CN113659814A - 高低边驱动电路、高低边驱动系统和汽车控制系统 - Google Patents

高低边驱动电路、高低边驱动系统和汽车控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高低边驱动电路、高低边驱动系统和汽车控制系统，包括：共有驱动回路、低边驱动回路和高边驱动回路；低边驱动回路包括：第一电阻和第二电阻，当为低边驱动时，第一电阻的一端与共有驱动回路中的MOSFET管的漏极连接，第一电阻的另一端为负载输出端，第二电阻的一端与MOSFET管的源极连接，第二电阻的另一端接地；高边驱动回路包括：第三电阻、第四电阻和第一直流电源，当为高边驱动时，第三电阻的一端与第一直流电源连接，第三电阻的另一端与MOSFET管的漏极连接，第四电阻的一端与MOSFET管的源极连接，第四电阻的另一端为负载输出端。本发明的电路结构简单，减少了器件选型难度和设计难度，同时，也减少了电路成本和电路设计时间。

Description

高低边驱动电路、高低边驱动系统和汽车控制系统
技术领域
本发明涉及电力电子的技术领域，尤其是涉及一种高低边驱动电路、高低边驱动系统和汽车控制系统。
背景技术
高边指电源，低边指地，高边驱动和低边驱动是用来调试功率的，以驱动负载。高边驱动：开关位于电源和负载之间；低边驱动：开关位于负载和地之间。通俗的来讲，高边驱动(HSD)是指通过直接在用电器或者驱动装置前通过在电源线闭合开关来实现驱动装置的使能，而低边驱动(LSD)则是通过在用电器或者驱动装置后，通过闭合地线来实现驱动装置使能。
目前，汽车控制系统的很多继电器都会用到高边驱动和低边驱动，具体选用何种方式驱动，还是要看在何种场合应用，以及诊断类型和失效后所造成的影响。目前高边驱动采用三极管或者MOSFET或者IC驱动芯片的方式进行电路设计，低边驱动也采用三极管或者MOSFET或者IC驱动芯片的方式进行电路设计，两种驱动电路都需要考虑电压、电流、功率、控制方式等方面，所以需要对两种驱动电路分别进行器件选型、分别进行电路设计，增加了器件选型难度、电路设计难度、电路设计时间和电路成本。
综上，现有的高边驱动电路和低边驱动电路独立分开设计的方案增加了器件选型难度、电路设计难度、电路设计时间和电路成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高低边驱动电路、高低边驱动系统和汽车控制系统，以缓解现有的高边驱动电路和低边驱动电路独立分开设计的方案增加器件选型难度、电路设计难度、电路设计时间和电路成本的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种高低边驱动电路，包括：共有驱动回路、低边驱动回路和高边驱动回路；
所述低边驱动回路包括：第一电阻和第二电阻，当为低边驱动时，所述第一电阻的一端与所述共有驱动回路中的MOSFET管的漏极连接，所述第一电阻的另一端为负载输出端，所述第二电阻的一端与所述MOSFET管的源极连接，所述第二电阻的另一端接地；
所述高边驱动回路包括：第三电阻、第四电阻和第一直流电源，当为高边驱动时，所述第三电阻的一端与所述第一直流电源连接，所述第三电阻的另一端与所述MOSFET管的漏极连接，所述第四电阻的一端与所述MOSFET管的源极连接，所述第四电阻的另一端为负载输出端。
进一步的，所述共有驱动回路包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二直流电源、三极管和所述MOSFET管；
所述第五电阻的一端为逻辑控制信号输入端，所述第五电阻的另一端分别与所述第六电阻的一端、所述三极管的基极连接，所述第六电阻的另一端接地，所述三极管的集电极分别与所述第七电阻的一端、第八电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与所述第二直流电源连接，所述三极管的发射极接地，所述第八电阻的另一端分别与所述第九电阻的一端、所述MOSFET管的栅极连接，所述第九电阻的另一端接地。
进一步的，当为低边驱动，且所述逻辑控制信号输入端为高电平时，所述负载输出端为高阻状态，所述负载输出端无电流通过。
进一步的，当为低边驱动，且所述逻辑控制信号输入端为低电平时，所述负载输出端为低电平状态，所述负载输出端有电流通过。
进一步的，当为高边驱动，且所述逻辑控制信号输入端为高电平时，所述负载输出端为高阻状态，所述负载输出端无电流通过。
进一步的，当为高边驱动，且所述逻辑控制信号输入端为低电平时，所述负载输出端为高电平状态，所述负载输出端有电流通过。
第二方面，本发明实施例还提供了一种高低边驱动系统，包括：上述第一方面任一项所述的高低边驱动电路，还包括：控制器和继电器；
所述控制器与所述高低边驱动电路中的逻辑控制信号输入端连接，所述继电器与所述高低边驱动电路中的负载输出端连接。
进一步的，所述控制器包括：MCU。
第三方面，本发明实施例还提供了一种汽车控制系统，所述汽车控制系统上设置有上述第二方面中所述的高低边驱动系统。
第四方面，本发明实施例还提供了一种电动汽车，所述电动汽车上设置有上述第三方面中所述的汽车控制系统。
在本发明实施例中，提供了一种高低边驱动电路，包括：共有驱动回路、低边驱动回路和高边驱动回路；低边驱动回路包括：第一电阻和第二电阻，当为低边驱动时，第一电阻的一端与共有驱动回路中的MOSFET管的漏极连接，第一电阻的另一端为负载输出端，第二电阻的一端与MOSFET管的源极连接，第二电阻的另一端接地；高边驱动回路包括：第三电阻、第四电阻和第一直流电源，当为高边驱动时，第三电阻的一端与第一直流电源连接，第三电阻的另一端与MOSFET管的漏极连接，第四电阻的一端与MOSFET管的源极连接，第四电阻的另一端为负载输出端。通过上述描述可知，本发明的高低边驱动电路中包含相同的共有驱动回路，当为低边驱动时，将低边驱动回路与共有驱动回路连接便能实现低边驱动，当为高边驱动时，将高边驱动回路与共有驱动回路连接便能实现高边驱动，相较于传统的高边驱动电路和低边驱动电路独立分开设计的方案，本发明的电路结构简单，减少了器件选型难度和设计难度，同时，也减少了电路成本和电路设计时间，缓解了现有的高边驱动电路和低边驱动电路独立分开设计的方案增加器件选型难度、电路设计难度、电路设计时间和电路成本的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种高低边驱动电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的低边驱动电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的高边驱动电路的结构示意图。
图标：11-共有驱动回路；12-低边驱动回路；13-高边驱动回路。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有的高边驱动电路和低边驱动电路独立分开设计，增加了器件选型难度、电路设计难度、电路设计时间和电路成本。
基于此，本发明的高低边驱动电路中包含相同的共有驱动回路，当为低边驱动时，将低边驱动回路与共有驱动回路连接便能实现低边驱动，当为高边驱动时，将高边驱动回路与共有驱动回路连接便能实现高边驱动，电路结构简单，减少了器件选型难度和设计难度，同时，也减少了电路成本和电路设计时间。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种高低边驱动电路进行详细介绍。
实施例一：
图1是根据本发明实施例的一种高低边驱动电路的结构示意图，如图1所示，该高低边驱动电路包括：共有驱动回路11、低边驱动回路12和高边驱动回路13；
低边驱动回路12包括：第一电阻R1和第二电阻R2，当为低边驱动时，第一电阻R1的一端与共有驱动回路11中的MOSFET管Q2的漏极连接，第一电阻R1的另一端为负载输出端，第二电阻R2的一端与MOSFET管Q2的源极连接，第二电阻R2的另一端接地；
高边驱动回路13包括：第三电阻R3、第四电阻R4和第一直流电源DC1，当为高边驱动时，第三电阻R3的一端与第一直流电源DC1连接，第三电阻R3的另一端与MOSFET管Q2的漏极连接，第四电阻R4的一端与MOSFET管Q2的源极连接，第四电阻R4的另一端为负载输出端。
本发明的高低边驱动电路中，当实现低边驱动功能时，高边驱动回路13无需焊接，负载输出端位于负载和地之间，即为低边驱动；
当实现高边驱动功能时，低边驱动回路12无需焊接，负载输出端位于第一直流电源DC1和负载之间，即为高边驱动。
上述第一直流电源DC1可以为负载输出控制电源。
在本发明实施例中，提供了一种高低边驱动电路，包括：共有驱动回路11、低边驱动回路12和高边驱动回路13；低边驱动回路12包括：第一电阻R1和第二电阻R2，当为低边驱动时，第一电阻R1的一端与共有驱动回路11中的MOSFET管Q2的漏极连接，第一电阻R1的另一端为负载输出端，第二电阻R2的一端与MOSFET管Q2的源极连接，第二电阻R2的另一端接地；高边驱动回路13包括：第三电阻R3、第四电阻R4和第一直流电源DC1，当为高边驱动时，第三电阻R3的一端与第一直流电源DC1连接，第三电阻R3的另一端与MOSFET管Q2的漏极连接，第四电阻R4的一端与MOSFET管Q2的源极连接，第四电阻R4的另一端为负载输出端。通过上述描述可知，本发明的高低边驱动电路中包含相同的共有驱动回路11，当为低边驱动时，将低边驱动回路12与共有驱动回路11连接便能实现低边驱动，当为高边驱动时，将高边驱动回路13与共有驱动回路11连接便能实现高边驱动，相较于传统的高边驱动电路和低边驱动电路独立分开设计的方案，本发明的电路结构简单，减少了器件选型难度和设计难度，同时，也减少了电路成本和电路设计时间，缓解了现有的高边驱动电路和低边驱动电路独立分开设计的方案增加器件选型难度、电路设计难度、电路设计时间和电路成本的技术问题。
在本发明的一个可选实施例中，参考图1，共有驱动回路11包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二直流电源DC2、三极管Q1和MOSFET管Q2；
第五电阻R5的一端为逻辑控制信号输入端，第五电阻R5的另一端分别与第六电阻R6的一端、三极管Q1的基极连接，第六电阻R6的另一端接地，三极管Q1的集电极分别与第七电阻R7的一端、第八电阻R8的一端连接，第七电阻R7的另一端与第二直流电源DC2连接，三极管Q1的发射极接地，第八电阻R8的另一端分别与第九电阻R9的一端、MOSFET管Q2的栅极连接，第九电阻R9的另一端接地。
上述第二直流电源DC2可以为控制器的逻辑信号参考电源。
在本发明的一个可选实施例中，参考图2，图2中示出的是本发明实施例的低边驱动电路的结构示意图；
当逻辑控制信号输入端为高电平时，负载输出端为高阻状态，负载输出端无电流通过；
当逻辑控制信号输入端为低电平时，负载输出端为低电平状态，负载输出端有电流通过。
具体的，当逻辑控制信号输入端(Singnal-in)为高电平时，三极管Q1导通，MOSFET管Q2关断，负载输出端(Singnal-out)为高阻状态，负载没有接地，负载输出端无电流通过；当逻辑控制信号输入端(Singnal-in)为低电平时，三极管Q1关断，MOSFET管Q2导通，负载输出端(Singnal-out)接地，即负载输出端(Singnal-out)为低电平状态，负载输出端有电流通过。
在本发明的一个可选实施例中，参考图3，图3中示出的是本发明实施例的高边驱动电路的结构示意图；
当逻辑控制信号输入端为高电平时，负载输出端为高阻状态，负载输出端无电流通过；
当逻辑控制信号输入端为低电平时，负载输出端为高电平状态，负载输出端有电流通过。
具体的，当逻辑控制信号输入端(Singnal-in)为高电平时，三极管Q1导通，MOSFET管Q2关断，负载输出端(Singnal-out)为高阻状态，负载没有接通电源，负载输出端无电流通过；当逻辑控制信号输入端(Singnal-in)为低电平时，三极管Q1关断，MOSFET管Q2导通，负载输出端(Singnal-out)接通电源，即负载输出端(Singnal-out)为高电平状态，负载输出端有电流通过。
实施例二：
本发明实施例还提供了一种高低边驱动系统，包括：上述实施例一中的高低边驱动电路，还包括：控制器和继电器；
控制器与高低边驱动电路中的逻辑控制信号输入端连接，继电器与高低边驱动电路中的负载输出端连接。
在本发明的一个可选实施例中，控制器包括：MCU。
实施例三：
本发明实施例还提供了一种汽车控制系统，汽车控制系统上设置有上述实施例二中的高低边驱动系统。
实施例四：
本发明实施例还提供了一种电动汽车，电动汽车上设置有实施例三中的汽车控制系统。
本发明实施例所提供的高低边驱动电路、高低边驱动系统和汽车控制系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高低边驱动电路，其特征在于，包括：共有驱动回路、低边驱动回路和高边驱动回路；
所述低边驱动回路包括：第一电阻和第二电阻，当为低边驱动时，所述第一电阻的一端与所述共有驱动回路中的MOSFET管的漏极连接，所述第一电阻的另一端为负载输出端，所述第二电阻的一端与所述MOSFET管的源极连接，所述第二电阻的另一端接地；
所述高边驱动回路包括：第三电阻、第四电阻和第一直流电源，当为高边驱动时，所述第三电阻的一端与所述第一直流电源连接，所述第三电阻的另一端与所述MOSFET管的漏极连接，所述第四电阻的一端与所述MOSFET管的源极连接，所述第四电阻的另一端为负载输出端。
2.根据权利要求1所述的高低边驱动电路，其特征在于，所述共有驱动回路包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二直流电源、三极管和所述MOSFET管；
所述第五电阻的一端为逻辑控制信号输入端，所述第五电阻的另一端分别与所述第六电阻的一端、所述三极管的基极连接，所述第六电阻的另一端接地，所述三极管的集电极分别与所述第七电阻的一端、第八电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与所述第二直流电源连接，所述三极管的发射极接地，所述第八电阻的另一端分别与所述第九电阻的一端、所述MOSFET管的栅极连接，所述第九电阻的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的高低边驱动电路，其特征在于，当为低边驱动，且所述逻辑控制信号输入端为高电平时，所述负载输出端为高阻状态，所述负载输出端无电流通过。
4.根据权利要求2所述的高低边驱动电路，其特征在于，当为低边驱动，且所述逻辑控制信号输入端为低电平时，所述负载输出端为低电平状态，所述负载输出端有电流通过。
5.根据权利要求2所述的高低边驱动电路，其特征在于，当为高边驱动，且所述逻辑控制信号输入端为高电平时，所述负载输出端为高阻状态，所述负载输出端无电流通过。
6.根据权利要求2所述的高低边驱动电路，其特征在于，当为高边驱动，且所述逻辑控制信号输入端为低电平时，所述负载输出端为高电平状态，所述负载输出端有电流通过。
7.一种高低边驱动系统，其特征在于，包括：上述权利要求1至6中任一项所述的高低边驱动电路，还包括：控制器和继电器；
所述控制器与所述高低边驱动电路中的逻辑控制信号输入端连接，所述继电器与所述高低边驱动电路中的负载输出端连接。
8.根据权利要求7所述的高低边驱动系统，其特征在于，所述控制器包括：MCU。
9.一种汽车控制系统，其特征在于，所述汽车控制系统上设置有上述权利要求7至8中任一项所述的高低边驱动系统。
10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车上设置有权利要求9所述的汽车控制系统。
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