CN110154941B - 一种带精确开路检测的低边驱动电路及其检测方法 - Google Patents

一种带精确开路检测的低边驱动电路及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种带精确开路检测的低边驱动电路及其检测方法，至少包括用于驱动负载的驱动电路、以及连接在所述驱动电路的负载输出端的检测电路，所述驱动电路的驱动信号输入端与车辆MCU连接以获取驱动信号；所述负载输出端还与负载连接；所述负载的另一端与外部电源连接；所述检测电路将负载的电阻值转化为电压值，并与设定好的开路电压值进行比较，从而控制所述驱动电路通断。其有益效果在于：车辆可精确检测到低边驱动器所驱动的负载是否开路，进而提醒驾驶者排除异常，降低驾驶风险。

Description

一种带精确开路检测的低边驱动电路及其检测方法
技术领域
本申请涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种带精确开路检测的低边驱动电路及其检测方法。
背景技术
目前，工程机械车辆上配置了很多大功率设备，通常用低边驱动器（LowSideDriver）去驱动负载，比如起开关作用的继电器、起报警作用的灯泡、起警报作用的喇叭等；通常采用以下方案，低边驱动器的输入控制脚由车辆MCU控制低边驱动器开启和关闭。而对于工程车辆来说，经常在雨天、颠簸区域等场景工作；这就导致这些负载损坏的可能性大大增加，比如：继电器断路导致不能正确开关、灯泡丝断了等，导致起不了报警提示作用；喇叭断了，导致本该提醒驾驶员周围存在危险情况的喇叭起不了作用。从而使车辆功能异常，甚至可能让驾驶员陷入危险。
发明内容
本申请为了解决上述技术问题，本申请提供一种带精确开路检测的低边驱动电路，至少包括用于驱动负载的驱动电路、以及连接在驱动电路的负载输出端的检测电路，所述驱动电路的驱动信号输入端与车辆MCU连接以获取驱动信号；所述负载输出端还与负载连接；所述负载的另一端与外部电源连接；所述检测电路(1)将负载(Rload)的电阻值转化为电压值，并与设定好的开路电压值进行比较，从而控制所述驱动电路通断。
可选地，所述检测电路包括电压比较器、以及与所述电压比较器的比较信号输出端连接的MOS管，所述电压比较器的正相输入端与外部电源连接并获取预先设定好的开路电压值，所述电压比较器的反相输入端与负载相连；所述MOS管的栅极与所述电压比较器连接，漏极与车辆MCU的开路检测信号端连接，源极接地；所述MOS管的漏极还与上拉电源连接。
可选地，所述正相输入端还连接有第一双二极管。
可选地，所述外部电源BAT+与所述正相输入端还连接有第一二极管、第一电阻、第二电阻以及第一电容。
可选地，所述反相输入端还连接有第二双二极管。
可选地，所述负载与所述反相输入端还连接有第二二极管，第三电阻、第四电阻以及第二电容。
可选地，所述电压比较器的比较电源输入端与上拉电源连接，所述上拉电源与所述比较电源输入端之间还连接有第三电容。
可选地，所述MOS管的栅极与所述上拉电源、所述开路检测信号端 之间分别连接有第五电阻和第六电阻；所述第六电阻与所述开路检测信号端 之间还连接有第四电容。
此外，本发明还提供了一种带精确开路检测的低边驱动电路的检测方法，包括以下步骤：
将驱动电路的驱动信号输入端置低；
判断开路检测信号端 是否与预设值相等；
若是，则负载正常，将驱动信号输入端置高 ，电路正常工作；
若不是，则负载异常，通知驾驶员进行故障排查。
可选地，所述判断开路检测信号端 是否与预设值相等包括：所述检测电路将负载的电阻值转化为电压值，并与设定好的开路电压值进行比较，从而通过开路检测信号端输出到车辆MCU。
本申请的一种带精确开路检测的低边驱动电路及其检测方法，至少包括用于驱动负载的驱动电路、以及连接在驱动电路的负载输出端的检测电路，所述驱动电路的驱动信号输入端与车辆MCU连接以获取驱动信号；所述负载输出端还与负载连接；所述负载的另一端与外部电源连接；所述检测电路(1)将负载(Rload)的电阻值转化为电压值，并与设定好的开路电压值进行比较，从而控制所述驱动电路通断。其有益效果在于：车辆可精确检测到低边驱动器所驱动的负载是否开路，进而提醒驾驶者排除异常，降低驾驶风险。
附图说明
图1为本申请实施例的检测电路的电路图；
图2为本申请实施例的驱动电路的电路图；
图3为本申请实施例的负载的示意图；
图4为本申请实施例的检测流程图；
其中，1-检测电路，2-驱动电路，Rload-负载，U2-电压比较器，Q1-MOS管，2up_LSD_ON-驱动信号输入端，up2_LSD_ON –开路检测信号端，BAT+-外部电源，LSD-负载输出端，D1-第一双二极管，D2-第二双二极管，D3-第一二极管，D4-第二二极管，R1-第一电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，R4-第四电阻，R5-第五电阻，R6-第六电阻，C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C4-第四电容，INPUT1+-正相输入端，INPUT1--反相输入端，OUTPUT1-比较信号输出端，VCC-比较电源输入端，VSS-接地端，+5V_SW-上拉电源。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。
在如图1-3所示的实施例中，本申请提供了一种带精确开路检测的低边驱动电路，至少包括用于驱动负载Rload的驱动电路2、以及连接在驱动电路2的负载输出端LSD的检测电路1，所述驱动电路2的驱动信号输入端2up_LSD_ON与车辆MCU连接以获取驱动信号；负载输出端LSD还与负载Rload连接；负载Rload的另一端与外部电源BAT+连接；检测电路1将负载Rload的电阻值转化为电压值，并与设定好的开路电压值进行比较，从而控制驱动电路2通断；在本实施例中，检测电路2包括电压比较器U2及MOS管Q1，通过电压比较器检测负载电压值与设定好的开路电压值，并将比较结果通过up2_LSD_ON反馈给车辆MCU，由车辆MCU控制驱动电路2通断；车辆可精确检测到低边驱动器所驱动的负载是否开路，进而提醒驾驶者排除异常，降低驾驶风险。其中，驱动电路采用BSP75低边驱动芯片U1，低边驱动芯片U1是通过在用电器或者驱动装置后，通过闭合地线来实现驱动装置使能。低边驱动容易实现、适用电路简化和成本控制的情况。
在一实施例中，检测电路1包括电压比较器U2、以及与电压比较器U2的比较信号输出端OUTPUT1连接的MOS管Q1，电压比较器U2的正相输入端INPUT1+与外部电源BAT+连接并获取预先设定好的开路电压值，电压比较器U2的反相输入端INPUT1-与负载相连；MOS管Q1的栅极与所述电压比较器U2连接，漏极与车辆MCU的开路检测信号端up2_LSD_ON连接，源极接地；所述MOS管Q1的漏极还与上拉电源+5V_SW连接。正相输入端INPUT1+还连接有第一双二极管D1，在本实施例中，第一双二极管D1起到钳压保护作用，防止电路过压和欠压损坏；外部电源BAT+与正相输入端INPUT1+还连接有第一二极管D3、第一电阻R1、第二电阻R2以及第一电容C1；反相输入端INPUT1-还连接有第二双二极管D2；在本实施例中，第二双二极管D2起到钳压保护作用，避免电压过高损坏电路；负载Rload与反相输入端INPUT1-还连接有第二二极管D4，第三电阻R3、第四电阻R4以及第二电容C2；在外部电源BAT+与正相输入端INPUT1+之间、负载Rload与反相输入端INPUT1-分别设置有第一二极管D3、第二二极管D4，能保证外部输入BAT+及LSD接负电源时，不会形成回路，从而起到反接保护作用。第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4分别为连接在外部电源BAT+与正相输入端INPUT1+之间、负载Rload另一端与反相输入端INPUT1-之间的分压电阻，起到分压作用；第一电容C1、第二电容C2分别为连接在外部电源BAT+与正相输入端INPUT1+之间、负载Rload另一端与反相输入端INPUT1-之间的滤波电容，起到滤波作用。
在一实施例中，电压比较器U2的比较电源输入端VCC与上拉电源+5V_SW连接，上拉电源+5V_SW与比较电源输入端VCC之间还连接有第三电容C3，第三电容C3起到滤波作用，其中，电压比较器U2还设置有接地端VSS；电压比较器通过上拉电源+5V_SW进行供电。
在一实施例中，MOS管Q1的栅极与上拉电源+5V_SW、开路检测信号端up2_LSD_ON之间分别连接有第五电阻R5和第六电阻R6；第六电阻R6与开路检测信号端up2_LSD_ON之间还连接有第四电容C4；在本实施例中，MOS管Q1的栅极通过接收来自电压比较器U2的信号，并将比较结果通过开路检测信号端up2_LSD_ON反馈给车辆MCU，由车辆MCU来控制驱动信号输入端2up_LSD_ON的通断，其中，第五电阻R5为上拉电源+5V_SW与MOS管的漏极的分压电阻，起到分压作用；第六电阻R6为开路检测信号端up2_LSD_ON与MOS管漏极的分压电阻，起到分压作用；第四电容C4起到滤波作用。
在如图4所示的实施例中，本申请还提供了一种检测方法，应用于上述的一种带精确开路检测的低边驱动电路，包括以下步骤：
将驱动电路1的驱动信号输入端2up_LSD_ON置低；
在本实施例中，车辆MCU向驱动信号输入端2up_LSD_ON输出电信号，通过输出电平信号使驱动信号输入端2up_LSD_ON置低。
判断驱动信号输入端开路检测信号端up2_LSD_ON是否与预设值相等；
在本实施例中，判断驱开路检测信号端up2_LSD_ON是否与预设值相等包括：检测电路1将负载Rload的电阻值转化为电压值,并与设定好的开路电压值进行比较，从而输出开路检测信号端up2_LSD_ON给到车辆MCU，开路检测信号端up2_LSD_ON的不同值代表不同结果。
若开路检测信号端up2_LSD_ON为高电平，则负载Rload正常，将驱动电源输入端2up_LSD_ON置高，电路正常工作；
在本实施例中，开路检测信号端up2_LSD_ON与预设值相等时，说明负载Rload正常，检测正常后，车辆MCU将驱动信号输入端2up_LSD_ON置高；进而驱动负载Rload，完成驱动工作。
若不是，则负载Rload异常，通知驾驶员进行故障排查。
在本实施例中，开路检测信号端up2_LSD_ON与预设值不相等时，说明负载Rload异常，可通过指示灯、警示语音或者在车辆的显示屏显示，通知驾驶员对车辆进行故障排查；故障排查完成后重新进行电路检测。
在本实施例中，对于每个正常的负载Rload，其阻值都在一个合适范围：Rload<=R_normal，当负载开路时，Rload会变的很大，极端情况是完全开路，Rload无穷大；因此，可根据车厂Low Side所连负载特性，设定一个合适的预设值R_abnormal，当Rload>R_abnormal时，即可判定为负载开路。
本检测方法具体实现过程如下：
开启开路检测前，先将驱动信号输入端2up_LSD_ON置低，关闭LSD。此时：
电压比较器U2的正相输入端电压Ua=( U10-U20)/(R1+R2)*R2；
电压比较器U2的负相输入端电压Ub=( U30-U40)/( Rload+R3+R4)*R4= (U10-U20) /(Rload+R3+R4)*R4；
其中，U10为外部电源BAT+的电压值，U20为第一二极管D3负极的电压值，U30为第二二极管D4正极的电压值，U40为第二二极管D4负极的电压值。
选取D3=D5，R2=R4，R1=R3+ R_abnormal；
负载Rload正常工作时，Rload<R_abnormal，故Ua<Ub，电压比较器U2输出Uc=0V，Q1不导通，因此Ud电压为上拉5V，其中，Ud为开路检测信号端up2_LSD_ON；
当负载Rload开路，即Rload>R_abnormal 时，Ua>Ub，电压比较器U2输出Uc=5V，Q1导通，因此R8通过Q1下拉到地，Ud等于0V，其中，Ud为开路检测信号端up2_LSD_ON。
完成上述检测过程后，可准确知道负载开断情况。
若开路检测信号端up2_LSD_ON电压值=5V，则负载正常，车辆MCU可将驱动信号输入端2up_LSD_ON打开，负载Rload正常工作。
若开路检测信号端up2_LSD_ON电压值=0V，车辆MCU可识别到负载Rload断路， 并根据实际需要采取策略提醒驾驶者Low Side负载异常，直至负载Rload开路故障被排除，再重新打开2up_LSD_ON ，使得负载Rload正常工作。
上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种带精确开路检测的低边驱动电路，其特征在于：至少包括用于驱动负载（Rload）的驱动电路（2）、以及连接在所述驱动电路（2）的负载输出端（LSD）的检测电路（1），所述驱动电路（2）的驱动信号输入端（2up_LSD_ON）与车辆MCU连接以获取驱动信号；所述负载输出端（LSD）还与负载（Rload）连接；所述负载（Rload）的另一端与外部电源（BAT+）连接；所述检测电路（1）将负载（Rload）的电阻值转化为电压值，并与设定好的开路电压值进行比较，从而控制所述驱动电路（2）通断；
其中，所述检测电路（1）包括电压比较器（U2）、以及与所述电压比较器（U2）的比较信号输出端（OUTPUT1）连接的MOS管（Q1），所述电压比较器（U2）的正相输入端（INPUT1+）与外部电源（BAT+）连接并获取预先设定好的开路电压值，所述电压比较器（U2）的反相输入端（INPUT1-）与负载相连；所述MOS管（Q1）的栅极与所述电压比较器（U2）连接，漏极与车辆MCU的开路检测信号端（up2_LSD_ON）连接，源极接地；所述MOS管（Q1）的漏极还与上拉电源（+5V_SW）连接。
2.根据权利要求1所述的一种带精确开路检测的低边驱动电路，其特征在于，所述正相输入端（INPUT1+）还连接有第一双二极管（D1）。
3.根据权利要求2所述的一种带精确开路检测的低边驱动电路，其特征在于，所述外部电源（BAT+）与所述正相输入端（INPUT1+）还连接有第一二极管（D3）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）以及第一电容（C1）。
4.根据权利要求1所述的一种带精确开路检测的低边驱动电路，其特征在于，所述反相输入端（INPUT1-）还连接有第二双二极管（D2）。
5.根据权利要求4所述的一种带精确开路检测的低边驱动电路，其特征在于，所述负载（Rload）与所述反相输入端（INPUT1-）还连接有第二二极管（D4），第三电阻（R3）、第四电阻（R4）以及第二电容（C2）。
6.根据权利要求1所述的一种带精确开路检测的低边驱动电路，其特征在于，所述电压比较器（U2）的比较电源输入端（VCC）与上拉电源（+5V_SW）连接，所述上拉电源（+5V_SW）与所述比较电源输入端（VCC）之间还连接有第三电容（C3）。
7.根据权利要求1所述的一种带精确开路检测的低边驱动电路，其特征在于，所述MOS管（Q1）的栅极与所述上拉电源（+5V_SW）、所述开路检测信号端（up2_LSD_ON）之间分别连接有第五电阻（R5）和第六电阻（R6）；所述第六电阻（R6）与所述开路检测信号端（up2_LSD_ON）之间还连接有第四电容（C4）。
8.包括权利要求1-7任一项所述的一种带精确开路检测的低边驱动电路的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将驱动电路（2）的驱动信号输入端（2up_LSD_ON）置低；
判断开路检测信号端（up2_LSD_ON）是否与预设值相等；
若是，则负载（Rload）正常，将驱动信号输入端（2up_LSD_ON）置高，电路正常工作；
若不是，则负载（Rload）异常，通知驾驶员进行故障排查。
9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述判断开路检测信号端（up2_LSD_ON）是否与预设值相等包括：所述检测电路（1）将负载（Rload）的电阻值转化为电压值，并与设定好的开路电压值进行比较，从而通过开路检测信号端（up2_LSD_ON）输出到车辆MCU。
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