CN207960318U - 一种电动窗驱动电路的短路监控装置 - Google Patents

Abstract

一种电动窗驱动电路的短路监控装置，包括上升继电器、下降继电器、运算放大器、MOS管与四个三极管，所述运算放大器向MCU输出高电平以实施短路诊断，再由MCU向三号三极管、四号三极管输出控制信号以切断MOS管，实现对继电器电路的保护，同时，MCU也向继电器电路输出关闭信号，双管齐下，以大大缩短保护时间，确保设备安全。本设计不仅故障诊断很及时，而且保护速度很快，安全性较高。

Description

一种电动窗驱动电路的短路监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种车载电路系统，尤其涉及一种电动窗驱动电路的短路监控装置，具体适用于缩短短路故障的诊断响应时间，并进行短路保护。

背景技术

现有的诊断电路主要针对继电器控制端电路，当电路发生短路时，通过AD值来判断短路，响应时间太长，硬件损坏的风险较大。此外，当继电器受控端发生短路故障时，只能通过熔断保险丝的方式进行电路保护，保护方式单一，如果保险丝未及时熔断则会面临电路过热起火的风险，保护效果较差。

授权公告号为CN204517704U，授权公告日为2015年7月29日的实用新型专利公开了一种车窗升降电路及车窗升降装置，其内的车窗升降电路包括电源、上升继电器、下降继电器、升降开关、电机、第一消弧二极管和第二消弧二极管。虽然该实用新型能够降低成本，但其仍存在以下缺陷：

首先，该设计不具备专门的短路检测电路，其短路故障的响应只能通过保险丝熔断进行，不仅响应时间太长，而且保护效果较差；

其次，该设计在进行继电器上的大电流切换时，极易烧蚀继电器触点，从而使继电器失效。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的短路故障的诊断响应时间较长、保护效果较差的缺陷与问题，提供一种短路故障的诊断响应时间较短、保护效果较好的电动窗驱动电路的短路监控装置。

为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：一种电动窗驱动电路的短路监控装置，包括上升继电器与下降继电器，所述上升继电器、下降继电器的动触点均与外部执行机构相连接，上升继电器、下降继电器的常开静触点均与整车电源相连接，上升继电器、下降继电器的信号输入端均与车载MCU的输出端相连接；

所述电动窗驱动电路的短路监控装置还包括运算放大器、一号三极管、二号三极管、三号三极管、四号三极管与MOS管；

所述运算放大器的输出端与一号三极管的基极相连接，一号三极管的发射极接地，一号三极管的集电极与二号三极管的基极相连接，二号三极管的发射极接地，二号三极管的集电极与二号电容的一端、MCU的输入端相连接，二号电容的另一端接地，MCU的输出端与三号三极管的基极相连接，三号三极管的集电极与MOS管的栅极相连接，MOS管的漏极与上升继电器、下降继电器的常闭静触点相连接，MOS管的源极经取样电阻接地，且MOS管的源极与运算放大器的同相输入端、四号三极管的集电极相连接，四号三极管的基极与MCU的输出端相连接，四号三极管的发射极接地。

所述MOS管的漏极经滤波电阻、滤波电容后与源极相连接，且滤波电阻、滤波电容串联而成的电路与MOS管相并联。

所述四号三极管的基极、发射极之间串联有一个四号电阻，四号三极管的基极与MCU之间串联有一个五号电阻。

所述运算放大器的输出端与一号三极管的基极、一号电阻的一端相连接，一号电阻的另一端与一号电容的一端、MCU的输入端相连接，一号电容的另一端接地。

所述运算放大器的输出端、反相输入端之间设置有相互并联的三号电阻、三号电容。

所述上升继电器的上升动触点、下降继电器的下降动触点均与外部执行机构相连接，上升继电器的上升常开静触点、下降继电器的下降常开静触点均与整车电源相连接，所述MOS管的漏极与上升继电器的上升常闭静触点、下降继电器的下降常闭静触点相连接，MCU的输出端与上升继电器的上升信号输入端、下降继电器的下降信号输入端相连接。

所述外部执行机构包括车窗上升执行器与车窗下降执行器，所述上升继电器的上升动触点与车窗上升执行器相连接，所述下降继电器的下降动触点与车窗下降执行器相连接。

所述上升继电器、车窗上升执行器所在电路，与下降继电器、车窗下降执行器所在电路之间，设置有外电阻、外电容、可调电阻，且可调电阻与串联的外电阻、外电容相并联。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型一种电动窗驱动电路的短路监控装置中，增设了一个以运算放大器为主要部件的诊断电路，以及与其相配合的三极管与MOS管，当电路发生短路时，短路电流很大，运算放大器的输出电压也会很大，从而引起一号三极管被导通、二号三极管被截止、二号电容的电压为高电平这一系列反应，当二号电容的电压为高电平时，电路完成了短路诊断，响应时间很短，随后，MCU依次通过三号三极管、四号三极管一同对MOS管进行控制，同时，MCU向上升继电器、下降继电器的信号输入端输出关闭信号，以完成电路短路保护工作，响应时间可以控制在几十个微秒，硬件损坏的风险较小。因此，本实用新型不仅短路故障的诊断响应时间较短，而且保护速度很快，保护效果较好。

2、本实用新型一种电动窗驱动电路的短路监控装置中，MOS管的源极与运算放大器的同相输入端相连接，当短路发生导致运算放大器的输出电压很大时，运算放大器随同四号三极管所承载的MCU发出的控制信号，一并对MOS管的源极进行控制，以切断MOS管，实现硬件上的短路响应，进一步提高响应速度。因此，本实用新型不仅短路故障的诊断响应时间较短，而且保护速度很快，保护效果较好。

3、本实用新型一种电动窗驱动电路的短路监控装置中，MOS管的漏极与上升继电器、下降继电器的常闭静触点相连接，MOS管的源极经取样电阻后接地，MOS管的栅极与MCU相连接，使用时，通过一个大功率的MOS 管对上升、下降两路继电器触点共地端进行通断控制，在继电器触点吸合和断开的瞬间，保证触点上没有电流通过，从而不会产生电火花，也不会烧蚀继电器触点。因此，本实用新型能够在控制大电流切换时，不烧蚀继电器触点，不使继电器失效。

4、本实用新型一种电动窗驱动电路的短路监控装置中，上升继电器、车窗上升执行器所在电路，与下降继电器、车窗下降执行器所在电路之间，设置有外电阻、外电容与可调电阻，可调电阻与串联的外电阻、外电容相并联，该设计能对上升继电器、下降继电器的输出信号进行调压，确保稳定的输出，利于车窗的流畅上升或下降。因此，本发明控制车窗动作的稳定性较强。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中运算放大器及其周边部件的电路连接示意图。

图3是本实用新型中车窗上升执行器、车窗下降执行器周边电路连接示意图。

图4是图3中上升继电器、下降继电器的电路连接示意图。

图中：车窗上升执行器1、车窗下降执行器2、外电阻21、外电容22、可调电阻23、上升继电器3、上升动触点31、上升常开静触点32、上升常闭静触点33、上升信号输入端34、下降继电器4、下降动触点41、下降常开静触点42、下降常闭静触点43、下降信号输入端44、运算放大器5、三号电阻51、三号电容52、一号三极管6、一号电阻61、一号电容62、二号三极管7、二号电容71、三号三极管8、MOS管9、取样电阻91、滤波电阻92、滤波电容93、MCU10、四号三极管11、四号电阻111、五号电阻112、漏极D、源极S、栅极G。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1至图4，一种电动窗驱动电路的短路监控装置，包括上升继电器3与下降继电器4，所述上升继电器3、下降继电器4的动触点均与外部执行机构相连接，上升继电器3、下降继电器4的常开静触点均与整车电源相连接，上升继电器3、下降继电器4的信号输入端均与车载MCU10的输出端相连接；

所述电动窗驱动电路的短路监控装置还包括运算放大器5、一号三极管6、二号三极管7、三号三极管8、四号三极管11与MOS管9；

所述运算放大器5的输出端与一号三极管6的基极相连接，一号三极管6的发射极接地，一号三极管6的集电极与二号三极管7的基极相连接，二号三极管7的发射极接地，二号三极管7的集电极与二号电容71的一端、MCU的输入端相连接，二号电容71的另一端接地，MCU10的输出端与三号三极管8的基极相连接，三号三极管8的集电极与MOS管9的栅极G相连接，MOS管9的漏极D与上升继电器3、下降继电器4的常闭静触点相连接，MOS管9的源极S经取样电阻91接地，且MOS管9的源极S与运算放大器5的同相输入端、四号三极管11的集电极相连接，四号三极管11的基极与MCU10的输出端相连接，四号三极管11的发射极接地。

所述MOS管9的漏极D经滤波电阻92、滤波电容93后与源极S相连接，且滤波电阻92、滤波电容93串联而成的电路与MOS管9相并联。

所述四号三极管11的基极、发射极之间串联有一个四号电阻111，四号三极管11的基极与MCU10之间串联有一个五号电阻112。

所述运算放大器5的输出端与一号三极管6的基极、一号电阻61的一端相连接，一号电阻61的另一端与一号电容62的一端、MCU10的输入端相连接，一号电容62的另一端接地。

所述运算放大器5的输出端、反相输入端之间设置有相互并联的三号电阻51、三号电容52。

所述上升继电器3的上升动触点31、下降继电器4的下降动触点41均与外部执行机构相连接，上升继电器3的上升常开静触点32、下降继电器4的下降常开静触点42均与整车电源相连接，所述MOS管5的漏极D与上升继电器3的上升常闭静触点33、下降继电器4的下降常闭静触点43相连接，MCU10的输出端与上升继电器3的上升信号输入端34、下降继电器4的下降信号输入端44相连接。

所述外部执行机构包括车窗上升执行器1与车窗下降执行器2，所述上升继电器3的上升动触点31与车窗上升执行器1相连接，所述下降继电器4的下降动触点41与车窗下降执行器2相连接。

所述上升继电器3、车窗上升执行器1所在电路，与下降继电器4、车窗下降执行器2所在电路之间，设置有外电阻21、外电容22、可调电阻23，且可调电阻23与串联的外电阻21、外电容22相并联。

本实用新型的原理说明如下：

MCU：单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

本实用新型增加了一个以运算放大器为主的诊断电路，该诊断电路能对出现的短路情况进行快速反应，并进行短路保护。

使用时，当电路发生短路时，运算放大器5的输出端的输出电压增大，导致一号三极管6被导通，然后二号三极管7被截止，随后二号电容71的电压为高电平，该高电平信号被MCU10接收后，MCU10诊断为短路发生了，随后，MCU10同时向三号三极管8、四号三极管11发出控制信号，以切断MOS管9，同时，MCU10对上升继电器3、下降继电器4的信号输入端也输出切断信号，双管齐下，以完成电路短路保护工作。

实施例1：

参见图1至图4，一种电动窗驱动电路的短路监控装置，包括上升继电器3与下降继电器4，所述上升继电器3、下降继电器4的动触点均与外部执行机构相连接，上升继电器3、下降继电器4的常开静触点均与整车电源相连接，上升继电器3、下降继电器4的信号输入端均与车载MCU10的输出端相连接；

所述电动窗驱动电路的短路监控装置还包括运算放大器5、一号三极管6、二号三极管7、三号三极管8、四号三极管11与MOS管9；所述运算放大器5的输出端与一号三极管6的基极相连接，一号三极管6的发射极接地，一号三极管6的集电极与二号三极管7的基极相连接，二号三极管7的发射极接地，二号三极管7的集电极与二号电容71的一端、MCU的输入端相连接，二号电容71的另一端接地，MCU10的输出端与三号三极管8的基极相连接，三号三极管8的集电极与MOS管9的栅极G相连接，MOS管9的漏极D与上升继电器3、下降继电器4的常闭静触点相连接，MOS管9的源极S经取样电阻91接地，且MOS管9的源极S与运算放大器5的同相输入端、四号三极管11的集电极相连接，四号三极管11的基极与MCU10的输出端相连接，四号三极管11的发射极接地。所述MOS管9的漏极D经滤波电阻92、滤波电容93后与源极S相连接，且滤波电阻92、滤波电容93串联而成的电路与MOS管9相并联。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述四号三极管11的基极、发射极之间串联有一个四号电阻111，四号三极管11的基极与MCU10之间串联有一个五号电阻112。所述运算放大器5的输出端与一号三极管6的基极、一号电阻61的一端相连接，一号电阻61的另一端与一号电容62的一端、MCU10的输入端相连接，一号电容62的另一端接地。所述运算放大器5的输出端、反相输入端之间设置有相互并联的三号电阻51、三号电容52。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述上升继电器3的上升动触点31、下降继电器4的下降动触点41均与外部执行机构相连接，上升继电器3的上升常开静触点32、下降继电器4的下降常开静触点42均与整车电源相连接，所述MOS管5的漏极D与上升继电器3的上升常闭静触点33、下降继电器4的下降常闭静触点43相连接，MCU10的输出端与上升继电器3的上升信号输入端34、下降继电器4的下降信号输入端44相连接。

实施例4：

基本内容同实施例3，不同之处在于：

所述外部执行机构包括车窗上升执行器1与车窗下降执行器2，所述上升继电器3的上升动触点31与车窗上升执行器1相连接，所述下降继电器4的下降动触点41与车窗下降执行器2相连接。所述上升继电器3、车窗上升执行器1所在电路，与下降继电器4、车窗下降执行器2所在电路之间，设置有外电阻21、外电容22、可调电阻23，且可调电阻23与串联的外电阻21、外电容22相并联。

Claims (8)

1.一种电动窗驱动电路的短路监控装置，包括上升继电器（3）与下降继电器（4），所述上升继电器（3）、下降继电器（4）的动触点均与外部执行机构相连接，上升继电器（3）、下降继电器（4）的常开静触点均与整车电源相连接，上升继电器（3）、下降继电器（4）的信号输入端均与车载MCU（10）的输出端相连接，其特征在于：

所述电动窗驱动电路的短路监控装置还包括运算放大器（5）、一号三极管（6）、二号三极管（7）、三号三极管（8）、四号三极管（11）与MOS管（9）；

所述运算放大器（5）的输出端与一号三极管（6）的基极相连接，一号三极管（6）的发射极接地，一号三极管（6）的集电极与二号三极管（7）的基极相连接，二号三极管（7）的发射极接地，二号三极管（7）的集电极与二号电容（71）的一端、MCU的输入端相连接，二号电容（71）的另一端接地，MCU（10）的输出端与三号三极管（8）的基极相连接，三号三极管（8）的集电极与MOS管（9）的栅极（G）相连接，MOS管（9）的漏极（D）与上升继电器（3）、下降继电器（4）的常闭静触点相连接，MOS管（9）的源极（S）经取样电阻（91）接地，且MOS管（9）的源极（S）与运算放大器（5）的同相输入端、四号三极管（11）的集电极相连接，四号三极管（11）的基极与MCU（10）的输出端相连接，四号三极管（11）的发射极接地。

2.根据权利要求1所述的一种电动窗驱动电路的短路监控装置，其特征在于：所述MOS管（9）的漏极（D）经滤波电阻（92）、滤波电容（93）后与源极（S）相连接，且滤波电阻（92）、滤波电容（93）串联而成的电路与MOS管（9）相并联。

3.根据权利要求1或2所述的一种电动窗驱动电路的短路监控装置，其特征在于：所述四号三极管（11）的基极、发射极之间串联有一个四号电阻（111），四号三极管（11）的基极与MCU（10）之间串联有一个五号电阻（112）。

4.根据权利要求1或2所述的一种电动窗驱动电路的短路监控装置，其特征在于：所述运算放大器（5）的输出端与一号三极管（6）的基极、一号电阻（61）的一端相连接，一号电阻（61）的另一端与一号电容（62）的一端、MCU（10）的输入端相连接，一号电容（62）的另一端接地。

5.根据权利要求1或2所述的一种电动窗驱动电路的短路监控装置，其特征在于：所述运算放大器（5）的输出端、反相输入端之间设置有相互并联的三号电阻（51）、三号电容（52）。

6.根据权利要求1或2所述的一种电动窗驱动电路的短路监控装置，其特征在于：所述上升继电器（3）的上升动触点（31）、下降继电器（4）的下降动触点（41）均与外部执行机构相连接，上升继电器（3）的上升常开静触点（32）、下降继电器（4）的下降常开静触点（42）均与整车电源相连接，所述MOS管（9）的漏极（D）与上升继电器（3）的上升常闭静触点（33）、下降继电器（4）的下降常闭静触点（43）相连接，MCU（10）的输出端与上升继电器（3）的上升信号输入端（34）、下降继电器（4）的下降信号输入端（44）相连接。

7.根据权利要求6所述的一种电动窗驱动电路的短路监控装置，其特征在于：所述外部执行机构包括车窗上升执行器（1）与车窗下降执行器（2），所述上升继电器（3）的上升动触点（31）与车窗上升执行器（1）相连接，所述下降继电器（4）的下降动触点（41）与车窗下降执行器（2）相连接。

8.根据权利要求7所述的一种电动窗驱动电路的短路监控装置，其特征在于：所述上升继电器（3）、车窗上升执行器（1）所在电路，与下降继电器（4）、车窗下降执行器（2）所在电路之间，设置有外电阻（21）、外电容（22）、可调电阻（23），且可调电阻（23）与串联的外电阻（21）、外电容（22）相并联。