CN106564447A - 高端驱动电路和车载电子系统 - Google Patents

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Abstract

一种高端输出电路及车载电子系统，其中高端输出短路包括：短路保护模块，与负载连接，用于在负载短路时生成负载短路信号；驱动电路模块，所述驱动电路模块的控制端与所述短路保护模块连接，另两端分别与第一电源和所述负载连接，在所述驱动电路模块的控制端接收到所述负载短路信号时，断开所述负载与所述第一电源的连接。从而，在负载短路时，短路保护模块两端的电压也降为零，驱动电路模块的控制端响应短路保护模块的零电压，关断驱动电路模块。进而，节省短路保护的反应时间，在负载发生短路故障时较为快速有效对车载电子系统进行了保护。

Description

高端驱动电路和车载电子系统
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，具体涉及到一种高端驱动电路和车载电子系统。
背景技术
电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)，又称为“行车电脑”作为汽车的控制器，由微处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。
目前，ECU对外部模块的供电一般采用带有短路保护功能的高端驱动芯片的方式进行高端驱动输出，当输出端短路时，通过芯片内部短路保护功能实现关断，从而对输出端的短路保护，但是，采用高端驱动芯片往往存在四个方面的问题：第一方面，在输出端发生短路时，需要通过高端驱动芯片内部的计算，确定短路故障的发声，再输出关断信号关断驱动，反应时间过长，通常会达到几百毫秒，在高端驱动芯片反应的过程中可能会导致外部模块的烧毁；第二方面，往往电流过大会造成高端驱动芯片过热，过热的高端驱动芯片可能会影响ECU的使用和寿命；第三方面，采用高端驱动芯片成本高；第四方面，采用高端驱动芯片驱动对外部模块供电的方式，由于高端驱动芯片的功能已经固化，因此，通常难以实现外部模块开路诊断功能。
因此，如何降低高端驱动输出短路保护反应时间成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种高端驱动电路以解决高端驱动输出短路保护反应时间过长的问题。
为此，根据第一方面，本发明实例提供了一种高端驱动电路，包括：
短路保护模块，与负载连接，用于在负载短路时生成负载短路信号；驱动电路模块，驱动电路模块的控制端与短路保护模块连接，另两端分别与第一电源和负载连接，在驱动电路模块的控制端接收到负载短路信号时，断开负载与第一电源的连接。
可选地，短路保护模块包括：第一电阻，设置在驱动电路模块的控制端和负载之间。
可选地，高端驱动电路还包括：开路诊断模块，设置在负载和控制器之间，用于在控制器输出的有效电平到来之前向控制器反馈负载的开路状态。
可选地，开路诊断模块包括：用于依次串联在第二电源和地之间的第二电阻、第三电阻和第四电阻；第二电阻和第三电阻的连接节点用于连接至负载；第三电阻和第四电阻的连接节点连接至控制器。
可选地，驱动电路模块包括：第一晶体管，第一晶体管的控制极与控制器连接，第一晶体管的第二极接地；第二晶体管，第二晶体管的控制极与第一晶体管的第一极连接，第二晶体管的第二极与第一电源连接，第二晶体管的第一极与负载连接。
可选地，驱动电路模块还包括：第五电阻，用于设置在第一晶体管的控制极和控制器之间；第六电阻，用于设置在第一晶体管第一极和第二晶体管的控制极之间；第七电阻，用于设置在第二晶体管的控制极和第二极之间。
根据第二方面，本发明实施例还提供了一种车载电子系统，包括：
车载负载；第一电源，用于提供第一电源信号；上述实施例描述的高端驱动电路。
本发明实例提供的高端驱动电路，通过短路保护模块与负载连接，用于在负载短路时生成负载短路信号；驱动电路模块，驱动电路模块的控制端与短路保护模块连接，另两端分别与第一电源和负载连接，在驱动电路模块的控制端接收到负载短路信号时，断开负载与第一电源的连接。从而，在负载短路时，短路保护模块与负载连接的一端的电压降为零，短路保护模块与控制端连接的另一端的电压也降为零，驱动电路模块的控制端响应短路保护模块的零电压，关断驱动电路模块，已断开向负载输出的第一电源信号，进而，可以通过硬件反馈直接关断输出，节省短路保护的反应时间，在负载发生短路故障时较为快速有效对车载电子系统进行了保护，同时利用供电电路代替高端驱动芯片驱动负载节约成本，提高市场竞争力。
本发明实施例提供的车载电子系统，通过第一电源提供第一电源信号，第一电源信号通过高端驱动电路驱动车载负载，从而，可以实现在车载负载短路时，快速的关断第一电源信号，进而，较为有效的保证了车载负载的安全，提高了车辆安全性能；用高端驱动电路代替高端驱动芯片，降低成本，提高市场竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例的高端驱动电路的示意图；
图2示出了本发明另一实施例的高端驱动电路的示意图；
图3示出了本发明实施例的车载电子系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供了一种高端驱动电路，如图1所示，该高端驱动电路包括：
短路保护模块20，与负载连接，用于在负载短路时生成负载短路信号。在具体的实施例中，在负载和驱动电路10控制端之间设置有短路保护模块20，当负载发生短路故障时，输出端的电压降为零，则短路保护模块20与负载连接的一端的电压为零，与驱动电路模块20连接的另一端的电压也同时降为零。此时，驱动电路模块10的控制端的电压也被下拉为零。或被降为无效电平，例如，被短路保护模块下拉为低电平。
驱动电路模块10，驱动电路模块10的控制端与短路保护模块20连接，另两端分别与第一电源和负载连接，在驱动电路模块10的控制端接收到负载短路信号时，断开负载与第一电源的连接。在具体的实施例中，驱动电路模块10的电源输入端连接第一电源，驱动电路模块的输出端连接负载，控制器输出电平信号作为驱动电路模块10的控制信号，控制驱动电路模块10的开通与关闭，在控制器输出有效电平时，驱动电路模块10在该有效电平信号的驱动下打开，第一电源可以通过驱动电路模10块实现对负载供电，例如，控制器可以为CPU，可以通过CPU的通用输入/输出(General Purpose Input Output，GPIO)端口输出高电平信号，驱动电路模10在高电平信号的驱动下打开，第一电源可以输出实现对负载供电；也可以通过CPU的GPIO端口输出低电平信号，驱动电路模块10在低电平信号的驱动下关闭，第一电源停止输出，停止对负载供电。
驱动电路模块10响应短路信号关闭，以断开向负载输出的第一电源信号。在具体的实施例中，驱动电路模块10的控制端与短路保护模块20的另一端连接，在短路保护模块20的电压被下拉为零时，驱动电路模块10响应短路保护模块20的零电位电压，驱动电路模块10的控制端的电压也被下拉为零或被降为无效电平，例如，被短路保护模块下拉为低电平，驱动电路模块20在低电平的驱动下断开向负载输出第一电源停止输出，停止对负载供电，保护发生短路的负载。
在本实施例中，短路保护模20块还用于在负载的短路故障移除后，停止向驱动电路模块10的控制端反馈短路信号，以使驱动电路模块10继续响应控制器输出的有效电平打开，向负载输出第一电源信号。
作为可选的实施例，短路保护模块20包括：第一电阻R1，设置在驱动电路模块的控制端和负载之间。在具体的实施例中，第一电阻R1可以为等效电阻，对反馈信号起限流作用，可以包含其他电阻等元件。在本实施例中，短路保护模块20还用于向控制端反馈第一电源信号作为驱动电路模块10的有效电平，以保持驱动电路模块10的打开状态。
作为可选的实施例，驱动电路模块10可以包括：第一晶体管Q1，第一晶体管Q1的控制极与控制器连接，第一晶体管Q1的第二极接地；第二晶体管Q2，第二晶体管Q2的控制极与第一晶体管Q2的第一极连接，第二晶体管Q2的第二极与第一电源连接，第二晶体管Q2的第一极与负载连接。
作为可选的实施例，驱动电路模块10还可以包括：第五电阻R5，设置在第一晶体管Q1的控制极和控制器之间；第六电阻R6，设置在第一晶体管Q1的第一极和第二晶体管Q2的控制极之间；第七电阻R7，设置在第二晶体管Q2的控制极和第二极之间。
本发明实例提供的高端驱动电路，通过短路保护模块与负载连接，用于在负载短路时生成负载短路信号；驱动电路模块，驱动电路模块的控制端与短路保护模块连接，另两端分别与第一电源和负载连接，在驱动电路模块的控制端接收到负载短路信号时，断开负载与第一电源的连接。从而，在负载短路时，短路保护模块与负载连接的一端的电压降为零，短路保护模块与控制端连接的另一端的电压也降为零，驱动电路模块的控制端响应短路保护模块的零电压，关断驱动电路模块，已断开向负载输出的第一电源信号，进而，可以通过硬件反馈直接关断输出，节省反应时间，在负载发生短路故障时较为快速有效对车载电子系统进行了保护，同时利用供电电路代替高端驱动芯片驱动负载节约成本，提高市场竞争力。
为解决高端驱动芯片驱动对负载供电的方式难以实现负载开路诊断功能，本实施例提供的高端驱动电路，如图2所示，该高端驱动电路包括：
短路保护模块20，与负载连接，用于在负载短路时生成负载短路信号。
驱动电路模块10，驱动电路模块10的控制端与短路保护模块20连接，另两端分别与第一电源和负载连接，在驱动电路模块10的控制端接收到负载短路信号时，断开负载与第一电源的连接。
开路诊断模块30，设置在负载和控制器之间，用于在控制器输出的有效电平到来之前向控制器反馈负载的开路状态。具体地，开路诊断模块30包括：用于依次串联在第二电源和地之间的第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；第二电阻R2和第三电阻R3的连接节点用于连接至负载；第三电阻R3和第四电阻R4的连接节点连接至控制器。在具体的实施例中，开路诊断需要在驱动电路模块10打开之前进行，开路诊断模块30的一端连接第二电源，开路诊断模块30的另一端连接控制器，例如，可以连接控制器的模数转换(A/D)端口，在对负载进行开路诊断时，可以将负载等效为一个等效电阻R，控制器采集第二电源通过第二电阻R2和负载的等效电阻R到下端第三电阻R3和第四电阻R4即分压电阻的分压信号进行判断，在无开路故障发声时，负载的等效电阻R存在，在开路故障时，负载的等效电阻R断开，在无开路故障时控制器采集到的第一分压信号与在开路故障时采集到的第二分压信号不同，可以根据采集的分压信号判断负载是否开路。
具体地，假设第二电源的电压为V2，在无开路故障时，控制器采集的第一分压信号为VAD1，在开路故障时，控制器采集的第二分压信号为VAD2，在本实施例中可以将第一分压信号设置为预设分压信号，第二分压信号为诊断电压信号，预设分压信号和诊断分压信号可以由如下公式表示：
当控制器采集的到诊断分压信号与预设分压信号不一致时，可以判断为负载开路。
本发明实例提供的高端驱动电路，通过短路保护模块，与负载连接，用于在负载短路时生成负载短路信号，的控制端与短路保护模块连接，另两端分别与第一电源和负载连接，在驱动电路模块的控制端接收到负载短路信号时，断开负载与第一电源的连接；设置在负载和控制器之间，用于在控制器输出的有效电平到来之前向控制器反馈负载的开路状态。从而，可以通过硬件反馈直接关断输出，节省反应时间，控制器采集分压电阻对第二电源的诊断分压信号，根据诊断分压信号与预设分压信号对比得出负载的开路状态。进而，在负载发生短路故障时较为快速有效对车载电子系统进行了保护，在负载发生开路故障时，能有效的对开路进行检测；同时利用供电电路代替高端驱动芯片驱动负载节约成本，提高市场竞争力。
本发明实施例还提供了一种车载电子系统，如图3所示，该车载电子系统包括：
车载负载100；第一电源200，用于提供第一电源信号；上述实施例描述的高端驱动电路300。在具体的实施例中，车载负载为车载电子系统的电子电路，例如，电动天窗、发动机和影音系统电路等。第一电源200可以由汽车的蓄电装置提供，通过高端驱动电路300实现对车载负载100供电。
本发明实施例提供的车载电子系统，通过第一电源提供第一电源信号，第一电源信号通过高端驱动电路驱动车载负载，从而，可以实现在车载负载短路时，快速的关断第一电源信号，进而，较为有效的保证了车载负载的安全，提高了车辆安全性能；用高端驱动电路代替高端驱动芯片，降低成本，提高市场竞争力。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (7)

1.一种高端驱动电路，其特征在于，包括：
短路保护模块(20)，与负载连接，用于在负载短路时生成负载短路信号；
驱动电路模块(10)，所述驱动电路模块(10)的控制端与所述短路保护模块(20)连接，另两端分别与第一电源和所述负载连接，在所述驱动电路模块(10)的控制端接收到所述负载短路信号时，断开所述负载与所述第一电源的连接。
2.根据权利要求1所述的高端驱动电路，其特征在于：所述短路保护模块(20)包括：
第一电阻(R1)，设置在所述驱动电路模块(10)的控制端和所述负载之间。
3.根据权利要求1或2所述的高端驱动电路，其特征在于，还包括：
开路诊断模块(30)，设置在所述负载和所述控制器之间，用于在控制器输出的有效电平到来之前向所述控制器反馈所述负载的开路状态。
4.根据权利要求3所述的高端驱动电路，其特征在于，所述开路诊断模块(30)包括：用于依次串联在第二电源和地之间的第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)；所述第二电阻(R2)和所述第三电阻(R3)的连接节点用于连接至所述负载；所述第三电阻(R3)和第四电阻(R4)的连接节点连接至所述控制器。
5.根据权利要求1或2所述的供电电路，其特征在于，所述驱动电路模块(10)包括：
第一晶体管(Q1)，所述第一晶体管的控制极与所述控制器连接，所述第一晶体管(Q1)的第二极接地；
第二晶体管(Q2)，所述第二晶体管(Q2)的控制极与所述第一晶体管(Q1)的第一极连接，所述第二晶体管(Q2)的第二极与所述第一电源连接，所述第二晶体管(Q2)的第一极与所述负载连接。
6.根据权利要求5所述的供电电路，其特征在于，所述驱动电路模块(10)还包括：
第五电阻(R5)，设置在所述第一晶体管(Q1)的控制极和所述控制器之间；
第六电阻(R6)，设置在所述第一晶体管(Q1)第一极和所述第二晶体管(Q2)的控制极之间；
第七电阻(R7)，用于在所述第二晶体管(Q2)的控制极和第二极之间。
7.一种车载电子系统，其特征在于，包括：
车载负载；
第一电源，用于提供第一电源信号；
如权利要求1-6任意一项所述的高端驱动电路。
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