CN202798648U - 一种带短路保护的低边开关输出电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种带有短路保护的低边开关输出电路，其特征在于，包括连接在控制信号输入端与输出端之间并用于根据来自控制信号输入端的控制信号向控制信号输出端输出低电平和断开信号的第一开关管、采集流过第一开关管的电流信号并将该电流信号转换为电压信号的采样电路、以及在所述电压信号大于或等于预设值时关断所述第一开关管的保护电路；本实用新型适用于输出低电平驱动汽车电子控制单元（ECU）分压检测单元和小电流继电器等电器电路。综上，本实用新型带有短路保护的低边开关输出电路具有过流短路保护功能，电路结构简单，仅包括开关管、电阻和采样电路，成本非常低廉，电路参数能根据需要调整，比采用专用芯片驱动更加灵活。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及低边开关电路，尤其涉及一种带短路保护的低边开关输出电路。
背景技术
空调控制器中常常需要输出低电平或高电平来发出压缩机请求等信号，在接口端是微处理器检测的情况下，都是采用专用的低边开关或高边开关去驱动。专用驱动芯片一般较为昂贵，目前也有采用NPN三极管取代低边开关，但无法通过短路稳定性试验。在电路对电源短路时，由于无限流措施，瞬间电流过大，三极管随即烧坏，无可恢复，功能输出异常。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种带有短路保护的低边开关输出电路。
本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：一种带有短路保护的低边开关输出电路，包括连接在控制信号输入端与输出端之间并用于根据来自控制信号输入端的控制信号向控制信号输出端输出低电平和断开信号的第一开关管、采集流过第一开关管的电流信号并将该电流信号转换为电压信号的采样电路、以及在所述电压信号大于或等于预设值时关断所述第一开关管的保护电路。其中，所述保护电路包括第二开关管、第一电阻和第二电阻；所述第二开关管的控制端通过第一电阻与采样电路输出端相连，并通过第二电阻接地；所述第二开关管的第一端与第一开关管的控制端相连，其第二端接地。
优选的，所述第一开关管为NPN型三极管，其基极为其控制端，通过第三电阻与控制信号输入端相连，还通过第四电阻接地，还与保护电路相连；所述第一开关管的集电极为其第一端，与控制信号输出端相连，并通过电容接地；所述第一开关管的发射极为其第二端，与采样电路相连。
优选的，所述采样电路包括第五电阻，第五电阻的一端与第一开关管的第二端相连，另一端接地。
优选的，所述第二开关管为NPN型三极管，其基极为其控制端，其集电极为其第一端，其发射极为其第二端。
本实用新型带有短路保护的低边开关输出电路具有过流短路保护功能，电路结构简单，仅包括开关管、电阻和采样电路，成本非常低廉。此外，电路参数能根据需要调整，比采用专用芯片驱动更加灵活。本电路适用于输出低电平驱动汽车电子控制单元（ECU）分压检测单元和小电流继电器等电器电路。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的带有短路保护的低边开关输出电路的电路结构原理图。
具体实施方式
下面结合是实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
如图1所示，一较佳实施例中，带有短路保护的低边开关输出电路主要包括第一开关管、采样电路、保护电路和分压电路。本实施例中，该低边开关输出电路应用于汽车空调控制器，用于根据空调控制器的控制信号向车身微控制器（MCU，见图1）或汽车电子控制单元（ECU）输出对应的低电平信号或者断开信号。因此，该低边开关输出电路的控制信号输入端与空调控制器的一个信号输出端CTRL相连，其控制信号输出端output与MCU或ECU的一个信号输入端相连。
其中，分压电路包括第三电阻R3和第四电阻R4。第三电阻R3的一端与信号输出端CTRL相连，另一端与第四电阻R4的一端相连，同时作为分压电路的输出端与第一开关管的控制端相连。第四电阻R4的另一端接地。其他实施例中，分压电路可设置在第一开光管内部，从而第一开关管的控制端直接与信号输出端CTRL相连。
第一开关管连接在分压电路与控制信号输出端output之间，用于根据来自信号输出端CTRL的控制信号向控制信号输出端output输出低电平和断开信号。本实施例中，第一开关管为NPN型三极管，其基极为其控制端，与第三电阻R3和第四电阻R4的连接点相连，其基极还与保护电路相连。第一开关管的集电极为其第一端，与控制信号输出端Output相连，并通过电容C1接地（C1也可设置在ECU内部）。第一开关管的发射极为其第二端，与采样电路相连。
采样电路用于采集流过第一开关管的电流信号并将该电流信号转换为电压信号。本实施例中，采样电路用于采集流过第一开关管集电极和发射极的电流，其包括一阻值远小于1KΩ的第五电阻，例如10Ω的电阻。第五电阻一端与第一开关管的发射极相连，另一端接地，从而实时检测流过第一开关管的电流，并输出电压信号。
保护电路用于在采样电路输出的电压信号大于或等于预设值时关断第一开关管，从而有效防止流过第一开关管的电流太大，导致第一开关管坏掉。本实施例中，保护电路包括第二开关管、第一电阻R1和第二电阻R2。第二开关管的控制端通过第一电阻R1与采样电路输出端相连，并通过第二电阻R2接地。第二开关管的第一端与第一开关管的控制端相连，其第二端接地。本实施例中，第二开关管也采用NPN型三极管，其基极为其控制端，其集电极为其第一端，其发射极为其第二端。
工作中，汽车空调控制器需要向车载ECU发出低电平时，其通过信号输出端CTRL向低边开关输出电路的控制信号输入端输出一高电平，使第一开关管正常导通，从而控制信号输出端output的输出电平接近０Ｖ，为低电平。若此时负载较轻，流过采样电路的电流较小，则开关电路正常工作，保护电路不起作用。
当控制信号输出端output对电源短路时，流过第一开关管的电流将会快速增大，则采样电路的输出电压相应增大，当输出电压值达到预设门限值时，保护电路会启动，第二开关管导通，将第一开关管控制端电压拉低（接地，0V），从而第一开关管截止，将第一开关管的功耗控制在规定的范围内，避免元件的损坏。当第一开关管截止后，采样电路输出端电压变为0V，则保护电路停止工作，第二开关管截止，第一开关管重新受信号输出端CTRL的控制。当短路撤销后，采样电路输出端电压低于预设门限值，则保护电路停止工作，第二开关管截止，第一开关管重新受信号输出端CTRL的控制。
本领域技术人员可以理解的，保护电路的电阻匹配值可以改变，当改变电阻值时，保护电路开启的门限值也会随之改变，这样就可以灵活地控制电路的电流，达到输出电流值的最大化。
采样电路采用很小的阻抗，不会影响到电路的输出阻抗，在其他电路参数不变的情况下，不会影响到输出功率。
综上，本实用新型带有短路保护的低边开关输出电路具有过流短路保护功能，电路结构简单，仅包括开关管、电阻和采样电路，成本非常低廉。此外，电路参数能根据需要调整，比采用专用芯片驱动更加灵活，适用于输出低电平驱动汽车电子控制单元（ECU）分压检测单元和小电流继电器等电器电路。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、代替、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种带有短路保护的低边开关输出电路，其特征在于，包括：
连接在控制信号输入端与输出端之间并用于根据来自控制信号输入端的控制信号向控制信号输出端输出低电平和断开信号的第一开关管、采集流过第一开关管的电流信号并将该电流信号转换为电压信号的采样电路、以及在所述电压信号大于或等于预设值时关断所述第一开关管的保护电路；
其中，所述保护电路包括第二开关管、第一电阻和第二电阻；所述第二开关管的控制端通过第一电阻与采样电路输出端相连，并通过第二电阻接地；所述第二开关管的第一端与第一开关管的控制端相连，其第二端接地。
2.根据权利要求1所述的低边开关输出电路，其特征在于：所述第一开关管为NPN型三极管，其基极为其控制端，通过第三电阻与控制信号输入端相连，还通过第四电阻接地，还与保护电路相连；所述第一开关管的集电极为其第一端，与控制信号输出端相连，并通过电容接地；所述第一开关管的发射极为其第二端，与采样电路相连。
3.根据权利要求2所述的低边开关输出电路，其特征在于：所述采样电路包括第五电阻，第五电阻的一端与第一开关管的第二端相连，另一端接地。
4.根据权利要求1所述的低边开关输出电路，其特征在于：所述第二开关管为NPN型三极管，其基极为其控制端，其集电极为其第一端，其发射极为其第二端。
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