CN202190064U

CN202190064U - 用于致动器等的电池反接保护电路

Info

Publication number: CN202190064U
Application number: CN2011200347038U
Authority: CN
Inventors: K·L·德斯罗彻斯
Original assignee: CTS Corp
Current assignee: CTS Corp
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: US8780513B2; US20110188164A1

Abstract

一种用于致动器等的电池反接保护电路。电路包括至少第一晶体管和第二晶体管，第二晶体管耦合到第一晶体管和电压源，以用于在电压源出现中断时截止第一晶体管。

Description

用于致动器等的电池反接保护电路

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年2月4日提交的美国临时申请序列号61/301,263的申请日的权益，和所有这里引用的参考文献一样，通过引用把上述申请明确并入本申请。

技术领域

本发明涉及电路，具体而言，涉及一种用于车辆致动器等的电池反接保护电路。

背景技术

电池反接保护是汽车电路和电子部件的重要部分，必须防止这些电路和电子部件无意中极性相反地连接到汽车电池，因为这样会损坏汽车中使用的大多数半导体芯片，这些芯片包括例如致动器中使用的芯片。

低电流应用电路中的电池反接保护通常包括使用只允许电流朝一个方向流动的二极管。使用二极管的益处在于，其不仅防止无意中颠倒电路的电池极性，而且防止电路的储能电容器在电池松动或电源的其他常见扰动情况下被放电。然而，使用二极管的弊端是在二极管两端产生的电压降(大约0.6V)。虽然对于低电流应用该电压降是微不足道的，但是，对高电流应用而言这会带来问题，其中，二极管两端的大电压降会引起过热。这对于如高温应用来说当然是严重问题，这些应用中，电路半导体已经在接近其最大允许结温度的状态下工作。

电池反接保护电路中也使用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。虽然使用MOSFET克服了过热问题，但是，对于在电池松动或电源的其他扰动情况下例如电池储能电容器非常快速放电的情况，MOSFET不能提供任何方向性电流控制。在许多高温应用中，二极管的单向电流控制及与其相结合的MOSFET的低电压降(和功率耗散)都是需要的特征。

本发明涉及工作于高温并可承受超过200V的负载突降脉冲的电池反接电路。

发明内容

本发明总体涉及用于制动器的电池反接保护电路，包括：电压源；第一电路部分，其耦合到电池电压源并包括至少第一晶体管；以及第二电路部分，其耦合到电池电压源和第一电路部分并包括至少第二晶体管，第二晶体管用于在电池电压源出现中断或反接时截止第一晶体管。

一个实施例中，电池反接保护电路包括：电压源；第一电路部分，其包括：耦合到电压源的第一电路线；第一电路线上的第一晶体管；第二电路线；在第一和第二电路线之间延伸的第一电阻；以及在第一和第二电路线之间延伸的第一二极管；第二电路部分，包括：第二晶体管，其包括耦合到第二电路线的集电极；第三电路线，其在第一电路线和第二晶体管的基极之间延伸，第三电路线包括第二电阻；以及第四电路线，其在第一电路线和第二晶体管的发射极之间延伸，第四电路线包括串联耦合的第三电阻和第一电容器。

根据本发明下面的说明书、附图和所附示例权利要求，本发明的其他益处和特征将更显而易见。

附图说明

在作为本说明书一部分的附图中：

图1是本发明电池反接保护电路的示意图。

具体实施方式

虽然本发明可用许多不同形式实现，但是，本说明书和附图1仅公开了一种形式的主题电池反接保护电路作为本发明的示例。然而，本发明并不限于所描述的实施例。本发明的范围由所附权利要求限定。

图1示出根据本发明的电池反接保护电路20的一个实施例，其适用于任何会出现电池松动并在较大暂态情况下(例如高扭矩)必须承受工作于高温的高电流装置，例如如车辆制动器的高温产品。

首先，电路20包括一对电压接线端，即电池电压输入端或接线端(Vbatt)22和电池反接电压输入端或接线端(Vrevb)24。电路线26把 Vbatt和Vrevb接线端22和24彼此耦合并连接起来。

电路20还包括多个间隔开的平行电路线28、30、32、34和36，这些电路线耦合到电路线26和下文详细描述的三个其他电路线38、40和41。

电路线28一端在节点42耦合到电路线26，并在另一端耦合到晶体管Q2的基极，所示实施例中，晶体管Q2是P沟道双极(BJT)晶体管。节点42位于邻接Vbatt接线端22的电路线26上。电路线28还包括在其上位于节点42和晶体管Q2的基极之间的电阻R2。

晶体管Q1位于电路线26上，所示实施例中，晶体管Q1是P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。电路线30在一端的晶体管Q1的栅极和另一端的地之间延伸。电阻R3在电路线30上位于晶体管Q1的栅极和地之间。

电路线38的一端在节点44处耦合到电路线30。节点44在电路线30上，位于晶体管Q1的栅极和电阻R3之间。电路线38的另一端耦合到晶体管Q2的集电极。所示实施例中，电路线26和38相对于电路线26以间隔开且平行的关系设置，电路线30、32、34和36在电路线26和电路线38之间大致垂直地延伸。

电路线32包括电阻R1，在电路线26上的节点46和电路线38上的节点43之间延伸。节点43在电路线38上，位于节点44和晶体管Q2的集电极之间。

电路线34包括齐纳二极管D1，在电路线26上的节点50和电路线38上的节点52之间延伸。二极管D1的阳极耦合到电路线38，二极管D1的阴极耦合到电路线26。电路线32位于电路线30和34之间。节点52位于电路线38上，在节点43和晶体管Q2的集电极之间。节点43位于电路线38上，在节点44和52之间。节点46位于电路线26上，在晶体管Q1的源极和节点50之间。

电路线36包括串联耦合的电阻R4和电容器C1。电路线36的一端在节点54耦合到电路线26。电路线36的另一端接地。节点54位于电路线26上，在Vrevb接线端24和节点50之间。

电路线40在电路线36上的节点56和晶体管Q2的发射极之间延伸。节点56位于电路线36上，在电阻R4和电容器C1之间。

电路线41在一端的电路线28上的节点57和另一端的地之间延伸。节点57位于电路线28上，在电阻R2和晶体管Q2的基极之间。二极管 D2位于电路线41上，在节点57和地之间。二极管D2的阴极耦合到电路线28，二极管D2的阳极耦合到地。

下面描述本发明的电池反接保护电路20的工作。

电路元件Q1、R1、R3和D1连同相关的电路线26、30、32、34和38位于电路线26上的(Vbatt)和(Vrevb)电压接线端22和24之间并耦合到这两个接线端，而且，这些元件和电路线组合形成并限定电路20的第一标准的基于MOSFET的电池反接保护部分100。

通过连接到电源总线(未示出)的电池电压(Vbatt)接线端22为电路20供电。

当通过(Vbatt)接线端22和电路线26提供正电压时，电流流过晶体管Q1的寄生体二极管(在内部，未示出)，然后通过电路线32上的电阻R1和电路线30上的电阻R3，这在栅极/二极管D1的阴极之间引起电压，该电压使二极管D1导通，并对由Vrevb供电的所有电路加电。齐纳二极管D1是保护二极管，其防止晶体管Q1上的栅极电压超过其最大允许电压。如果向Vbatt接线端22施加负电压，在电压变成负电压以把由Vrevb供电的电路隔离开以防止该电路受到负电压影响之前，晶体管Q1绝不会导通或截止。二极管D2防止晶体管Q2的基极变成负电压，由此防止寄生泄漏导通晶体管Q1。

电路元件Q2、C1、R2、R4和D2连同相关的电路线28、36、40和41限定电路20的第二电压断开部分200，其既连接到电压源接线端22和24又连接到电路20的第一部分100。具体而言，如图1所示，晶体管Q2包括：集电极，其耦合到第一电路部分100的电路线38；基极，其通过第二电路部分200的电路线28耦合到电路线26；以及发射极，其通过第二电路部分200的电路线36耦合到电路线26。

正常工作时(即稳定的电池供电电压)，晶体管Q2保持截止，这是由于晶体管Q2的基极上的电压大于晶体管Q2的发射极上的电压，使得晶体管Q2保持截止。电路20的第二部分200中的电阻R4和电容器C1限定电路20的第三电压存储部分，该部分在Q1导通后开始充电，并且在电池电压源Vbatt出现会导致晶体管Q2把晶体管Q1截止的任何足够长时间的任何中断时保持晶体管Q2发射极上的电压。

在Vbatt接线端22上出现电压中断时，电容器C1保持晶体管Q2发射极的电压为高，同时，电流通过电阻R2流过晶体管Q2的基极。这使晶体管Q2导通，并且迅速截止晶体管Q1，以防止电流通过晶体管Q1从Vrevb到Vbatt反向流动。干扰结束并且晶体管Q2基极的电压回到大于晶体管Q2发射极的电压时，晶体管Q2截止，再次允许晶体管Q1导通。

可以不背离本发明新颖特征的精神和范围而实现上述电路实施例的许多变型和修改。应该理解，不对所示的具体电路进行任何限制。当然，落入所附权利要求范围内的所有这些修改是权利要求包括的。

Claims

1.一种电池反接保护电路，包括：

电压源；

第一电路部分，其耦合到所述电压源并包括至少第一晶体管；以及

第二电路部分，其耦合到所述电压源和所述第一电路部分并包括至少第二晶体管，所述第二晶体管用于在所述电压源出现中断时截止所述第一晶体管。

2.根据权利要求1所述的电池反接保护电路，其中所述第一电路部分还包括第一和第二电阻和第一二极管。

3.根据权利要求1所述的电池反接保护电路，其中所述第一晶体管位于耦合到所述电压源的第一电路线上，所述第一和第二电阻和所述第一二极管耦合到所述第一电路线。

4.根据权利要求1所述的电池反接保护电路，其中所述第二电路部分还包括耦合到所述第二晶体管的电容器和电阻。

5.根据权利要求4所述的电池反接保护电路，其中所述第一晶体管位于耦合到所述电压源的第一电路线上，所述电容器和电阻位于耦合到所述第一电路线和所述第二晶体管的第二电路线上。

6.根据权利要求1所述的电池反接保护电路，其中所述第一晶体管位于耦合到所述电压源的第一电路线上，所述第二电路部分还包括位于第二电路线上的电阻，所述第二电路线在所述第一电路线和所述第二晶体管之间延伸。

7.根据权利要求3所述的电池反接保护电路，其中所述第一和第二电阻和所述第一二极管在所述第一电路线和第二电路线之间延伸，所述第二晶体管耦合到所述第二电路线。

8.一种电池反接保护电路，包括：

电压源；

第一电路部分，其耦合到所述电压源并且包括至少第一晶体管、第一和第二电阻和第一二极管；以及

第二电路部分，其耦合到所述电压源和所述第一电路部分并且包括至少第二晶体管、第一电容器和第三和第四电阻，所述第二晶体管用于在所述电压源出现中断时截止所述第一晶体管。

9.根据权利要求8所述的电池反接保护电路，其中所述第一晶体管位于耦合到所述电压源的第一电路线上，所述第一和第二电阻分别位于耦合到所述第一电路线的相应的第二和第三电路线上，所述第一二极管位于耦合到所述第一电路线的第四电路线上。

10.根据权利要求9所述的电池反接保护电路，其中第五电路线把所述第一和第二电阻以及所述第一二极管耦合到所述第二晶体管的集电极。

11.根据权利要求8所述的电池反接保护电路，其中所述第一晶体管位于耦合到所述电压源的第一电路线上，所述第一电容器和第三电阻串联位于耦合到所述第一电路线和所述第二晶体管的发射极的第二电路线上，所述第四电阻位于在所述第一电路线和所述第二晶体管的基极之间延伸的第三电路线上。

12.根据权利要求11所述的电池反接保护电路，还包括在所述第三电路线和地之间延伸的第二二极管。

13.一种电池反接保护电路，包括：

电压源；

第一电路部分，包括：

耦合到所述电压源的第一电路线；

所述第一电路线上的第一晶体管；

第二电路线；

在所述第一和第二电路线之间延伸的第一电阻；

在所述第一和第二电路线之间延伸的第一二极管；以及

第二电路部分，包括：

第二晶体管，其包括耦合到所述第二电路线的集电极；

第三电路线，其在所述第一电路线和所述第二晶体管的基极之间延伸，所述第三电路线包括第二电阻；以及

第四电路线，其在所述第一电路线和所述第二晶体管的发射极之间延伸，所述第四电路线包括串联耦合的第三电阻和第一电容器。