CN106055003B - 一种恒流控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种恒流控制电路，包括：电源、感性负载、反馈电阻、第一控制器、第二控制器及处理单元；所述处理单元通过检测所述反馈电阻两端的电压差，控制所述第一控制器的导通与关闭。当所述处理单元检测到所述反馈电阻两端的电压差低于一定的目标值时，所述处理单元控制所述第一控制器导通，在所述感性负载和所述反馈电阻上产生电流，且电流呈增大趋势；当所述处理单元检测到所述反馈电阻两端的电压差高于一定的目标值时，所述处理单元控制所述第一控制器关闭，根据所述感性负载的特性，所述感性负载提供电压，即所述感性负载、所述反馈电阻及所述第二控制器构成回路，且电流呈下降趋势。如此往复循环，从而实现了恒流控制。

Description

一种恒流控制电路

技术领域

本发明涉及整车控制器技术领域，更具体地说，涉及一种恒流控制电路。

背景技术

随着科学技术的不断发展，混合动力汽车，纯电动汽车等新能源汽车在快速的发展，用到离合器的地方也就越来越多。目前，汽车领域用到的离合器都是电磁离合器。

传统的电磁离合器都不能实现恒流控制，进而影响汽车的性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种恒流控制电路，用于汽车电磁离合器，可以实现恒流控制，且所述恒流控制电路具有防反接功能，进一步保护所述恒流控制电路。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种恒流控制电路，所述恒流控制电路包括：

电源、感性负载、反馈电阻、第一控制器、第二控制器及处理单元；

其中，所述电源、所述感性负载、所述反馈电阻及所述第一控制器依次连接构成回路；所述第二控制器与所述感性负载及所述反馈电阻并联；所述处理单元一端同时连接在所述反馈电阻两端，另一端与所述第一控制器连接；所述处理单元用于控制所述第一控制器的导通与关闭；

当所述第一控制器导通时，所述第二控制器关闭，所述电源、所述感性负载、所述反馈电阻及所述第一控制器构成回路；

当所述第一控制器关闭时，所述第二控制器导通，根据所述感性负载的特性，所述感性负载提供电压，即所述感性负载、所述反馈电阻及所述第二控制器构成回路。

优选的，在上述恒流控制电路中，所述恒流控制电路还包括：

单片机；所述单片机与所述处理单元连接；所述单片机用于通过SPI通信向所述处理单元发送电压信息。

优选的，在上述恒流控制电路中，所述处理单元包括：

减法器、ESD保护电路、比较器、逻辑控制电路、诊断电路及控制电路；

其中，所述减法器的输入端、所述ESD保护电路的输入端及所述反馈电阻的一端依次连接；同时所述减法器的输入端、所述ESD保护电路的输入端及所述反馈电阻的另一端依次连接；所述ESD保护电路的输出端与接地端连接；

所述减法器的输出端与所述比较器的输入端连接；所述比较器的输出端与所述逻辑控制电路的输入端连接；所述逻辑控制电路的输出端与所述第一控制器连接；

所述诊断电路的输入端同时与所述减法器的输入端及输出端连接；所述诊断电路的输出端与所述逻辑控制电路的输入端连接；所述控制电路的输入端与所述单片机连接；所述控制电路的输出端与所述比较器的输入端连接；所述控制电路用于根据所述电压信息生成电压值。

优选的，在上述恒流控制电路中，所述ESD保护电路用于在所述恒流控制电路有瞬态脉冲电压冲击时，提供泄放通道和钳位功能，进而保护所述减法器。

优选的，在上述恒流控制电路中，所述诊断电路具有过流、过温及开路诊断功能，并将诊断结果输出至所述逻辑控制电路。

优选的，在上述恒流控制电路中，所述逻辑控制电路用于根据所述比较器及所述诊断电路输入的信号，通过逻辑控制处理输出至所述第一控制器，进而控制所述第一控制器的导通与关闭。

优选的，在上述恒流控制电路中，所述恒流控制电路还包括：

第一电阻及第二电阻；所述减法器的输入端、所述ESD保护电路的输入端、所述第一电阻及所述反馈电阻的一端依次连接；同时所述减法器的输入端、所述ESD保护电路的输入端、所述第二电阻及所述反馈电阻的另一端依次连接；

所述第一电阻与所述第二电阻为限流电阻，用于保护所述ESD保护电路。

优选的，在上述恒流控制电路中，所述第一控制器为功率MOS管；

所述功率MOS管的栅极与所述逻辑控制电路的输出端连接；所述感性负载、所述反馈电阻、所述功率MOS管的漏极、所述功率MOS管的源极及所述电源依次连接构成回路；其中，所述功率MOS管的源极与所述电源的负极对应连接。

优选的，在上述恒流控制电路中，所述恒流控制电路还包括：

二极管；所述二极管的负极与所述功率MOS管的漏极对应连接；所述二极管的正极与所述反馈电阻连接；所述二极管用于在所述电源反接的情况下保护所述功率MOS管。

优选的，在上述恒流控制电路中，所述第二控制器为续流二极管；

所述续流二极管的负极与所述电源的正极对应连接。

通过上述描述可知，本发明提供的一种恒流控制电路，所述恒流控制电路包括：电源、感性负载、反馈电阻、第一控制器、第二控制器及处理单元；其中，所述电源、所述感性负载、所述反馈电阻及所述第一控制器依次连接构成回路；所述第二控制器与所述感性负载及所述反馈电阻并联；所述处理单元一端同时连接在所述反馈电阻两端，另一端与所述第一控制器连接；所述处理单元用于控制所述第一控制器的导通与关闭；当所述第一控制器导通时，所述第二控制器关闭，所述电源、所述感性负载、所述反馈电阻及所述第一控制器构成回路；当所述第一控制器关闭时，所述第二控制器导通，根据所述感性负载的特性，所述感性负载提供电压，即所述感性负载、所述反馈电阻及所述第二控制器构成回路。

根据背景技术可知，目前汽车领域用到的离合器都是电磁离合器，电磁离合器的工作原理为电磁场转换，而电磁转换的核心为电流。

传统的电磁离合器用电压进行驱动，其驱动电流受温度、电源电压等影响较大，并不能实现恒流控制。

而本发明提供的一种恒流控制电路，所述处理单元通过检测所述反馈电阻两端的电压差，控制所述第一控制器的导通与关闭。当所述处理单元检测到所述反馈电阻两端的电压差低于一定的目标值时，所述处理单元控制所述第一控制器导通，当所述第一控制器在导通的状态下时，所述第二控制器关闭，所述感性负载和所述反馈电阻上产生电流，且电流呈增大趋势；当所述处理单元检测到所述反馈电阻两端的电压差高于一定的目标值时，所述处理单元控制所述第一控制器关闭，当所述第一控制器在关闭的状态下，所述第二控制器导通，根据所述感性负载的特性，所述感性负载提供电压，即所述感性负载、所述反馈电阻及所述第二控制器构成回路，且流过所述反馈电阻及所述感性负载的电流呈下降趋势。如此往复循环，从而实现了恒流控制。

并且在本发明中，所述恒流控制电路还具有防反接的功能，所述恒流控制电路中包括限流电阻及防反接二极管，当所述电源反接时，进而保护所述恒流控制电路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种恒流控制电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种恒流控制电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种恒流控制电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种恒流控制电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

根据背景技术可知，目前汽车领域用到的离合器都是电磁离合器，电磁离合器的工作原理为电磁场转换，而电磁转换的核心为电流。

传统的电磁离合器用电压进行驱动，其驱动电流受温度、电源电压等影响较大，并不能实现恒流控制。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种恒流控制电路，所述恒流控制电路包括：电源、感性负载、反馈电阻、第一控制器、第二控制器及处理单元；

其中，所述电源、所述感性负载、所述反馈电阻及所述第一控制器依次连接构成回路；所述第二控制器与所述感性负载及所述反馈电阻并联；所述处理单元一端同时连接在所述反馈电阻两端，另一端与所述第一控制器连接；所述处理单元用于控制所述第一控制器的导通与关闭；

当所述第一控制器导通时，所述第二控制器关闭，所述电源、所述感性负载、所述反馈电阻及所述第一控制器构成回路；

当所述第一控制器关闭时，所述第二控制器导通，根据所述感性负载的特性，所述感性负载提供电压，即所述感性负载、所述反馈电阻及所述第二控制器构成回路。

通过上述描述可知，本发明提供的一种恒流控制电路，所述处理单元通过检测所述反馈电阻两端的电压差，控制所述第一控制器的导通与关闭。当所述处理单元检测到所述反馈电阻两端的电压差低于一定的目标值时，所述处理单元控制所述第一控制器导通，当所述第一控制器在导通的状态下时，所述第二控制器关闭，所述感性负载和所述反馈电阻上产生电流，且电流呈增大趋势；当所述处理单元检测到所述反馈电阻两端的电压差高于一定的目标值时，所述处理单元控制所述第一控制器关闭，当所述第一控制器在关闭的状态下，所述第二控制器导通，根据所述感性负载的特性，所述感性负载提供电压，即所述感性负载、所述反馈电阻及所述第二控制器构成回路，且流过所述反馈电阻及所述感性负载的电流呈下降趋势。如此往复循环，从而实现了恒流控制。

为了更加详细的说明本发明实施例，下面结合附图对本发明实施例进行具体描述。

本发明实施例提供了一种恒流控制电路，参考图1，图1为本申请实施例提供的一种恒流控制电路的结构示意图。

所述恒流控制电路包括：

电源11、感性负载L₁、反馈电阻R₁、第一控制器12、第二控制器13及处理单元14。

其中，所述电源11、所述感性负载L₁、所述反馈电阻R₁及所述第一控制器12依次连接构成回路；所述第二控制器13与所述感性负载L₁及所述反馈电阻R₁并联；所述处理单元14一端同时连接在所述反馈电阻R₁两端，另一端与所述第一控制器12连接；所述处理单元14用于控制所述第一控制器12的导通与关闭。

所述恒流控制电路还包括：单片机15，所述单片机15与所述处理单元14连接；所述单片机15用于通过SPI通信向所述处理单元14发送电压信息；其中，所述电压信息包括：目标均值电压P_AVG和抖动阈值ΔV。

所述电源11为铅酸电池，用于给所述感性负载L1提供电源，其电压为V_BAT。所述反馈电阻R₁为当电流流过所述反馈电阻R₁时，可以在所述反馈电阻R₁两端都产生电压。

所述处理单元14用于通过检测所述反馈电阻R₁两端的电压差，控制所述第一控制器12的导通与关闭。当所述处理单元14检测到所述反馈电阻R₁两端的电压差低于一定的目标值时，所述处理单元14控制所述第一控制器12导通，当所述处理单元14检测到所述反馈电阻R₁两端的电压差高于一定的目标值时，所述处理单元14控制所述第一控制器12关闭。当所述第一控制器12在导通的状态下时，所述第二控制器13关闭，当所述第一控制器12在关闭的状态下，所述第二控制器14导通。

参考图2，图2为本申请实施例提供的另一种恒流控制电路的结构示意图。

所述处理单元14包括：减法器21、ESD保护电路22、比较器23、逻辑控制电路24、诊断电路25及控制电路26。

其中，所述减法器21的输入端、所述ESD保护电路22的输入端及所述反馈电阻R₁的一端依次连接；同时所述减法器21的输入端、所述ESD保护电路22的输入端及所述反馈电阻R₁的另一端依次连接；所述ESD保护电路22的输出端与接地端连接。

所述减法器21的输出端与所述比较器23的输入端连接；所述比较器23的输出端与所述逻辑控制电路24的输入端连接；所述逻辑控制电路24的输出端与所述第一控制器12连接。

所述诊断电路25的输入端同时与所述减法器21的输入端及输出端连接；所述诊断电路25的输出端与所述逻辑控制电路24的输入端连接。

参考图3，图3为本申请实施例提供的另一种恒流控制电路的结构示意图。

所述控制电路26的输入端与所述单片机15连接；所述控制电路26的输出端与所述比较器23的输入端连接。

由上可知，所述单片机15用于通过SPI通信向所述处理单元14发送电压信息，也就是说，所述单片机15用于通过SPI通信向所述控制电路26发送电压信息，所述电压信息包括：目标均值电压P_AVG和抖动阈值ΔV。所述控制电路26用于将所述目标均值电压P_AVG和抖动阈值ΔV转换成V_max、V_min两个电压，并将转换成的两个电压保存在所述控制电路26中并发送给所述比较器23，其中转换成的两个电压为：V_max＝P_AVG+ΔV，V_min＝P_AVG-ΔV。当SPI通信没有更新时，所述控制电路26转换成的两个电压值就维持不变。当SPI通信更新时，所述控制电路26转换成的两个电压值更新。

所述减法器21用于将流过所述反馈电阻R₁的电流I，在所述反馈电阻R₁两端产生的电压做差后，得到电流I流过所述反馈电阻R₁时，在R₁上产生的电压差V，V＝I×R1，并将电压差V发送给所述比较器23。

所述比较器23用于检测所述电压差V与所述电压V_max及所述电压V_min的大小关系，当所述比较器23检测到V＞V_max，即I×R1＞P_AVG+ΔV时，所述比较器23输出两路低电平，通过所述逻辑控制电路24处理后，控制所述第一控制器12关闭；当所述比较器23检测到V＜V_min，即I×R1＜P_AVG-ΔV时，所述比较器23输出两路高电平，通过所述逻辑控制电路24处理后，控制所述第一控制器12导通；当所述比较器23检测到V_min＜V＜V_max时，所述比较器23输出一高一低两种电平，此时所述逻辑控制电路24维持上一次输出状态。

也就是说，例如：当所述比较器检测到V＜V_min，即I×R1＜P_AVG-ΔV时，所述比较器23输出两路高电平，通过所述逻辑控制电路24处理后，控制所述第一控制器12导通；当所述第一控制器12导通后，电路中电流呈增大趋势，当在某一时刻，所述比较器检测到V_min＜V＜V_max，所述比较器23输出一高一低两种电平，此时所述逻辑控制电路24控制所述第一控制器12继续维持导通状态。

需要说明的是，所述比较器23检测所述电压差V与所述电压V_max及所述电压V_min的大小关系，也就是说，所述电压差V每次都分别需要跟所述电压V_max及所述电压V_min二者做比较，当V＞V_max时，V一定大于V_min；当V＜V_min时，V一定小于V_max。因此所述比较器23向所述逻辑控制电路24输出两路电平信号。

所述诊断电路25用于，提供过流，过温，开路、短路等诊断功能，并将结果输出至所述逻辑控制电路24。

所述逻辑控制电路24用于，将接收到的所述比较器23及所述诊断电路25产生的信号，通过逻辑控制处理后输出至所述第一控制器12，进而控制所述第一控制器12的导通与关闭。

所述ESD保护电路22用于保护所述减法器21，在有瞬态脉冲电压冲击时，提供泄放通道和钳位功能，进而保护所述减法器21。

参考图4，图4为本申请实施例提供的另一种恒流控制电路的结构示意图；

在本申请实施例中，所述恒流控制电路中，所述第一控制器12为功率MOS管41，所述第二控制器13为续流二极管D₂，且所述功率MOS管41的栅极与所述逻辑控制电路24的输出端连接；所述感性负载L₁、所述反馈电阻R₁、所述功率MOS管41的漏极、所述功率MOS管41的源极及所述电源11依次连接构成回路；其中，所述功率MOS管41的源极与所述电源11的负极对应连接。

所述续流二极管D₂的负极与所述电源11的正极对应连接。由于上述提到当所述第一控制器12在导通的状态下时，所述第二控制器13关闭，当所述第一控制器12在关闭的状态下，所述第二控制器14导通。由图4可知，当所述第二控制器13为续流二极管D₂时，所述续流二极管D₂的负极与所述电源11的正极对应连接。当电路导通时，也就是说当所述第一控制器12，即所述功率MOS管41导通时，由于所述第二控制器13，即所述续流二极管D₂的连接方式，即所述第二控制器13相当于关闭状态。此时，所述电源11，所述感性负载L₁、所述反馈电阻R₁及所述功率MOS管41构成回路。

且有上述可知，当所述第一控制器12导通，即所述功率MOS管导通时，电路中电流成增大趋势，也就是说所述反馈电阻R₁两端的电压差在持续增大，当所述比较器23检测到所述反馈电阻R₁两端的电压差V＞V_max，即I×R1＞P_AVG+ΔV时，所述比较器23输出两路低电平，且通过所述逻辑控制电路24处理后，控制所述第一控制器12关闭，即所述功率MOS管41关闭，此时，通过所述感性负载L₁的特性可知，所述感性负载L₁会产生尖峰电压，由于所述续流二极管D₂的存在，所述尖峰电压V_H被限制为V_H＝V_BAT+V_F，其中V_F为所述续流二极管D₂的管压降。当V_H＞V_BAT+V_F时，所述续流二极管D₂导通，从而实现续流功能，且电流呈减小趋势。

由于本申请是为了实现恒流控制，因此接下来以电流为角度说明。

在电路起始时，该电路中的电流为0，也就是说，所述减法器21的输出电压V＜V_min，此时，所述比较器23输出两路高电平，且所述诊断电路25没有故障标志位输出时，所述逻辑控制电路24控制所述功率MOS管41导通，此时，所述感性负载L₁和所述反馈电阻R₁上有电流产生，且电流呈增大趋势。

当流过所述感性负载L₁和所述反馈电阻R₁的电流I逐渐增大至时，此时所述减法器21的输出电压V＞V_max，所述比较器23输出两路低电平，且所述诊断电路25没有故障标志位输出时，所述逻辑控制电路24控制所述功率MOS管41关闭，此时，通过所述感性负载L₁的特性可知，所述感性负载L₁会产生尖峰电压，由于所述续流二极管D₂的存在，所述尖峰电压V_H被限制为V_H＝V_BAT+V_F，其中V_F为所述续流二极管D2的管压降。当V_H＞V_BAT+V_F时，所述续流二极管D₂导通，从而实现续流功能，且电流呈减小趋势。

当流过所述感性负载L₁和所述反馈电阻R₁的电流I逐渐减小至时，此时所述减法器21的输出电压V＜V_min，所述比较器23输出两路高电平，且所述诊断电路25没有故障标志位输出时，所述逻辑控制电路24控制所述功率MOS管41导通，根据二极管特性，此时所述续流二极管D₂的线路相当于断路，由所述电源11为所述感性负载L₁和所述反馈电阻R₁提供电压，且流过所述感性负载L₁和所述反馈电阻R₁上的电流呈增大趋势。

如此往复循环，从而实现恒流控制，其电流控制结果为：

在本申请实施例中，所述恒流控制电路还包括：第一电阻R₂及第二电阻R₃；所述减法器21的输入端、所述ESD保护电路22的输入端、所述第一电阻R₂及所述反馈电阻R₁的一端依次连接；同时所述减法器21的输入端、所述ESD保护电路22的输入端、所述第二电阻R₃及所述反馈电阻R₁的另一端依次连接；

所述第一电阻R₂与所述第二电阻R₃为限流电阻，当所述电源11正负极反接时，限制流过所述ESD保护电路22的电流为从而实现在所述电源11反接时，保护所述ESD保护电路22的目的。

在本申请实施例中，所述恒流控制电路还包括：二极管D₁；所述二极管D₁的负极与所述功率MOS管41的漏极对应连接；所述二极管D₁的正极与所述反馈电阻R₁连接；所述二极管D₁用于在所述电源11反接的情况下，截止反向流过所述功率MOS管41的电流，保护所述功率MOS管41。

由此可知，本申请能够实现对所述感性负载L₁提供一种恒流控制，且电流还可以根据实际需求进行调节，且所述的恒流控制电路还具有防反接功能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种恒流控制电路，其特征在于，所述恒流控制电路包括：

电源、感性负载、反馈电阻、第一控制器、第二控制器、第一电阻、第二电阻、单片机及处理单元；

其中，所述电源、所述感性负载、所述反馈电阻及所述第一控制器依次连接构成回路；所述第二控制器与所述感性负载及所述反馈电阻并联；所述处理单元一端同时连接在所述反馈电阻两端，另一端与所述第一控制器连接；所述处理单元用于控制所述第一控制器的导通与关闭；所述单片机与所述处理单元连接；所述单片机用于通过SPI通信向所述处理单元发送电压信息；

当所述第一控制器导通时，所述第二控制器关闭，所述电源、所述感性负载、所述反馈电阻及所述第一控制器构成回路；

当所述第一控制器关闭时，所述第二控制器导通，根据所述感性负载的特性，所述感性负载提供电压，即所述感性负载、所述反馈电阻及所述第二控制器构成回路；

所述处理单元包括：

减法器、ESD保护电路、比较器、逻辑控制电路、诊断电路及控制电路；

其中，所述减法器的输出端与所述比较器的输入端连接；所述比较器的输出端与所述逻辑控制电路的输入端连接；所述逻辑控制电路的输出端与所述第一控制器连接；

所述诊断电路的输入端同时与所述减法器的输入端及输出端连接；所述诊断电路的输出端与所述逻辑控制电路的另一输入端连接；所述控制电路的输入端与所述单片机连接；所述控制电路的输出端与所述比较器的另一输入端连接；所述控制电路用于根据所述电压信息生成电压值；

所述减法器的输入端、所述ESD保护电路的输入端及所述反馈电阻的一端依次连接；同时所述减法器的另一输入端、所述ESD保护电路的另一输入端及所述反馈电阻的另一端依次连接；所述ESD保护电路的输出端与接地端连接，或，所述减法器的输入端、所述ESD保护电路的输入端、所述第一电阻及所述反馈电阻的一端依次连接；同时所述减法器的另一输入端、所述ESD保护电路的另一输入端、所述第二电阻及所述反馈电阻的另一端依次连接；

所述第一电阻与所述第二电阻为限流电阻，用于保护所述ESD保护电路。

2.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，所述ESD保护电路用于在所述恒流控制电路有瞬态脉冲电压冲击时，提供泄放通道和钳位功能，进而保护所述减法器。

3.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，所述诊断电路具有过流、过温及开路诊断功能，并将诊断结果输出至所述逻辑控制电路。

4.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，所述逻辑控制电路用于根据所述比较器及所述诊断电路输入的信号，通过逻辑控制处理输出至所述第一控制器，进而控制所述第一控制器的导通与关闭。

5.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，所述第一控制器为功率MOS管；

所述功率MOS管的栅极与所述逻辑控制电路的输出端连接；所述感性负载、所述反馈电阻、所述功率MOS管的漏极、所述功率MOS管的源极及所述电源依次连接构成回路；其中，所述功率MOS管的源极与所述电源的负极对应连接。

6.根据权利要求5所述的恒流控制电路，其特征在于，所述恒流控制电路还包括：

二极管；所述二极管的负极与所述功率MOS管的漏极对应连接；所述二极管的正极与所述反馈电阻连接；所述二极管用于在所述电源反接的情况下保护所述功率MOS管。

7.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，所述第二控制器为续流二极管；

所述续流二极管的负极与所述电源的正极对应连接。