开关识别电路及电动装置的制作方法

1.本技术涉及电路领域，尤其涉及一种开关识别电路及电动装置。


背景技术：

2.在汽车启动时，供电装置会输出电源信号至启动电机，使启动电机能够完成打火以使汽车启动。在这个过程中，需要有开关识别电路对负载装置的连接状态进行识别，以确保汽车发动机能够稳定且安全的启动。
3.当前，大部分的开关识别电路会采用三极管或光耦识别检测电路来识别负载装置的电信号以判断负载装置的连接状态是否满足汽车启动要求，但是，由于三极管或光耦识别检测电路需要有一个最小的开启电压值才能使电荷通过，这就使得此种开关识别电路无法对短路状态进行识别，降低了汽车在启动过程中的安全性。


技术实现要素：

4.为解决前述问题，本技术一实施例提供一种开关识别电路，包括识别单元、检测单元、控制单元、连接单元、第一连接端以及第二连接端，其中，所述识别单元电性连接于所述第一连接端与所述第二连接端，用于在所述第一连接端与所述第二连接端短接时提供导电回路；所述检测单元电性连接于所述第一连接端与所述第二连接端，分别检测所述第一连接端与所述第二连接端的电压，并对应输出第一检测信号和第二检测信号；所述控制单元电性连接于所述检测单元与所述连接单元，用于接收所述第一检测信号和所述第二检测信号，并根据所述第一检测信号和所述第二检测信号确定所述第一连接端是否与所述第二连接端短接，所述连接单元电性连接于供电装置，所述供电装置用于提供驱动电压至所述第一连接端与所述第二连接端；若所述第一连接端与所述第二连接端短接，所述控制单元输出连接使能信号至所述连接单元，所述连接单元控制所述供电装置停止提供所述驱动电压。
5.本技术一实施例提供一种电动装置，包括前述开关识别电路、供电装置、负载装置，其中，所述供电装置电性连接于所述负载装置，用于在所述供电装置与所述负载装置构成导电回路时驱动所述负载装置启动；所述开关识别电路电性连接于所述供电装置，用于在所述开关识别电路中的连接单元受连接使能信号的作用控制所述供电装置提供驱动电压至第一连接端和第二连接端时，使所述供电装置与所述负载装置构成导电回路。
6.与现有技术相比，本技术实施例公开的开关识别电路通过对第一连接端和第二连接端处的电压进行检测，能够在第一识别端和第二识别端直接或间接短接时控制供电装置停止提供驱动电压至负载装置。可见，本技术实施例提供的开关识别电路相比采用三极管或光耦识别检测电路的检测方式能够准确识别出第一连接端与第二连接端是否短路的危险状态，使连接于第一连接端与第二连接端的负载在启动过程中具有更高的安全性。
附图说明
7.为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，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。
8.图1为本技术实施例公开的一种开关识别电路的结构示意图；
9.图2为图1所示开关识别电路中识别单元的具体电路的结构示意图；
10.图3为图1所示开关识别电路中第二检测单元的具体电路的结构示意图；
11.图4为图1所示开关识别电路中连接单元的具体电路的结构示意图。
具体实施方式
12.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。
13.汽车启动时，汽车中的电瓶设备会向汽车的启动电机输出电源信号，使启动电机能够根据电源信号完成打火启动。如果电瓶设备出现问题，或与启动电机的连接出现故障，就会影响到汽车的启动电机的正常启动，降低汽车在启动过程中的安全性。
14.因此，就需要在汽车启动之前对电瓶设备以及电瓶设备与启动电机的连接方式进行检测，以确保汽车在启动过程中具有更高的安全性。
15.本技术实施例公开一种开关识别电路，用以在汽车启动前对包括电瓶设备在内的供电装置，以及供电装置与包括启动电机在内的负载装置的连接方式进行检测，能够使负载装置在供电装置和供电装置与负载装置的连接方式均符合启动要求的前提下实现启动。
16.请参阅图1，其为本技术实施例公开的一种开关识别电路的结构示意图。如图1所示，开关识别电路100包括控制单元101、识别单元102、电池单元103、检测单元104以及连接单元105。
17.其中，控制单元101电性连接于识别单元102，用于输出识别使能信号至识别单元102以使识别单元102在识别使能信号中的第一电位控制下进入识别状态，以及使识别单元102在识别使能信号中的第二电位控制下退出识别状态。
18.识别单元102电性连接于第一连接端n1和第二连接端n2，用于接收所述第一连接端n1处的电压作为第一识别信号，以接收所述第二连接端n2处的电压作为第二识别信号，并将所述第一识别信号和所述第二识别信号传输至检测单元104。所述第一连接端n1电性连接于供电装置200和负载装置300的正极，所述第二连接端电性连接于供电装置200和负载装置300的负极，供电装置200用于驱动负载装置300启动运行。
19.检测单元104包括第一检测单元1041和第二检测单元1042。
20.其中，第一检测单元1041电性连接于控制单元101，用于接收识别单元102输出的第一识别信号，并对第一识别信号执行分压处理后输出第一检测信号至控制单元101，所述分压处理为将第一识别信号转换为符合第一检测单元1041中分压关系的第一检测信号，所述分压关系由第一检测单元1041中电阻的阻值和连接关系确定。
21.第二检测单元1042电性连接于控制单元101，用于接收识别单元102输出的第二识
别信号，并对第二识别信号执行分压处理后输出第二检测信号至控制单元101。
22.控制单元101用于接收第一检测信号和第二检测信号，并对第一检测信号和第二检测信号执行差值运算处理后得到检测差值，并对检测差值与检测阈值进行比较后输出连接使能信号至第二检测单元1042和连接单元105。
23.可选的，控制单元101还可以根据第一检测信号与第一识别信号的分压关系而计算得到第一识别信号的值，同理可得第二识别信号的值，控制单元101再对计算得到第一识别信号和第二识别信号执行差值运算处理，后将差值运算得到的结果作为识别差值，并对识别差值与识别阈值进行比较后输出连接使能信号至第二检测单元1042和连接单元105。
24.本技术实施例中，若检测差值大于检测阈值，控制单元101输出识别使能信号中的第二电位以使识别单元102退出识别状态，以及输出连接使能信号中的第一电位至第二检测单元1042和连接单元105，使第二检测单元1042进入电流检测状态，并使连接单元105进入导通状态。
25.本技术实施例中，若检测差值小于检测阈值，控制单元101继续输出识别使能信号中的第一电位以使识别单元102保持在识别状态，以及输出连接使能信号中的第二电位至第二检测单元1042和连接单元105，使第二检测单元1042继续处于电压检测状态，并使连接单元105进入截止状态。
26.具体的，若所述检测差值为零值，则第一识别端s1处的电压和第二识别端s2处的电压相同，表征第一识别端s1和第二识别端s2短接，控制单元101输出连接使能信号的第二电位至连接单元105，连接单元105处于截止状态；若所述检测差值为负值，则第一识别端s1处的电压小于第二识别端s2处的电压，表征第一识别端s1连接至第二连接端n2且第二识别端s2连接至第一连接端n1，控制单元101输出连接使能信号的第二电位至连接单元105，连接单元105处于截止状态；若所述检测差值为正值且小于检测阈值，表征供电装置200处于低压状态，控制单元101输出连接使能信号的第二电位至连接单元105，连接单元105处于截止状态。
27.连接单元105电性连接于控制单元101，用于接收控制单元101输出的连接使能信号，并在连接使能信号中第一电位的作用下进入导通状态，以及在连接使能信号中第二电位的作用下进入截止状态。
28.连接单元105还电性连接于供电装置200，用于在处于导通状态时，使供电装置200、负载装置300以及连接单元105构成导电回路，供电装置200能够输出电源信号至负载装置300以使负载装置300完成启动；连接单元105还用于在处于截止状态时，使供电装置200、负载装置300以及连接单元105无法构成导电回路，以使负载装置300无法启动。
29.电池单元103电性连接于第一连接端n1，用于维持第一连接端n1处的电压，能够在缺少供电装置200的情况下仍维持第一连接端n1与第二连接端n2之间的电压差，以配合识别单元102处于识别状态时完成对第一连接端n1与第二连接端n2处电压的识别。
30.连接单元105还电性连接于电池单元103，用于在处于导通状态且电路中缺少供电装置200时，使电池单元103、负载装置300以及连接单元105构成导电回路，电池单元103能够输出电池电源至负载装置300以使负载装置300完成启动。
31.连接单元105还电性连接于第二检测单元1042，用于在控制单元101输出连接使能信号中的第一电位时使第二检测单元1042进入电流检测状态以及使连接单元105进入导通
状态时，能够将供电装置200、负载装置300以及连接单元105构成的导电回路中的电流信号输出至第二检测单元1042，第二检测单元1042则将电流信号输出至控制单元101。
32.控制单元101还用于接收第二检测单元1042输出的电流信号，并在所述电流信号超过电流阈值后，将输出至第二检测单元1042和连接单元105的连接使能信号由第一电位调整至第二电位，连接单元105进入截止状态，以使供电装置200、负载装置300以及连接单元105无法构成导电回路，负载装置300停止工作。
33.本技术实施例中，开关识别电路100能够通过识别单元102和电池单元103的配合对供电装置200的状态以及供电装置200与负载装置300的连接状态进行识别，控制单元101则会在供电装置200的状态以及供电装置200与负载装置300的连接状态符合启动要求时输出连接使能信号中的第一电位至连接单元105以使连接单元105进入导通状态，此后，电连接于连接单元105的供电装置200就能与负载装置300构成导电回路并输出电源信号至负载装置300，以使负载装置300完成启动。
34.本技术实施例中，所述供电装置200的状态包括标压、低压以及缺失三种状态。所述供电装置200与负载装置300的连接状态包括正接、反接以及短接三种状态。所述启动要求指的是连接状态为正接且供电装置200处于标压或缺失状态。
35.本技术实施例中，控制单元101可以为微控制单元(microcontroller unit，mcu)或现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，fpga)或其它能够对后续单元进行控制的集成电路，本技术实施例对此不做具体限定。
36.请参阅图2，其为图1所示开关识别电路中识别单元的具体电路的结构示意图。如图2所示，识别单元102包括第一识别端s1、第二识别端s2以及第一晶体管q1。
37.其中，第一识别端s1电性连接于第一连接端n1，第二识别端s2电性连接于第二连接端n2，其中，供电装置200和负载装置300并联于第一连接端n1和第二连接端n2之间。
38.第一检测单元1041电性连接于第一识别端s1，用于接收第一识别端s1处的电压信号作为第一识别信号。
39.第二检测单元1042电性连接于第二识别端s2，用于接收第二识别端s2处的电压信号作为第二识别信号。
40.第一识别端s1还电性连接于电池单元103，用于接收电池单元103输出的识别电压信号，以在电路中缺少供电装置200时仍能使第一识别端s1与第二识别端s2存在电位差。
41.第一电阻r1电性连接于第一识别端s1和第二识别端s2之间，所述第一电阻r1的电阻值在100～200千欧之间，使得流经第一电阻r1的电流极小，相当于断路。
42.第一晶体管q1的漏极通过第二电阻r2电性连接于第二识别端s2，第一晶体管q1的源极电性连接于接地端gnd，第一晶体管q1的栅极通过第三电阻r3电性连接于控制单元101的识别使能信号输出端(图未示)，第一晶体管q1的栅极还通过第四电阻r4电性连接于接地端gnd。
43.进一步的，第三电阻r3的电阻值远小于第四电阻r4的电阻值，也即是，若控制单元101输出的识别使能信号的第一电位的电压值为5v，经由第四电阻r4分压后输入至第一晶体管q1的栅极的电压值也仅是略小于5v而不影响第一晶体管q1的导通，还能在识别使能信号由第一电位切换至第二电位时，经由第四电阻r4的接地端gnd能够将第一晶体管q1的栅极处残留的电荷下拉，与等待残留电荷自然耗尽相比，能够提升第一晶体管q1进入截止状
态的速度。
44.本技术实施例中，第一晶体管q1受控制单元101输出的识别使能信号中的第一电位的作用而导通，识别单元102进入识别状态。也即是，在第一晶体管q1导通后，使得第一识别端s1、第二识别端s2、第二电阻r2、第一晶体管q1以及接地端gnd构成导电回路，第一检测单元1041和第二检测单元1042就能在第一识别端s1和第二识别端s2处接收到电位信号，之后，控制单元101才得以再根据这两处的电位信号来判断供电装置200的状态以及两个识别端与两个连接端的连接状态。
45.本技术实施例中，所述供电装置200的状态包括标压、低压以及缺失三种状态。所述两个识别端与两个连接端的连接状态包括正接、反接以及短接三种状态。
46.进一步的，所述正接指的是第一识别端s1连接于第一连接端n1，第二识别端s2连接于第二连接端n2，且在供电装置200没有缺失时，第一识别端s1和第二识别端s2两处的电压差值能够表示的就是供电装置200内的电压值处于标压还是低压，也即是，若电压差值低于电压阈值，则处于正接低压状态，若电压差值高于电压阈值，则处于正接标压状态；而在供电装置200缺失时，负载装置300就相当于一个电阻连接在第一识别端s1和第二识别端s2之间与第二电阻r2进行分压，此时则处于正接无供电状态，但由于电池单元103输出的识别电压的作用，第一识别端s1和第二识别端s2两处的电压差仍能满足控制单元101中的要求，而使连接单元105进入导通状态。
47.进一步的，所述反接指的是第一识别端s1连接于第二连接端n1，第二识别端连接于第一连接端n1，在供电装置200没有缺失时，无论供电装置处于标压还是低压状态，第二识别端s2处的电压明显大于第一识别端s1处的电压。而在供电装置200缺失时，负载装置300就相当于一个电阻连接在第一识别端s1和第二识别端s2之间，使得第一识别端s1和第二识别端s2两处的电压相同而处于一种短路状态。
48.进一步的，所述短接指的是第一识别端s1直接与第二识别端s2连接在一起，使得两处电压相同而处于另一种短路状态。
49.综合以上所述的供电装置200的状态以及两个识别端与两个连接端的连接状态，开关识别电路200借助第一检测单元1041和第二检测单元1042对第一识别端s1和第二识别端s2两处电压值的检测可以识别出包括反接无供电和短接的短路状态、包括反接有供电和正接低压的故障状态以及包括正接标压和正接无供电的标准状态。其中，仅有在标准状态下，控制单元101才会控制连接单元105进入导通状态。
50.请参阅图3，其为图1所示开关识别电路中第二检测单元的具体电路的结构示意图。如图3所示，第二检测单元1042包括第一输入端in1、第一输出端out1、稳压二极管d1、电容c1以及第二晶体管q2。
51.其中，稳压二极管d1的阳极电性连接于接地端gnd，稳压二极管d1的阴极电性连接于第一输出端out1，所述第一输出端out1电性连接于控制单元101的信号接收端，第一输出端out1用于在第二检测单元1042没有进入电流检测状态时输出第一检测信号，还用于在第二检测单元1042进入电流检测状态时输出电流信号。
52.第五电阻r5电性连接于分压节点a与第一输出端out1之间，第六电阻r6电性连接于分压节点a与接地端gnd之间，第七电阻r7电性连接于分压节点a与第一输入端in1之间，所述第一输入端in1电性连接于识别单元102和连接单元105，用于接收第二识别信号和电
流信号。
53.电容c1电性连接于接地端gnd和第一输出端out1之间。
54.第二晶体管q2的源极电性连接于第一输入端in1，第二晶体管q2的漏极电性连接于分压节点a，第二晶体管q2的栅极经第八电阻r8电性连接于控制单元101的连接使能信号输出端(图未示)，第二晶体管q2的栅极还经第九电阻r9电性连接于接地端gnd。
55.本技术实施例中，在识别单元102受控制单元101输出的识别使能信号的第一电位的作用而处于识别状态时，第二晶体管q2也会由于接收控制单元101输出的连接使能信号的第二电位而处于截止状态，也即是，此时的第二检测单元1042处于电压检测状态。第一输入端in1接收的是识别单元102输出的第一识别信号，第二检测单元1042对第一识别信号执行分压处理后经第一输出端out1输出第一检测信号至控制单元101，第一识别信号与第一检测信号的分压关系由第五电阻r5、第六电阻r6以及第七电阻r7的阻值和连接关系确定。之后，控制单元101会把接收到的第一检测信号与第二检测信号进行差值处理以得到检测差值，再对检测差值与检测阈值进行比较，仅有在检测差值大于检测阈值时，控制单元101才会将输出至第二晶体管q2的栅极和连接单元105的连接使能信号由第二电位调整至第一电位，使连接单元105和第二检测单元1042中的第二晶体管q2进入导通状态，同时，识别单元102也会受控制单元101输出的识别使能信号的作用退出识别状态而停止输出第一识别信号，且此时第一输入端in1接收的是连接单元105输出的电流信号。
56.本技术实施例中，第一检测单元1041的电路结构与第二检测单元1042的电路结构类似，但第一检测单元1041缺少像第二检测单元1042中用于在电压检测状态和电流检测状态中进切换的第二晶体管q2，第一检测单元1041的作用仅是对接收到的第二识别信号进行分压处理后输出第二检测信号至控制单元101。
57.请参阅图4，其为图1所示开关识别电路中连接单元的具体电路的结构示意图。如图4所示，连接单元105包括第一回路端j1、第二回路端j2、第二输入端in2以及多个连接子单元。
58.其中，第二输入端in2电性连接于控制单元101，用于接收控制单元101输出的连接使能信号，所述连接使能信号用于控制连接单元105中多个连接子单元的导通或截止，所述多个连接子单元的导通或截止状态即为连接单元105的导通或截止状态。
59.第一回路端j1电性连接于电池单元103，用于在多个连接子单元处于导通状态时，使电池单元103与负载装置300构成导电回路，使负载装置300能够接受到电池单元103输出的电池信号而启动。
60.第二回路端j2电性连接于供电装置200，用于在多个连接子单元处于导通状态时，使供电装置200与负载装置300构成导电回路，是负载装置300能够接收到供电装置200输出的电源信号而启动。
61.所述多个连接子单元均电性连接于第一回路端j1和第二回路端j2之间。
62.所述多个连接子单元的结构相似，本技术中以其中一个连接子单元为例，对各个连接子单元的结构进行详细介绍。
63.所述连接子单元包括第三晶体管q3和第四晶体管q4。
64.其中，第三晶体管q3的栅极通过第十二电阻r12电性连接于第二输入端in2，第三晶体管q3的源极电性连接于第一回路端j1，第三晶体管q3的漏极电性连接于接地端gnd。
65.第四晶体管q4的栅极通过第十三电阻r13电性连接于第二输入端in2，第四晶体管q4的源极电性连接于第二回路端j2，第四晶体管q4的漏极电性连接于接地端gnd。
66.本技术实施例中，连接单元105包括三个连接子单元，这三个连接子单元并联工作，即在其中一个连接子单元损坏后，其他连接子单元能够继续工作，也能够提升连接单元105的电流传输能力。可以理解的是，连接单元105中的连接子单元的数量可以根据实际需要进行增加或减少，本技术实施例对此不做具体限定。
67.本技术实施例中，所述与第一回路端j1连接的电池单元103和与第二连接端连接的供电装置200均能在与负载装置300构成导电回路的时候使负载装置300启动。也即是，本技术提供的开关识别电路100中的电池单元103能够在汽车缺少包括电瓶设备在内的供电装置200时，也能使负载装置300成功启动。
68.本技术实施例中，连接单元105受第二输入端in2输入的连接使能信号的作用而在导通状态和截止状态中进行切换。也即是，若连接单元105接收到连接使能信号中的第一电位，连接单元105中的晶体管会因此而导通，也就是，所述多个连接子单元进入导通状态，电性连接于第一回路端j1和第二回路端j2的电池单元103和供电装置200均与负载装置300构成导电回路，使负载装置300启动。若连接单元105接收到连接使能信号中的第二电位，连接单元105中的晶体管会因此而截止，也就是，所述多个连接子单元进入截止状态，电性连接于第一回路端j1和第二回路端j2的电池单元103和供电装置200就无法与负载装置300构成导电回路，使负载装置300停止工作。
69.与现有技术相比，本技术实施例公开的开关识别电路100通过对第一连接端n1和第二连接端n2处的电压进行检测，能够在第一识别端s1和第二识别端s2直接或间接短接时控制供电装置200停止提供驱动电压至负载装置300。可见，本技术实施例提供的开关识别电路100相比采用三极管或光耦识别检测电路的检测方式能够准确识别出第一连接端与第二连接端是否短路的危险状态，使连接于第一连接端与第二连接端的负载装置300在启动过程中具有更高的安全性。
70.以上对本技术实施例公开的一种开关识别电路及电动装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。