背景技術
IO口驅動電路廣泛應用於電力電子技術領域中，常用的可以控制指示燈、接觸器、複合開關、晶閘管等，而在IO口控制器件的負荷常用於可控整流、投切無功補償裝置中的電容器、無觸點電子開關、逆變及變頻等電子電路中，是典型的小電流控制大電流的設備。所以在設備啟動和運行中確保設備的安全可靠，那麼IO口驅動電壓電平就要求穩定，不能在控制過程中出現控制信號的抖動或驅動三極體、達林頓管長期、高頻開關後出現損傷而使控制高電平出現欠壓狀態，進而使這些被控控電力器件在被控中出現不穩定的情況，使整個設備出現故障，甚至出現連帶事故。所以在設備試運行和定期維護過程中要對這些IO口驅動電平的電壓工作狀態進行檢測，不能出現異常。
目前大多情況測試IO的狀態有兩種檢測方法，一個是用萬用表直接測量輸出電壓，還有一種是搭接測試板輸出串接指示燈，直接目測亮滅。
該兩種檢測方案有如下幾個缺點：
1）用萬用表測試的顯示值是平均有效值，不能夠測試瞬時的驅動電平抖動而導致控制電平瞬間欠壓；
2）外接指示燈，只要達到指示燈點亮電平就可以正常點亮，不能夠判斷驅動電平是否有欠壓狀態。
解決的技術問題
一般來說，常規精確的IO口驅動電平電壓測試方法一種用示波器直接檢測，但測試過程非常繁瑣。需要另外對設備引接線到示波器，示波器攜帶不便，還要人在操控改變輸出狀態過程中時刻檢測示波器的波形顯示，進行人為的判斷是否異常。另一種方式通用開發驅動電平採集平臺，將驅動控制電平先分壓，再經調理電路，將驅動電平的電壓型號轉換成單片機模擬ADC口可採集的電壓範圍，單片機通過採樣計算判斷原驅動電平電壓是否正常，還要做相應輸出顯示。該方法原理設計繁瑣、開發時間長、故障維修複雜，所以成本會非常高。
此技術方案所要解決的問題在於，提供一種便攜的、低成本的、簡單明了的直接判斷IO口驅動電平電壓是否正常。
方案的詳細闡述
IO口驅動電路應用於電力電子技術領域中控制電平通常為0-12VDC和0-24VDC兩種電壓，此技術方案以12VDC電平做詳細闡述。為了解決上述技術問題，採取了以下措施。
一是驅動電平正常檢測電路（圖1）
圖1 驅動電平正常檢測電路
此方案的判斷依據為檢測IO口驅動電平為0V和12VDC，低電平0-1VDC、高電平11-12VDC為正常高低電平值。如果輸出電路出現1-11VDC的電平時，判斷該IO口驅動電平欠壓，驅動電路出現可能性的控制幹擾或者器件損壞故障，需進行IO口驅動電路故障檢修或現場測試直接替換IO口驅動板。
檢測電路中使用到一個雙路的比較器LM2903DR2G，將輸入檢測電壓與已設計閾值進行比較，如果輸入值高於閾值，那麼輸出指示燈滅；反之輸入值低於閾值，那麼輸出指示燈亮。這樣就可以直接一目了然的判斷IO口驅動電平是否正常。
此電路實際只需要一個單路運放功能就能實現判斷IO口驅動電路控制邏輯迴路是否正常，但不能判斷IO口驅動電平欠壓。故需要另一個比較器，將輸入檢測電壓與已設計區域閾值進行比較，得到一個區間輸出電壓狀態值，接入到驅動電平欠壓檢測電路，進而通過電平欠壓檢測電路直接判斷輸入檢測電壓是否欠壓。
二是驅動電平欠壓檢測電路（圖2）
圖2 驅動電平欠壓檢測電路
檢測電路中使用到一個單路兩輸入與非門MC74HC1G00DTT1G，將驅動電平正常檢測電路輸出狀態值接入到與非門的輸入端，如果電壓值在區域閾值以外（電平電壓正常）那麼輸入電平值一高一低，經過與非門後輸出高電平，後再連接到控制蜂鳴器電路，蜂鳴器不響；如果電壓值在區域閾值以內（電平電壓欠壓）那麼輸入同高，經過與非門後輸出低電平，後再連接到控制蜂鳴器電路，蜂鳴器響，立即可判斷驅動電平電路出現異常。
如果是24VDC電壓的驅動電路，只要確認通過選配分壓電阻，選擇適合的基準電壓作為閾值的判斷值，就可以使用。至於其他的電路及晶片電壓都兼容於24VDC電壓等級，故兼容性也比較廣。另外還要注意的一個問題，該電路中輸入信號沒有做接地處理，處於懸空狀態，如果不接入待測試驅動板，上電會出現異常。所以該電路應該和待測試驅動板同電源接入供電做測試。
技術問題的效果
理論和實踐均證明，採用本方案後，可以解決在設備試運行或定期維護過程中對這些IO口驅動電平的電壓狀態進行檢測，可立即判斷某路驅動電平的電壓是否欠壓故障。當某路在測試中只有指示燈根據控制輸出狀態的變化而作對應的亮和滅指示狀態，說明該路驅動電路及電平電壓正常；當某路在測試中指示燈不做亮和滅指示狀態或者指示燈做亮和滅指示狀態但不管哪種狀態蜂鳴器都發出響聲時，可立馬判斷該路驅動電路異常或電平電壓出現欠壓現象。
責任編輯：範逸昕(EK004)