一种低有效开关信号处理电路的制作方法

本申请涉及信号处理电路，具体而言，涉及一种低有效开关信号处理电路。

背景技术：

1、开关信号是通过开关产生的信号，一般开关信号分为高有效开关信号和低有效开关信号，其中，高有效开关信号即在开关接通前，信号为低电平，开关接通后信号变成高电平，而低有效开关信号即在开关接通前，信号为高电平，开关接通后信号变成低电平。开关信号在汽车电子及其它电子产品上被广泛使用，是一种必不可少的信号类型。

2、随着发动机控制技术的提高，先进的前沿发动机系统必须满足iso26262要求，其中作为发动机系统核心的发动机控制器，则必须基于安全相关电子电气系统的特点所制定的功能安全标准进行设计。

3、其中，根据功能安全标准iso26262的要求，低有效开关必须能够区分开关短路到gnd、开关正常接入低有效信号，而根据发动机控制器功能安全hsr要求，作为发动机系统普遍使用的低有效开关信号，功能安全提出了特殊要求，需要满足短路到gnd、正常低有效信号接入的区别。但是，在现有技术中，发动机控制器的低有效开关信号处理电路十分简单，低有效开关信号经过简单处理后直接输出至单片机，无法区分进行短路到gnd、短路到电池正极、开路的故障诊断，无法满足iso26262的功能安全hsr要求，如此发动机系统和车辆都会存在较大的安全隐患，很容易造成较大的人身和财产损失。

技术实现思路

1、本申请提供一种低有效开关信号处理电路，通过单片机ad采集实现低有效开关信号短路到gnd、正常接入低有效开关信号的区分诊断，且通过单片机ad采集联合诊断实现短路到电池正极、开路的故障诊断。

2、具体的技术方案如下：

3、本申请实施例提供了一种低有效开关信号处理电路，包括：

4、上拉电阻，所述上拉电阻的一端与电池正极相连，所述上拉电阻的另一端与信号控制开关的一端相连；

5、滤波电路，所述滤波电路的输入端分别与所述上拉电阻的另一端、所述信号控制开关的一端相连，所述滤波电路的输出端与单片机的ad端口相连；

6、低有效开关参考地模块，所述低有效开关参考地模块的输入端与所述信号控制开关的另一端相连，所述低有效开关参考地模块的输出端与所述单片机的ad端口相连，且所述低有效开关参考地模块与电池负极相连。

7、可选地，所述低有效开关信号处理电路包括多路低有效开关通道，每一路所述低有效开关通道均包括一个所述上拉电阻和一个所述滤波电路。

8、进一步可选地，所述滤波电路包括滤波电阻和滤波电容，所述滤波电阻的一端分别与所述上拉电阻的另一端和所述信号控制开关的一端相连，所述滤波电阻的另一端分别与所述单片机的ad端口和所述滤波电容的一端相连，所述滤波电容的另一端与所述电池负极相连。

9、再进一步可选地，每一路所述低有效开关通道中的所述上拉电阻的参数均相同，每一路所述低有效开关通道中的所述滤波电阻的参数均相同，且每一路所述低有效开关通道中的所述滤波电容的参数均相同。

10、可选地，所述低有效开关参考地模块包括分压电阻、保护开关、保护电路以及诊断电路；

11、所述分压电阻的一端与所述信号控制开关的另一端相连，所述分压电阻的另一端与所述保护开关的第一端相连；

12、所述保护开关的第二端与所述电池负极相连，所述保护开关的第三端与所述保护电路相连，所述保护电路与内部电源相连；

13、所述诊断电路与所述保护电路相连，所述信号控制开关的另一端分别与所述诊断电路和所述保护电路相连，且所述诊断电路与所述单片机的ad端口相连。

14、进一步可选地，所述保护电路包括分压电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电阻r31、保护开关q1以及mos管q2，所述分压电阻r25的一端与所述信号控制开关的另一端相连，所述分压电阻r25的另一端与所述保护开关q1的漏极相连，所述电阻r27的一端与所述内部电源相连，所述电阻r27的另一端分别与所述保护开关q1的栅极和所述mos管q2的漏极相连，所述mos管q2的栅极与所述电阻r29的一端相连，所述电阻r29的另一端分别与所述电阻r26的一端和所述电阻r31的一端相连，所述电阻r26的另一端与所述信号控制开关的另一端相连，所述电阻r28的两端分别与所述保护开关q1的源极、栅极相连，所述保护开关q1的源极、mos管q2的源极以及所述电阻r31的另一端均与所述电池负极相连。

15、再进一步可选地，所述诊断电路包括电阻r30、电容c13，所述电阻r30的一端分别与所述电阻r26的一端、电阻r29的另一端以及所述电阻r31的一端相连，所述电阻r30的另一端分别与所述单片机的ad端口和所述电容c13的一端相连，所述电容c13的另一端与所述电池负极相连。

16、再进一步可选地，所述保护开关q1和所述mos管q2均为nmos管。

17、再进一步可选地，所述保护开关q1和所述mos管q2的型号均为bvss123lt1g。

18、进一步可选地，所述内部电源为5v电源。

19、本申请实施例的创新点至少包括：

20、1、在本实施例中，通过低有效开关参考地模块将p2与低有效接地端gnd相连，使p2与电池负极不直接连接，是本申请实施例的创新点之一，解决了低有效开关信号处理电路无法满足iso26262功能安全要求的问题，并解决了多路低有效开关信号共用一个参考地的正常信号采集。

21、2、在本实施例中，经过处理后的信号不再输出至单片机gpio口，而将其输出至单片机的ad口，将开关信号作为模拟信号进行采集，是本申请实施例的创新点之一，解决了发动机控制器无法识别开关信号短路到gnd、正常接入低有效开关信号，同时解决了无法识别短路到电池正极、开路的故障诊断问题。

22、3、在本实施例中，低有效开关参考地模块中设计有保护开关和保护电路，是本申请实施例的创新点之一，解决了参考地短路自动保护的问题。

23、本申请实施例的有益效果如下：

24、本申请解决了现有技术中存在的安全问题，能够满足发动机控制器功能安全hsr要求，发动机控制器的低有效开关信号处理电路实现了对低有效开关短路到地、正常接入低有效开关信号的故障诊断，同时也能对低有效开关信号端口、低有效开关参考地进行短地、短电源、开路进行故障诊断，也能保证低有效开关参考地电路正常信号接入时正常工作、短接电源时自动进行保护，使电路不烧毁，以保证发动机系统正常工作，确保车辆功能安全，避免造成财产损失甚至人身危害。

25、此外，本低有效开关信号处理电路原理简单、巧妙，使用器件少且成本低，不影响正常低有效开关信号采集的前提下，满足iso26262功能安全要求的低有效开关信号处理电路故障诊断需要，可靠性及实用性强，可应用于实际量产型控制器中。

技术特征：

1.一种低有效开关信号处理电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的低有效开关信号处理电路，其特征在于，所述低有效开关信号处理电路包括多路低有效开关通道，每一路所述低有效开关通道均包括一个所述上拉电阻和一个所述滤波电路。

3.根据权利要求2所述的低有效开关信号处理电路，其特征在于，所述滤波电路包括滤波电阻和滤波电容，所述滤波电阻的一端分别与所述上拉电阻的另一端和所述信号控制开关的一端相连，所述滤波电阻的另一端分别与所述单片机的ad端口和所述滤波电容的一端相连，所述滤波电容的另一端与所述电池负极相连。

4.根据权利要求3所述的低有效开关信号处理电路，其特征在于，每一路所述低有效开关通道中的所述上拉电阻的参数均相同，每一路所述低有效开关通道中的所述滤波电阻的参数均相同，且每一路所述低有效开关通道中的所述滤波电容的参数均相同。

5.根据权利要求1所述的低有效开关信号处理电路，其特征在于，所述低有效开关参考地模块包括分压电阻、保护开关、保护电路以及诊断电路；

6.根据权利要求5所述的低有效开关信号处理电路，其特征在于，所述保护电路包括电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电阻r31以及mos管q2，所述分压电阻r25的一端与所述信号控制开关的另一端相连，所述分压电阻r25的另一端与所述保护开关q1的漏极相连，所述电阻r27的一端与所述内部电源相连，所述电阻r27的另一端分别与所述保护开关q1的栅极和所述mos管q2的漏极相连，所述mos管q2的栅极与所述电阻r29的一端相连，所述电阻r29的另一端分别与所述电阻r26的一端和所述电阻r31的一端相连，所述电阻r26的另一端与所述信号控制开关的另一端相连，所述电阻r28的两端分别与所述保护开关q1的源极、栅极相连，所述保护开关q1的源极、mos管q2的源极以及所述电阻r31的另一端均与所述电池负极相连。

7.根据权利要求6所述的低有效开关信号处理电路，其特征在于，所述诊断电路包括电阻r30、电容c13，所述电阻r30的一端分别与所述电阻r26的一端、电阻r29的另一端以及所述电阻r31的一端相连，所述电阻r30的另一端分别与所述单片机的ad端口和所述电容c13的一端相连，所述电容c13的另一端与所述电池负极相连。

8.根据权利要求6所述的低有效开关信号处理电路，其特征在于，所述保护开关q1和所述mos管q2均为nmos管。

9.根据权利要求8所述的低有效开关信号处理电路，其特征在于，所述保护开关q1和所述mos管q2的型号均为bvss123lt1g。

10.根据权利要求5所述的低有效开关信号处理电路，其特征在于，所述内部电源为5v电源。

技术总结
本申请公开了一种低有效开关信号处理电路，通过单片机AD采集，可实现低有效开关信号短路到GND、正常接入低有效开关信号的区分诊断，且通过单片机AD采集联合诊断可实现短路到电池正极、开路的故障诊断，安全性及可靠性高。低有效开关信号处理电路包括：上拉电阻、滤波电路和低有效开关参考地模块；上拉电阻的一端与电池正极相连，上拉电阻的另一端与信号控制开关的一端相连；滤波电路的输入端分别与上拉电阻的另一端、信号控制开关的一端相连，滤波电路的输出端与单片机的AD端口相连；低有效开关参考地模块的输入端与信号控制开关的另一端相连，低有效开关参考地模块的输出端与单片机的AD端口相连，且与电池负极相连。

技术研发人员：李刚强,张汝清,穆林,李中,方成,郝守刚,李进
受保护的技术使用者：常州易控汽车电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13