测试电源的复用，降低了硬件成本。
65.在一个具体的实施例中，所述通道控制电路101包括，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关，其中，
66.所述第一开关的一端与所述待测元件的阳极连接，另一端与所述其他功能测试模块的第一端连接；
67.所述第二开关的一端与所述待测元件的阴极连接，另一端与所述其他功能测试模块的第二端连接；
68.所述第三开关的一端与所述待测元件的阳极连接，另一端与通过所述第四开关与所述待测元件的阴极连接；
69.所述第五开关的一端与所述待测元件的阳极连接，另一端与所述采样电阻的一端
相连接。
70.在一个具体的实施例中，所述待测元件为待测的并联防反灌二极管。
71.应当说明的是，当所述通道控制电路101的第一开关、第二开关和第三开关断开，第四开关和第五开关闭合时，测试模式为短路断路测试，以使得待测元件两侧与测试设备的其他功能测试模块断开，测试电源的正极接入所述待测元件的阴极，并使得所述采样电阻测量所述待测元件的漏电流；当所述通道控制电路的第一开关、第二开关和第三开关闭合，第四开关和第五开关断开是，所述测试模式为其他功能测试。
72.本发明提供的并联防反灌二极管故障检测系统根据同一批次二极管漏电流的电性能差异性极小的特点，判断多个并联的防反灌二极管是否存在短路或断路的故障模式，所述故障检测系统可以集成在待测设备的专用测试设备中，通过复用供电电源降低检测系统的硬件成本。
73.本发明的一个实施例提供了一种并联防反灌二极管故障检测方法，如图2所示，所述方法步骤包括
74.s101：切换通道控制电路的开关状态以开启故障检测；
75.s102：信号处理模块接收采样电阻采集的电压信号进行限值保护、阻抗匹配和同相放大处理；
76.s103：采样处理模块接收所述信号处理模块输出的信号并据其进行所述待测元件的故障检测判断。
77.在一个具体的实施例中，所述待测元件为并联防反灌二极管。
78.在一种可能的实现方式中，所述s101包括
79.令所述通道控制电路的第一开关、第二开关和第三开关断开，第四开关和第五开关闭合，以使得待测元件两侧与测试设备的其他功能测试模块断开，测试电源的正极接入所述待测元件的阴极，并使得所述采样电阻测量所述待测元件的漏电流。
80.在一种可能的实现方式中，所述步骤s103包括
81.s1031：所述采样处理模块接收所述信号以获取采样电阻采集到的电压值vr，判断所述电压值vr是否大于等于短路阈值电压v
max
，
82.若判断结果为否，则所述并联防反灌二极管不存在有短路故障的二极管，跳转至步骤s1032；
83.若判断结果为是，则表示所述并联防反灌二极管存在有短路故障的二极管，判断流程结束；
84.s1032：判断所述电压值vr是否次小于断路阈值电压v
min
，
85.若判断结果为是，则表示并联防反灌二极管中存在有断路故障的二极管，判断流程结束；
86.若判断结果为否，则表示所述并联防反灌二极管中不存在有断路故障的二极管。
87.在一种可能的实现方式中，所述故障检测方法还包括：
88.通过其他检测模块对所述待测元件的其他功能进行检测。
89.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明
的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。