CN112952767A - 一种检测mos管ds电压实现短路保护的电路及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测MOS管DS电压实现短路保护的电路，包括MCU，所述MCU具有采样口一、采样口二和电压输出口IO，还提供了一种检测MOS管DS电压实现短路保护的方法，程序初始化时启动AD采样，在每次程序循环的起点，等待AD采样完成，完成后读取AD采样值并切换AD采样通道，然后根据AD采样值判断是否有短路现象。这样每次程序循环均会有一次新的AD采样值产生，且与上一次循环采样的通道不一致，所以每一次循环采样的结果与上次循环采样结果做差，即能算出电压差；同时设置的防误判操作步骤，即能保证MOS管有足够的时间散去短路时产生的热量，又能减少误判的影响。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，具体是一种检测MOS管DS电压实现短路保护的电路及其方法。
背景技术
汽车上的灯，电机等负载工况较为复杂，长时间使用后，可能会出现短路，开路等故障，
对于使用MOS管控制负载的控制器来说，若外部负载短路，那么会有极大电流通过MOS管，若不能及时检测出短路现象并关断MOS管，会造成MOS管的损坏。MOS管的短路检测通常分为两种，一种是智能MOS管自身带检测，通常是通过检测节温等来实现，一种是外部增加电路，检测工作电流等来判断短路，相同额定功率情况下，智能MOS管比普通MOS管的会贵很多，另外若是用检测电流来判断短路，那么需要使用运放和采样电阻，也会增加不小的成本；
对于一些对成本及其敏感的控制器来说，这两种方案都不是最好的；因此，如何使用尽量少的元器件，尽量低的成本实现短路保护成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种检测MOS管DS电压实现短路保护的方法，以解决现有技术中存在的缺陷。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种检测MOS管DS电压实现短路保护的电路，包括MCU，所述MCU具有采样口一、采样口二和电压输出口IO；
其中采样口一AD_VIN依次串联电阻R4、电阻R3后与电源VIN的输入端连接，所述电阻R4和电阻R3之间连接有电阻R5后接入地端；
采样口二AD_OUT依次串联电阻R9、电阻R7后与MOS管的D极连接；所述电阻R9、电阻R7之间连接电阻Rs后接入地端；所述采样口二与电阻R9之间连接电容Cs后接入地端；
所述电压输出口IO与MOS管的G端连接，所述电源VIN连接电阻R1一端、MOS管S极和电阻R2一端；所述电阻R1另一端连接MOS管的G端；所述电阻R2的另一端串联电容C1后与MOS管的D极连接；所述电阻R7与MOS管的D极之间为VOUT输出口，且所述VOUT输出口通过电阻R6与地端连接；
还提供一种检测MOS管DS电压实现短路保护的方法，包括如下步骤：
S1、判断短路，首先，程序初始化时MCU启动电压采样；然后进入循环执行阶段，等待电压采样完成，并读取电压采样结果；然后MCU识别上次采样端口，如果是D端，则采样通道切换到S端，如果是S端，则采样通道切换到D端，循环对D端、S端进行采样；根据采集的D端、S端电压差与设定的短路判断电压进行比较，电压差大于短路判断电压则判断为短路并对短路次数进行加1计数，否则短路次数计数清零，并重复执行步骤S1；
当短路计数次数大于等于5时，MCU控制电压输出口IO电压关闭MOS管，并跳转执行步骤S2，否则短路计数次数清零并重复执行步骤S1；
S2、防误判操作，当MCU因检测到短路关闭MOS管，会在一定时间后控制电压输出口IO电压来恢复MOS管工作，并重复执行步骤S1；
进一步的，上述步骤S2中所述的一定时间设定为50ms；
本发明的有益效果是：用标准MOS管即能实现负载控制，无需使用智能MOS管；硬件实现简单，几乎不增加器件，适合对成本较敏感的控制器。
附图说明
图1为本发明防止短路方法流程示意图；
图2为本发明电路结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图2所示，一种检测MOS管DS电压实现短路保护的电路，包括MCU，所述MCU具有采样口一、采样口二和电压输出口IO；
其中采样口一AD_VIN依次串联电阻R4、电阻R3后与电源VIN的输入端连接，所述电阻R4和电阻R3之间连接有电阻R5后接入地端；
采样口二AD_OUT依次串联电阻R9、电阻R7后与MOS管的D极连接；所述电阻R9、电阻R7之间连接电阻Rs后接入地端；所述采样口二与电阻R9之间连接电容Cs后接入地端；
所述电压输出口IO与MOS管的G端连接，所述电源VIN连接电阻R1一端、MOS管S极和电阻R2一端；所述电阻R1另一端连接MOS管的G端；所述电阻R2的另一端串联电容C1后与MOS管的D极连接；所述电阻R7与MOS管的D极之间为VOUT输出口，且所述VOUT输出口通过电阻R6与地端连接；
具体实施时，参见附图2，VIN为电源，IO为MOS管G端，通过控制此处电压可控制MOS管开关，VOUT口为输出口，接负载，AD_VIN接单片机采样口一，采集MOS管S极电压，AD_OUT接单片机采样口二，采集MOS管D极电压。
MOS管打开时，D端与S端存在约几毫欧的电阻，外部负载正常工作时，电流较小，Vds较小，负载短路时，电流较大，Vds较大；
利用单片机的AD采样功能，分别采集MOS管的D端和S端电压，在MOS管打开时比较D端与S端电压，当压差大于一定值时，则认为负载短路；
若MOS管短路，需在极短时间内关断输出，所以AD采样和判断的时间都需比较快，对于本方案中使用的MOS管，在100us左右关断MOS管是比较安全的。
基于上述原理，本发明还提供一种检测MOS管DS电压实现短路保护的方法，如图2所示，包括如下步骤：
S1、判断短路，首先，程序初始化时MCU启动电压采样；然后进入循环执行阶段，等待电压采样完成，并读取电压采样结果；然后MCU识别上次采样端口，如果是D端，则采样通道切换到S端，如果是S端，则采样通道切换到D端，循环对D端、S端进行采样；根据采集的D端、S端电压差与设定的短路判断电压进行比较，电压差大于短路判断电压则判断为短路并对短路次数进行加1计数，否则短路次数计数清零，并重复执行步骤S1；
当短路计数次数大于等于5时，MCU控制电压输出口IO电压关闭MOS管，并跳转执行步骤S2，否则短路计数次数清零并重复执行步骤S1；
S2、防误判操作，当MCU因检测到短路关闭MOS管，会在一定时间后控制电压输出口IO电压来恢复MOS管工作，并重复执行步骤S1；
进一步的，上述步骤S2中所述的一定时间设定为50ms；
本发明提出的一种电压采样的方式，减少了采样和判断时间，程序初始化时启动AD采样，在每次程序循环的起点，等待AD采样完成，完成后读取AD采样值并切换AD采样通道，然后根据AD采样值判断是否有短路现象。
这样每次程序循环均会有一次新的AD采样值产生，且与上一次循环采样的通道不一致，所以每一次循环采样的结果与上次循环采样结果做差，即能算出电压差。
同时设置的防误判操作步骤，即能保证MOS管有足够的时间散去短路时产生的热量，又能减少误判的影响。
本发明具有如下优点：
1、用标准MOS管即能实现负载控制，无需使用智能MOS管；
2、硬件实现简单，几乎不增加器件，适合对成本较敏感的控制器。
3、本发明提供的方法能减少短路判断的时间，使外部负载短路时MOS管在较短时间内被关闭。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种检测MOS管DS电压实现短路保护的电路，其特征在于：包括MCU，所述MCU具有采样口一、采样口二和电压输出口IO；
其中采样口一AD_VIN依次串联电阻R4、电阻R3后与电源VIN的输入端连接，所述电阻R4和电阻R3之间连接有电阻R5后接入地端；
采样口二AD_OUT依次串联电阻R9、电阻R7后与MOS管的D极连接；所述电阻R9、电阻R7之间连接电阻Rs后接入地端；所述采样口二与电阻R9之间连接电容Cs后接入地端；
所述电压输出口IO与MOS管的G端连接，所述电源VIN连接电阻R1一端、MOS管S极和电阻R2一端；所述电阻R1另一端连接MOS管的G端；所述电阻R2的另一端串联电容C1后与MOS管的D极连接；所述电阻R7与MOS管的D极之间为VOUT输出口，且所述VOUT输出口通过电阻R6与地端连接。
2.一种检测MOS管DS电压实现短路保护的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、判断短路，首先，程序初始化时MCU启动电压采样；然后进入循环执行阶段，等待电压采样完成，并读取电压采样结果；MCU识别上次循环时的采样端口，如果是D端，则采样通道切换到S端，如果是S端，则采样通道切换到D端，循环对D端、S端进行采样；根据采集的D端、S端电压差与设定的短路判断电压进行比较，电压差大于短路判断电压则判断为短路并对短路次数进行加1计数，否则短路次数计数清零，并重复执行步骤S1；
当短路计数次数大于等于5时，MCU控制电压输出口IO电压关闭MOS管，并跳转执行步骤S2，否则短路计数次数清零并重复执行步骤S1；
S2、防误判操作，当MCU因检测到短路关闭MOS管，会在一定时间后控制电压输出口IO电压来恢复MOS管工作，并重复执行步骤S1。
3.根据权利要求2所述的一种检测MOS管DS电压实现短路保护的方法，其特征在于：上述步骤S2中所述的一定时间设定为50ms。
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| CN116990655A (zh) * | 2023-09-26 | 2023-11-03 | 安徽大学 | 一种基于漏-源电压变化率的晶体管短路检测电路和方法 |
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