CN205453108U - 车载高边开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了车载高边开关，包括防反接电路、开关管电路、第一开关管驱动电路、续流电路、电源电路、微处理器以及总线通信模块；防反接电路的输出端与开关管电路的输入端电连接，续流电路的输入端与开关管电路的输出端连接，续流电路的输出端接地；电源电路的输出端分别与微处理器的电源输入端和总线通信模块的电源输入端电连接，微处理器的第一控制输出端与第一开关管驱动电路的输入端电连接，第一开关管驱动电路的输出端与开关管电路的控制端电连接；总线通信模块与微处理器双向电连接。本实用新型具有灵敏度高、开关速度快、无机械磨损、寿命长、使用安全可靠等优点。

Description

车载高边开关

技术领域

本实用新型涉及发动机的控制开关。

背景技术

继电器作为开关元件已被广泛用于发动机电气控制系统中，继电器可靠性的高低对于整个电气控制系统的运行起着至关重要的作用。然而，传统的接触式继电器的触点经常会发生接触不良，很容易引起接触触点处电阻偏大，进而导致接触触点烧毁，继电器失效，致使整个电气控制系统无法正常运行。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种灵敏度高、开关速度快、无机械磨损、寿命长、使用安全可靠的车载高边开关。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

车载高边开关，包括防反接电路、开关管电路、第一开关管驱动电路、续流电路、电源电路、微处理器以及总线通信模块；防反接电路的输出端与开关管电路的输入端电连接，续流电路的输入端与开关管电路的输出端连接，续流电路的输出端接地；电源电路的输出端分别与微处理器的电源输入端和总线通信模块的电源输入端电连接，微处理器的第一控制输出端与第一开关管驱动电路的输入端电连接，第一开关管驱动电路的输出端与开关管电路的控制端电连接；总线通信模块与微处理器双向电连接。

采用上述技术方案后，本实用新型至少具有以下技术效果：

1、本实用新型的车载高边开关实现了弱电信号对强电的控制，在相当程度上可取代传统的“线圈-簧片触点式”（EMR）继电器。该车载高边开关是由电路的工作状态的变换来实现“通”和“断”的开关功能，没有电接触点，所以它具有传统继电器所不具备的诸多优点：开关速度快、灵敏度高、无动作噪声、无机械磨损、耐振动、耐机械冲击、安装位置无限制、很容易用绝缘防水材料灌封、而且具有良好的防潮防霉防腐性能，在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳；

2、本实用新型的车载高边开关可以设置电池反极性保护、过欠压保护、过流保护、短路保护以及过温保护等一系列保护，从而提高实际使用中的安全性和可靠性。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一实施例的车载高边开关的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

请参考图1。根据本实用新型一实施例的车载高边开关包括防反接电路1、开关管电路2、第一开关管驱动电路31、续流电路4、电源电路5、微处理器6以及总线通信模块7。

防反接电路1的输出端与开关管电路2的输入端电连接，续流电路4的输入端与开关管电路2的输出端连接，续流电路4的输出端接地。

电源电路5的输出端分别与微处理器6的电源输入端和总线通信模块7的电源输入端电连接，用于向微处理器6和总线通信模块7提供工作电压。微处理器6的第一控制输出端与第一开关管驱动电路31的输入端电连接，第一开关管驱动电路31的输出端与开关管电路2的控制端电连接。总线通信模块7与微处理器6双向电连接。本实施例中，微处理器6为MCU；总线通信模块7为CAN总线通信模块。

在本实施例中，开关管电路2由一只第一NMOS管S1组成。第一NOMS管S1的漏极与防反接电路1的输出端电连接，第一NOMS管S1的源极与续流电路4的输入端电连接，第一NOMS管S1的栅极与第一开关管驱动电路31的输出端电连接。在另一种实施方式中，开关管电路2也可以由多只相互并联的第一NMOS管组成。该多只第一NOMS管的漏极与防反接电路1的输出端电连接，该多只第一NOMS管的源极与续流电路4的输入端电连接，该多只第一NOMS管的栅极与第一开关管驱动电路31的输出端电连接。

在本实施例中，防反接电路1包括第二开关管驱动电路32和一只第二NMOS管S2。微处理器6的第二控制输出端与第二开关管驱动电路32的输入端电连接，第二开关管驱动电路32的输出端与第二NMOS管S2的栅极电连接，第二NMOS管S2的漏极与开关管电路2的输入端电连接。防反接电路1可防止本实用新型的车载高边开关与蓄电池连接时、因电池极性接反对车载高边开关造成损害。在另一种实施方式中，防反接电路1也可以包括多只相互并联的第二NMOS管S2。该多只第二NMOS管S2的栅极与第二开关管驱动电路32的输出端电连接，该多只第二NMOS管S2的漏极与开关管电路2的输入端电连接。在再一种实施方式中，防反接电路1也可用二极管实现。

在本实施例中，续流电路4包括第三NMOS管S3，第三NMOS管S3的栅极与第一开关管驱动电路31的输出端电连接，第三NMOS管S3的漏极与开关管电路2的输出端电连接，第三NMOS管S3的源极接地。续流电路4为开关管电路2断开后提供电流路径，以避免感性负载和连线寄生电感对开关管电路2造成的损害。在另一种实施方式中，续流电路也可用二极管实现。

优选地，根据本实用新型一实施例的车载高边开关还包括一TVS管T1，TVS管T1的负极与防反接电路1的输出端连接，TVS管T1的正极接地。

优选地，根据本实用新型一实施例的车载高边开关还包括输入电压采样电路8、输出电流采样电路9、输出电压采样电路10和温度采样电路11。

输入电压采样电路8的输出端与微处理器6的输入端电连接。输入电压采样电路8用于对开关管电路2的输入电压进行采样，并将采样结果发送给微处理器6。微处理器6用于将输入电压采样电路采集的电压信号与预先存储的输入过电压阈值和欠电压阈值进行比较，如果大于输入过电压阈值或小于欠电压阈值，则停止向第一开关管驱动电路31输出PWM信号，从而使该车载高边开关停止工作。在图1所示的实施例中，输入电压采样电路8由相互串联的电阻R1和电阻R2构成，电阻R1的一端与防反接电路1的输出端电连接，电阻R1与电阻R2的共接点与微处理器6的输入端电连接。

输出电流采样电路9的输出端与微处理器6的输入端电连接。输出电流采样电路9用于对开关管电路2的输出电流进行采样，并将采样结果发送给微处理器6。微处理器6用于将输出电流采样电路采集的电流信号与预先存储的过电流阈值进行比较，如果大于过电流阈值，则停止向第一开关管驱动电路31输出PWM信号，从而使该车载高边开关停止工作。在图1所示的实施例中，输出电流采样电路9包括电流采样电阻Rs和信号调理电路91，电流采样电阻Rs串接在开关管电路2的输出端与续流电路8的输入端之间，信号调理电路91的输入端与电流采样电阻Rs的两端相连，信号调理电路91的输出端与微处理器6的输入端电连接。信号调理电路91用于将采集到的信号进行放大后传送给微处理器6。

输出电压采样电路10的输出端与微处理器6的输入端电连接。输出电压采样电路9用于对开关管电路2的输出电压进行采样，并将采样结果发送给微处理器6。在图1所示的实施例中，输出电压采样电路10由相互串联的电阻R3和电阻R4构成，电阻R3的一端与电流采样电阻Rs电连接，电阻R3与电阻R4的共接点与微处理器6的输入端电连接。

温度采样电路11包括上拉电阻R5和NTC热敏电阻Rt，上拉电阻R5的一端与电源电路5的输出端连接，上拉电阻R5的另一端与NTC热敏电阻Rt串联后接地。该上拉电阻R5与NTC热敏电阻Rt的共接点与微处理器6的输入端电连接。微处理器6用于将温度采样电路采集的电压信号与预先存储的过温度电压阈值进行比较，如果小于该预先存储的过温度电压阈值，则停止向第一开关管驱动电路31输出PWM信号，从而使该车载高边开关停止工作。

上述的输入电压采样电路8、输出电流采样电路9、输出电压采样电路10和温度采样电路11采集到的信息均可以通过总线通信模块7上报，同时还可以上报微处理器6产生的故障代码。微处理器6还可以通过总线通信模块7接收外部的控制指令，并根据该控制指令控制开关管电路2的导通、闭合以及调节输出给第一开关管驱动电路31的PWM信号的占空比。

在一种具体的实施应用例中，本实用新型的车载高边开关可用于控制发动机的预热器。此时，防反接电路1的输入端与蓄电池的正极相连，而电源电路5的输入端与点火线相连。微处理器6通过总线通信模块7与发动机ECM通信连接，通过发动机ECM模块控制车载高边开关操作。当环境温度低于发动机正常启动范围时，发动机ECM根据进气温度及冷却温度来判定车载高边开关的导通时间。在运行过程中，当电流超出预设的过电流阈值时，车载高边开关可以自动切断供给预热器的电流，保证发动机安全运行，同时将故障代码反馈给发动机ECM。当输入电压不在16V~36V范围内时，车载高边开关不会工作，同时反馈故障代号给发动机ECM，供其决策。当环境温度超过110℃（即超过过温度电压阈值）时，车载高边开关会自动停止工作来保护线路的安全性。

综上所述，车载高边开关控制的预热器它可以相比于传统的电磁式继电器控制的预热器更高效、稳定地运行，有效的保障发动机在低温下的启动性能，同时车载高边开关可以有效解决电热带形式预热器因不可抗因数的持续加热导致的烧毁现象。

Claims (10)

1.车载高边开关，其特征在于，包括防反接电路、开关管电路、第一开关管驱动电路、续流电路、电源电路、微处理器以及总线通信模块；

所述防反接电路的输出端与所述开关管电路的输入端电连接，所述续流电路的输入端与所述开关管电路的输出端连接，所述续流电路的输出端接地；

所述电源电路的输出端分别与所述微处理器的电源输入端和所述总线通信模块的电源输入端电连接，所述微处理器的第一控制输出端与所述第一开关管驱动电路的输入端电连接，所述第一开关管驱动电路的输出端与所述开关管电路的控制端电连接；所述总线通信模块与所述微处理器双向电连接。

2.根据权利要求1所述的车载高边开关，其特征在于，所述总线通信模块为CAN总线通信模块。

3.根据权利要求1所述的车载高边开关，其特征在于，所述开关管电路由一只第一NMOS管或多只相互并联的第一NMOS管组成；所述一只第一NOMS或多只第一NOMS管的漏极与所述防反接电路的输出端电连接，所述一只第一NOMS或多只第一NOMS管的源极与所述续流电路的输入端电连接，所述一只第一NOMS或多只第一NOMS管的栅极与所述第一开关管驱动电路的输出端电连接。

4.根据权利要求1或3所述的车载高边开关，其特征在于，所述防反接电路包括第二开关管驱动电路和第二NMOS管；

所述微处理器的第二控制输出端与所述第二开关管驱动电路的输入端电连接，所述第二开关管驱动电路的输出端与所述第二NMOS管的栅极电连接，所述第二NMOS管的漏极与所述开关管电路的输入端电连接。

5.根据权利要求1或3所述的车载高边开关，其特征在于，所述续流电路包括第三NMOS管，所述第三NMOS管的栅极与所述第一开关管驱动电路的输出端电连接，所述第三NMOS管的漏极与所述开关管电路的输出端电连接，所述第三NMOS管的源极接地。

6.根据权利要求1或3所述的车载高边开关，其特征在于，所述车载高边开关还包括一TVS管，所述TVS管的负极与所述防反接电路的输出端连接，所述TVS管的正极接地。

7.根据权利要求1所述的车载高边开关，其特征在于，所述车载高边开关包括对所述开关管电路的输入电压进行采样的输入电压采样电路，所述输入电压采样电路的输出端与所述微处理器的输入端电连接。

8.根据权利要求1所述的车载高边开关，其特征在于，所述车载高边开关包括对所述开关管电路的输出电压进行采样的输出电压采样电路，所述输出电压采样电路的输出端与所述微处理器的输入端电连接。

9.根据权利要求1所述的车载高边开关，其特征在于，所述车载高边开关包括对所述开关管电路的输出电流进行采样的输出电流采样电路，所述输出电流采样电路的输出端与所述微处理器的输入端电连接。

10.根据权利要求1所述的车载高边开关，其特征在于，所述车载高边开关包括一温度采样电路，所述的温度采样电路包括上拉电阻和NTC热敏电阻，所述上拉电阻的一端与所述电源电路的输出端连接，所述上拉电阻的另一端与所述NTC热敏电阻串联后接地；该上拉电阻与NTC热敏电阻的共接点与所述微处理器的输入端电连接。