CN116231577A - 故障隔离电路、故障隔离方法、存储介质及电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种故障隔离电路、故障隔离方法、存储介质及电子装置，该方法包括：检测负载的电流；在该负载的电流异常的情况下，通过关闭与该负载相连的PMOS管的方式断开为该负载供电，可以解决相关技术中采用MOS管开关特性和电压比较器结合的技术进行负载过流保护无法滤除瞬时大电流的影响，检测准确度不高的问题，实现负载故障的准确检测、负载故障自隔离，使的故障不扩撒，产品智能化程度更高、更可靠，并且结构简单、成本低。

Description

故障隔离电路、故障隔离方法、存储介质及电子装置

技术领域

本申请实施例涉及通信领域，具体而言，涉及一种故障隔离电路、故障隔离方法、存储介质及电子装置。

背景技术

在总线式供电电路中，当总线上某一路负载发生异常后，对供电电路有较大的影响，特别是负载短路或者负载阻抗异常，都将使得供电电路无法正常工作，进而影响总线上其他负载的正常工作。

在目前使用分立器件的负载故障检测方案中，使用比较广泛的是采用MOS管开关特性和电压比较器结合的技术进行负载过流保护方案，但这种方案也存在如下缺陷：无法滤除瞬时大电流的影响，检测准确度不高。如系统上电瞬间，当负载容性阻抗较大时，会有比较大的冲击电流，可能会误判为负载故障而导致系统无法正常上电。

针对相关技术中采用MOS管开关特性和电压比较器结合的技术进行负载过流保护无法滤除瞬时大电流的影响，检测准确度不高的问题，尚未提出解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种故障隔离电路、故障隔离方法、存储介质及电子装置，以至少解决相关技术中采用MOS管开关特性和电压比较器结合的技术进行负载过流保护无法滤除瞬时大电流的影响，检测准确度不高的问题。

根据本申请的一个实施例，提供了一种故障隔离电路，包括：检测电路1、快速关断电路3、自恢复电路4、PMOS管6，其中，所述检测电路1与所述快速关断电路3相连，所述快速关断电路3与所述PMOS管6相连，所述PMOS管6与负载相连；

所述检测电路1，用于检测所述负载的电流，在所述负载的电流异常的情况下，向所述快速关断电路3发送关断信号；

所述快速关断电路3，用于根据所述关断信号控制关闭所述PMOS管，断开为所述负载供电。

在一示例性实施例中，所述故障隔离电路还包括自恢复电路4，其中，所述自恢复电路4与所述检测电路1相连，

所述检测电路1，还用于在所述负载的电流异常的情况下，向所述自恢复电路4输出异常过流保护信号；

所述自恢复电路4，用于根据所述异常过流保护信号在预设时间之后对所述检测电路1进行复位；

所述检测电路1，还用于在复位之后向所述快速关断电路3发送开启信号；

所述快速关断电路3，用于根据所述开启信号控制开启所述PMOS管，正常为所述负载供电。

在一示例性实施例中，所述自恢复电路4，还用于根据所述关断信号进行放电，当放电量达到预设阈值，向所述检测电路1输出复位信号；

所述检测电路1，还用于根据所述复位信号进行复位。

在一示例性实施例中，所述检测电路1，还用于向CPU发送所述异常过流保护信号，在所述CPU的驱动下进行复位。

在一示例性实施例中，所述故障隔离电路还包括：缓启驱动电路2，其中，所述缓启驱动电路2与所述PMOS管相连，

所述检测电路1，还用于在所述负载的电流正常的情况下，向所述缓启驱动电路2发送缓启动信号；

所述缓启驱动电路2，用于根据所述缓启动信号缓启动所述PMOS管，开启为所述负载供电。

在一示例性实施例中，所述缓启驱动电路2通过CPU驱动或通过VCC驱动。

在一示例性实施例中，所述检测电路1，还用于在所述电流正常的情况下，向CPU发送正常过流保护信号；

所述缓启驱动电路2，还用于在所述CPU的驱动下，根据所述缓启动信号缓慢开启所述PMOS管。

根据本申请的另一个实施例，还提供了一种故障隔离方法，应用于上述的故障隔离电路，包括：

检测负载的电流；

判断所述负载的电流是否异常；

在所述负载的电流异常的情况下，通过关闭与所述负载相连的PMOS管的方式断开为所述负载供电。

在一示例性实施例中，在所述负载的电流异常的情况下，通过关闭与所述负载相连的PMOS管的方式断开为所述负载供电包括：

在所述负载的电流异常的情况下，向CPU发送异常过流保护信号；

接收所述CPU发送的复位信号；

根据所述复位信号进行复位，在复位之后通过关闭与所述负载相连的PMOS管的方式断开为所述负载供电。

在一示例性实施例中，所述方法还包括：

在所述负载的电流正常的情况下，通过缓启动所述PMOS管的方式开启为所述负载供电。

在一示例性实施例中，在所述负载的电流正常的情况下，通过缓启动所述PMOS管的方式开启为所述负载供电包括：

在所述负载的电流正常的情况下，向所述CPU发送正常过流保护信号；

在所述CPU的驱动下通过缓启动所述PMOS管的方式开启为所述负载供电。

在一示例性实施例中，判断所述负载的电流是否异常包括：

判断所述负载的电流是否大于第一预设阈值或是否小于第二预设阈值，其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值；

在判断结果为是的情况下，确定所述负载的电流异常；

在判断结果为否的情况下，确定所述负载的电流正常。

根据本申请的又一个实施例，还提供了一种计算机可读的存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本申请的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

本申请实施例，检测负载的电流；在所述负载的电流异常的情况下，通过关闭与所述负载相连的PMOS管的方式断开为所述负载供电，可以解决相关技术中采用MOS管开关特性和电压比较器结合的技术进行负载过流保护无法滤除瞬时大电流的影响，检测准确度不高的问题，实现负载故障的准确检测、负载故障自隔离，使的故障不扩撒，产品智能化程度更高、更可靠，并且结构简单、成本低。

附图说明

图1是根据本申请实施例的故障隔离电路的框图；

图2是根据本申请可选实施例的故障隔离电路的框图一；

图3是根据本申请可选实施例的故障隔离电路的框图二；

图4是根据本申请实施例的故障隔离电路应用场景的示意图；

图5是根据本申请可选实施例的故障隔离电路的框图三；

图6是根据本发明实施例的故障隔离方法的流程图；

图7是根据本申请实施例的基于故障隔离电路的故障隔离的示意图；

图8是根据本申请实施例的故障隔离电路的电路图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的实施例。

需要说明的是，本申请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。

本申请实施例提了一种故障隔离电路，可以有效解决在板级总线式供电架构下其他隔离方案存在的缺陷，实现负载故障的准确检测、负载故障自隔离、负载故障自恢复等功能，使的故障不扩撒，产品智能化程度更高、更可靠，并且结构简单、成本低，对负载保护有重要实用价值。

图1是根据本申请实施例的故障隔离电路的框图，如图1所示，故障隔离电路包括：检测电路1、快速关断电路3、PMOS管6，其中，检测电路1与快速关断电路3相连，快速关断电路3与PMOS管6相连，PMOS管6与负载相连；

检测电路1，用于检测负载的电流，在负载的电流异常的情况下，向快速关断电路3发送关断信号；

快速关断电路3，用于根据该关断信号控制关闭PMOS管6，断开为负载供电。

在一示例性实施例中，图2是根据本申请可选实施例的故障隔离电路的框图一，如图2所示，上述的故障隔离电路还包括自恢复电路4，该自恢复电路4与检测电路1相连，所述检测电路1在负载的电流异常的情况下，向自恢复电路4输出异常过流保护信号；自恢复电路4根据该异常过流保护信号在预设时间之后对检测电路1进行复位；检测电路1在复位之后向快速关断电路3发送开启信号；快速关断电路3根据该开启信号控制开启PMOS管6，正常为负载供电。

本申请实施例的检测电路可以在自恢复电路4的驱动下进行复位，也可以通过CPU的驱动复位。一方面，自恢复电路4根据关断信号进行放电，当放电量达到预设阈值，向检测电路1输出复位信号，检测电路1根据所述复位信号进行复位。另一方面，检测电路1向CPU发送异常过流保护信号，CPU接收到异常过流包含信号之后，向检测电路1发送驱动信号，检测电路1在CPU的驱动下进行复位。

在一示例性实施例中，图3是根据本申请可选实施例的故障隔离电路的框图二，如图3所示，上述故障隔离电路还包括：缓启驱动电路2，该缓启驱动电路2与PMOS管6相连，检测电路1在负载的电流正常的情况下，向缓启驱动电路2发送缓启动信号；缓启驱动电路2根据所述缓启动信号缓启动所述PMOS管6，开启为负载供电。搭载缓启动电路，能够有效解决电源在上电过程中由于容性负载带来的大电流冲击对检测电路的检测准确度的影响，并且具备参数可按需调整特性，满足各种板载大、小功率供电线路的负载故障隔离需求。

在一些实施例中，缓启驱动电路2通过CPU驱动或通过VCC驱动。进一步的，检测电路1，还用于在所述电流正常的情况下，向CPU发送正常过流保护信号；缓启驱动电路2，还用于在CPU的驱动下，根据该缓启动信号缓慢开启PMOS管6。

图4是根据本申请实施例的故障隔离电路应用场景的示意图，如图4所示，在电源供电总线下搭载多个负载，同时给多个负载进行供电，而在每一路负载供电链路上增加本发明使用分立器件搭建的隔离模块。当隔离模块后级负载出现故障时，不会影响或损坏其他的负载，这样就能够有效保护其他负载，降低维修成本。同时模块也具有自动恢复的功能，能够自动开启隔离模块，防止误动作导致电压总线异常的情况产生，并且具备参数可调整性，使得恢复周期根据需求进行调节。可选择搭配故障上报功能，能够快速有效的找到故障点并维修，节约时间成本，提高产品智能化。

本申请实施例提供的故障隔离电路可以解决在板载总线式供电场景下，负载故障隔离与自恢复功能。采用分立器件，可实现故障隔离、故障隔离自恢复、告警上告、负载全生命周期状态监测多种功能；检测准确度高，使用场景广，能够消除冲击电流和其他突发情况下的影响。

为了实现以上特点和目的，本申请实施例使用自恢复电路，该电路可通过器件参数随意配置电容放电时间，使本方案具有故障隔离后的自恢复功能。

图5是根据本申请可选实施例的故障隔离电路的框图三，如图5所示，包括：检测电路1、快速关断电路3、自恢复电路4、PMOS管6(主MOS管)。

检测电路1使用电流检测芯片检测高精度采样电阻R1电流，通过检测信号与自恢复电路4相连，所述自恢复电路4的输出复位信号与检测电路1相连，所述检测电路1通过检测信号与快速关断电路3相连，所述快速关断电路3与PMOS管6相连。

上述方案中，检测电路1与快速关断电路3相连，通过故障信号实现当负载异常或短路状态下快速关断PMOS管6的功能，进而达到供电总线快速脱载，保护供电总线的目的。

上述方案中，自恢复电路4在检测电路1检测到电路上过流发生时，开始放电。通过调节RC参数控制放电时间，当放电到一定阀值后，输出复位信号，复位检测电路1后，检测电路1输出信号给快速关断电路3，使PMOS管6再次开启，实现自恢复功能。若故障依然存在，则检测电路1驱动快速关断电路3关闭PMOS管6，达到脱载的目的。

在传统的PMOS管的驱动电路里，增加缓启动电路，消除瞬时冲击电流带来的影响以及通过配置参数来实现不同负载下的故障隔离。

如图5所示，包括：2，缓启驱动电路；3，快速关断电路；6，PMOS。

所述缓启驱动电路2和快速关断电路3同时接入PMOS管6的栅极。

上述方案中，缓启驱动电路2是用来缓慢开启PMOS管6，以使本方案能够带动大容性负载。且通过调整缓启动电路参数，可以实现带不同容值的容性负载。

故障是否上报CPU，是否实时监测负载状态功能可根据需求进行选择。

本申请实施例的故障隔离电路拥有故障自恢复功能，且恢复周期外部可随意调节，系统保护之后就开始倒计时，倒计时结束后重新开启PMOS管6，实现电路自恢复供电功能，全程不需CPU介入。因此该方案对负载故障检测的容忍性更高，不会因偶发或误动作造成电源问题影响使用，系统智能化程度高。增加了缓启动功能，消除瞬时冲击电流对检测检测准确度的影响，使得检测准确度更高。同时又融合了栅极快速放电功能，使得高边PMOS开关既能带载大容性负载，又能对短路等故障进行快速隔离。很好的解决了带容性载的能力，与快速保护能力之间的矛盾。

根据本申请的另一个实施例，还提供了一种故障隔离方法，应用于上述的故障隔离电路，图6是根据本发明实施例的故障隔离方法的流程图，如图6所示，包括：

步骤S602，检测负载的电流；

步骤S604，判断所述负载的电流是否异常；

本申请实施例中，上述步骤S604具体可以包括：判断所述负载的电流是否大于第一预设阈值或是否小于第二预设阈值，其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值；在判断结果为是的情况下，确定所述负载的电流异常；在判断结果为否的情况下，确定所述负载的电流正常。

步骤S606，在所述负载的电流异常的情况下，通过关闭与所述负载相连的PMOS管的方式断开为所述负载供电。

本申请实施例中，上述步骤S606具体可以包括：在所述负载的电流异常的情况下，向CPU发送异常过流保护信号；接收所述CPU发送的复位信号；根据所述复位信号进行复位，在复位之后通过关闭与所述负载相连的PMOS管的方式断开为所述负载供电。

通过上述步骤S602至S606，可以解决相关技术中采用MOS管开关特性和电压比较器结合的技术进行负载过流保护无法滤除瞬时大电流的影响，检测准确度不高的问题，实现负载故障的准确检测、负载故障自隔离，使的故障不扩撒，产品智能化程度更高、更可靠，并且结构简单、成本低。

在一可选的实施例中，在所述负载的电流正常的情况下，通过缓启动所述PMOS管的方式开启为所述负载供电。进一步的，在所述负载的电流正常的情况下，向所述CPU发送正常过流保护信号；在所述CPU的驱动下通过缓启动所述PMOS管的方式开启为所述负载供电。

基于上述的故障隔离电路，图7是根据本申请实施例的基于故障隔离电路的故障隔离的示意图，如图7所示，单板上电，开启缓启动驱动电路；检测电路是否正常，在判断结果为是的情况下，打开PMOS管，在判断结果为否的情况下，一方面，通过快速关断电路，快速开闭PMOS管；另一方面，通过自恢复电路，延时复位，通过检测电路、快速关断电路打开PMOS管；通过PMOS管驱动为负载供电。

下面结合具体电路图对本申请实施例进行详细说明。

图8是根据本申请实施例的故障隔离电路的电路图，如图8所示，当负载无异常时，单板上电，检测电路1检测到供电总线供电正常后，输出正常的过流保护信号，此时，自恢复电路4的NPN管Q5关闭，VCC对电容C2进行充电，充电完成后C2两端的电压保持在VCC。快速关断电路3的NPN管Q2、PNP管Q4关闭，快速关断电路未工作。缓启驱动电路2中的NPN管Q3在CPU驱动信号或者电源信号的驱动下处于打开状态，DC输入电源对电容C3充电，当C3两端的电容达到Q1的栅极(G)及源极(S)的开启阈值电压后，Q1的源极和漏极(D)开始导通，而后VGS电压继续升高，直到源极和漏极完全导通，这样DC输入电源就通过Q1给负载进行供电。并且可以通过调整C3及R15的参数来调整上电启动的时间。

当负载出现异常时，检测电路1会快速检测到供电总线供电异常，并会输出过流保护信号。而过流保护信号会打开快速关断电路3中的Q4，进而打开Q2。Q2导通后，PMOS管Q1的栅极和源极就通过Q2连接在一起，MOS管关断，这样就达到快速关断MOS管的目的，实现故障快速隔离。

对自恢复电路4来说，过流保护信号会驱动Q5打开。当Q5导通后，C2开始放电，并且通过RC时间控制放电时间。当C2两端的电压降低到检测电路1的复位阈值后，输出复位信号重置过流检测芯片，使得检测电路1输出正常过流保护信号，关闭快速关断电路3，使PMOS管再一次打开，负载正常供电，实现自动恢复功能。如果负载还是异常状态，检测电路1将继续驱动快速关断电路3关闭MOS管，达到保护的目的。并且自恢复过程不需要CPU参与控制。

过流保护信号可以引入到CPU中，CPU通过检测该信号可以判断是否有故障，实时监测负载的状态，实现负载状态可视化。若有故障，则可以迅速、准确的判断出故障点，便于定位维修。并且CPU可输出复位信号与自恢复电路4一起完成检测电路1的复位。

本申请的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在一个示例性实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-On ly Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本申请的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在一个示例性实施例中，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以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，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，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，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种故障隔离电路，其特征在于，包括：检测电路1、快速关断电路3、自恢复电路4、PMOS管6，其中，所述检测电路1与所述快速关断电路3相连，所述快速关断电路3与所述PMOS管6相连，所述PMOS管6与负载相连；

所述检测电路1，用于检测所述负载的电流，在所述负载的电流异常的情况下，向所述快速关断电路3发送关断信号；

所述快速关断电路3，用于根据所述关断信号控制关闭所述PMOS管，断开为所述负载供电。

2.根据权利要求1所述的故障隔离电路，其特征在于，所述故障隔离电路还包括自恢复电路4，其中，所述自恢复电路4与所述检测电路1相连，

所述检测电路1，还用于在所述负载的电流异常的情况下，向所述自恢复电路4输出异常过流保护信号；

所述自恢复电路4，用于根据所述异常过流保护信号在预设时间之后对所述检测电路1进行复位；

所述检测电路1，还用于在复位之后向所述快速关断电路3发送开启信号；

所述快速关断电路3，用于根据所述开启信号控制开启所述PMOS管，正常为所述负载供电。

3.根据权利要求2所述的故障隔离电路，其特征在于，

所述自恢复电路4，还用于根据所述关断信号进行放电，当放电量达到预设阈值，向所述检测电路1输出复位信号；

所述检测电路1，还用于根据所述复位信号进行复位。

4.根据权利要求2所述的故障隔离电路，其特征在于，

所述检测电路1，还用于向CPU发送所述异常过流保护信号，在所述CPU的驱动下进行复位。

5.根据权利要求1所述的故障隔离电路，其特征在于，所述故障隔离电路还包括：缓启驱动电路2，其中，所述缓启驱动电路2与所述PMOS管相连，

所述检测电路1，还用于在所述负载的电流正常的情况下，向所述缓启驱动电路2发送缓启动信号；

所述缓启驱动电路2，用于根据所述缓启动信号缓启动所述PMOS管，开启为所述负载供电。

6.根据权利要求5所述的故障隔离电路，其特征在于，

所述缓启驱动电路2通过CPU驱动或通过VCC驱动。

7.根据权利要求5所述的故障隔离电路，其特征在于，

所述检测电路1，还用于在所述电流正常的情况下，向CPU发送正常过流保护信号；

所述缓启驱动电路2，还用于在所述CPU的驱动下，根据所述缓启动信号缓慢开启所述PMOS管。

8.一种故障隔离方法，其特征在于，应用于权利要求1至7中任一项所述的故障隔离电路，包括：

检测负载的电流；

判断所述负载的电流是否异常；

在所述负载的电流异常的情况下，通过关闭与所述负载相连的PMOS管的方式断开为所述负载供电。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述负载的电流异常的情况下，通过关闭与所述负载相连的PMOS管的方式断开为所述负载供电包括：

在所述负载的电流异常的情况下，向CPU发送异常过流保护信号；

接收所述CPU发送的复位信号；

根据所述复位信号进行复位，在复位之后通过关闭与所述负载相连的PMOS管的方式断开为所述负载供电。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述负载的电流正常的情况下，通过缓启动所述PMOS管的方式开启为所述负载供电。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述负载的电流正常的情况下，通过缓启动所述PMOS管的方式开启为所述负载供电包括：

在所述负载的电流正常的情况下，向所述CPU发送正常过流保护信号；

在所述CPU的驱动下通过缓启动所述PMOS管的方式开启为所述负载供电。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，判断所述负载的电流是否异常包括：

判断所述负载的电流是否大于第一预设阈值或是否小于第二预设阈值，其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值；

在判断结果为是的情况下，确定所述负载的电流异常；

在判断结果为否的情况下，确定所述负载的电流正常。

13.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求8至12任一项中所述的方法。

14.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求8至12任一项中所述的方法。

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