CN111224373A - 保护电路、电路及其操作方法、相应的车灯和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于对地短接保护的保护电路，所述电路包括：高导通电路，用于控制功能电路的电力供给，其中所述功能电路具有升压功能；以及充电子电路，用于基于所述保护电路的输入电源的输入电压和来自功能电路的输出电压，控制所述高导通电路导通或断开；以及储能电路，用于存储来自所述输入电源的电力以针对所述功能电路提供电力。

Description

保护电路、电路及其操作方法、相应的车灯和车辆

技术领域

本公开涉及电子设备领域，具体地，涉及一种保护电路、电路、方法以及相应的车灯和车辆。

背景技术

在电子电路中，往往存在对地短接的风险。当发生对地短接时，可能在电路中发生极大的短路电流，使线路或器件发生故障。为了解决该问题，现有技术提出了多种对地短接保护电路。这些电路往往通过检测输出电流并由软件对所检测的电流进行分析来控制开关的关断，从而实现对诸如驱动电路之类的功能电路的保护。

这种对地短接保护电路尽管能够实现对功能电路的保护，然而由于需要通过软件进行检测、分析和控制，所以反馈过程往往较慢且可靠性较低。

因此，需要提出一种能够执行对地短接保护的保护电路和保护方法。

发明内容

本公开在于提供一种用于对地短接保护的保护电路，所述电路可以包括：

高导通电路，用于控制功能电路的电力供给，其中所述功能电路具有升压功能；以及

充电子电路，用于基于所述保护电路的输入电源的输入电压和来自功能电路的输出电压，控制所述高导通电路导通或断开；以及

储能电路，用于存储来自所述输入电源的电力以针对所述功能电路提供电力。

在一个示例中，所述充电子电路的第一端与所述输入电源相连，第二端与所述功能电路的输出端相连；

所述高导通电路的第一端与所述输入电源相连，第二端经由储能电路与所述功能电路的输入端相连，控制端与所述充电子电路的输出端相连，

其中所述高导通电路被配置为响应于控制端为高电压导通且响应于控制端为低电压断开。

在另一示例中，所述高导通电路采用一个或多个NMOS晶体管。

NMOS晶体管的高导通特性使得能够将功能电路的输出端的电压作为反馈来控制高导通电路的断开或导通。

在另一示例中，所述储能电路包括第一电容器，所述第一电容器的一端与所述功能电路的输入端相连，且另一端接地。

储能电路能够在功能电路未启动时存储能量并响应于功能电路的启动而将所存储的能量提供给功能电路作为初始输入。

在另一示例中，当所述高导通电路采用多个NMOS晶体管时，所述多个NMOS晶体管中至少包括两个镜像连接的NMOS晶体管，其中，所述两个镜像连接的NMOS晶体管中的第一晶体管的源极与第二晶体管的源极相连，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管的栅极作为高导通电路的控制端与所述充电子电路的第二端相连。

镜像连接的NMOS晶体管能够确保根据充电子电路的输出电压控制高导通电路的导通或断开，同时确保电流不会从储能电路或功能电路经由所述镜像连接的NMOS晶体管的寄生二极管反向流入输入电源。

在另一示例中，当所述高导通电路采用多个NMOS晶体管时，所述多个NMOS晶体管中的相邻两个NMOS晶体管的源漏极相互连接。

在另一示例中，当所述高导通电路采用单个NMOS晶体管时，所述单个NMOS晶体管的栅极作为控制端与所述充电子电路的第二端相连。

在另一示例中，所述充电子电路包括二极管和第二电容器，

其中所述二极管的正极与所述输入电源相连，且负极与所述功能电路的所述输出端相连，且

所述第二电容器的一端与所述功能电路的所述输出端相连，且另一端接地。

在另一示例中，所述功能电路是DC-DC转换电路。

根据本公开的另一方面，提供了一种电路的操作方法，所述电路如上述示例中的任一示例所述，其中，所述操作方法包括以下步骤：

根据功能电路的输出电压，控制高导通电路导通或断开。

在一个示例中，根据功能电路的输出电压控制所述高导通电路导通或断开的步骤进一步包括：

响应于所述输出电压为高电压，完全导通所述高导通电路；

响应于所述输出电压为低电压，断开所述高导通电路。

在另一示例中，所述操作方法还包括以下步骤：

响应于所述功能电路未启动，充电子电路基于输入电压以及所述功能电路的低输出电压，控制所述高导通电路部分导通以使储能电路储电；

响应于功能电路被启动，充电子电路基于所述输入电压以及所述功能电路的高输出电压，使所述高导通电路在充电子电路的控制下被完全导通，以从输入电源向功能电路供电。

根据本公开的再一方面，提供了一种具备输出接地保护功能的电路，所述电路包括如前所述的保护电路；以及功能电路，所述功能电路具有升压功能。

根据本公开的又一方面，提供了一种电路的操作方法，其中，所述电路如前所述，所述操作方法包括：

功能电路向所述保护电路输出低电压，以使所述保护电路中的高导通电路断开；或者，

功能电路向所述保护电路输出高电压，以使所述保护电路中的高导通电路导通。

根据本公开的另一方面，提供了一种车灯，所述车灯包括如前所述示例中的任一示例所述的保护电路，或者，所述车灯包括如前所述示例中的任一示例所述的电路。

根据本公开的另一方面，提供了一种车辆，所述车辆采用如前所述示例中的任一示例所述的车灯。

根据本公开的保护电路、电路、方法以及相应的车灯和车辆能够通过根据功能电路的输出端的电压来控制高导通电路的导通与断开，实现在功能电路发生对地短接时更快速地断开输入电源，从而提供更安全的保护。此外，由于储能电路的存在，根据本公开的保护电路、电路、方法以及相应的车灯和车辆还能够在开启功能电路时使功能电路更快速地实现稳定。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1示出了根据本发明示例实施例的一种用于执行对地短接保护的保护电路的框图。

图2A-2C示出了根据本发明示例实施例的用于执行对地短接保护的保护电路的示例的电路图。

图3示出了根据本发明示例实施例的一种用于执行对地短接保护的电路的示意电路图。

图4A至6B示出了针对图3所示的根据本发明示例实施例的电路的测试图。

图7示出了根据本发明示例实施例的一种用于操作执行对地短接保护的保护电路的操作方法的流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指出。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。

因此，本公开的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本公开的技术可以采取存储有指令的计算机可读介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。在本公开的上下文中，计算机可读介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，计算机可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。计算机可读介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；和/或有线/无线通信链路。

本公开的实施例提供了一种用于执行对地短接保护的保护电路和保护方法，其能够在功能电路发生短路时快速地断开输入电源，并且在开启功能电路时使功能电路更快速地实现稳定。

需要说明的是，本公开中所述的“连接”，可以为直接连接，即两个端子直接通过线路连接；也可以为任何不影响其所要执行的操作的等效连接；例如，两个端子通过一电阻连接，只要其不影响该两个端子之间原本要实现的操作，则该种情况也应包含于本发明所述的“连接”一词中。

图1示出了根据本发明示例实施例的一种用于执行对地短接保护的保护电路100的框图。

根据本发明示例实施例的用于执行对地短接保护的保护电路100可以包括：高导通电路110，用于控制功能电路1000的电力供给；充电子电路120，用于基于所述保护电路100的输入电压和来自功能电路1000的输出电压，控制所述高导通电路110导通或断开；以及储能电路130，用于存储来自所述输入电源的电力以向所述功能电路1000提供电力。

在本公开的示例实施例中，所述功能电路1000具有升压功能。优选地，所述功能电路1000具有启动和未启动两种状态，或者，亦可称之为启动状态和未启动状态。当所述功能电路1000未启动时，其输出端可输出低电压，当所述功能电路1000被启动时，其输出端可输出高电压。更优选地，所述功能电路1000包括但不限于DC-DC电路。

需要注意的是本公开中所述的“高电压”或“低电压”并非绝对电压，而是相对电压。例如，在本文中，可以将电压值大于或等于能够令高导通电路完全导通的电压称为高电压，而将无法使其实现完全导通状态的电压称为低电压。

所述高导通电路110被配置为根据充电子电路120的输出控制而导通或断开，使得能够经由储能电路130存储来自输入电源的电力并向功能电路1000提供所述电力。

优选地，控制所述高导通电路110导通或断开是指使得所述高导通电路110处于一下任一种状态：1)完全导通状态；2)断开状态；或3)部分导通状态。

根据本发明的一个优选示例实施例，所述高导通电路110可以采用一个或多个NMOS晶体管来实现。

根据本发明的一个优选示例实施例，所述储能电路130可以采用一个至少一个一端接地的电容部件来实现。

在图1的示例实施例中，所述充电子电路120的第一输入端与所述保护电路100的输入电源相连，第二输入端与所述功能电路1000的输出端相连。所述高导通电路110的第一端与所述输入电源相连，第二端与所述功能电路1000的输入端相连，控制端与所述充电子电路120的输出端相连。所述高导通电路被配置为响应于其控制端为高电压导通且响应于控制端为低电压断开。储能电路130连接在高导通电路110和功能电路1000之间，用于在高导通电路110处于部分导通状态时存储电力使得能够响应于功能电路1000的启动而为功能电路1000提供初始电力输入。这样的结构能够在功能电路1000启动时更快地为功能电路1000提供电力。在一个示例中，当储能电路130由电容器来实现时，电容器的一端与所述高导通电路110的第二端以及所述功能电路1000的输入端相连，另一端接地。

在如图1所示的电路结构中，当在功能电路1000处于未启动状态时，充电子电路120由输入电源进行充电，使得高导通电路110被部分导通，进而使得在储能电路130处不断积累电力，以便为功能电路提供输入。

应注意，本领域技术人员根据本说明书中的公开能够理解，此时充电子电路120的输出电压主要来自于输入电源的输入电压对该充电子电路120的充电过程；并且，由于输入电源电压相对较低，此时该充电子电路120的输出电压不足以完全导通高导通电路，因此，此时高导通电路110处于部分导通状态。

当将功能电路置于启动状态时，储能电路130上存储的电力能够作为功能电路1000的初始输入。此时，由于功能电路1000具有升压功能，所以功能电路1000的输出端的输出电压会极大的提高，其电压值甚至会超过保护电路100的输入电压。此时，充电子电路120将由功能电路1000的输出电压作为主导，进行充电。此时，充电子电路120的输出控制高导通电路110完全导通，进而使功能电路1000正常工作。

在功能电路1000正常工作过程中，能够持续地输出高电压，主导对充电子电路120的充电，使充电子电路120上的电压足以控制高导通电路110保持导通状态，以实现输入电源对功能电路1000的供电。

当功能电路1000发生对地短接时，其输出电压降至低电压，此时充电子电路120的输出电压相应地降低，从而高导通电路110被断开，导致切断输入电源向功能电路1000的供电，实现对地短接保护。

这种保护方式相较于通过检测电流并在经由软件分析所检测的电流后控制开关关断来实现对地短接保护的传统电路而言，能够实现更快速地且更安全地保护。

由上可知，如图1所示的电路能够实现对地短接保护，其能够在功能电路1000处于未启动状态期间通过使高导通电路110处于部分导通状态来在储能电路130处积累电力，并且在功能电路1000处于启动状态期间通过使高导通电路110处于完全导通状态来根据功能电路的输出端的电压进行对地短接保护。

下面结合图2A-2C描述根据本发明示例实施例的用于执行对地短接保护的保护电路所包括的各子电路的具体电路结构。图2A-2C示出了根据本发明示例实施例的用于执行对地短接保护的保护电路的示例的电路图。

在如图2A所示的示例实施例中，高导通电路110可以由单个NMOS晶体管Q1来实现，其中该晶体管的漏极(即，D极)与输入电源相连，源极(即，S极)与储能电路130相连，且栅极(即，G极)用作控制极与充电子电路120的输出端(节点A)相连。储能电路130可以由具有较大容值的电容器(下文中称为第一电容器)C1来实现，其一端与所述功能电路1000的输入端相连，且另一端接地。充电子电路120可以由二极管D1和第二电容器C2的组合来实现。所述二极管D1的正极与输入电源相连，且负极连接所述充电子电路的输出端，且所述第二电容器C2的一端也与所述充电子电路的输出端相连，且另一端接地。

在该示例中，如图2A所示，NMOS晶体管Q1的源漏极两端的寄生二极管(或称为体二极管)被反向连接在保护电路中，亦即，其负极与输入电源相连，正极与高导通电路110的输出端相连。这样使得NMOS晶体管Q1不会处于常导通状态，也就是说，与输入电源对应的正向电流不会经由寄生二极管一直提供给储能电路130或功能电路1000，使得确保能够通过充电子电路120的输出来控制高导通电路110的导通或断开，从而在功能电路1000发生对地短接时，能够如前述图1所示实施例中相似的，控制高导通电路110断开，从而实现对地短接保护。

此外，由于对于图2A所示的电路而言，由于电流有可能从储能电路C1或功能电路1000的输出端经由NMOS晶体管Q1的寄生二极管反向流入输入电源，所以对于保护电路而言，还需要诸如二极管的单向元件140，以防止电流倒流。

在如图2A所示的电路中，当在功能电路1000处于未启动状态时，输入电源经由晶体管D1向第二电容器C2充电，使得NMOS晶体管Q1的沟道被部分导通，进而使得在第一电容器C1处不断积累电力。当将功能电路置于启动状态时，第一电容器C1上存储的电力作为功能电路1000的初始输入。由于功能电路1000具有升压功能，所以功能电路1000的输出端的输出电压会极大的提高，其电压值甚至会超过保护电路100的输入电压。此时，第二电容器C2的电压迅速升高，从而控制NMOS晶体管Q1的沟道被完全导通，使得正向电流经由被完全导通的沟道流向功能电路1000。

在功能电路1000正常工作过程期间，能够持续地输出高电压，主导对第二电容器C2的充电，使NMOS晶体管Q1保持导通状态，以实现输入电源对功能电路1000的供电。当功能电路1000发生对地短接时，其输出电压降至低电压，此时第二电容器C2的输出电压相应地降低，从而导致NMOS晶体管Q1被断开，导致切断输入电源向功能电路1000的供电，实现对地短接保护。

应注意，尽管图2A示出了将高导通电路110实现为单个NMOS晶体管的情况，然而，高导通电路110还可以实现为多个NMOS晶体管，如图2C和图2B的高导通电路110中的NMOS晶体管Q1和Q2所示。

图2B和图2C分别示例性地示出了高导通电路110包括多个NMOS晶体管(例如，2个)的情况。

如图2B所示，高导通电路110包括源漏极(即，S极与D极)相互连接的两个NMOS晶体管，即，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2。在该示例中，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的栅极(即，G极)可以均连接到所述充电子电路120的输出端(节点A)，以作为高导通电路110的控制端。第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的寄生二极管(或称为体二极管)均被反向连接在保护电路中。

图2B所示的保护电路的工作原理与图2A所示的保护电路的工作原理相似，即，在功能电路1000未启动期间，输入电源经由晶体管D1向第二电容器C2进行充电，使得第一晶体管Q1和第二晶体管Q2均被部分导通，进而使得在第一电容器C1处不断积累电力。在功能电路1000置于启动状态时，第一电容器C1上存储的电力作为功能电路1000的初始输入，使得功能电路1000的输出端的输出电压极大地提高。此时，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2被完全导通，且功能电路1000正常工作，使得来自输入电源的正向电流经由第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的沟道流向功能电路1000。随后，根据功能电路1000的输出端的输出电压控制第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的断开或导通，进而实现对地短接保护。

但是需要注意的是，由于对于图2B所示的电路而言，同样由于电流有可能从储能电路C1或功能电路1000的输出端经由第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的寄生二极管反向流入输入电源，所以同样需要诸如二极管的单向元件140，以防止电流倒流。

另外，图2C示例性地示出了高导通电路110包括多个NMOS晶体管(例如，2个)的另一情况。在图2C所示的示例中，所述高导通电路110可以包括镜像连接的第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’，所谓镜像连接是指第一晶体管Q1’的源极(即，S极)与第二晶体管Q2’的源极(即，S极)相连或第一晶体管Q1’的漏极(即，D极)与第二晶体管Q2’的漏极(即，D极)相连。在图2C所示的示例中，所述第一晶体管Q1’和所述第二晶体管Q2’的源极相连，且其二者的栅极(即，G极)作为高导通电路的控制端与所述充电子电路120的输出端相连。具体地，所述第一晶体管Q1’和所述第二晶体管Q2’的栅极可以均连接到所述充电子电路120的输出端(节点A)，以作为高导通电路110的控制端。第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’所包括的寄生二极管同样被镜像连接在保护电路中，其中至少一个晶体管的寄生二极管(在该示例中，第一晶体管Q1’的寄生二极管)的连接方式能够确保正向电流必须通过其对应的沟道流向能电路。

也就是说，在功能电路处于未启动状态时，第二电容器C2的电压由于受到输入电源的充电作用而使第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’部分导通。此时，载流子经由第一晶体管Q1’的沟道以及第二晶体管Q2’的寄生二极管流向第一电容器C1，使得第一电容器C1存储电力。在功能电路处于启动状态时，第一电容器C1向功能电路1000供电使输出电压迅速增大，第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’被完全导通，正向电流经由第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’的沟道流向功能电路1000。随后，根据功能电路1000的输出端的输出电压控制第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’的断开或导通，进而实现对地短接保护。

值得注意的是由于图2C所示电路采用镜像连接的NMOS晶体管结构作为高导通电路110，所以该电路相较于图2B所示的电路而言还附加地具有防止电流反向流入输入电源的效果。即，能够防止电流从储能电路C1经由第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’的寄生二极管流向电源，从而保护输入电源。

此外，应认识到，尽管图2C示例性地将高导通电路110示出为一对源极相连的NMOS晶体管，然而本领域技术人员应认识到，NMOS晶体管对的连接方式不限于此，也可以是两个漏极相连的NMOS晶体管对。或者，在一组镜像连接的NMOS晶体管对之外，还可以包括与该晶体管对相连的至少一个其他晶体管。综上，本领域技术人员还应认识到，根据对本公开的理解，高导通电路110的晶体管数量不限于图2A所示的一个晶体管或图2B和图2C所示的两个晶体管，其实际上可以包括三个、四个甚至更多个的晶体管，只要所述多个晶体管中至少存在一个被反向连接在电路中的NMOS晶体管(对于晶体管的寄生二极管而言，被反向连接在电路中)即可，使得能够通过充电子电路120来控制高导通电路110的导通或断开。

图3示出了根据本发明示例实施例的一种用于执行对地短接保护的保护电路的示意电路图。

在图3所示的电路中，虚线框1000示出了功能电路的电路图。在本实施例中，将功能电路1000实现为用于对LED串进行驱动的LED驱动电路。如图所示，LED驱动电路可以包括晶体管Q4、电感器L1和L2、二极管D4、电容器C3和C4、电阻器R2和R8以及脉宽调制(PWM)控制器。在上述电路中，PWM控制器通过感测LED电流和感测峰值电流进行脉宽调制，以实现期望的DC-DC转换。应注意，所述功能电路1000不限于上述形式，且可以是本领域技术人员熟知的各种具有升压功能的电路。

如图3所示，充电子电路120包括二极管D1和电容器C2，用于对高导通电路110进行控制，使得高导通电路110导通或断开。

高导通电路110除了包括如图2C所示的一对镜像连接的NMOS晶体管Q1’和Q2’之外，还可以包括用于防止由于输入电压过大的器件，诸如，第三晶体管Q3、二极管D3和电阻器R5；用于防止第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’的基极电压过大的器件，诸如，稳压二极管D2和D14；以及用于电阻匹配和电流保护的器件，诸如，电阻器R3、R7和R1。

在该实施例中，所述储能电路130由第一电容器C1来实现，并被配置为在高导通电路110被部分导通的情况下进行充电且响应于对功能电路1000的启用而向功能电路1000供电。

以下将详细描述图3所示的保护电路的工作原理。

当LED驱动电路并未启用时，LED驱动电路的输出低电压，其不足以驱动LED串，也就是说负载呈现出高阻抗。此时，输入电压经由二极管D1对电容器C2进行充电，使得高导通电路110中的第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’被部分导通。由于第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’被部分导通，所以来自输入电源的输入电压对第一电容器C1进行充电，使得在第一电容器C1处存储电力。

当启用LED驱动电路时，在第一电容器C1处存储的电力将传递给LED驱动电路中的电容器C3和C4。因此，LED驱动电路的输出电压将急剧增加，使得节点A的电压同样急剧增加，进而第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’被完全导通。

此后，LED驱动电路进入正常工作模式，其输出端将输出高电压，且第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’在LED驱动电路的输出端的高电压的作用下保持完全导通。如果在LED驱动电路工作期间发生对地短接(该输出端输出低电压)，则第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’的栅极电压将由于输出端的低电压而被拉低，导致第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’断开。最终功能电路与输入电源断开连接。另外，应注意，如果在刚启动功能电路时就发生对地短接，则第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’的栅极将保持在低电压，从而无法启动LED驱动电路。这样，实现了能够执行对地短接保护的保护电路，由于采用电压控制高导通电路的导通或断开，所以相较于通过检测电流并在经由软件分析所检测的电流后控制开关关断来实现对地短接保护的传统电路而言，能够实现更快速地且更安全地保护。

图4A至6B示出了针对图3所示的根据本发明示例实施例的用于执行对地短接保护的保护电路的测试图。

具体地，图4A示出了在正常工作状态下的LED驱动电路的输入电流的脉冲图。图4B示出了保护电路的输入电压和在正常工作状态下的LED驱动电路的输出电压的曲线，其中虚线表示保护电路的输入电压，实线表示LED驱动电路的输出电压。结合图4A和图4B所示，在大约第10ms之前(T1时段)，功能电路未启动，由于高导通电路110处于部分导通状态，在第一电容器C1处存储来自输入电源的电力。此时LED驱动电路输入电流为0A(见图4A的T1时段)，LED驱动电路的输出电压较低且负载呈现出高阻抗。在该阶段，输出电压缓慢增加(见图4B的实线的T1时段)。当在某个时刻开启PWM控制器时(例如，10ms的时间点处)，第一电容器(例如，图3中的C1)处存储的电力对LED驱动电路快速供电，使得输出电压迅速增大。由于此时高导通电路110被完全导通，输入电源向LED驱动电路正常供电，LED驱动电路的输出电压达到稳定的30V，进而实现从约13V的输入电压到约30V的输出电压的转变，此时对应的输入电流为3.5A，LED驱动电路进入正常工作模式(T2时段)。

图5A示出了在启用LED驱动电路时发生对地短接的状态下的驱动器输入电流的图。图5B示出了保护电路的输入电压和在启用LED驱动电路时发生对地短接的状态下的LED驱动电路的输出电压的曲线，其中虚线表示保护电路的输入电压，实线表示LED驱动电路的输出电压。当LED驱动电路发生对地短接的情况下，LED驱动电路的输出电压极低，此时高导通电路110中的第一晶体管Q1’和第二晶体管Q2’的栅极电压将一直为低电压，因此，无法完全接通高导通电路。

因此，即使系统的控制装置错误地接通了PWM控制器，由于高导通电路是一直断开的，所以不会出现输出电压或输入电流的突然增大。参考图5A和图5B，LED驱动电路输入电流将始终保持为0A(见图5A)，且输出电压将始终保持为0V(见图5B的实线)。

图6A示出了在LED驱动电路正常工作的过程中发生对地短接的状态下的LED驱动电路的输入电流的图。图6B示出了保护电路的输入电压和在LED驱动电路正常工作过程中发生对地短接的状态下的LED驱动电路的输出电压的曲线，其中虚线表示保护电路的输入电压，实线表示LED驱动电路的输出电压。LED驱动电路在约10ms的时刻处启动，其过程如结合图4A和图4B所述。在约30ms的时刻处，LED驱动电路发生对地短接。此时，LED驱动电路的输出电压迅速下降至0V(如图6B所示)，从而导致高导通电路110断开，也就是说，断开了输入电源和LED驱动电路的连接。LED驱动电路的输入电流也相应地从正常工作电流降低至0A(如图6A所示)。

可见，根据本发明示例实施例从硬件上实现了一种用于执行对地短接保护的保护电路，其能够在功能电路发生短路时更快速地且更安全地断开输入电源，并且在开启功能电路时使功能电路更快速地实现稳定。

图7示出了根据本发明示例实施例的用于操作图1所示电路的操作方法700的流程图。

图7示出了用于操作图1所示电路的操作方法700。以下将结合图1所示的具体电路结构描述所述操作方法700。具体地，所述操作方法700可以包括：根据功能电路1000的输出电压，控制高导通电路110导通或断开(操作S715)。例如，根据功能电路1000的输出电压控制所述高导通电路110导通或断开的步骤可以进一步包括：响应于所述功能电路1000的输出电压为高电压，完全导通所述高导通电路110；以及响应于所述功能电路1000的输出电压为低电压，断开所述高导通电路110。

附加地，所述操作方法700还可以附加地包括：当未启动功能电路1000时，充电子电路120基于输入电源的输入电压以及所述功能电路1000的低输出电压(此时，输入电源的输入电压占主导)进行充电，控制所述高导通电路110部分导通以使储能电路130存储电力(操作S705)。也就是说，此时从输入电源对充电子电路120进行充电，从而使充电子电路120的输出电压达到相对于低电压的较高电压。所述较高电压论上小于所定义的高电压，因此不足以使高导通电路110中反向连接的NMOS晶体管完全导通，但是却能使其部分导通。也就是说，此时高导通电路110在充电子电路120的控制下被部分导通，从而使得输入电源对储能电路130进行充电。当功能电路1000启动时，充电子电路120基于所述输入电压以及所述功能电路1000的高输出电压，使所述高导通电路110在充电子电路120的控制下被完全导通，从而进一步使得功能电路1000正常工作(操作S710)。更具体地，由于储能电路130在功能电路1000未启动之前已积累了电力，因此，当通过例如软件控制而使功能电路1000启动时，储能电路130对功能电路1000进行供电以执行升压操作。因此，功能电路1000的输出端的输出电压急剧增加，并经由充电子电路120的第二输入端对充电子电路120进行充电，使得充电子电路120的输出电压升高，进而使高导通电路110完全导通。此时，由于高导通电路110完全导通，所以输入电源直接经由高导通电路向功能电路1000供电。功能电路1000进入稳定运行阶段。

此后，可以执行根据功能电路1000的输出电压来控制高导通电路110导通或断开的过程，即，当功能电路1000的输出端保持为高电压时，高导通电路110持续导通，而当功能电路1000的输出端被拉低时(发生对地短接)，高导通电路110断开，从而实现对地短接保护。这种方法相较于通过检测电流并在经由软件分析所检测的电流后控制开关关断来实现对地短接保护的传统方法而言，能够实现更快速地且更安全地保护。

此外，根据本公开的示例性实施例，还提供了一种具备输出接地保护功能的电路，所述电路包括如上所述的保护电路；以及功能电路，所述功能电路具有升压功能。所述电路能够在功能电路发生短路时更快速地且更安全地断开输入电源，并且在开启功能电路时使功能电路更快速地实现稳定。

根据本公开的另一示例性实施例，还提供了一种电路的操作方法，其中，所述电路是如上所述的电路，所述操作方法包括：功能电路向所述保护电路输出低电压，以使所述保护电路中的高导通电路断开；或者功能电路向所述保护电路输出高电压，以使所述保护电路中的高导通电路导通。这种操作方法能够确保在功能电路发生短路时更快速地且更安全地断开输入电源，并且在开启功能电路时使功能电路更快速地实现稳定。

根据本公开的另一示例性实施例，还提供了一种车灯，所述车灯包括如前所述示例中的任一示例所述的保护电路，或者，所述车灯包括如前所述示例中的任一示例所述的电路。

根据本公开的另一示例性实施例，还提供了一种车辆，所述车辆采用如前所述示例中的任一示例所述的车灯。

应注意，尽管以上以分开的形式单独地描述根据本公开示例实施例的方法的实施方式，然而在以上描述的各实施方式中描述的特征可以在不脱离本公开构思的情况下以任何方式结合在单个实施方式中，且在单个实施方式中描述的特征也可以分开实现在多个实施方式中。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (16)

1.一种用于对地短接保护的保护电路(100)，所述保护电路(100)包括：

高导通电路(110)，用于控制功能电路(1000)的电力供给，其中所述功能电路(1000)具有升压功能；以及

充电子电路(120)，用于基于所述保护电路(100)的输入电源的输入电压和来自功能电路(1000)的输出电压，控制所述高导通电路(110)导通或断开；以及

储能电路(130)，用于存储来自所述输入电源的电力以针对所述功能电路(1000)提供电力。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其中，

所述充电子电路(120)的第一端与所述输入电源相连，第二端与所述功能电路(1000)的输出端相连；

所述高导通电路(110)的第一端与所述输入电源相连，第二端经由储能电路与所述功能电路(1000)的输入端相连，控制端与所述充电子电路(120)的输出端相连，

其中所述高导通电路(110)被配置为响应于控制端为高电压导通且响应于控制端为低电压断开。

3.根据权利要求2所述的保护电路，其中，所述高导通电路(110)采用一个或多个NMOS晶体管。

4.根据权利要求3所述的保护电路，其中所述储能电路(130)包括第一电容器(C1)，所述第一电容器(C1)的一端与所述功能电路(1000)的输入端相连，且另一端接地。

5.根据权利要求3所述的保护电路，其中，当所述高导通电路(110)采用多个NMOS晶体管时，所述多个NMOS晶体管中至少包括两个镜像连接的NMOS晶体管(Q1’，Q2’)，

其中，所述两个镜像连接的NMOS晶体管(Q1’，Q2’)中的第一晶体管(Q1’)的源极与第二晶体管(Q2’)的源极相连，其中所述第一晶体管(Q1’)和所述第二晶体管(Q2’)的栅极作为高导通电路(110)的控制端与所述充电子电路(120)的第二端相连。

6.根据权利要求3所述的保护电路，其中，当所述高导通电路(110)采用多个NMOS晶体管时，所述多个NMOS晶体管中的相邻两个NMOS晶体管(Q1，Q2)的源漏极相互连接。

7.根据权利要求3所述的保护电路，其中当所述高导通电路(110)采用单个NMOS晶体管(Q1)时，所述单个NMOS晶体管(Q1)的栅极作为控制端与所述充电子电路(120)的第二端相连。

8.根据权利要求2所述的保护电路，其中所述充电子电路(120)包括二极管(D1)和第二电容器(C2)，

其中所述二极管(D1)的正极与所述输入电源相连，且负极与所述功能电路(1000)的所述输出端相连，且

所述第二电容器(C2)的一端与所述功能电路(1000)的所述输出端相连，且另一端接地。

9.根据权利要求1所述的保护电路，其中所述功能电路(1000)是DC-DC转换电路。

10.一种电路的操作方法，所述电路如权利要求1至9中任一项所述，其中，所述操作方法包括以下步骤：

根据功能电路(1000)的输出电压，控制高导通电路(110)导通或断开。

11.根据权利要求10所述的操作方法，其中根据功能电路(1000)的输出电压控制所述高导通电路(110)导通或断开的步骤进一步包括：

响应于所述输出电压为高电压，完全导通所述高导通电路(110)；

响应于所述输出电压为低电压，断开所述高导通电路(110)。

12.根据权利要求10所述的操作方法，其中，所述操作方法还包括以下步骤：

响应于所述功能电路(1000)未启动，充电子电路(120)基于输入电压以及所述功能电路(1000)的低输出电压，控制所述高导通电路(110)部分导通以使储能电路(130)储电；

响应于功能电路(1000)被启动，充电子电路(120)基于所述输入电压以及所述功能电路(1000)的高输出电压，使所述高导通电路(110)在充电子电路(120)的控制下被完全导通，以从输入电源向功能电路(1000)供电。

13.一种具备输出接地保护功能的电路，所述电路包括如权利要求1至9中任一项所述的保护电路；以及功能电路(1000)，所述功能电路(1000)具有升压功能。

14.一种电路的操作方法，其中，所述电路如权利要求13所述，所述操作方法包括：

功能电路(1000)向所述保护电路输出低电压，以使所述保护电路中的高导通电路(110)断开；或者，

功能电路(1000)向所述保护电路输出高电压，以使所述保护电路中的高导通电路(110)导通。

15.一种车灯，所述车灯包括如权利要求13所述的电路。

16.一种车辆，所述车辆采用如权利要求15所述的车灯。

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