CN111988022A - 一种汽车pwm输出电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种汽车PWM输出电路，包括与DC‑DC电源模块的输出端连接的高速开关电路模块，高速开关电路模块包括N‑MOSFET以及与N‑MOSFET连接的P‑MOSFET，N‑MOSFET门极与PWM输出控制器的控制输出端连接，N‑MOSFET源极接地，N‑MOSFET漏极接P‑MOSFET门极，并与DC‑DC电源模块的第一输出分支电路连接，P‑MOSFET的源极接DC‑DC电源模块的第二输出分支电路，P‑MOSFET漏极接到PPS输出接口以输出需要的电压到相应的负载。本发明利用N‑MOSFET以及与P‑MOSFET的特性，能实现低成本高频率范围及高电压应对各种负载的PWM输出。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，特别是涉及一种汽车PWM输出电路。
背景技术
汽车需要PWM输出或者PPS输出，需要满足短电源与短接地，还需要对外的驱动能力，不管外面的负载种类是什么，如高阻、低阻、容性以及感性负载，还要满足驱动电压可配输出。现有PWM输出电路或者PPS输出电路是支持到33KHz，电压范围为6V到19V，相对来说频率比较低，电压范围又不宽泛。
发明内容
本发明的目的是针对上述的背景技术中的PWM输出或者PPS输出电路的不足，而提供一种能控制更宽的频率范围以及更宽的电压输出范围的输出的汽车PWM输出电路。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种汽车PWM输出电路，包括DC-DC电源模块，所述DC-DC电源模块的输出端连接到高速开关电路模块，所述高速开关电路模块包括N-MOSFET以及与所述N-MOSFET连接的P-MOSFET，所述N-MOSFET的门极与PWM输出控制器的控制输出端连接，所述N-MOSFET的源极接地，所述N-MOSFET的漏极接所述P-MOSFET的门极，并与所述DC-DC电源模块的第一输出分支电路连接，所述P-MOSFET的源极接所述DC-DC电源模块的第二输出分支电路，所述P-MOSFET漏极接到PPS输出接口以输出需要的电压到相应的负载。
进一步优选的，所述P-MOSFET的漏极接防倒灌低压降防反接二极管D110的一端，所述倒灌低压降防反接二极管D110的另一端接防静电ESD二极管D112的一端，所述防静电ESD二极管D112的另一端接地。
进一步优选的，所述N-MOSFET的门极与所述N-MOSFET的漏极通过一个分流电阻R519连接。
进一步优选的，所述N-MOSFET的漏极与所述P-MOSFET的门极相接后通过一个分压电阻R520与所述DC-DC电源模块的第一输出分支电路连接。
进一步优选的，所述防倒灌低压降防反接二极管D110与防静电ESD二极管之间连接PWM输出检测电路，以将检测信号输入到微控制器的ADC模块。
进一步优选的，所述PWM输出检测电路包括分压电阻R521,电阻R526以及电容C667，电阻R526以及电容C667并联，电阻R526以及电容C667的一端与分压电阻R521的输出端连接，电阻R526以及电容C667的另一端接地，所述分压电阻R521的输入端接在所述防倒灌低压降防反接二极管D110与防静电ESD二极管之间。
本发明通过高速开关电路模块包括N-MOSFET以及与所述N-MOSFET连接的P-MOSFET，利用所述N-MOSFET以及与P-MOSFET的特性，能实现低成本、高频率范围以及高电压应对各种负载的PWM输出。
附图说明
图1是本发明的汽车PWM输出电路的电路图
图2为DC-DC电源模块的放大图；
图3为高速开关电路模块的放大图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-3所示，本发明汽车PWM输出电路，包括DC-DC电源模块，所述DC-DC电源模块的输出端连接到高速开关电路模块，所述高速开关电路模块包括N-MOSFET以及与所述N-MOSFET连接的P-MOSFET，所述N-MOSFET的门极与PWM输出控制器的控制输出端连接，所述N-MOSFET的源极接地，所述N-MOSFET的漏极接所述P-MOSFET的门极，并与所述DC-DC电源模块的第一输出分支电路连接，所述P-MOSFET的源极接所述DC-DC电源模块的第二输出分支电路，所述P-MOSFET漏极接到PPS输出接口以输出需要的电压到相应的负载。
考虑汽车的短地及短电源的安全设计，系统采用DC-DC电源模块产生(通过改变电阻产生0.8V到12V)0.8V到12V的电压，而DC-DC电源模块最大的输出电流为200mA，DC-DC电源模块含有短路及温度保护，而MOSFET采用最大导通3.2A的，所以可保证200mA的导通，当短地的时候，DC-DC电源模块进行保护，并且DC-DC电源模块输出的驱动能比较强，因MOSFET是电压驱动型，开关速度比较快。
上述N-MOSFET，使用条件是门极1(gate)电压需要高于源极2(source)电压才能工作，本实施例是1.4V以上就稳定打开。当源极2(source)为高电平的时候，将漏极3(drain)信号的短接到GND上，从而将漏极3(drain)的电压拉低为GND。
上述P-MOSFET，使用条件是门极1(gate)电压需要低于源极2(source)电压才能工作，本实施例是1.2V以上就稳定打开。当源极2(source)为高电平的时候，将门极1(gate)信号的短接到GND上(NMOS导通时)，从而将源极2(source)的电压输出给漏极3(drain)，再将这个电压输出给外部。
具体的，所述P-MOSFET采用NTRV4101PT1G，开启时间为20ns，关断时间为52ns，所述N-MOSFET采用NVR4003NT3G，开启时间为65ns，关断时间为130ns，
采用上述的NTRV4101PT1G，NVR4003NT3G，高速开关电路的整体的开启时间为85ns，关断时间为182ns，最大的开启关断时间为267ns，系统最大的频率为3.7MHz，比目前的高边快很多(Infineon-BTF50060最大频率为33KHz)。
可以看出，本发明通过N-MOSFET与P-MOSFET的组合实现开启90ns与关短90ns的时间，可以实现Mhz的频率输出，实现了输出更高的频率。
需要说明的是，本发明中，所述的DC-DC模块，用于产生所需要的输出电压，提供驱动能力，可以任何可用的电源来实现，如LDO，不限于本发明的实施例。
为了防止倒灌反接，所述P-MOSFET的漏极接防倒灌低压降防反接二极管D110的一端，所述倒灌低压降防反接二极管D110的另一端接防静电ESD二极管D112的一端，所述防静电ESD二极管D112的另一端接地。
通过所述的倒灌低压降防反接二极管D110的正向输出，实现防倒灌低压降防反接，通过所述述防静电ESD二极管实现防静电功能，保证外部接口接到更高的电压的时候不会反向灌进来，保障的PPS输出。
进一步，所述N-MOSFET的门极与所述N-MOSFET的漏极通过一个分流电阻R519连接，其中所述分流电阻R519的一端与N-MOSFET的门极连接，所述分流电阻R519的另一端与N-MOSFET的漏极相接后接地。
进一步，所述N-MOSFET的漏极与所述P-MOSFET的门极相接后通过一个分压电阻R520与所述DC-DC电源模块的第一输出分支电路连接。
进一步，所述防倒灌低压降防反接二极管D110与防静电ESD二极管之间连接PWM输出检测电路，以将检测信号输入到微控制器的ADC模块，以由所述微控制器接收检测PWM输出情况，并将PWM输出情况反馈到PWM输出控制器，由所述PWM输出控制器通过控制所述N-MOSFET的门极电压，以实现控制P-MOSFET的输出电压范围。
为了保证对接口的健康检查，将输出信号通过分压电阻分压R521，保证最大输出电压不会超过3.3V，再经过电容C667滤波，最终输入给微控制器MCU的ADC，来检查波形及电平是否正常。
本发明中，所述PWM输出检测电路连接到处理器额ADC端口，通过ADC采集电压值判断是否为正常得，从而形成自检，具体的，包括分压电阻R521,电阻R526以及电容C667，电阻R526以及电容C667并联，电阻R526以及电容C667的一端与分压电阻R521的输出端连接，电阻R526以及电容C667的另一端接地，所述分压电阻R521的输入端接在所述防倒灌低压降防反接二极管D110与防静电ESD二极管之间。
本发明通过高速开关电路模块包括N-MOSFET以及与所述N-MOSFET连接的P-MOSFET，利用所述N-MOSFET以及与P-MOSFET的特性，能实现低成本高频率范围及高电压应对各种负载的PWM输出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种汽车PWM输出电路，包括DC-DC电源模块，其特征在于，所述DC-DC电源模块的输出端连接到高速开关电路模块，所述高速开关电路模块包括N-MOSFET以及与所述N-MOSFET连接的P-MOSFET，所述N-MOSFET的门极与PWM输出控制器的控制输出端连接，所述N-MOSFET的源极接地，所述N-MOSFET的漏极接所述P-MOSFET的门极，并与所述DC-DC电源模块的第一输出分支电路连接，所述P-MOSFET的源极接所述DC-DC电源模块的第二输出分支电路，所述P-MOSFET漏极接到PPS输出接口以输出需要的电压到相应的负载。
2.根据权利要求1所述的汽车PWM输出电路，其特征在于，所述P-MOSFET的漏极接防倒灌低压降防反接二极管D110的一端，所述倒灌低压降防反接二极管D110的另一端接防静电ESD二极管D112的一端，所述防静电ESD二极管D112的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的汽车PWM输出电路，其特征在于，所述N-MOSFET的门极与所述N-MOSFET的漏极通过一个分流电阻R519连接。
4.根据权利要求2所述的汽车PWM输出电路，其特征在于，所述N-MOSFET的漏极与所述P-MOSFET的门极相接后通过一个分压电阻R520与所述DC-DC电源模块的第一输出分支电路连接。
5.根据权利要求2所述的汽车PWM输出电路，其特征在于，所述防倒灌低压降防反接二极管D110与防静电ESD二极管之间连接PWM输出检测电路，以将检测信号输入到微控制器的ADC模块。
6.根据权利要求5所述的汽车PWM输出电路，其特征在于，所述PWM输出检测电路包括分压电阻R521,电阻R526以及电容C667，电阻R526以及电容C667并联，电阻R526以及电容C667的一端与分压电阻R521的输出端连接，电阻R526以及电容C667的另一端接地，所述分压电阻R521的输入端接在所述防倒灌低压降防反接二极管D110与防静电ESD二极管之间。
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