一种用于励磁线圈控制场景下的MOSFET开路及短路检测装置及方法

技术特征：
1.一种励磁线圈控制场景下mosfet开路及短路检测装置，其特征在于，该mosfet开路及短路检测装置包括mcu模块、mosfet驱动模块和故障检测模块；mcu模块包括3路gpio引脚、1路定时器tim2资源引脚和1路定时器tim1资源引脚；定时器tim2资源引脚配置为pwm输出模式，用于输出控制mosfet驱动模块开通和关断的pwm；定时器tim1资源引脚配置为输入捕获模式，下降沿触发中断，用于监控故障检测模块输出的励磁信号是否触发中断，并在定时器tim1中断函数中进行故障分析和报警；3路gpio引脚配置为输入模式，分别用于在tim1中断函数中检测pwm的输出反馈信号、励磁线圈的供电状态信号和mosfet驱动芯片的供电状态信号；mosfet驱动模块包括光耦、mosfet驱动芯片和功率mosfet；mcu模块的定时器tim2资源引脚输出的pwm经过光耦隔离进入mosfet驱动芯片，然后驱动功率mosfet导通和关断；mosfet驱动模块中pwm反馈输出至mcu模块的其中一路gpio引脚；mosfet驱动模块中的光耦起到隔离作用，防止后级电路影响前级电路；mosfet驱动芯片起增强驱动能力的作用，将mcu模块输出的弱pwm信号放大至能驱动功率mosfet的强pwm信号；故障检测模块包括3路数字量输入电路、3个光耦和1个异或门逻辑电路；3路数字量输入电路分别实时采集励磁线圈的供电状态信号、mosfet驱动芯片的供电信号、励磁线圈两端信号；励磁线圈的供电状态信号包括线圈供电 和线圈供电-；mosfet驱动芯片供电信号包括驱动芯片供电 和驱动芯片供电-；励磁线圈两端信号包括lc_110v和lc_out；励磁线圈的供电状态信号和mosfet驱动芯片供电状态信号分别通过光耦输出为lc_pwrok_110v信号和lc_pwrok_12v信号，然后连接到mcu模块的另外两路gpio引脚；励磁线圈两端信号经过光耦输出为lc_on信号，然后与pwm输出信号同时进入异或逻辑门电路输出为lc_on_1信号，即最后lc_on_1信号连接到mcu模块的定时器tim1资源引脚上。2.一种使用权利要求1所述的励磁线圈控制场景下的mosfet开路及短路检测装置的mosfet开路及短路检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：s1，mcu模块初始化，配置定时器tim2为pwm输出模式；配置定时器tim1为输入捕获模式；配置3路gpio引脚为输入模式；s2，功率mosfet处于正常工作状态，mcu模块输出pwm经过光耦和mosfet驱动芯片控制功率mosfet周期性开通和关断；s3，判断定时器tim1是否触发中断，当存在定时器tim1中断时，转步骤s4；否则转步骤s2；s4，判断定时器tim1触发中断是否为励磁线圈信号连接引脚输入捕获中断，判定为是的时候，转步骤s5，否则转步骤s2；s5，判断mcu模块中的pwm输出反馈的gpio引脚的电平是否为高电平，是高电平转步骤s6，否则转步骤s8；s6，判断mcu模块对应励磁线圈供电状态和驱动芯片供电状态的两个gpio引脚的电平是否均为低电平，均为低电平时转步骤s7，否则转步骤s9；s7，mosfet驱动模块的开路状态为开始计数，当mosfet驱动模块的开路状态持续1s后，mcu模块进行mosfet驱动模块开路报警并转步骤s9；
s8，mosfet驱动模块的短路状态为开始计数，当mosfet驱动模块的短路状态持续200ms后，mcu模块进行mosfet短路报警并转步骤s9；s9，清除定时器tim1输入捕获中断挂起位，为下一次中断做准备，转步骤s2。

技术总结
一种励磁线圈控制场景下的MOSFET开路及短路检测装置及方法，装置包括MCU模块、MOSFET驱动模块和故障检测模块；励磁线圈两端信号经光耦输出与PWM输出反馈信号进入异或逻辑门，逻辑门输出连接到MCU模块的定时器输入捕获通道，配置输入滤波器长度；判断MCU模块是否有输入捕获中断，若存在中断，判断PWM输出反馈引脚是否为高电平，如果为高电平且励磁线圈和驱动芯片供电正常，进行开路状态计时报警；若存在输入捕获中断且PWM输出反馈引脚电平是低电平，开始短路状态计时报警；开路或短路状态计时如果中断则需重新计时。本方法在不影响正常工作的前提下，配合软件程序实现带电检测和连续检测，减轻现场维护人员的工作量，提高了发电机励磁控制系统的可靠性和安全性。电机励磁控制系统的可靠性和安全性。电机励磁控制系统的可靠性和安全性。


技术研发人员：李卓函 武冬冬
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2022.09.05
技术公布日：2022/11/29