CN207265645U - 一种驱动负载的短路保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种驱动负载的短路保护电路，包括：第一MOS管，分别与控制电路、监控反馈电路、负载相连接；控制电路，分别与微处理器和监控反馈电路相连接；当微处理器通过控制电路控制第一MOS管导通后，若第一MOS管产生的压降大于预设值，则监控反馈电路导通，进而使所述第一MOS管截止，停止驱动所述负载。能够达到对负载的驱动控制进行过流短路等保护的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及保护电路技术领域，具体而言，涉及一种驱动负载的短路保护电路。
背景技术
目前汽车上的电机等感性负载的驱动控制一般都是通过控制MOS管的方式的，对于电机等感性负载来说，容易出现过流电流增大的情况。由于电流增大，MOS管等电路器件温升就会随之增大，从而存在电路损坏的风险，所以对驱动控制电路进行过流短路等保护尤为重要。
相关技术中采用的方案包括：1.通过集成的驱动芯片进行驱动控制，短路及过流保护等功能在驱动芯片内部集成，但是这种方案成本较高；2.通过分立元器件进行驱动控制，通过软件采集输出电流的方式，如果采集到的电流达到软件设定的过流保护的阈值，CPU将驱动控制输出断开，但是这种方案是通过软件实现的，需要一定的软件采集及输出控制的相应时间，在此时间内器件可能已经发生损坏，所以即使采用软件保护也会存在器件损坏的风险。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本实用新型的一个方面在于提出了一种驱动负载的短路保护电路。
有鉴于此，根据本实用新型的一个方面，提出了一种驱动负载的短路保护电路，包括：第一MOS管，分别与控制电路、监控反馈电路、负载相连接；控制电路，分别与微处理器和监控反馈电路相连接；当微处理器通过控制电路控制第一MOS管导通后，若第一MOS管产生的压降大于预设值，则监控反馈电路导通，进而使第一MOS管截止，停止驱动负载。
本实用新型的上述驱动负载的短路保护电路，采用自搭的分立元器件硬件关断的控制方案，微处理器通过控制控制电路使第一MOS管导通，驱动负载。而汽车上所有控制器的插接件连接到整车线束上都存在搭接到整车12V电源的风险，即出现短电源的情况，当出现短电源情况时，第一MOS管的漏极电压迅速升高而大于预设值，则通过监控反馈电路将第一MOS管的漏极电压的变化反馈回控制电路，进而使得第一MOS管关断，从而达到对负载的驱动控制进行过流短路等保护的目的。
根据本实用新型的上述驱动负载的短路保护电路，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，优选地，还包括：第一电阻，第一电阻的一端连接至第一MOS管的源极，第一电阻的另一端接地。
在上述任一技术方案中，优选地，控制电路包括第二电阻、第三电阻、第一三极管、第二三极管；第二电阻的一端与微处理器的第一处理器相连接，第二电阻的另一端与第一三极管的基极相连接；第三电阻连接在第一三极管的集电极和第二三极管的基极之间；第二三极管的集电极连接至第一MOS管的栅极；其中，控制电路将第一处理器输出的第一电压转换为第二电压，以利用第二电压驱动所述第一MOS管。
在上述任一技术方案中，优选地，控制电路还包括：第四电阻，第四电阻的一端连接在第一三极管的集电极和第三电阻之间，第四电阻的另一端连接至第一电源；
在上述任一技术方案中，优选地，控制电路还包括：第五电阻，第五电阻的一端连接在第二三极管的集电极和第一MOS管的栅极之间，第五电阻的另一端连接至第一电源。
在上述任一技术方案中，优选地，第一三极管的发射极和第二三极管的发射极均接地。
在上述任一技术方案中，优选地，监控反馈电路包括二极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三三极管、第二MOS管；二极管的阴极、第六电阻、第七电阻、第八电阻依次连接；第一MOS管的漏极连接在第六电阻和第七电阻之间；第三三极管的基极连接在第七电阻和第八电阻之间，第三三极管的集电极连接至第二MOS管的源极；第二MOS管的栅极连接至微处理器的第二处理器，第二MOS管的漏极连接在第二电阻和第一三极管的基极之间；其中，当第一MOS管导通后，若第一MOS管产生的压降大于预设值，则第三三极管、第二MOS管依次导通，进而使第一MOS管截止。
在上述任一技术方案中，优选地，监控反馈电路还包括：第九电阻，第九电阻的一端连接在第三三极管的集电极和第二MOS管的源极之间，第九电阻的另一端连接至第二电源。
在上述任一技术方案中，优选地，监控反馈电路还包括：电容，电容的一端与第三三极管的基极相连接，电容的另一端接地。
在上述任一技术方案中，优选地，二极管的阳极连接至第三电源。
在上述任一技术方案中，优选地，第八电阻的一端和第三三极管的发射极均接地。
本实用新型的上述驱动负载的短路保护电路，通过控制控制电路将微处理器输出的电压转换为能够使第一MOS管导通的电压，以保证驱动负载，此时第一MOS管的漏极与第一电阻R1的接地端或者第一MOS管U1的漏极与第八电阻R8的接地端产生一个电压。当驱动短电源时，第一MOS管的漏极电压迅速升高而大于预设值，使监控反馈电路中的第三三极管导通，进而与第三三极管连接的第二MOS管导通，则第二MOS管的漏极输出0V电压使得第一MOS管关断，从而达到快速地对负载的驱动控制进行过流短路保护的目的，同时由于仅采用了自搭的分立元器件因此降低了成本。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了本实用新型的一个实施例的驱动负载的短路保护电路的结构示意图；
图2示出了本实用新型的另一个实施例的驱动负载的短路保护电路的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
本实用新型第一方面的实施例，提出一种驱动负载的短路保护电路，图1示出了本实用新型的一个实施例的驱动负载的短路保护电路的结构示意图。其中，该电路包括：
第一MOS管，分别与控制电路、监控反馈电路、负载相连接；控制电路，分别与微处理器和监控反馈电路相连接；当微处理器通过控制电路控制第一MOS管导通后，若第一MOS管产生的压降大于预设值，则监控反馈电路导通，进而使所述第一MOS管截止，停止驱动所述负载。
本实用新型的上述驱动负载的短路保护电路，采用自搭的分立元器件硬件关断的控制方案，微处理器通过控制控制电路使第一MOS管导通，当驱动短电源时，第一MOS管的漏极电压迅速升高而大于预设值，则通过监控反馈电路将第一MOS管的漏极电压的变化反馈回控制电路，进而使得第一MOS管关断，从而达到对负载的驱动控制进行过流短路等保护的目的。其中第一MOS管为N型MOS管。
图2示出了本实用新型的另一个实施例的驱动负载的短路保护电路的结构示意图。其中，该电路包括：
第一MOS管U1，分别与控制电路、监控反馈电路、负载相连接；控制电路，分别与微处理器和监控反馈电路相连接；第一电阻R1，第一电阻R1的一端连接至第一MOS管U1的源极，第一电阻R1的另一端接地。
其中，控制电路包括：第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Q1、第二三极管Q2；第二电阻R2的一端与微处理器的第一处理器CPU1相连接，第二电阻R2的另一端与第一三极管Q1的基极相连接；第三电阻R3连接在第一三极管Q1的集电极和第二三极管Q2的基极之间；第二三极管Q2的集电极连接至第一MOS管U1的栅极；第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的发射极均接地。
控制电路还包括：第四电阻R4，第四电阻R4的一端连接在第一三极管Q1的集电极和第三电阻R3之间，第四电阻R4的另一端连接至第一电源VB；第五电阻R5，第五电阻R5的一端连接在第二三极管Q2的集电极和第一MOS管U1的栅极之间，第五电阻R5的另一端连接至第一电源VB。
第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5均起到分压、限流的作用，第一电源VB为整车电池电压12V。
监控反馈电路包括：二极管D、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三三极管Q3、第二MOS管U2；二极管D的阴极、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8依次连接；第一MOS管U1的漏极连接在第六电阻R6和第七电阻R7之间；第三三极管Q3的基极连接在第七电阻R7和第八电阻R8之间，第三三极管Q3的集电极连接至第二MOS管U2的源极；第二MOS管U2的栅极连接至微处理器的第二处理器CPU2，第二MOS管U2的漏极连接在第二电阻R2和第一三极管Q1的基极之间；二极管D的阳极连接至第三电源VB_SW；第八电阻R8的一端和第三三极管Q3的发射极均接地。
监控反馈电路还包括：第九电阻R9，第九电阻R9的一端连接在第三三极管Q3的集电极和第二MOS管U2的源极之间，第九电阻R9的另一端连接至第二电源VCC；电容C，电容C的一端与第三三极管Q3的基极相连接，电容C的另一端接地。
第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9均起到分压、限流的作用，二极管D起到隔离反向电避免器件损坏的作用，电容C起到滤波的作用，第二电源VCC为控制器内部电源5V或3.3V，第三电源VB_SW为可关断电源，与第一电源VB电压值相同。
该电路的工作原理为：微处理器的第一处理器CPU1和第二处理器CPU2均输出3.3V或5V电压(高电平)，第一处理器CPU1输出3.3V或5V电压至控制电路中的第一三极管Q1的基极，通过控制电路将3.3V或5V电压转换为12V电压，即在第二三极管Q2的集电极输出12V电压控制第一MOS管U1导通，在负载至第一电阻R1的方向产生驱动电流。由于第一MOS管U1的内阻以及采样电阻第一电阻R1的存在，在第一MOS管U1的漏极与第一电阻R1的接地端或者第一MOS管U1的漏极与第八电阻R8的接地端产生一个压降，这个压降进入监控反馈电路，具体为通过分压电阻第七电阻R7进入到第三三极管Q3的基极。
在驱动电流(负载至第一电阻R1的接地端的电流)比较小的情况下，第一MOS管U1漏极的压降较小不足以将第三三极管Q3打开，尽管第二处理器CPU2输出高电平但是第二MOS管U2还是关断状态，则正常驱动负载；在驱动电流达到需要启动过流保护以上的电流值时，第一MOS管U1漏极处的压降增大，当大于预设值时达到开启第三三极管Q3的电压，例如第三三极管Q3开启电压为0.7V，若分压电阻第七电阻R7与第八电阻R8的分压比为1：1，则第一MOS管U1漏极处的电压大于1.4V后可使第三三极管Q3开启，即预设值根据分压电阻的分压比决定，因此可以通过调节第一电阻R1、第七电阻R7、第八电阻R8决定电压达到多少时进行短路保护。第三三极管Q3开启后第三三极管Q3的集电极输出低电平则满足第二MOS管U2的开启条件，所以第二MOS管U2的漏极电压为0V(根据MOS管的工作特性)，从而将第二三极管Q2截止，进而整个驱动输出关闭，从而达到对汽车上负载的驱动控制进行过流短路等保护的目的。
本实用新型采用分立元器件的方式，相对于相关技术中的采用保护芯片的方式能够降低成本；本实用新型实现的硬件自关断功能逻辑，不需要软件的参与，可靠性好、稳定性强、响应更加迅速。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种驱动负载的短路保护电路，其特征在于，包括：
第一MOS管，分别与控制电路、监控反馈电路、负载相连接；
所述控制电路，分别与微处理器和所述监控反馈电路相连接；
当所述微处理器通过所述控制电路控制所述第一MOS管导通后，若所述第一MOS管产生的压降大于预设值，则所述监控反馈电路导通，进而使所述第一MOS管截止，停止驱动所述负载。
2.根据权利要求1所述的驱动负载的短路保护电路，其特征在于，还包括：第一电阻，所述第一电阻的一端连接至所述第一MOS管的源极，所述第一电阻的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的驱动负载的短路保护电路，其特征在于，所述控制电路包括第二电阻、第三电阻、第一三极管、第二三极管；
所述第二电阻的一端与所述微处理器的第一处理器相连接，所述第二电阻的另一端与所述第一三极管的基极相连接；
所述第三电阻连接在所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的基极之间；
所述第二三极管的集电极连接至所述第一MOS管的栅极；
其中，所述控制电路将所述第一处理器输出的第一电压转换为第二电压，以利用所述第二电压驱动所述第一MOS管。
4.根据权利要求3所述的驱动负载的短路保护电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
第四电阻，所述第四电阻的一端连接在所述第一三极管的集电极和所述第三电阻之间，所述第四电阻的另一端连接至第一电源。
5.根据权利要求4所述的驱动负载的短路保护电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
第五电阻，所述第五电阻的一端连接在所述第二三极管的集电极和所述第一MOS管的栅极之间，所述第五电阻的另一端连接至所述第一电源。
6.根据权利要求3所述的驱动负载的短路保护电路，其特征在于，所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极均接地。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的驱动负载的短路保护电路，其特征在于，所述监控反馈电路包括二极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三三极管、第二MOS管；
所述二极管的阴极、所述第六电阻、所述第七电阻、所述第八电阻依次连接；
所述第一MOS管的漏极连接在所述第六电阻和所述第七电阻之间；
所述第三三极管的基极连接在所述第七电阻和所述第八电阻之间，所述第三三极管的集电极连接至所述第二MOS管的源极；
所述第二MOS管的栅极连接至所述微处理器的第二处理器，所述第二MOS管的漏极连接在所述第二电阻和所述第一三极管的基极之间；
其中，当所述第一MOS管导通后，若所述第一MOS管产生的压降大于所述预设值，则所述第三三极管、所述第二MOS管依次导通，进而使所述第一MOS管截止。
8.根据权利要求7所述的驱动负载的短路保护电路，其特征在于，所述监控反馈电路还包括：
第九电阻，所述第九电阻的一端连接在所述第三三极管的集电极和所述第二MOS管的源极之间，所述第九电阻的另一端连接至第二电源。
9.根据权利要求7所述的驱动负载的短路保护电路，其特征在于，所述监控反馈电路还包括：
电容，所述电容的一端与所述第三三极管的基极相连接，所述电容的另一端接地。
10.根据权利要求7所述的驱动负载的短路保护电路，其特征在于，所述二极管的阳极连接至第三电源。
11.根据权利要求7所述的驱动负载的短路保护电路，其特征在于，所述第八电阻的一端和所述第三三极管的发射极均接地。
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