本实用新型涉及电源控制领域，更具体地说，涉及一种Q开关驱动电源控制器故障检测装置。
背景技术：
Q开关驱动电源为驱动Q开关的电源，是一种驱动Q开关元件工作的专用电源，其根据外部控制信号将相应的射频信号施加到Q开关元件上，完成激光有无控制和进行Q调制。Q开关电源输出的射频功率的大小直接影响Q 开关工作的性能，所以针对不同的Q开关元件和不同的应用场合，应当输出射频功率调节到适当的值。
在固体激光器正常使用时，必须保证Q开关驱动电源的正常工作。因此在固态激光器使用时，对Q开关驱动电源的故障检测和保护装置至关重要，特别是Q开关驱动电源的状态故障反馈和保护控制。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的Q开关驱动电源控制器存在故障反馈和保护控制等的缺陷，提供一种能够有效的实现Q开关电源控制器的故障检测和反馈输出的Q开关驱动电源控制器故障检测装置及方法。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种Q开关驱动电源控制器故障检测装置，包括：
信号输入单元，用于产生输入信号；
控制单元，与所述信号输入单元连接，用于根据接收到的输入信号输出数字基准信号和脉冲控制信号；
数字模拟转换单元，与所述控制单元连接，用于将所述数字基准信号转换成模拟基准电压；
射频MOS输出单元，与所述控制单元连接，用于根据接收到的所述脉冲控制信号输出射频信号；
故障检测单元，分别与所述数字模拟转换单元和射频MOS输出单元连接，用于根据接收到的射频信号以及模拟基准电压进行故障检测。
在上述Q开关驱动电源控制器故障检测装置中，还包括故障输出单元，所述故障检测单元与所述控制单元连接且用于将故障检测结果输出给所述控制单元，所述故障输出单元与所述控制单元连接且用于根据接收到的故障检测结果进行故障报警显示。
在上述Q开关驱动电源控制器故障检测装置中，所述信号输入单元产生的输入信号包括射频低功率数字基准信号和射频高功率数字基准信号，所述控制单元将接收到的射频低功率数字基准信号和射频高功率数字基准信号输出给所述数字模拟转换单元，所述数字模拟转换单元转换成所述模拟基准电压后输出给所述故障检测单元，所述模拟基准电压包括射频低功率模拟基准电压和射频高功率模拟基准电压。
在上述Q开关驱动电源控制器故障检测装置中，所述信号输入单元产生的输入信号包括使能信号和脉宽调制信号，所述控制单元用于根据接收到的所述使能信号和脉宽调制信号输出脉冲控制信号至所述射频MOS输出单元，所述射频MOS输出单元根据所述脉冲控制信号输出射频信号，所述故障检测单元根据接收到的所述射频低功率模拟基准电压和射频高功率模拟基准电压，以及所述射频信号进行故障检测并将故障检测结果输出给所述控制单元。
在上述Q开关驱动电源控制器故障检测装置中，所述故障检测结果为射频低功率故障信号及射频高功率故障信号中的一种和/或断路故障信号，且所述控制单元在接收到所述断路故障信号时，控制所述射频MOS输出单元处于断电状态。
本实用新型还提供一种故障检测单元，用于上述Q开关驱动电源控制器故障检测装置，所述故障检测单元包括变压器、第一运算放大器、第二运算放大器以及第三运算放大器，所述变压器的初级线圈连接所述射频MOS输出单元，所述变压器的次级电圈的一端分别连接第一运算放大器的反向输入端、以及第二运算放大器和第三运算放大器的同向输入端，所述第一运算放大器的同向输入端连接所述射频低功率模拟基准电压，所述第二运算放大器的反向输入端连接射频高功率模拟基准电压，所述变压器的次级线圈的另一端连接所述第三运算放大器的反向输入端，所述第一运算放大器、第二运算放大器以及第三运算放大器的输出端分别连接所述控制单元。
在上述Q开关驱动电源控制器故障检测装置中，所述故障检测单元包括变压器、第一运算放大器、第二运算放大器以及第三运算放大器，所述变压器的初级线圈连接所述射频MOS输出单元，所述变压器的次级电圈的一端分别连接第一运算放大器的反向输入端、以及第二运算放大器和第三运算放大器的同向输入端，所述第一运算放大器的同向输入端连接所述射频低功率模拟基准电压，所述第二运算放大器的反向输入端连接射频高功率模拟基准电压，所述变压器的次级线圈的另一端连接所述第三运算放大器的反向输入端，所述第一运算放大器、第二运算放大器以及第三运算放大器的输出端分别连接所述控制单元。
在上述Q开关驱动电源控制器故障检测装置中，所述故障检测单元还包括第一整流单元、第二整流单元以及电压调节单元，其中：所述第一整流单元连接在所述变压器的次级线圈的一端与所述第一运算放大器的反向输入端之间，所述第二整流单元连接在所述变压器的次级线圈的另一端与所述第三运算放大器的反向输入端之间，所述电压调节单元连接所述第一整流单元和所述第三运算放大器的同向输入端之间，且用于调节所述射频MOS输出单元输出的射频信号的电压幅值，所述第三运算放大器用于检测断路故障信号。
本实用新型还提供另外一种故障检测单元，用于上述Q开关驱动电源控制器故障检测装置，所述故障检测单元包括连接所述射频MOS输出单元的用于对射频信号进行衰减并输出两路具有不同电压幅值的射频信号的π型衰减网络，分别和所述π型衰减网络连接的用于进行整流和增益放大的第一前置接收器和第二前置接收器，与所述第一前置接收器连接的第一低通滤波器，与所述第二前置接收器连接的第二低通滤波器，分别连接所述第一低通滤波器和第二低通滤波器的运算放大器差分模块，以及分别与所述第一低通滤波器、数字模拟转换单元连接的运算放大器比较器模块，其中：所述运算放大器比较器模块和运算放大器差分模块分别和所述控制单元连接。
在上述Q开关驱动电源控制器故障检测装置中，所述故障检测单元包括连接所述射频MOS输出单元的用于对射频信号进行衰减并输出两路具有不同电压幅值的射频信号的π型衰减网络，分别和所述π型衰减网络连接的用于进行整流和增益放大的第一前置接收器和第二前置接收器，与所述第一前置接收器连接的第一低通滤波器，与所述第二前置接收器连接的第二低通滤波器，分别连接所述第一低通滤波器和第二低通滤波器的运算放大器差分模块，以及分别与所述第一低通滤波器、数字模拟转换单元连接的运算放大器比较器模块，其中：所述运算放大器比较器模块和运算放大器差分模块分别和所述控制单元连接。
本实用新型还提供一种Q开关驱动电源控制器故障检测方法，所述Q开关驱动电源控制器故障检测方法包括：
数字基准信号输入；
所述数字基准信号转换为模拟基准电压；
输出脉冲控制信号，根据所述脉冲控制信号输出射频信号；
根据所述模拟基准电压以及射频信号进行故障检测。
在上述Q开关驱动电源控制器故障检测方法中，根据模拟基准电压以及射频信号进行故障检测具体包括：
将模拟基准电压与射频信号进行比较，根据比较结果判断是否存在射频低功率故障或射频高功率故障，若存在，则输出射频低功率故障信号或射频高功率故障信号；若不存在，则判断是否存在断路故障，若存在，则输出断路故障信号以控制Q开关驱动电源控制器处于断电状态，若不存在，则控制Q开关驱动电源控制器处于供电状态。
在上述Q开关驱动电源控制器故障检测方法中，在输出脉冲控制信号之前还包括：
判断是否存在使能信号，若存在则判断是否存在复位信号，若不存在则关闭脉冲控制信号的输出；
若存在复位信号，则根据复位所述信号重新输出脉冲控制信号。
实施本实用新型的Q开关驱动电源控制器故障检测装置及方法，具有以下有益效果：通过故障检测单元从数字模拟转换单元以及射频MOS输出单元分别接收模拟基准电压和射频信号进行比较后输出故障检测结果，并将故障检测结果输出给控制单元，通过该故障检测单元可以检测出射频低功率故障、射频高功率故障以及断路故障，且控制单元在接收到断路故障信号时，会控制射频 MOS输出单元处于断电状态，即切断射频MOS输出单元的供电系统，同时切断脉冲控制信号给射频MOS输出单元。因此，通过Q开关电源控制器的故障检测和反馈输出，实现了Q开关电源控制器的保护以及复位、使能等操作，从而大大方便了Q开关驱动电源控制器的使用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型提供的Q开关驱动电源控制器故障检测装置的结构示意图；
图2是图1中故障检测单元的第一优选实施例的电路原理图；
图3是图1中故障检测单元的第二优选实施例的电路原理图；
图4是本实用新型提供的Q开关驱动电源控制器故障检测方法的流程示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
参见图1，为本实用新型提供的Q开关驱动电源控制器故障检测装置的结构示意图。在该实施例中，故障检测装置包括：
信号输入单元101，用于产生输入信号，这里的输入信号包括脉宽调制信号，使能信号，复位信号，射频低功率数字基准信号和射频高功率数字基准信号。控制单元102，与信号输入单元101连接，信号输入单元101提供给控制单元102输入信号。数字模拟转换单元103，与控制单元102连接，为多路高速数字转模拟电路，用于将数字电压转换成模拟电压，在本实施例中，控制单元102接收信号输入单元101产生的射频低功率数字基准信号和射频高功率数字基准信号，即数字基准信号，将该数字基准信号输出至数字模拟转换单元 103，转换成模拟基准电压输出，这里的模拟基准电压包括射频低功率模拟基准电压和射频高功率模拟基准电压。
射频MOS输出单元104，与控制单元102连接，这里控制单元102接收信号输入单元101产生的脉宽调制信号，输出一个同步的脉冲控制信号给射频 MOS输出单元104，射频MOS输出单元104为射频信号放大电路，根据接收到的脉冲控制信号输出一个射频信号给故障检测单元105。故障检测单元105，分别与数字模拟转换模块103和射频MOS输出单元104连接，用于根据接收到的射频信号以及模拟基准电压进行故障检测，在本实施例中故障检测单元105 可用于射频低功率、射频高功率以及断路故障检测。
Q开关驱动电源控制器故障检测装置还包括故障输出单元106，上述故障检测单元105还与控制单元102连接且用于进行故障检测后将检测结果输出给控制单元102，故障输出单元106与控制单元102连接且用于根据接收到的故障检测结果进行故障显示，在本实施例中，在故障检测单元105检测出存在故障后，通过控制单元102可控制故障输出单元106进行故障报警输出。
本实施例中故障检测单元105在检测到故障信号后，控制单元102不仅可以控制故障输出单元106进行故障报警输出，而且还可以进行断路保护操作，以起到保护整个装置的作用。
上述故障检测单元105根据接收到的模拟基准电压即射频低功率模拟基准电压和射频高功率模拟基准电压以及射频MOS输出单元104输出的射频信号进行比较后输出故障检测结果，并将故障检测结果输出给控制单元102。这里的故障检测结果为射频低功率故障信号及射频高功率故障信号中的一种和/或断路故障信号，且控制单元102在接收到断路故障信号时，控制射频MOS输出单元104处于断电状态，即切断射频MOS输出单元104的供电系统，同时切断脉冲控制信号给射频MOS输出单元104。若故障检测单元105检测出故障信号，控制单元102会控制故障输出单元106输出一个总故障报警信号。此外，控制单元102在接收到信号输入单元101产生的使能信号和复位信号时，接通射频 MOS输出单元104的供电系统，同时重新检测故障检测单元105输出的故障信号，并且如果之前有产生射频低功率故障信号，射频高功率故障信号或断路故障信号，则会消除故障输出单元106产生的故障报警信号之后再重新检测。
具体地，故障检测单元105包括变压器T1、第一运算放大器IC1、第二运算放大器IC2以及第三运算放大器IC3，具体电路示意图如图2所示。变压器 T1的初级线圈的一端分别连接射频MOS输出单元105(即射频信号输入)和地，，变压器T1的次级电圈的一端分别连接第一运算放大器IC1的反向输入端、第二运算放大器IC2的同向输入端、以及第三运算放大器IC3的同向输入端，第一运算放大器IC1的同向输入端连接射频低功率模拟基准电压DA1，第二运算放大器IC2的反向输入端连接射频高功率模拟基准电压DA2，变压器T1的初级线圈的另一端接地。变压器T1的次级线圈的另一端连接第三运算放大器IC3 的反向输入端，第一运算放大器IC 1、第二运算放大器IC 2以及第三运算放大器IC 3的输出端分别连接控制单元102。
上述故障检测单元105还包括第一整流单元(在本实施例中，优选为二极管D1)、第二整流单元(在本实施例中，优选为二极管D2)及电压调节单元 200，其中：二极管D1连接在变压器T1的次级线圈的一端与第一运算放大器 IC1的反向输入端之间，二极管D2连接在变压器T1的次级线圈的另一端与第三运算放大器IC1的反向输入端之间，电压调节单元200连接二极管D1的阴极和第三运算放大器IC3的同向输入端之间，且用于调节射频MOS输出单元 105输出的射频信号RF的电压幅值，第三运算放大器IC1用于检测断路故障信号。
优选地，电压调节单元200包括可调电阻器R1和上拉电阻R2，其中：可调电阻器R1的动片引脚连接二极管D1的阴极，可调电阻器R1的定片引脚一端接地，另一端分别与第三运算放大器IC3的同相输入端和上拉电阻R2的一端连接，上拉电阻R2的另一端连接电源VCC。
根据上述故障检测单元105的具体电路结构，其具体工作原理为：
变压器T1的初级线圈接收到射频MOS输出单元104输出的射频信号RF，其次级线圈通过二极管D1整流得到射频信号的电压幅值，当射频信号的电压幅值小于DA1值即射频低功率基准电压时，第一运算放大器IC1输出高电平，故障检测单元105就会产生射频低功率故障信号，即低功率报警；当射频信号的电压幅值高于DA2值时，第二运算放大器IC2输出高电平，故障检测单元 105就会产生射频高功率故障信号，即高功率报警；通过电压调节单元200中的上拉电阻R2接电源VCC和可调电阻器R1的分压，调整射频信号的电压幅值，以及二极管D2整流得到地信号的电压幅值，并通过第三运算放大器IC3两端差分信号输出，在射频MOS输出单元104有外接负载的情况下，第三运算放大器IC3输出端输出高电平，在射频MOS输出单元104没有外接负载的情况下，第三运算放大器IC3输出端输出低电平，即断路故障信号，故障输出单元106 进行断路故障报警显示。同时控制单元102在接收到故障检测单元105输出的断路故障信号后，会切断射频MOS输出单元104的供电系统，也不再输出脉冲控制信号给射频MOS输出单元104，从而起到保护整个系统的作用。
如图3所示，为上述故障检测单元105的另一优选实施例的电路原理图，在该实施例中，故障检测单元105包括连接射频MOS输出单元104的π型衰减网络400，分别和π型衰减网络400连接的第一前置接收器401和第二前置接收器402，与第一前置接收器401连接的第一低通滤波器403，与第二前置接收器402连接的第二低通滤波器404，分别连接第一低通滤波器403和第二低通滤波器404的运算放大器差分模块405，以及分别与第一低通滤波器403、数字模拟转换单元103连接的运算放大器比较器模块406。其中：运算放大器比较器模块406和运算放大器差分模块405分别和控制单元102相连。
具体地，π型衰减网络400根据从射频MOS输出单元104接收到的射频信号，通过磁芯电感产生射频衰减信号，该射频衰减信号通过两路射频前置接收器即第一前置接收器401和第二前置接收器402进行整流和增益放大，其中经第一前置接收器401后的射频信号具有高电压幅值，经第二前置接收器402 的射频信号具有低电压幅值，之后再分别对应发送给两路低通滤波器即第一低通滤波器403和第二低通滤波器404。经过第一低通滤波器403的射频信号分别发送给运算放大器比较器模块406和运算放大器差分模块405，经过第二低通滤波器404的射频信号则发送给运算放大器差分模块405。
控制单元102通过数字模拟转换单元103，产生的射频低功率基准电压和射频高功率基准电压分别连接运算放大器比较器模块406，运算放大器比较器模块406通过与第一低通滤波器403产生的信号进行比较，可以理解的是，这里的运算放大器比较器模块406是包括两个比较器模块的，分别用来对射频低功率基准电压和射频高功率基准电压与第一低通滤波器403产生的信号进行比较，即可通过相应的比较结果判断是否有产生低功率故障和高功率故障，相应的输出一个低功率报警电压、一个高功率报警电压，从而控制单元102会根据这两个比较器模块输出的电压信号来判断是否具有低功率故障和高功率故障，从而输出相应的故障信号至故障输出单元106进行故障显示。
运算放大器差分模块405则根据接收到的第一低通滤波器403(高电压) 和第二低通滤波器404(低电压)进行差分运算，根据由控制单元102产生的一个用于判断是否有连接外部负载的检测信号，来产生不同的VSWR驻波电压反馈信号，进而判断射频MOS输出单元104是否连接负载，控制单元102根据运算放大器差分模块405输出的电压反馈信号判断是否具有断路故障，如果检测到有断路故障，则控制故障输出单元106进行断路故障报警，同时会切断射频MOS输出单元104的供电系统，起到保护整个系统的作用。
如上所述，本实用新型提供了两种故障检测单元，如图2和图3所示。
优选地，上述故障输出单元106包括三个分别连接控制单元102的发光二极管，对应用于射频低功率故障指示、射频高功率故障指示以及断路故障指示。
本实用新型还提供一种Q开关驱动电源控制器故障检测方法，基于上述的 Q开关驱动电源控制器故障检测装置。其流程图如图3所示，该故障检测方法包括以下步骤：
S300：数字基准信号输入，该本实施例中，该数字基准信号包括两个基准信号，射频低功率数字基准信号和射频高功率数字基准信号，由信号输入单元 101产生，可以是串行总线或者并行总线数字输入，控制单元102接收到这两个基准信号后输出给数字模拟转换单元103。
S301：数字模拟转换单元103为高速的DA器件，将数字基准信号转换为模拟基准电压，在本实施例中，将射频低功率数字基准信号和射频高功率数字基准信号分别转换成射频低功率模拟基准电压和射频高功率模拟基准电压。
S304：控制单元102根据接收到的由信号输入单元101产生的脉宽调制信号输出脉冲控制信号至射频MOS输出单元104，射频MOS输出单元104根据该脉冲控制信号输出射频信号，这里的脉宽调制信号包括外部的调Q脉冲信号和自身产生的检测信号，可以选用固定脉宽调制输入，可变脉宽调制输入中的其中一种。
故障检测单元105根据由数字模拟转换单元103输出的射频低功率模拟基准电压和射频高功率模拟基准电压以及射频MOS单元104输出的射频信号进行故障检测。具体地，在本实施例中，故障检测单元105主要用于将射频信号转换成电压幅值后，分别与射频低功率模拟基准电压和射频高功率模拟基准电压进行比较，射频低功率模拟基准电压和射频高功率模拟基准电压，以进行射频低功率故障信号检测和射频高功率故障信号检测。这些故障检测信号会反馈给控制单元102，控制单元102会进行如下步骤：
S305：判断是否存在射频低功率故障或射频高功率故障，若存在则将射频低功率故障信号或射频高功率故障信号输出给故障输出单元106进行故障报警显示，若不存在射频低功率故障或射频高功率故障则进入步骤S306。这里控制单元102会根据接收到的故障信号控制故障输出单元106进行相应的故障报警输出，故障报警输出主要有三路，一路总警告报警输出，另外两路分别是射频低功率故障报警和射频高功率故障报警。
S306：断路故障信号检测，即故障检测单元105对会断路故障进行检测并将检测结果反馈给控制单元102，故障检测单元105具体是会对射频信号的电压幅值进行调节后通过差分信号输出，在没有外接负载的情况下输出断路故障信号。如果控制单元102接收到该断路故障信号，控制故障输出单元106进行断路故障报警，同时断开射频MOS输出单元104的供电系统，射频MOS输出单元104不产生射频信号输出，若不存在断路故障，则接通射频MOS输出单元 104，正常给负载供电。
在上述控制单元102根据接收到的由信号输入单元101产生的脉宽调制信号输出脉冲控制信号给射频MOS输出单元104之前，还包括控制单元102判断是否存在使能信号和复位信号的步骤，具体包括：
S302：判断是否存在使能信号，即控制单元102是否接收到由信号输入单元101产生的使能信号。若存在则进入步骤S303，若不存在则关闭脉冲控制信号的输出，指外部控制信号和内部产生的信号都不会产生输出控制。
S303：判断是否存在复位信号，即是否有接收到由信号输入单元101产生的复位信号，若存在复位信号，则根据复位信号重新输出脉冲控制信号，复位信号是指可以产生检测脉冲，用来检测断路故障，在连接正常的情况下，可以消除故障报警输出，若不存在复位信号则进入步骤S304。
实施本实用新型的Q开关驱动电源故障检测装置及故障检测方法，通过故障检测单元105从数字模拟转换单元103以及射频MOS输出单元104分别接收模拟基准电压(在本实施例中为射频低功率模拟基准电压和射频高功率模拟基准电压)和射频信号进行比较后输出故障检测结果，并将故障检测结果输出给控制单元102，通过该故障检测单元105可以检测出射频低功率故障、射频高功率故障以及断路故障，且控制单元102在接收到断路故障信号时，会控制射频MOS输出单元104处于断电状态，即切断射频MOS输出单元104的供电系统，同时切断脉冲控制信号给射频MOS输出单元104。因此，通过Q开关电源控制器的故障检测和反馈输出，实现了Q开关电源控制器的保护以及复位、使能等操作，从而大大方便了Q开关驱动电源控制器的使用。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。