CN111162510A - 具有快速保护功能的负载驱动电路及其保护方法 - Google Patents

具有快速保护功能的负载驱动电路及其保护方法 Download PDF

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Abstract

一种具有快速保护功能的负载驱动电路，包括控制电路和开关管；负载驱动电路的第一输出端和第二输出端用于分别连接负载的两端，且其中一个输出端与所述开关管的作为动点的那一个导通端连接，另一个输出端用于连接电源或地；控制电路的输入端与开关管的作为动点的那一个导通端连接，控制电路的输出端与开关管的控制端连接，控制电路用于根据动点的电压信号和控制电路输出给开关管的PWM信号判断负载驱动电路的输出是否出现异常，在负载驱动电路的输出出现异常时关闭开关管。本发明还公开了一种负载驱动电路的快速保护方法。本发明能快速地检测到负载驱动电路的输出端出现短路或者断路的异常情况，并做出响应。

Description

具有快速保护功能的负载驱动电路及其保护方法
技术领域
本发明涉及负载驱动电路的保护技术。
背景技术
感性负载和相关的驱动电路应用广泛。很多执行器如电磁阀、电机等等均为感性负载，感性负载一般使用PWM方式驱动，其驱动电路主要由功率半导体器件组成。为了提高驱动效率和优化散热设计，要求半导体器件具有低导通电阻和快速的开通、关断能力。在驱动电路的输出端出现异常(如短路)时,会有异常的超出半导体器件规格或者感性负载规格的大电流出现，从而造成异常的大功率损耗。为了保护驱动电路和负载，需要驱动电路具有针对输出端的可能异常情况进行相应保护的电路设计。保护的难点在于响应时间。对于半导体开关如MOS管而言，在电压一定时，同一个MOS管的安全工作范围和保护响应时间与流过该MOS管的电流的大小密切相关：1)当MOS管中通过的电流大小一定，则允许的最长保护响应时间是一定的。在该最长保护响应时间范围内，大功率损耗的持续时间短，则MOS管工作在安全工作范围之内，若超过该最长保护响应时间范围，大功率损耗的持续时间长，则MOS管超出了安全工作范围；2)MOS管中通过的电流越大，就要求越短的保护响应时间。.
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有快速保护功能的负载驱动电路，其能快速地检测到负载驱动电路的输出端出现短路或者断路的异常情况，并做出响应。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种负载驱动电路的快速保护方法。
根据本发明的一个方面提供了一种具有快速保护功能的负载驱动电路，包括控制电路、开关管、第一输出端和第二输出端；开关管串联在电源向负载供电的供电回路中，所述开关管具有控制端、第一导通端和第二导通端；控制电路的输出端与开关管的控制端连接，用以输出PWM信号至开关管，控制开关管的导通与关断，负载驱动电路的第一输出端和第二输出端用于分别连接负载的两端，且其中一个输出端与开关管的作为动点的那一个导通端连接，另一个输出端用于连接电源或地；其中，控制电路的输入端与开关管的作为动点的那一个导通端连接，控制电路用于根据动点的电压信号和控制电路输出给开关管的PWM信号判断负载驱动电路的输出是否出现异常，在负载驱动电路的输出出现异常时关闭所述开关管。
根据本发明的另一方面，还提供了一种负载驱动电路的快速保护方法，负载驱动电路包括控制电路、开关管、第一输出端和第二输出端；开关管具有控制端、第一导通端和第二导通端；控制电路的输出端与开关管的控制端连接；负载驱动电路的第一输出端和第二输出端分别连接负载的两端，且其中一个输出端与所述开关管的作为动点的那一个导通端连接，另一个输出端连接电源或地；该负载驱动电路的快速保护方法包括以下步骤：根据动点的电压信号和控制电路输出给开关管的PWM信号判断负载驱动电路的输出是否出现异常，在负载驱动电路的输出出现异常时关闭开关管。
本发明至少具有以下技术效果：
本发明实施例利用开关管的驱动信号与开关管的动点电压在正常工作模式下和负载驱动电路的输出端出现异常的情况下具有不同的对应关系，直接对开关管的驱动信号与开关管的动点电压进行比较，从而能快速地检测到负载驱动电路的输出端出现短路或者断路的异常情况，并关断开关管，提供了可靠的负载短路、负载驱动电路的输出端短路到电源、负载驱动电路的输出端端口短路到地的保护，提高了负载驱动电路的安全性和可靠性，并使得负载驱动电路可以使用安全工作范围更小的开关管半导体器件，达到降低成本的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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示出了根据本发明第一实施例的具有快速保护功能的负载驱动电路的电路原理图。
图2示出了根据本发明第一实施例的限流电路的电路原理图。
图3示出了根据本发明第二实施例的具有快速保护功能的负载驱动电路的电路原理图。
图4示出了根据本发明第三实施例的具有快速保护功能的负载驱动电路的电路原理图。
图5示出了根据本发明第四实施例的具有快速保护功能的负载驱动电路的电路原理图。
图6示出了根据本发明第五实施例的具有快速保护功能的负载驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
对于主动半导体器件例如MOS管(MOSFET)来说，控制其栅源电压VGS的大小可以控制MOS管漏极D和源极S的开通或者关断。根据与MOS管的VGS的大小相关的MOS管驱动信号VC，MOS管的漏极源极具有3种状态：1)驱动信号VC稳定并且使VGS电压达到MOS管导通的输入要求，此时MOS管的漏极源极导通；2)驱动信号VC稳定并且使VGS电压达到MOS管关断的输入要求，此时MOS管的漏极源极关断；3)驱动信号VC处在由高到低或者由低到高的变化中，此时相应的VGS电压也在变化中，MOS管的漏极源极处在开通或者关断的转化过程中。第三种状态称为“暂态”，对于周期性的VGS控制信号来控制MOS管通断的应用，暂态的时间相对于一个信号周期来说很短暂。
对于使用诸如MOS管的主动半导体器件做开关控制的电路，MOS管的开通或者关断使电流流经不同的路径，相关电路也具有3种不同的状态：1)MOS管的漏极源极导通；2)MOS管的漏极源极关断；3)MOS管处在导通与关断的转化过程中。同样的，第三种状态是暂态，并且占周期性通断的周期很短。在电路拓扑中，假如开关是关断的，通常在开关两端会有一个大的关断电压降，记为VOFF，如果开关是导通的,在开关两端的导通电压降会很低，记为VON。在电路拓扑中,如果MOS管的漏级D在电路的两种状态中都保持相同的电压VD(相对于参考地)，则源级S的电压VS在开通状态下为VS＝VD-VON，在关断状态下为VS＝VD-VOFF，因此源级电压VS在开通和关断两种状态下有较大的差异。如果MOS管的源级S在电路的两种状态下都保持相同的电压VS，则漏级D的电压VD在开通状态下为VD＝VS+VON，在关断状态下为VD＝VS+VOFF，因此漏级电压VD在开通和关断两种状态下有较大的差异。对于其它类型的开关管，如IGBT管等，也同样具有上述特点。在下文中，把开关管的两个导通端(非控制端)中在开通、关断状态下相对于参考地有较大电压差异的那个导通端称为“动点”。
为了便于说明，将驱动信号VC和开关管的动点都抽象成逻辑高和逻辑低信号，即，在开关管处于开通、关断两种状态中，把VC及动点相对电压高的状态记录为逻辑高，相对电压低的状态记录为逻辑低。因为VC的逻辑状态变化总是能够引起开关的导通或者关断，并相应地引起动点的逻辑状态变化，VC状态和动点状态具有唯一的逻辑关联，进而可以使用逻辑门器件来处理相关的信号。如果VC或者动点的电压信号不适合直接输入到逻辑门电路里，则需要电压转换电路，电压转换电路以VC或者动点的电压信号为输入,输出为适合逻辑门输入的信号。经过电平转换后，VC相关的状态和动点相关的状态仍然具有唯一的逻辑关联，一旦线路的拓扑确定，VC状态和动点状态之间的关系是下面两类之一：
A类 B类
V<sub>C</sub>逻辑高,造成动点逻辑高 V<sub>C</sub>逻辑高,造成动点逻辑低
V<sub>C</sub>逻辑低,造成动点逻辑低 V<sub>C</sub>逻辑低,造成动点逻辑高
以A类为例，在第一种状态和第二种状态下，VC和动点的逻辑状态应该相同。如果把VC和动点的逻辑状态输入到两输入异或门的两个输入端时，得到异或门的输出真值表为：
Figure BDA0002393451800000041
Figure BDA0002393451800000051
其中，H代表高电平，L代表低电平。在VC和开关管处在暂态时,由于电路的延时，当VC到达相应的逻辑电平时,动点的逻辑电平不能立刻转换为和当前VC相对应的逻辑电平.因此暂态时逻辑门会输出和正常状态相反的状态.暂态只持续很短的时间，可以在逻辑门的输出端增加低通滤波电路来过滤掉暂态。使侦测电路只对超过暂态时间的异常做响应。
实际应用中只检测电路的第一种状态和第二种状态即可以判断电路的工作状态是否出现异常。
当异常状态出现,比如线路中的动点被短路到电压源或者参考地，则动点电压被短路所影响，动点电压不能随VC信号的控制而改变，以A类为例
Figure BDA0002393451800000052
驱动信号Vc是一个周期性的PWM信号，会在高、低电平之间周期性地转换。因此，上述的短路异常状况总会被侦测到。类似地，负载断路后因为没有负载电流,动点的电压状态会固定为高电平或者低电平，不会随Vc的控制而变化，因此也能侦测出来。由于负载断路不会造成大电流,所以对断路的保护没有高响应时间的要求。
类似地，对于B类，正常情况下，动点电压也应当随Vc信号的控制而改变。当异常状态出现,比如线路中的动点被短路到电压源或者参考地，则动点电压被短路所影响，动点电压不能随VC信号的控制而改变。驱动信号Vc是一个周期性的PWM信号，会在高、低电平之间周期性地转换。因此，短路、断路的异常状况同样会被侦测到。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
图1示出了根据本发明第一实施例的具有快速保护功能的负载驱动电路的电路原理图。
请参阅图1。根据本发明第一实施例的具有快速保护功能的负载驱动电路，包括控制电路、开关管M1、第一输出端S1和第二输出端S2。
负载驱动电路的第一输出端S1和第二输出端S2用于分别连接负载L的两端，且其中一个输出端与所述开关管的作为动点的那一个导通端连接，另一个输出端用于连接电源或地；
控制电路的输出端与开关管M1的控制端连接，用以输出PWM信号至开关管M1，控制开关管M1的导通与关断，控制电路的输入端与开关管M1的作为动点的那一个导通端连接。控制电路包括侦测电路11和开关管控制电路12。
侦测电路11包括电压转换电路111、逻辑电路112和滤波电路113。电压转换电路111的输入端与开关管M1的作为动点的那一个导通端连接，电压转换电路111用于将开关管M1的动点的电压转换为逻辑电路112的工作电压范围之内的电压。逻辑电路112的第一输入端与电压转换电路111的输出端连接，逻辑电路112的第二输入端与开关管控制电路12的输出端连接，逻辑电路112用于对动点的电压信号和开关管控制电路12输出给开关管M1的PWM信号进行逻辑运算，并生成逻辑电平信号。滤波电路113的输入端与逻辑电路112的输出端连接，滤波电路113的输出端与开关管控制电路12的输入端连接。滤波电路113对逻辑电路112输出的逻辑电平信号进行滤波有助于排除暂态的影响，从而避免误判。
开关管控制电路12的输出端与开关管M1的控制端连接，开关管控制电路12用于根据接收的逻辑电平信号判断负载驱动电路的输出是否出现异常，在负载驱动电路的输出出现异常时关闭所述开关管M1。
在本实施例中，开关管M1为NMOS管。负载L为感性负载，D1是并联在感性负载L两端的续流二极管。逻辑电路112为异或门XOR。滤波电路113为RC低通滤波电路。开关管控制电路12为MCU。NMOS管的栅极、漏极和源极分别构成开关管M1的控制端、第一导通端和第二导通端。NMOS管M1的漏极为动点，并与感性负载L连接。负载驱动电路的第一输出端S1与NMOS管M1的漏极连接，负载驱动电路的第二输出端S2连接电源DC。
电压转换电路111包括限流电阻R3、上拉电阻R4、NPN三极管Q2和电压转换电路电源Vcc。限流电阻R3串联在开关管M1的动点与NPN三极管Q2的基极之间，上拉电阻R4串联在电压转换电路电源Vcc与NPN三极管Q2的集电极之间；NPN三极管Q2的集电极构成电压转换电路的输出端，NPN三极管Q2的发射极接地。电压转换电路111把动点的大幅值的高低电平转换到了可以供异或门XOR输入的0-5V电平。需要说明的是，当开关管M1的动点的电压处于逻辑电路112的工作电压范围之内时，则无需设置电压转换电路111。
进一步地，负载驱动电路包括限流电路3，限流电路3用于在流过开关管M1的电流超过预设的电流阈值时限制流过开关管M1的电流。限流电路限制了开关管M1中流过的最大电流，因而可以使用安全工作范围更小的(成本也就更低)的开关管M1来实现异常保护，并可以允许侦测电路和开关管控制电路具有更长的反应时间，更长的反应时间有助于侦测电路和/或开关管控制电路实现更多功能，例如利用滤波电路或软件算法去排除暂态的影响，这提高了产品的安全性和异常判断的准确性。
可选地，限流电路3连接在开关管M1的其中一个导通端与地之间，并与开关管M1的控制端相连。限流电路3用于在流过开关管M1的电流超过预设的电流阈值时控制开关管M1的开通程度变小，以限制流过开关管M1的电流。
在本实施例中，限流电路包括电流采样电阻R1和NPN三极管Q1。电流采样电阻R1的一端分别与NMOS管M1的源极和NPN三极管Q1的基极连接，电流采样电阻R1的另一端接地。NPN三极管Q1的集电极与NMOS管M1的栅极连接，NPN三极管Q1的发射极接地。电流流过电流采样电阻R1时，在电流采样电阻R1的两端会建立起电压降Vrs，这个电压降Vrs或者经过适当放大后的电压降A*Vrs(可通过在电阻R1与NPN三极管Q1的基极之间连接运放电路33来实现，如图2所示)加到NPN三极管Q1的基极。当开关管M1的导通电流超过预设的电流阈值时，NPN三极管Q1的集电极和发射极会导通，从而使开关管M1的VGS电压降低，开关管M1的导通电流也会受VGS的影响而降低。电流采样电阻R1、运放电路33、NPN三极管Q1和开关管M1形成的负反馈系统使得开关管M1的导通电流不会超过VBE/(R1*A)；其中VBE是NPN三极管Q1的基级导通电压，A是运放电路33的闭环放大倍数(未设置运放电路时，相当于放大倍数为1)，因此限流电路限制了流过开关管M1的峰值电流大小。
电阻R2的作用是控制开关管M1的开通、关断速度，以及使得限流电路3在限制开关管M1的电流时，驱动信号VC不会受到影响。滤波后的逻辑电平信号Alarm是开关管控制电路12的输入信号，逻辑电平信号为高电平时会触发作为开关管控制电路12的MCU的中断，立即调整驱动信号VC使得开关管M1关断，并且维持关断的状态，异常状态会锁存，即使异常信号因为后续电路的相应动作而消失了，控制电路仍然保持当前的输出状态。
依据图1中的电路结构,在负载驱动电路正常工作时,滤波后的逻辑电平信号Alarm、驱动信号VC、动点信号具有如下关系：
V<sub>C</sub>状态 动点状态 Alarm
H L L
L H L
负载驱动电路的输出出现异常包括但不限于以下几种情形：
1)负载驱动电路的第一输出端S1短路到输入电源DC或者感性负载L短路
开关管M1在导通时会产生高于正常工作的电流，限流电路3会被触发，限制导通电流为设计时的峰值电流。动点电压被短路到电源DC，它不能随驱动信号VC的控制而改变。
滤波后的逻辑电平信号Alarm、驱动信号VC、动点信号具有如下关系：
V<sub>C</sub>状态 动点状态 Alarm
H H H
L H L
当开关管M1由于负载驱动电路的输出异常在导通时产生大电流时，首先，限流电路3会把开关管M1的电流限制在可控的设计电流阈值以内，在本实施例中是VBE/0.1OHM＝6A。6A电流会一直持续，和开关管M1的高漏源电压VDS形成大的功率损耗。同时，因为VC和动点的状态与正常时不符，异或门XOR输出的逻辑电平信号为高，这种情况一直持续，而侦测电路可捕捉到该异常。开关管控制电路12会在Alarm信号为高电平时立刻持续输出低电平信号，关断开关管M1。
2)负载驱动电路的第一输出端S1短路到参考地
在这种情况下，开关管M1漏极源极被短路，动点电压被短路到地，不能随驱动信号VC的控制而改变。
滤波后的逻辑电平信号Alarm、驱动信号VC、动点信号具有如下关系：
V<sub>C</sub>状态 动点状态 Alarm
H L L
L L H
因此异常能被侦测电路检测到，并且由开关管控制电路12采取保护措施。在这种异常下，开关管M1漏源间被短路,不会有高功率损耗,因此开关管M1是安全的。
本实施例中，在开关管因为负载驱动电路输出端异常短路而产生大电流时，限流电路首先可限制峰值电流不超过开关管的规格，然后侦测电路检测到异常并且通过开关管控制电路彻底关断开关管，从而使开关管在异常情况下依然在器件的安全工作范围内工作。
本实施例中，侦测电路采用逻辑电路直接比较驱动信号Vc与动点电压，由于两者响应速度快，且在正常工作模式下和短路模式下具有不同的对应关系，因而本申请的判断方案相比现有技术的其它判断方式具有更快的响应能力，从而提高了安全性，并可以使用安全工作范围更小的开关管半导体器件实现异常保护，从而优化了成本。此外，由于侦测电路为独立的电路，相比于将该侦测功能集成到MCU中，可以降低成本。
图3示出了根据本发明第二实施例的具有快速保护功能的负载驱动电路的电路原理图。
该第二实施例与第一实施例最主要的区别在于，负载驱动电路的开关管M1采用的不是NMOS管，而是PMOS管。为此，负载驱动电路中设有由电阻R6、电阻R7、电阻R8和NPN三极管Q3组成的PMOS管驱动电路。PMOS管的栅极、源极和漏极分别构成开关管的控制端、第一导通端和第二导通端。PMOS管的漏极作为动点。限流电路3的电流采样电阻R1的一端分别与PMOS管的源极和PNP三极管Q1的基极连接，电流采样电阻R1的另一端分别连接电源DC和PNP三极管Q1的发射极。PNP三极管Q1的集电极与PMOS管的栅极连接。负载驱动电路的第二输出端S2与所述PMOS管的漏极连接，负载驱动电路的第一输出端S1用于连接地。
电阻R6的一端分别连接电源DC和PNP三极管Q1的发射极，电阻R6的另一端分别连接电阻R7的一端、PNP三极管Q1的集电极以及PMOS管M1的栅极，电阻R7的另一端连接NPN三极管Q3的集电极，NPN三极管Q3的发射极接地。电阻R8的一端与开关管控制电路12的输出端连接，电阻R8的另一端与NPN三极管Q3的基极连接。
依据图3中的电路结构，在负载驱动电路正常工作时,滤波后的逻辑电平信号Alarm、驱动信号VC、动点信号具有如下关系：
V<sub>C</sub>状态 动点状态 Alarm
H H H
L L H
负载驱动电路的输出出现异常包括但不限于以下几种情形：
1)负载驱动电路的第二输出端S2(即开关管的动点)短路到参考地或者负载L短路
开关管M1在导通时会产生高于正常工作的电流,限流电路3会被触发，限制导通电流为设计时的峰值电流。动点电压被短路到参考地，它不能随驱动信号VC的控制而改变。
滤波后的逻辑电平信号Alarm、驱动信号VC、动点信号具有如下关系：
V<sub>C</sub>状态 动点状态 Alarm
H L L
L L H
当开关管M1由于负载驱动电路的输出异常在导通时产生大电流时，首先，限流电路3会把开关管M1的电流限制在可控的设计电流阈值以内，在本实施例中是VBE/0.1OHM＝6A。6A电流会一直持续，和开关管M1的高漏源电压VDS形成大的功率损耗。同时，因为VC和动点的状态与正常时不符，异或门XOR输出的逻辑电平信号为低，这种情况一直持续，而侦测电路可捕捉到该异常。开关管控制电路12会在Alarm信号为低电平时立刻持续输出低电平信号，关断开关管M1。
2)如果负载驱动电路的第二输出端S2短路到输入电压源时,
在这种情况下，开关管M1漏极源极被短路，动点电压被短路到输入电源DC，不能随驱动信号VC的控制而改变。
滤波后的逻辑电平信号Alarm、驱动信号VC、动点信号具有如下关系：
V<sub>C</sub>状态 动点状态 Alarm
H H H
L H L
因此异常能被侦测电路检测到，并且由开关管控制电路12采取保护措施。在这种异常下，开关管M1漏源间被短路,不会有高功率损耗,因此开关管M1是安全的。
图4示出了根据本发明第三实施例的具有快速保护功能的负载驱动电路的电路原理图。
该第三实施例与第一实施例的主要区别在于，第一实施例是利用侦测电路中的硬件逻辑门电路实现对负载驱动电路的输出出现异常状况的侦测，而第三实施例是使用软件方式来实现的。
其中，控制电路1包括电压转换电路111和开关管控制电路12。
电压转换电路111的输入端与开关管M1的作为动点的那一个导通端(本实施例中为NMOS管M1的漏极)连接，电压转换电路用于将开关管M1的动点的电压转换为开关管控制电路12的工作电压范围之内。电压转换电路111的电路结构与第一实施例相同。当开关管M1的动点的电压处于开关管控制电路12的工作电压范围之内时，则无需设置电压转换电路111。
开关管控制电路12的输入端与电压转换电路111的输出端连接，开关管控制电路12的输出端与开关管M1的控制端连接；开关管控制电路12用于根据动点的电压信号和开关管控制电路输出给开关管M1的PWM信号判断负载驱动电路的输出是否出现异常，在负载驱动电路的输出出现异常时关闭开关管M1。开关管控制电路12可选用MCU。
负载驱动电路的输出正常时，驱动信号Vc和动点的电压信号具有一定的对应关系。本实施例中，开关管控制电路12预先存储了驱动信号Vc和动点的电压信号在负载驱动电路的输出处于正常工作情况下的电平状态，在负载驱动电路工作时，开关管控制电路12将实时采集的动点的电压信号和输出给开关管M1的PWM信号的电平状态与预先存储的电平状态进行比较，如果二者不相符，且保持不相符状态的维持时间达到了预定的时间，则判断负载驱动电路的输出了出现异常。
进一步地，MCU记录驱动信号Vc(即开关管控制电路12输出给开关管M1的PWM信号)的电平状态发生转换的时刻为T1，记录开关管的动点电压信号的电平状态发生相应转换的时刻为T2，若T2-T1的值在设定的时间阈值范围以内时，则判断负载驱动电路的输出正常，若从T1时刻起的预定时间内没有检测到开关管的动点电压信号的电平状态发生转换，或者T2-T1超出所述的时间阈值时，则判断负载驱动电路的输出出现了异常。时间阈值的确定可采用下述方法，即通过对电路的实际调试，测量电路在各种环境下(不同的环境温度、输入电压、负载大小等等)的延时时间，延时时间从驱动信号Vc的电平状态发生转换时开始，到开关管的动点信号电平状态转换完成结束。MCU设定的时间阈值需要大于该延时时间，时间阈值越小侦测异常的响应越快。时间阈值的作用与前述的侦测电路中的滤波电路的作用类似。
使用纯软件的方式实现负载驱动电路的输出异常状况的侦测，相比于异或门和滤波电路具有更快的运行速度，并具有更灵活和低延时的优势。
第三实施例的开关管M1采用了NMOS管的结构，如图5所示，也可以将第三实施例中的开关管M1以及限流电路的结构修改为与第二实施例一样(即采用PMOS管并采用第二实施例中相应的限流电路结构)，从而构成本发明申请的第四实施例。
当开关管M1的动点的电压处于开关管控制电路的工作电压范围之内时，则无需设置电压转换电路，如6所示，图6所示的实施例中，取消了电压转换电路，该实施例中的控制电路1所实现的功能与第三实施例中的开关管控制电路是相同的。
在其它的实施例中，也可以采用IGBT管作为开关管，用IGBT管的漏极作为动点。另外，逻辑电路不限于由异或门构成，也可以采用同或门，同或门与异或门的输出是相反的。
根据本发明的又一实施例，还提供了一种负载驱动电路的快速保护方法，其包括以下步骤：根据动点的电压信号和控制电路输出给开关管的PWM信号判断负载驱动电路的输出是否出现异常，在负载驱动电路的输出出现异常时关闭开关管。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种具有快速保护功能的负载驱动电路，包括控制电路、开关管、第一输出端和第二输出端；所述开关管具有控制端、第一导通端和第二导通端；所述控制电路的输出端与所述开关管的控制端连接，用以输出PWM信号至所述开关管，控制开关管的导通与关断；所述负载驱动电路的第一输出端和第二输出端用于分别连接负载的两端，且其中一个输出端与所述开关管的作为动点的那一个导通端连接，另一个输出端用于连接电源或地；其特征在于，所述控制电路的输入端与所述开关管的作为动点的那一个导通端连接，控制电路用于根据所述动点的电压信号和所述控制电路输出给所述开关管的PWM信号判断负载驱动电路的输出是否出现异常，在负载驱动电路的输出出现异常时关闭所述开关管。
2.根据权利要求1所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述控制电路包括侦测电路和开关管控制电路；
所述侦测电路包括逻辑电路和滤波电路；所述逻辑电路的第一输入端与所述开关管的作为动点的那一个导通端连接，所述逻辑电路的第二输入端与开关管控制电路的输出端连接，逻辑电路用于对所述动点的电压信号和所述开关管控制电路输出给所述开关管的PWM信号进行逻辑运算，并生成逻辑电平信号；所述滤波电路的输入端与所述逻辑电路的输出端连接，所述滤波电路的输出端与所述开关管控制电路的输入端连接；
所述开关管控制电路的输出端与所述开关管的控制端连接，开关管控制电路用于根据接收的逻辑电平信号判断负载驱动电路的输出是否出现异常，在负载驱动电路的输出出现异常时关闭所述开关管。
3.根据权利要求2所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述的逻辑电路为异或门或同或门。
4.根据权利要求2所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述侦测电路包括电压转换电路，所述电压转换电路的输入端与所述开关管的作为动点的那一个导通端连接，所述电压转换电路的输出端与所述逻辑电路的第一输入端连接，电压转换电路用于将所述开关管的动点的电压转换为所述逻辑电路的工作电压范围之内的电压。
5.根据权利要求1所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述控制电路用于记录输出给所述开关管的PWM信号的电平状态发生转换的时刻为T1，记录开关管的动点电压信号的电平状态发生相应转换的时刻为T2，若T2-T1的值在设定的时间阈值范围以内时，则判断负载驱动电路的输出正常，若从T1时刻起的预定时间内没有检测到开关管的动点电压信号的电平状态发生相应转换，或者T2-T1超出所述的时间阈值时，则判断负载驱动电路的输出出现了异常。
6.根据权利要求5所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述控制电路包括电压转换电路和开关管控制电路；
所述电压转换电路的输入端与所述开关管的作为动点的那一个导通端连接，电压转换电路用于将所述开关管的动点的电压转换为所述开关管控制电路的工作电压范围之内；
所述开关管控制电路的输入端与所述电压转换电路的输出端连接，所述开关管控制电路的输出端与所述开关管的控制端连接；开关管控制电路用于记录输出给开关管的PWM信号的电平状态发生转换的时刻为T1，记录开关管的动点电压信号的电平状态发生相应转换的时刻为T2，若T2-T1的值在设定的时间阈值范围以内时，则判断负载驱动电路的输出正常，若从T1时刻起的预定时间内没有检测到开关管的动点电压信号的电平状态发生相应转换，或者T2-T1超出所述的时间阈值时，则判断负载驱动电路的输出出现了异常。
7.根据权利要求4或6所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述电压转换电路包括限流电阻、上拉电阻、NPN三极管和电压转换电路电源；所述限流电阻串联在所述开关管的动点与所述NPN三极管的基极之间，所述上拉电阻串联在所述电压转换电路电源与所述NPN三极管的集电极之间；所述NPN三极管的集电极构成电压转换电路的输出端，所述NPN三极管的发射极接地。
8.根据权利要求2或3或6所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述的开关管控制电路为MCU。
9.根据权利要求1至6任意一项所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述的开关管为MOS管或IGBT管，所述MOS管或IGBT管的漏极作为动点。
10.根据权利要求1至6任意一项所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述的负载驱动电路为感性负载驱动电路。
11.根据权利要求1至6任意一项所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述包括负载驱动电路包括限流电路，所述限流电路用于在流过所述开关管的电流超过预设的电流阈值时限制流过所述开关管的电流。
12.根据权利要求11所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述限流电路连接在所述开关管的其中一个导通端与所述电源或地之间，并与所述开关管的控制端相连；所述限流电路用于在流过所述开关管的电流超过预设的电流阈值时控制开关管的开通程度变小，以限制流过所述开关管的电流。
13.根据权利要求12所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述开关管为NMOS管，所述NMOS管的栅极、漏极和源极分别构成开关管的控制端、第一导通端和第二导通端；所述负载驱动电路的其中一个输出端与所述NMOS管的漏极连接，所述负载驱动电路的另一个输出端用于连接电源；
所述限流电路包括电流采样电阻和NPN三极管；所述电流采样电阻的一端分别与所述NMOS管的源极和所述NPN三极管的基极连接，所述电流采样电阻的另一端接地；所述NPN三极管的集电极与所述NMOS管的栅极连接，所述NPN三极管的发射极接地。
14.根据权利要求12所述的具有快速保护功能的负载驱动电路，其特征在于，所述开关管为PMOS管，所述PMOS管的栅极、源极和漏极分别构成开关管的控制端、第一导通端和第二导通端；所述负载驱动电路的其中一个输出端与所述PMOS管的漏极连接，所述负载驱动电路的另一个输出端用于连接地；
所述限流电路包括电流采样电阻和PNP三极管；所述电流采样电阻的一端分别与所述PMOS管的源极和所述PNP三极管的基极连接，所述电流采样电阻的另一端分别连接电源和所述PNP三极管的发射极；所述PNP三极管的集电极与所述PMOS管的栅极连接。
15.一种负载驱动电路的快速保护方法，所述负载驱动电路包括控制电路、开关管、第一输出端和第二输出端；所述开关管具有控制端、第一导通端和第二导通端；所述控制电路的输出端与所述开关管的控制端连接；所述负载驱动电路的第一输出端和第二输出端分别连接负载的两端，且其中一个输出端与所述开关管的作为动点的那一个导通端连接，另一个输出端连接电源或地；其特征在于，所述负载驱动电路的快速保护方法包括以下步骤：
根据所述动点的电压信号和所述控制电路输出给所述开关管的PWM信号判断负载驱动电路的输出是否出现异常，在负载驱动电路的输出出现异常时关闭所述开关管。
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