CN108683152A - 一种汽车电子大电流过流保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车电子大电流过流保护电路，包括MOS管驱动电路，所述MOS管驱动电路的输入端与驱动控制模块的输出相连，输出端与负载模块相连，还包括运算放大电路和保护电路，所述运算放大电路的输入端与MOS管驱动电路的输出端相连，输出端与所述保护电路的输入端相连，所述保护电路的输出端与MOS管驱动电路的输入端相连。本发明提高功率电路的过流保护能力同时降低控制器系统成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种过流保护电路，特别是涉及一种汽车电子大电流过流保护电路。
背景技术
常规过流保护电路主要针对小电流的过流保护，而大电流的过流保护设计主要使用集成器件，成本较高，同时集成器件现有型号少，可选择性低。部分大电流过流保护设计使用采样电阻方案，通过对采样电阻进行电流采样，再利用软件算法实现对负载的保护，该方案具有响应时间慢的缺点，甚至无法实现对控制器的及时保护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车电子大电流过流保护电路，提高功率电路的过流保护能力同时降低控制器系统成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种汽车电子大电流过流保护电路，包括MOS管驱动电路，所述MOS管驱动电路的输入端与驱动控制模块的输出相连，输出端与负载模块相连，还包括运算放大电路和保护电路，所述运算放大电路的输入端与MOS管驱动电路的输出端相连，输出端与所述保护电路的输入端相连，所述保护电路的输出端与MOS管驱动电路的输入端相连。
正常工作时，所述MOS管驱动电路正常工作，所述运算放大电路和保护电路不工作；当出现过流异常时，所述运算放大电路和保护电路工作，同时断开所述MOS管驱动电路。
所述MOS管驱动电路包括MOS管、第二电阻和第五电阻，所述MOS管的栅极通过第二电阻与驱动控制模块的输出相连、漏极接地、源极与负载模块相连；所述第五电阻的一端与驱动控制模块的输出相连，另一端与所述MOS管的漏极相连。
所述运算放大电路包括运算放大器、第一电阻、第六电阻、第八电阻和电容；所述运算放大器的正相输入端通过第一电阻与所述MOS管的源极相连、反相输入端通过第六电阻与所述MOS管的漏极相连，输出端与所述保护电路的输入端相连；所述运算放大器的正相输入端和反相输入端之间还连接有电容；所述第八电阻的一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端与所述运算放大器的反相输入端相连。
所述保护电路包括晶体管、第三电阻、第四电阻和第七电阻；所述第四电阻的一端与运算放大电路的输出端相连，另一端与所述晶体管的基极相连，所述第七电阻的一端与第四电阻的另一端相连，另一端接地；所述晶体管的发射极接地、集电极通过第三电阻与所述MOS管驱动电路的输入端相连。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明使用分立器件实现功率电路的大电流过流保护功能，降低控制器成本，同时保护措施为硬件保护，无需软件介入，具有响应时间快优点。
附图说明
图1是本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种汽车电子大电流过流保护电路，如图1所示，包括MOS管驱动电路，所述MOS管驱动电路的输入端与驱动控制模块的输出相连，输出端与负载模块相连，还包括运算放大电路和保护电路，所述运算放大电路的输入端与MOS管驱动电路的输出端相连，输出端与所述保护电路的输入端相连，所述保护电路的输出端与MOS管驱动电路的输入端相连。正常工作时，所述MOS管驱动电路正常工作，所述运算放大电路和保护电路不工作；当出现过流异常时，所述运算放大电路和保护电路工作，同时断开所述MOS管驱动电路。
其中，MOS管驱动电路包括N-MOS管Q1、第二电阻R2和第五电阻R5，所述N-MOS管Q1的栅极通过第二电阻R2与驱动控制模块的输出相连、漏极接地、源极与负载模块相连；所述第五电阻R5的一端与驱动控制模块的输出相连，另一端与所述N-MOS管Q1的漏极相连。
运算放大电路包括运算放大器U1、第一电阻R1、第六电阻R6、第八电阻R8和电容C1；所述运算放大器U1的正相输入端通过第一电阻R1与所述N-MOS管Q1的源极相连、反相输入端通过第六电阻R6与所述N-MOS管Q1的漏极相连，输出端与所述保护电路的输入端相连；所述运算放大器U1的正相输入端和反相输入端之间还连接有电容C1；所述第八电阻R8的一端与所述运算放大器U1的输出端相连，另一端与所述运算放大器U1的反相输入端相连。
所述保护电路包括NPN晶体管Q2、第三电阻R3、第四电阻R4和第七电阻R7；所述第四电阻R4的一端与运算放大电路的输出端相连，另一端与所述NPN晶体管Q2的基极相连，所述第七电阻R7的一端与第四电阻R4的另一端相连，另一端接地；所述NPN晶体管Q2的发射极接地、集电极通过第三电阻R3与所述MOS管驱动电路的输入端相连。
本实施方式中的负载模块可以是加载电机或加热丝等大功率器件，当系统正常工作时，驱动控制模块输出高电平使N-MOS管Q1导通，导通后的N-MOS管Q1的漏极为低电平，N-MOS管漏极与源极基本无压差，漏极和源极的差分电压经过输入电阻R1和R6进入运算放大器，将漏源差分电压放大，放大后的电压经过由第四电阻和第七电阻构成的分压电路输入给NPN晶体管Q2，由于漏极与源极基本无压差，因此放大后的驱动电压为低电平(小于0.3V)无法使晶体管Q2导通，晶体管Q2的集电极仍为高电平，系统正常工作无异常。
当系统在工作过程中，负载模块端口发生故障短路到电源时，N-MOS管Q1由于Rds电阻的存在，导致N-MOS管Q1的漏极与源极之间的电压迅速抬升，抬升后的漏源电压经过运算放大器放大后，输入到晶体管Q2的基极，晶体管Q2被迅速打开，晶体管Q2的集电极被拉低到低电平，驱动N-MOS管被切断，从而实现大电流过流保护功能。
本实施方式中，运算放大电路的放大倍数可以通过调节第一电阻R1、第六电阻R6以及第八电阻R8的阻值进行设置。晶体管Q2工作电压临界值的调整可以通过调节第四电阻R4和第七电阻R7的分压比实现。
本实施方式的过流保护电路主要参数见表1：
| 特性参数 | 范围 |
| MCU驱动电压 | 2V～30V |
| 过流保护能力 | 0A～100A |
| MOS管漏源差分电压放大倍数 | 0～100倍 |
| 过流保护响应时间 | ≤1us |
| 工作温度 | -40℃～125℃ |
表1
不难发现，本发明使用分立器件实现功率电路的大电流过流保护功能，降低控制器成本，同时保护措施为硬件保护，无需软件介入，具有响应时间快优点。
Claims (5)
1.一种汽车电子大电流过流保护电路，包括MOS管驱动电路，所述MOS管驱动电路的输入端与驱动控制模块的输出相连，输出端与负载模块相连，其特征在于，还包括运算放大电路和保护电路，所述运算放大电路的输入端与MOS管驱动电路的输出端相连，输出端与所述保护电路的输入端相连，所述保护电路的输出端与MOS管驱动电路的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的汽车电子大电流过流保护电路，其特征在于，正常工作时，所述MOS管驱动电路正常工作，所述运算放大电路和保护电路不工作；当出现过流异常时，所述运算放大电路和保护电路工作，同时断开所述MOS管驱动电路。
3.根据权利要求1所述的汽车电子大电流过流保护电路，其特征在于，所述MOS管驱动电路包括MOS管、第二电阻和第五电阻，所述MOS管的栅极通过第二电阻与驱动控制模块的输出相连、漏极接地、源极与负载模块相连；所述第五电阻的一端与驱动控制模块的输出相连，另一端与所述MOS管的漏极相连。
4.根据权利要求3所述的汽车电子大电流过流保护电路，其特征在于，所述运算放大电路包括运算放大器、第一电阻、第六电阻、第八电阻和电容；所述运算放大器的正相输入端通过第一电阻与所述MOS管的源极相连、反相输入端通过第六电阻与所述MOS管的漏极相连，输出端与所述保护电路的输入端相连；所述运算放大器的正相输入端和反相输入端之间还连接有电容；所述第八电阻的一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端与所述运算放大器的反相输入端相连。
5.根据权利要求1所述的汽车电子大电流过流保护电路，其特征在于，所述保护电路包括晶体管、第三电阻、第四电阻和第七电阻；所述第四电阻的一端与运算放大电路的输出端相连，另一端与所述晶体管的基极相连，所述第七电阻的一端与第四电阻的另一端相连，另一端接地；所述晶体管的发射极接地、集电极通过第三电阻与所述MOS管驱动电路的输入端相连。
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| JP2008263760A (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Yazaki Corp | 過電流保護装置 |
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| CN208386122U (zh) * | 2018-06-29 | 2019-01-15 | 上海拓为汽车技术有限公司 | 一种汽车电子大电流过流保护电路 |
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