CN111799759A - 车载ecu输出电源的过流保护电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种车载ECU输出电源的过流保护电路及其控制方法，所述电路包括：控制芯片、第一三极管Q1、第二三极管Q2及MOS管Q3，控制芯片包括具有输入模式和输出模式的复用引脚，第一三极管Q1的输入端连接至车载ECU输出电源，通过第一电阻R1连接至MOS管Q3的输入端，第一三极管Q1的输出端连接至MOS管Q3的控制端，分别通过第二电阻R2和第三电阻R3连接至车载ECU输出电源和第二三极管Q2的输入端，第一三极管Q1的控制端通过第四电阻R4连接至MOS管Q3的输入端；第二三极管Q2的控制端连接至MOS管Q3的输出端，分别通过第五电阻R5和第六电阻R6连接至接地端和复用引脚，第二三极管Q2和MOS管Q3的输出端分别连接至接地端和外部用电设备。本实施例能降低电路成本。

Description

车载ECU输出电源的过流保护电路及其控制方法

技术领域

本发明实施例涉及车载ECU输出电源技术领域，尤其涉及一种车载ECU输出电源的过流保护电路及其控制方法。

背景技术

通常地，在自动泊车系统、流媒体后视镜等车载ECU中，都需要外接连接超声波雷达或摄像头等传感采集设备。根据对供电安全的需要，当电路中某个传感采集设备的输入电源过流时，车载ECU需要诊断出该路电源过流并进行保护。

现有的车载ECU输出电源的过流保护电路通常采用具有控制引脚和检测引脚的控制芯片，控制引脚默认输出高电平，采用MOS管的两个输入端分别与控制引脚和车载ECU输出电源相连，而MOS管的输出端连接保险丝后作为过流保护电路的输出端，而检测引脚通过电阻分压的方式与过流保护电路的输出端相连；当车载ECU输出电源正常输出电流时，控制引脚输出的高电平使MOS管打开，检测引脚检测高电平，电路正常输出电流；当车载ECU输出电源发生过流时，保险丝熔断，检测引脚检测低电平，此时，则控制芯片内部工作，将控制引脚改变为输出低电平，MOS管关断，实现软硬件双重保护。但是，上述这种电路方式采用了控制芯片的两个功能引脚，当控制芯片需要外接多个传感采集设备时，则需要选用引脚多的芯片，增加了成本；另外，电路中的保险丝在一定程度也会受到环境温度，降低了电路的可靠性。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种车载ECU输出电源的过流保护电路，能有效降低电路成本，可靠性高。

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种车载ECU输出电源的过流保护电路的控制方法，可靠性高。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：一种车载ECU输出电源的过流保护电路，连接于车载ECU输出电源和外部用电设备之间，包括：控制芯片、第一三极管Q1、第二三极管Q2以及MOS管Q3，所述控制芯片包括具有输入模式和输出模式的复用引脚，所述复用引脚在输入模式下实时检测当前输入的电平状态而输出模式下则输出高电平或低电平，其中：

所述第一三极管Q1的输入端一方面连接至所述车载ECU输出电源，另一方面通过第一电阻R1连接至所述MOS管Q3的输入端，所述第一三极管Q1的输出端一方面连接至所述MOS管Q3的控制端，另一方面分别通过第二电阻R2和第三电阻R3连接至所述车载ECU输出电源和第二三极管Q2的输入端，所述第一三极管Q1的控制端通过第四电阻R4连接至所述MOS管Q3的输入端；

所述第二三极管Q2的控制端一方面连接至所述MOS管Q3的输出端，另一方面分别通过第五电阻R5和第六电阻R6连接至接地端和所述复用引脚，所述第二三极管Q2的输出端连接至接地端；

所述MOS管Q3的输出端作为所述过流保护电路的输出端连接至所述外部用电设备。

进一步的，所述电路还包括二极管D，所述二极管D的正极连接至所述MOS管Q3的输出端而负极连接至所述外部用电设备。

进一步的，所述MOS管Q3的输出端还通过电容C连接至接地端。

进一步的，所述第二三极管Q2的控制端和所述MOS管Q3的输出端之间还串联有第七电阻R7。

进一步的，所述第二三极管Q2的控制端和所述第六电阻R6之间的线路还串联有第八电阻R8。

为了解决进一步的上述技术问题，本发明实施例提供一种基于上述任一项所述车载ECU输出电源的过流保护电路的控制方法，包括以下步骤：

所述车载ECU输出电源启动供电；

控制所述复用引脚切换至输出模式，在所述输出模式下，通过所述复用引脚在第一预定时长内输出高电平使所述第二三极管Q2导通，进而使所述MOS管导通，车载ECU输出电源通过MOS管向所述外部用电设备供电，并通过所述MOS管输出电压维持第二三极管Q2导通；

在复用引脚输出高电平第一预定时长后，控制所述复用引脚切换至输入模式；

实时识别并判断所述复用引脚的第一电平状态；以及

当所述第一电平状态为低电平时，判定所述车载ECU输出电源发生过流，控制复用引脚切换至输出模式且输出低电平维持所述第二三极管Q2截止，进而维持MOS管截止。

进一步的，所述方法还包括：所述复用引脚切换至输入模式后，在接收到外部输入的断电指令时，将所述控制芯片的复用引脚切换至输出模式且输出低电平使所述第二三极管Q2处于截止状态。

进一步的，所述方法还包括在所述控制所述复用引脚切换至输入模式后进行的以下步骤：判断所述过流保护电路是否成功进行供电。

进一步的，所述判断所述过流保护电路是否成功进行供电具体包括以下步骤：

控制所述复用引脚切换至输入模式并维持第二预定时长；

在所述第二预定时长内识别并判断所述复用引脚的第二电平状态，在识别到所述第二电平状态为高电平时，判定所述过流保护电路成功供电。

进一步的，所述判断所述过流保护电路是否成功进行供电还包括以下步骤：

在识别到所述第二电平状态为低电平时，控制所述复用引脚切换回输出模式并输出高电平第一预定时长后返回所述控制所述复用引脚切换至输入模式并维持第二预定时长的步骤重复循环执行，并记录复用引脚切换回输出模式的次数；以及

当切换回输出模式的次数达到所述预定次数，且识别到所述第二电平状态仍为低电平，控制所述复用引脚切换至输出模式且输出低电平维持所述第二三极管Q2截止。

采用上述技术方案后，本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明实施例通过控制芯片的复用引脚，在输入模式下实时检测当前输入的电平状态而输出模式下则输出高电平或低电平，当车载ECU输出电源启动时，复用引脚处于输出模式下且输出高电平，由于第二三极管Q2的导通，MOS管Q3随之导通，ECU输出电源通过MOS管Q3正常向外部用电设备供电，使第二三极管Q2持续导通，由于第二三极管Q2的控制端连接至MOS管Q3的输出端，整体电路仍能正常工作，而且此时复用引脚即可切换至输入模式，控制芯片10通过对复用引脚输入的电平进行判断确认高低电平状态，而能在发生过流时进行相应反应；当车载ECU输出电源发生过流时，第一电阻R1两端电压差增大而使得第一三极管Q1导通，进而使得MOS管Q3的输入端和控制端的电压差降低而关断，使得整体电路停止供电给外部用电设备，实现硬件电路保护，而且，此时第二三极管Q2的控制端和MOS管Q3的输出端都是低电平，控制芯片也对应检测到复用引脚输入的电平状态为低电平，进而通过自身内部软件控制，再次将利用引脚切换为输出模式且输出低电平，确保整体电路供电断开，实现了软件保护，整体电路采用电路元件少，不受外部环境的温度影响，而且仅使用控制芯片的一个功能引脚，能有效降低电路成本，可靠性高。

附图说明

图1为本发明车载ECU输出电源的过流保护电路一个可选实施例的电路示意图。

图2为本发明车载ECU输出电源的过流保护电路的控制方法一个可选实施例的步骤流程图。

图3为本发明车载ECU输出电源的过流保护电路的控制方法一个可选实施例判断所述过流保护电路是否成功进行供电具体的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

如图1所示，本发明一个可选实施例首先提供一种车载ECU输出电源的过流保护电路1，连接于车载ECU输出电源3和外部用电设备5之间，包括：控制芯片10、第一三极管Q1、第二三极管Q2以及MOS管Q3，所述控制芯片10包括具有输入模式和输出模式的复用引脚101，所述复用引脚101在输入模式下实时检测当前输入的电平状态而输出模式下则输出高电平或低电平，其中：

所述第一三极管Q1的输入端一方面连接至所述车载ECU输出电源3，另一方面通过第一电阻R1连接至所述MOS管Q3的输入端，所述第一三极管Q1的输出端一方面连接至所述MOS管Q3的控制端，另一方面分别通过第二电阻R2和第三电阻R3连接至所述车载ECU输出电源3和第二三极管Q2的输入端，所述第一三极管Q1的控制端通过第四电阻R4连接至所述MOS管Q3的输入端；

所述第二三极管Q2的控制端一方面连接至所述MOS管Q3的输出端，另一方面分别通过第五电阻R5和第六电阻R6连接至接地端和所述复用引脚101，所述第二三极管Q2的输出端连接至接地端；

所述MOS管Q3的输出端作为所述过流保护电路1的输出端连接至所述外部用电设备5。

本发明实施例通过控制芯片10的复用引脚101，在输入模式下实时检测当前输入的电平状态而输出模式下则输出高电平或低电平，当车载ECU输出电源3启动时，复用引脚101处于输出模式下且输出高电平，由于第二三极管Q2的导通，MOS管Q3随之导通，ECU输出电源通过MOS管Q3正常向外部用电设备5供电，使第二三极管Q2持续导通，由于第二三极管Q2的控制端连接至MOS管Q3的输出端，整体电路仍能正常工作，而且此时复用引脚101即可切换至输入模式，控制芯片10通过对复用引脚101输入的电平进行判断确认高低电平状态，而能在发生过流时进行相应反应；当车载ECU输出电源3发生过流时，第一电阻R1两端电压差增大而使得第一三极管Q1导通，进而使得MOS管Q3的输入端和控制端的电压差降低而关断，使得整体电路停止供电给外部用电设备5，实现硬件电路保护，而且，此时第二三极管Q2的控制端和MOS管Q3的输出端都是低电平，控制芯片10也对应检测到复用引脚101输入的电平状态为低电平，进而通过自身内部软件控制，再次将利用引脚103切换为输出模式且输出低电平，确保整体电路供电断开，实现了软件保护，整体电路采用电路元件少，不受外部环境的温度影响，而且仅使用控制芯片10的一个功能引脚，能有效降低电路成本，可靠性高。

在如图1的实施例中，所述第一三极管Q1为PNP三极管，型号为S-LMBT3906N3T5G，对应的输入端、输出端和控制端分别为发射极、集电极和基极；所述第二三极管Q2为NPN三极管，型号为S-LMBT3904TT1G，对应的输入端、输出端和控制端分别为集电极、发射极和基极；所述MOS管Q3为N沟道增强型，型号为AO3407，对应的输入端、输出端和控制端分别为源极、漏极和栅极；当所述第一三极管Q1为NPN三极管时，对应的输入端、输出端和控制端分别为集电极、发射极和基极；当所述第二三极管Q2为PNP三极管，对应的输入端、输出端和控制端分别为发射极、集电极和基极；所述MOS管Q3为P沟道增强型时，对应的输入端、输出端和控制端分别为漏极、源极和栅极；另外，在具体实施时，所述过流保护电路1还设有为所述控制芯片10进行供电的供电电源。

在本发明一个可选实施例中，所述电路还包括二极管D，所述二极管D的正极连接至所述MOS管Q3的输出端而负极连接至所述外部用电设备5。本实施例通过设置二极管D，避免线路接错时，电流反向流动，有效保护电路。

在本发明又一个可选实施例中，所述MOS管Q3的输出端还通过电容C连接至接地端。本实施例还通过设置电容C，滤除车载ECU输出电源3输入电流中的交流成分，保证电路的稳定。

在本发明再一个可选实施例中，所述第二三极管Q2的控制端和所述MOS管Q3的输出端之间还串联有第七电阻R7。本实施例还通过设置第七电阻R7，实现分压的作用，避免控制芯片10的复用引脚101的电压过高，可有效保护控制芯片10。

在本发明另一个可选实施例中，所述第二三极管Q2的控制端和所述第六电阻R6之间的线路还串联有第八电阻R8。本实施例还通过设置第八电阻R8，实现基极电阻的作用，避免第二三极管Q2的控制端的电压过高，可有效保护第二三极管Q2。

再一方面，如图2所示，本发明实施例提供一种基于上述任一项所述车载ECU输出电源的过流保护电路的控制方法，包括以下步骤：

S11：所述车载ECU输出电源3启动供电；

S12：控制所述复用引脚101切换至输出模式，在所述输出模式下，通过所述复用引脚101在第一预定时长内输出高电平使所述第二三极管Q2导通，进而使所述MOS管导通，车载ECU输出电源3通过MOS管向所述外部用电设备5供电，并通过所述MOS管输出电压维持第二三极管Q2导通；

S13：在复用引脚101输出高电平第一预定时长后，控制所述复用引脚101切换至输入模式；

S14：实时识别并判断所述复用引脚101的第一电平状态；以及

S15：当所述第一电平状态为低电平时，判定所述车载ECU输出电源3发生过流，控制复用引脚101切换至输出模式且输出低电平维持所述第二三极管Q2截止，进而维持MOS管截止。

本实施例通过上述方法，首先车载ECU输出电源3启动供电，控制芯片10的复用引脚101切换至输出模式且输出高电平使所述第二三极管Q2导通，进而所述MOS管导通向所述外部用电设备供电并维持第二三极管Q2导通，接着控制芯片10的复用引脚101切换至输入模式，实时识别并判断所述复用引脚101的第一电平状态，最后当第一电平状态为低电平时，判定所述车载ECU输出电源3发生过流，从而控制芯片10的复用引脚101切换至输出模式且输出低电平维持所述第二三极管Q2截止，实现电路的关断，可靠性高，能有效实现控制。

在本发明又一个可选实施例中，所述方法还包括：所述复用引脚101切换至输入模式后，在接收到外部输入的断电指令时，将所述控制芯片10的复用引脚101切换至输出模式且输出低电平使所述第二三极管Q2处于截止状态。本实施例还通过在接收到外部输入的断电指令时，所述控制芯片10的复用引脚101切换至输出模式且输出低电平使所述第二三极管Q2截止，例如：在机动车停止运行时，需要关闭车载ECU输出电源3向外部用电设备5，可人工输入关断指令或系统自动产生关断指令，使本发明过流保护电路1停止供电，此时控制芯片10的复用引脚101切换至输出模式且输出低电平使所述第二三极管Q2截止，供电停止，可实现人工或自动控制。

在本发明再一个可选实施例中，所述方法还包括在步骤S13后进行的以下步骤：

判断所述过流保护电路1是否成功进行供电。在具体操作时，车载ECU输出电源3启动供电后，可能直接就发生了过流或者启动不成功的现象，抑或是整体电路出现断路的故障，因此本实施例还通过在所述车载ECU输出电源3启动供电后，判断所述过流保护电路1是否成功进行供电，预先判断是否存在无法供电的现象，保证电路能有效的供电。

在本发明另一个可选实施例中，如图3所示，所述判断所述过流保护电路1是否成功进行供电具体包括以下步骤：

S21：控制所述复用引脚101切换至输入模式并维持第二预定时长；

S22：在所述第二预定时长内识别并判断所述复用引脚101的第二电平状态，在识别到所述第二电平状态为高电平时，判定所述过流保护电路1成功供电。

本实施例通过上述方法，控制所述复用引脚101切换至输入模式并维持第二预定时长，从而在所述第二预定时长内识别并判断所述复用引脚101的第二电平状态，在识别到所述第二电平状态为高电平时，判定所述过流保护电路1成功供电，当确定复用引脚101为高电平时，由于复用引脚101还与MOS管Q3的输出端相连，即可确定MOS管Q3的输出端为高电平，电路输出电流成功。

在本发明又一个可选实施例中，如图3所示，所述判断所述过流保护电路1是否成功进行供电还包括以下步骤：

S23：在识别到所述第二电平状态为低电平时，控制所述复用引脚101切换回输出模式并输出高电平第一预定时长后返回上述S21步骤重复循环执行，并记录复用引脚101切换回输出模式的次数；以及

S24：当切换回输出模式的次数达到所述预定次数，且识别到所述第二电平状态仍为低电平，控制所述复用引脚101切换至输出模式且输出低电平维持所述第二三极管Q2截止。

本实施例通过上述方法，还在识别到所述第二电平状态为低电平时，控制所述复用引脚101切换回输出模式并输出高电平第一预定时长后返回S21步骤重复循环执行，并记录复用引脚切换回输出模式的次数，再当切换回输出模式的次数达到所述预定次数，且识别到所述第二电平状态仍为低电平，控制所述复用引脚101切换至输出模式且输出低电平维持所述第二三极管Q2截止，连续判断预定次数后仍不成功则复用引脚101切换至输出模式且输出低电平，确保电路关断，避免由于开启车载ECU输出电源3启动供电后，直接就发生了过流或瞬间过流的现象；另外，通过连续多次的判断，也避免了由于车载ECU输出电源3开启不成功的误判。

在具体实施，所述预定次数的设定以及循环执行的过程可通过计数器形式实现。在具体实施时，可以理解的是，所述第一预定时长和第二预定时长可能不同，也可能相同，可根据具体功能设置，例如：第一预定时长为30ms，第二预定时长为20ms。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载ECU输出电源的过流保护电路，连接于车载ECU输出电源和外部用电设备之间，其特征在于，所述电路包括：控制芯片、第一三极管Q1、第二三极管Q2以及MOS管Q3，所述控制芯片包括具有输入模式和输出模式的复用引脚，所述复用引脚在输入模式下实时检测当前输入的电平状态而输出模式下则输出高电平或低电平，其中：

所述第一三极管Q1的输入端一方面连接至所述车载ECU输出电源，另一方面通过第一电阻R1连接至所述MOS管Q3的输入端，所述第一三极管Q1的输出端一方面连接至所述MOS管Q3的控制端，另一方面分别通过第二电阻R2和第三电阻R3连接至所述车载ECU输出电源和第二三极管Q2的输入端，所述第一三极管Q1的控制端通过第四电阻R4连接至所述MOS管Q3的输入端；

所述第二三极管Q2的控制端一方面连接至所述MOS管Q3的输出端，另一方面分别通过第五电阻R5和第六电阻R6连接至接地端和所述复用引脚，所述第二三极管Q2的输出端连接至接地端；

所述MOS管Q3的输出端作为所述过流保护电路的输出端连接至所述外部用电设备。

2.如权利要求1所述的车载ECU输出电源的过流保护电路，其特征在于，所述电路还包括二极管D，所述二极管D的正极连接至所述MOS管Q3的输出端而负极连接至所述外部用电设备。

3.如权利要求1所述的车载ECU输出电源的过流保护电路，其特征在于，所述MOS管Q3的输出端还通过电容C连接至接地端。

4.如权利要求1所述的车载ECU输出电源的过流保护电路，其特征在于，所述第二三极管Q2的控制端和所述MOS管Q3的输出端之间还串联有第七电阻R7。

5.如权利要求1所述的车载ECU输出电源的过流保护电路，其特征在于，所述第二三极管Q2的控制端和所述第六电阻R6之间的线路还串联有第八电阻R8。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述车载ECU输出电源的过流保护电路的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

所述车载ECU输出电源启动供电；

控制所述复用引脚切换至输出模式，在所述输出模式下，通过所述复用引脚在第一预定时长内输出高电平使所述第二三极管Q2导通，进而使所述MOS管导通，车载ECU输出电源通过MOS管向所述外部用电设备供电，并通过所述MOS管输出电压维持第二三极管Q2导通；

在复用引脚输出高电平第一预定时长后，控制所述复用引脚切换至输入模式；

实时识别并判断所述复用引脚的第一电平状态；以及

当所述第一电平状态为低电平时，判定所述车载ECU输出电源发生过流，控制复用引脚切换至输出模式且输出低电平维持所述第二三极管Q2截止，进而维持MOS管截止。

7.如权利要求6所述的车载ECU输出电源的过流保护电路的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：所述复用引脚切换至输入模式后，在接收到外部输入的断电指令时，将所述控制芯片的复用引脚切换至输出模式且输出低电平使所述第二三极管Q2处于截止状态。

8.如权利要求6所述的车载ECU输出电源的过流保护电路的控制方法，其特征在于，所述方法还包括在所述控制所述复用引脚切换至输入模式后进行的以下步骤：判断所述过流保护电路是否成功进行供电。

9.如权利要求8所述的车载ECU输出电源的过流保护电路的控制方法，其特征在于，所述判断所述过流保护电路是否成功进行供电具体包括以下步骤：

控制所述复用引脚切换至输入模式并维持第二预定时长；

在所述第二预定时长内识别并判断所述复用引脚的第二电平状态，在识别到所述第二电平状态为高电平时，判定所述过流保护电路成功供电。

10.如权利要求9所述的车载ECU输出电源的过流保护电路的控制方法，其特征在于，所述判断所述过流保护电路是否成功进行供电还包括以下步骤：

在识别到所述第二电平状态为低电平时，控制所述复用引脚切换回输出模式并输出高电平第一预定时长后返回所述控制所述复用引脚切换至输入模式并维持第二预定时长的步骤重复循环执行，并记录复用引脚切换回输出模式的次数；以及

当切换回输出模式的次数达到所述预定次数，且识别到所述第二电平状态仍为低电平，控制所述复用引脚切换至输出模式且输出低电平维持所述第二三极管Q2截止。

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