CN207442694U - 一种推挽式保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于电路设计领域，提供了一种推挽式保护电路，包括控制单元和推挽式输出单元；推挽式输出单元包括串联的第一保护开关管和第二保护开关管，且第一保护开关管和第二保护开关管之间的串联节点引出一输出端以对外部负载输出电信号；控制单元，用于当接收到驱动电信号时，根据驱动电信号的类型对第一保护开关管和第二保护开关管的状态进行控制，且每次控制第一保护开关管和第二保护开关管中的至多一个处于接通状态，使得输出端输出VCC、地信号或高阻态给外部负载。本实用新型实施例不需要通过软件进行控制，避免了当单片机MCU因为时序混乱而导致输出至外部负载的控制信号出现问题的情况。
Description
技术领域
本实用新型属于电路设计领域，尤其涉及一种推挽式保护电路。
背景技术
目前已有的保护MOS管上下互通的保护方法，都是通过软件或时序来避免逻辑竞争，或者通过外部增加冗余的硬件来进行保护。
通过增加复杂的硬件电路能解决MOS管上下互通带来的逻辑竞争问题，但是这不仅增加硬件电路的不确定性，而且增加更多的成本和风险。
而通过软件或时序可以避免逻辑竞争的问题，但是当单片机MCU进行上电或受外部干扰时容易导致上下管子短路情况，而且单片机MCU上装载的软件也难以避免出现时序错误，如上电瞬间，单片机MCU还没初始化时，该状态为不定态，容易导致硬件电路出现问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种推挽式保护电路，旨在解决现有技术中在对MOS管进行上下互通保护时，增加硬件电路会增加不确定性、更多的成本和风险，通过软件控制不可避免的出现时序错误的问题。
本实用新型是这样实现的，一种推挽式保护电路，包括控制单元和推挽式输出单元；所述推挽式输出单元包括串联的第一保护开关管和第二保护开关管，且第一保护开关管和第二保护开关管之间的串联节点引出一输出端以对外部负载输出电信号；
所述控制单元，与所述推挽式输出单元相连接，用于当接收到驱动电信号时，根据所述驱动电信号的类型对所述第一保护开关管和第二保护开关管的状态进行控制，且每次控制所述第一保护开关管和第二保护开关管中的至多一个处于接通状态，使得所述输出端输出VCC、地信号或高阻态给外部负载。
进一步地，所述控制单元包括在电源VCC端和接地端之间依次串联的第二电阻、控制电路、第一电阻；
所述第一保护开关管为PMOS管，且所述PMOS管的栅极连接所述控制电路与所述第一电阻的串联节点，所述PMOS管的源极连接电源VCC端；
所述第二保护开关管为NMOS管，且所述NMOS管的栅极连接所述控制电路与所述第二电阻的串联节点，所述NMOS管的源极连接接地端，所述NMOS管的漏极连接所述PMOS管的漏极并一起连接所述输出端；
所述控制电路用于接收所述驱动电信号，根据所述驱动信号的类型对所述第一保护开关管和第二保护开关管的状态进行控制，且每次控制所述第一保护开关管和第二保护开关管中的至多一个处于接通状态。
进一步地，所述控制电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；
所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阳极同时连接到所述第二电阻与所述NMOS管栅极的串联节点，所述第三二极管的阴极和所述第四二极管的阴极同时连接到所述第一电阻与所述PMOS管栅极的串联节点，所述第一二极管的阴极连接所述第四二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述第三二极管的阳极；
所述第一二极管的阴极与所述第四二极管的阳极的连接节点作为第一驱动电信号输入端，所述第二二极管的阴极与所述第三二极管的阳极的连接节点作为第一驱动电信号输入端，且第一驱动电信号和第二驱动电信号同时被输入。
进一步地，所述推挽式保护电路还包括控制源单元；
所述控制源单元，与所述控制电路相连接，用于发送第一驱动电信号至所述第一驱动电信号输入端，发送第二驱动电信号至所述第二驱动电信号输入端。
进一步地，所述控制源单元为支持并行输出的移位寄存器。
进一步地，所述移位寄存器的并行输出的第一驱动电信号和第二驱动电信号不会同时为高阻态，且第一驱动电信号和第二驱动电信号同时为高电平、或同时为低电平、或一个为高电平另一个为低电平。
进一步地，所述移位寄存器的型号为74HC595。
进一步地，所述第一电阻的阻值为4.7KΩ。
进一步地，所述第二电阻的阻值为4.7KΩ。
本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型实施例提供的推挽式保护电路，控制单元根据接收到的驱动信号，对第一保护开关管和第二保护开关管进行控制，且每次控制该第一保护开关管和第二保护开关管中的至少一个处于接通状态，使得输出端能够输出VCC、低信号或者高组态给外部负载。本实用新型实施例提供的推挽式保护电路根据驱动信号输出相应的负载控制信号，能够在不增加过多的硬件电路即可达到保护外接负载的目的，同时，本实用新型实施例不需要通过软件进行控制，避免了当单片机MCU因为时序混乱而导致输出至外部负载的控制信号出现问题的情况。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种推挽式保护电路的结构示意图；
图2是本实用新型一实施例提供的一种推挽式保护电路的详细结构示意图。
图3是本实用新型另一实施例提供的一种推挽式保护电路的详细结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1示出了本实用新型实施例提供的一种推挽式保护电路，包括控制单元101和推挽式输出单元102；
推挽式输出单元102包括串联的第一保护开关管和第二保护开关管，且第一保护开关管和第二保护开关管之间的串联节点引出一输出端以对外部负载输出电信号；
控制单元101，与推挽式输出单元102相连接，用于当接收到驱动电信号时，根据所述驱动电信号的类型对所述第一保护开关管和第二保护开关管的状态进行控制，且每次控制所述第一保护开关管和第二保护开关管中的至多一个处于接通状态，使得所述输出端输出VCC、地信号或高阻态给外部负载。
具体地，如图2所示，控制单元101包括在电源VCC端和接地端之间依次串联的第二电阻R2、控制电路1011和第一电阻R1；
第一保护开关管Q1为PMOS管，且所述PMOS管的栅极连接控制电路101与第一电阻R1的串联节点，所述PMOS管的源极连接电源VCC端；第二保护开关管Q2为NMOS管，且所述NMOS管的栅极连接控制电路101与第二电阻R2的串联节点，所述NMOS管的源极连接接地端，所述NMOS管的漏极连接所述PMOS管的漏极并一起连接输出端COM；控制电路101用于接收所述驱动电信号，根据所述驱动信号的类型对第一保护开关管Q1和第二保护开关管Q2的状态进行控制，且每次控制第一保护开关管Q1和第二保护开关管Q2中的至多一个处于接通状态。在本实施例中，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值均为4.7KΩ。
控制电路1011包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阳极同时连接到第二电阻R2与所述NMOS管栅极的串联节点，第三二极管D3的阴极和第四二极管D4的阴极同时连接到第一电阻R1与所述PMOS管栅极的串联节点，第一二极管D2的阴极连接第四二极管D4的阳极，第二二极管D2的阴极连接第三二极管D3的阳极；第一二极管D1的阴极与第四二极管D4的阳极的连接节点作为第一驱动电信号输入端，第二二极管D2的阴极与第三二极管D3的阳极的连接节点作为第一驱动电信号输入端，且第一驱动电信号和第二驱动电信号同时被输入。
在图2示出的实施例的基础上，图3还示出了本实用新型提供的另一实施例，一种推挽式保护电路还包括控制源单元103；
控制源单元103，与所述控制电路1011相连接，用于发送第一驱动电信号至所述第一驱动电信号输入端，发送第二驱动电信号至所述第二驱动电信号输入端。具体地，在本实施例中，控制源单元103为支持并行输出的移位寄存器，该移位寄存器的并行输出的第一驱动电信号和第二驱动电信号不会同时为高阻态，且第一驱动电信号和第二驱动电信号同时为高电平、或同时为低电平、或一个为高电平另一个为低电平。更具体地，该移位寄存器的型号为74HC595。
在本实施例中，移位寄存器上的DATA5接口接收用于控制PMOS管Q1和NMOS管Q2的控制数据，CS1用于控制该控制数据是否从移位寄存器输出，CLK1是数据时钟，控制数据在时钟下一位一位的传输到Q1～Q7，在具体使用过程中，先是把8位控制数据全部输进去，再给CS1一个脉冲，实现8位数据并行输出，这样不但避免了控制数据在时钟下不断的改变输出口状态，从而造成MOS管的COM口电平不断变化。
在本实施例中，通过移位寄存器上的输出接口Q4和Q5的组合逻辑来实现推挽式输出单元的输出端口COM口是高电平、低电平或是高阻。当移位寄存器的第一电信号输出端Q4和第二电信号输出端Q5都是高电平时，NMOS管Q2导通，从而使得COM口接地。当Q4和Q5分别是01或10组合(1表示高电平，0表示低电平)时，NMOS管Q2的栅极被拉低，因此NMOS管Q2不导通，同时Q4和Q5只要有一个是高电平，那么PMOS管Q1的栅极就是高电平，PMOS管Q1也不导通，因此COM口就实现了高阻态。当Q4个Q5都是低电平，NMOS管Q2的栅极为低电平，NMOS管Q2不导通，此时PMOS的栅极为低电平，PMOS管Q1导通，因此COM口实现了电源VCC。
因为本实用新型实施例中，把移位寄存器的高阻态失能，所以不会造成Q4和Q5都是高阻输出，避免NMOS管和PMOS管互通的可能性。通过本实用新型实施例中的控制电路1011和两个电阻R1和R2作为硬件保护，避免了在移位寄存器输出驱动PMOS管Q1和NMOS管Q2时出现硬件短路情况的发生。
在实际应用中，本实施例提供的控制单元可以单独使用，如可以单独通过本实施例提供的控制单元，即通过四个二极管和两个电阻避免使用移位寄存器驱动PMOS管和NMOS管互通时出现问题的可能性。本实施例中，控制单元提供的电路结构简单、成本低、可靠性高。
本实用新型实施例可以应用在可编程门阵列系统产品上，同时控制单元可以应用在需要PMOS管和NMOS管一起构成其他的推挽式保护电路的场合，实现硬件保护，避免出现逻辑竞争而造成的MOS管上下短路的问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种推挽式保护电路，其特征在于，所述推挽式保护电路包括控制单元和推挽式输出单元；所述推挽式输出单元包括串联的第一保护开关管和第二保护开关管，且第一保护开关管和第二保护开关管之间的串联节点引出一输出端以对外部负载输出电信号；
所述控制单元，与所述推挽式输出单元相连接，用于当接收到驱动电信号时，根据所述驱动电信号的类型对所述第一保护开关管和第二保护开关管的状态进行控制，且每次控制所述第一保护开关管和第二保护开关管中的至多一个处于接通状态，使得所述输出端输出VCC、地信号或高阻态给外部负载。
2.如权利要求1所述的推挽式保护电路，其特征在于，所述控制单元包括在电源VCC端和接地端之间依次串联的第二电阻、控制电路、第一电阻；
所述第一保护开关管为PMOS管，且所述PMOS管的栅极连接所述控制电路与所述第一电阻的串联节点，所述PMOS管的源极连接电源VCC端；
所述第二保护开关管为NMOS管，且所述NMOS管的栅极连接所述控制电路与所述第二电阻的串联节点，所述NMOS管的源极连接接地端，所述NMOS管的漏极连接所述PMOS管的漏极并一起连接所述输出端；
所述控制电路用于接收所述驱动电信号，根据所述驱动信号的类型对所述第一保护开关管和第二保护开关管的状态进行控制，且每次控制所述第一保护开关管和第二保护开关管中的至多一个处于接通状态。
3.根据权利要求2所述的推挽式保护电路，其特征在于，所述控制电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；
所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阳极同时连接到所述第二电阻与所述NMOS管栅极的串联节点，所述第三二极管的阴极和所述第四二极管的阴极同时连接到所述第一电阻与所述PMOS管栅极的串联节点，所述第一二极管的阴极连接所述第四二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述第三二极管的阳极；
所述第一二极管的阴极与所述第四二极管的阳极的连接节点作为第一驱动电信号输入端，所述第二二极管的阴极与所述第三二极管的阳极的连接节点作为第一驱动电信号输入端，且第一驱动电信号和第二驱动电信号同时被输入。
4.根据权利要求3所述的推挽式保护电路，其特征在于，所述推挽式保护电路还包括控制源单元；
所述控制源单元，与所述控制电路相连接，用于发送第一驱动电信号至所述第一驱动电信号输入端，发送第二驱动电信号至所述第二驱动电信号输入端。
5.根据权利要求4所述的推挽式保护电路，其特征在于，所述控制源单元为支持并行输出的移位寄存器。
6.根据权利要求5所述的推挽式保护电路，其特征在于，所述移位寄存器的并行输出的第一驱动电信号和第二驱动电信号不会同时为高阻态，且第一驱动电信号和第二驱动电信号同时为高电平、或同时为低电平、或一个为高电平另一个为低电平。
7.根据权利要求5或6所述的推挽式保护电路，其特征在于，所述移位寄存器的型号为74HC595。
8.根据权利要求2所述的推挽式保护电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值为4.7KΩ。
9.根据权利要求2所述的推挽式保护电路，其特征在于，所述第二电阻的阻值为4.7KΩ。
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