CN105977924A - 一种eps控制器母线电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种EPS控制器母线电路，所述电路包括电阻分压器、电流方向限制器和补偿电阻网络。该电路结构简单，能够有效地防止AD转换器未上电而信号已经被加载于AD采样端口时引起的电流倒灌或者芯片损坏，而且该保护电路对AD采样精度的影响极小。

Description

一种EPS控制器母线电路
技术领域：
本发明涉及一种EPS控制器母线电路，属于AD转换器信号调理的技术领域。
技术背景：
要确保集成电路正常工作，集成电路各个引脚上所施加的电压，一般不得比电源电压大于一个PN结电压。对于AD采样芯片同样要遵守该原则。但在一些应用中，例如电机驱动电路，需要用AD采样芯片检测母线电压，由于母线上往往并联了用于滤波的大电容，因此即便系统电源已经被切断，电容上的电荷也要经过一定时间才能释放完毕，导致在一个时间段内，AD采样芯片的电源已经被切断，而AD采样端口却依然带电。该时间段的长短取决于电容的容值、电容上的初始电压和放电电流的大小。这种不同步导致的电流倒灌，类似于板卡的热插拔，可能会导致AD转换器被烧毁。
现有技术中，为避免上述情况，一般会在信号源和AD采样端口之间串联电阻进行限流，但是采用这种方法，外界电压依旧可以通过AD采样端口的上拉钳位二极管流入系统内部，使系统处于异常供电状态；而且对于某些AD转换器，引入限流电阻无法完全避免由于集成电路特有的闩锁效应造成的损害。另一种常规方法是在母线采样电路中加入放电电路，先把电容上的电荷释放，然后再关闭系统电源，但是此种处理方式会增加系统复杂性和成本，而且要快速地释放电荷，放电通路的电阻必须小，因此较大的冲击电流对器件的的可靠性有很高的要求。也有在AD采样通路中串联二极管，利用二极管的单向导电性来防止电流倒灌，但是这样做会在采样通路中引入二极管的PN结电压，而这个电压并非恒定值，环境温度和电压电流等因素都会影响到PN结电压的大小。例如，对于硅二极管，PN结电压在在0.7V左右，对于锗二极管，PN结电压为0.3V左右；在常温下0.7V的PN结电压，在零下40度时会变为1V，因此，如果对这个PN结电压不做处理，将对AD采样精度有巨大的影响。另外，可采用软件的方法对PN结电压的AD采样结果进行补偿，但该方法较复杂，且不同的二极管有不同的PN结特性，对某种二极管有效的补偿方法，可能对另一种二极管无效。
发明内容：
一种EPS控制器母线电路，包括电阻分压器、电流方向限制器和补偿电阻网络；所述电阻分压器包括串联的第一电阻和第二电阻；电流方向限制器包括串联的第一二极管和第二二极管；补偿电阻网络包括第一补偿电阻和第二补偿电阻；第一二极管的正极与第二二极管的负极连接；电阻分压器的一端接地，另一端为待检测信号输入端；第一二极管和第二二极管的公共端为AD采样端口；第一二极管的负极与第一电阻和第二电阻的公共端连接；第二二极管的正极与补偿电阻网络的一端连接，补偿电阻网络的另一端与AD转换器的电源连接。
优选的，所述电流方向限制器由封装在同一块晶片上的第一二极管和第二二极管构成。采用封装在同一块晶片上的两个二极管，而不是分立的两个二极管，其优点在于：集成电路工艺相对于机械加工工艺，有很大的一点不同，在晶片上微观的单个元件之间的参数离散度很高，但在晶片上距离很近的元件之间的参数离散度很低，因此，封装在同一块晶片上的两个二极管，其环境温度相似，性能参数也相似。所述第一二极管和第二二极管串联连接，故流过二者的电流相同。二极管PN结伏安特性公式为：I＝IS(eV/Vt-1)；其中I为PN结正向电流,V为PN结正向压降,IS为由集成电路工艺决定的反向饱和电流，Vt为温度电压当量。当两个二极管流过的电流相同，环境温度非常接近，工艺参数也非常接近时，两个二极管的PN结电压基本相同。
优选的，所述补偿电阻网络包括并联设置的第一补偿电阻和第二补偿电阻，第一补偿电阻和第二补偿电阻的阻值，与第一电阻和第二电阻的阻值分别相同；第一补偿电阻和第二补偿电阻的封装，与第一电阻和第二电阻的封装分别相同。当满足上诉条件且PN结电压相同时，构成电流方向限制器的两个二极管的PN结电压相互抵消，送往AD采样端口的信号，只与第一补偿电阻、第二补偿电阻、第一电阻、第二电阻有关，与易受环境因素影响的PN结电压无关。
优选的，所述第一二极管和第二二极管的公共端串联电容后接地。所述电容用于滤除噪声。
本发明的有益效果是：
1、本发明所述EPS控制器母线电路，采用二极管来实现电流的单向流通，当AD转换器芯片未上电时，外部信号无法通过反向偏置的二极管加载到AD转换器的采样端口，实现对AD转换器的有效保护；
2、本发明所述EPS控制器母线电路，有效避免了环境温度和电压电流等因素对PN结电压大小的影响，及PN结电压对AD采样精度的影响；
3、本发明所述EPS控制器母线电路，通过调整电阻分压器的阻值，可以实现将待测信号的电压范围调整为AD转换器可以接受的正常工作电压范围，灵活性高；另外，当电路发生故障时电阻分压器可充当限流电阻。
附图说明
图1为本发明所述EPS控制器母线电路的结构示意图；
其中，SIG为待测信号；VCC为AD转换器的电源；AD_SIG为AD转换器采样端口信号；R1为第一电阻；R2为第二电阻；R3为第一补偿电阻；R4为第二补偿电阻；C1为电容；DN1为电流方向限制器。
具体实施方法
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
如图1所示。
实施例1
一种EPS控制器母线电路，包括电阻分压器、电流方向限制器DN1和补偿电阻网络；所述电阻分压器包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2；电流方向限制器DN1包括串联的第一二极管和第二二极管；补偿电阻网络包括第一补偿电阻和第二补偿电阻；第一二极管的正极与第二二极管的负极连接；电阻分压器的一端接地，另一端为待检测信号SIG输入端；第一二极管和第二二极管的公共端为AD采样端口；第一二极管的负极与第一电阻R1和第二电阻R2的公共端连接；第二二极管的正极与补偿电阻网络的一端连接，补偿电阻网络的另一端与AD转换器的电源VCC连接；
实施例2
如实施例1所述的EPS控制器母线电路，其区别在于，所述电流方向限制器DN1由封装在同一块晶片上第一二极管和第二二极管构成。采用封装在同一块晶片上的两个二极管，而不是分立的两个二极管，其优点在于：集成电路工艺相对于机械加工工艺，有很大的一点不同，在晶片上微观的单个元件之间的参数离散度很高，但在晶片上距离很近的元件之间的参数离散度很低，因此，封装在同一块晶片上的两个二极管，其环境温度相似，性能参数也相似。所述第一二极管和第二二极管串联连接，故流过二者的电流相同。二极管PN结伏安特性公式为：I＝IS(eV/Vt-1)；其中I为PN结正向电流,V为PN结正向压降,IS为由集成电路工艺决定的反向饱和电流，Vt为温度电压当量。当两个二极管流过的电流相同，环境温度非常接近，工艺参数也非常接近时，两个二极管的PN结电压基本相同。
实施例3
如实施例1所述的EPS控制器母线电路，其区别在于，所述补偿电阻网络包括并联设置的第一补偿电阻R1和第二补偿电阻R2，第一补偿电阻R3的阻值与第一电阻R1的阻值相同，第二补偿电阻R4的阻值与第二电阻R2的阻值相同；第一补偿电阻R3的封装与第一电阻R1的封装相同，第二补偿电阻R4的封装与第二电阻R2的封装相同。构成电流方向限制器DN1的两个二极管的PN结电压相互抵消，送往AD采样端口的信号，只与第一补偿电阻R3、第二补偿电阻R4、第一电阻R1、第二电阻有关R2，与易受环境因素影响的PN结电压无关。
实施例4
如实施例1所述的EPS控制器母线电路，其区别在于，所述第一二极管和第二二极管的公共端串联电容C1后接地。所述电容C1用于滤除噪声。

Claims (4)

1.一种EPS控制器母线电路，其特征在于，包括电阻分压器、电流方向限制器和补偿电阻网络；所述电阻分压器包括串联的第一电阻和第二电阻；电流方向限制器包括串联的第一二极管和第二二极管；补偿电阻网络包括第一补偿电阻和第二补偿电阻；第一二极管的正极与第二二极管的负极连接；电阻分压器的一端接地，另一端为待检测信号输入端；第一二极管和第二二极管的公共端为AD采样端口；第一二极管的负极与第一电阻和第二电阻的公共端连接；第二二极管的正极与补偿电阻网络的一端连接，补偿电阻网络的另一端与AD转换器的电源连接。
2.根据权利要求1所述的EPS控制器母线电路，其特征在于，所述电流方向限制器由封装在同一块晶片上的第一二极管和第二二极管构成。
3.根据权利要求1所述的EPS控制器母线电路，其特征在于，所述补偿电阻网络包括并联设置的第一补偿电阻和第二补偿电阻，第一补偿电阻和第二补偿电阻的阻值，与第一电阻和第二电阻的阻值分别相同；第一补偿电阻和第二补偿电阻的封装，与第一电阻和第二电阻的封装分别相同。
4.根据权利要求1所述的EPS控制器母线电路，其特征在于，所述第一二极管和第二二极管的公共端串联电容后接地。
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