CN210780533U - 保护电路及汽车负载电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种保护电路及汽车负载电路。一种保护电路，包括：开关模块，用于与电源输入端和驱动电路连接；以及分流模块，并联于所述驱动电路的正向输入端和接地端之间；其中，在所述电源输入端输入正向电压时，所述开关模块闭合，且所述分流模块不工作；在所述电源输入端输入负压脉冲时，所述开关模块闭合，且所述分流模块用于分流；在所述电源输入端输入负向电压，且持续时间大于时间阈值时，所述开关模块断开。上述保护电路能够保护驱动模块中的元器件在较大的负压脉冲下仍然不被烧毁，使得进行CI试验时，负载的驱动电路能够满足更加严格的标准指标。

Description

保护电路及汽车负载电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，特别是涉及一种保护电路及汽车负载电路。

背景技术

为了测试汽车零部件是否具备良好的EMC(电磁兼容性能)，常需要对汽车零部件进行CI(电源线瞬态脉冲抗干扰)试验。在进行CI试验时，在负载驱动电路的电源输入端输入负压脉冲进行测试，因此需要为进行测试的驱动电路设置保护电路以保护驱动电路中的元件不被烧毁。而随着人们对汽车使用中出现的安全问题越来越重视，对汽车零部件进行CI试验时的标准指标也越来越严格，因此增大了测试时的负压脉冲的峰值绝对值，例如设置负压脉冲峰值为-462V。但是传统的保护电路只能在负压脉冲的峰值绝对值较小时对驱动电路起到保护的作用，而对于在负压脉冲峰值绝对值较大时无法保护驱动电路中的元件不被烧毁。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的保护电路在负压峰值较大时无法保护驱动电路中的元件的问题，提供一种保护电路及汽车负载电路。

一种保护电路，包括：

开关模块，用于与电源输入端和驱动电路连接；以及

分流模块，并联于所述驱动电路的正向输入端和接地端之间；

其中，在所述电源输入端输入正向电压时，所述开关模块闭合，且所述分流模块不工作；

在所述电源输入端输入负压脉冲时，所述开关模块闭合，且所述分流模块用于分流；

在所述电源输入端输入负向电压，且持续时间大于时间阈值时，所述开关模块断开。

上述保护电路中在电源输入端输入正向电源时，开关模块闭合且分流模块不工作，使得驱动模块正常工作；在电源输入端输入负压脉冲时，开关模块闭合，且分流模块分走大部分或者全部的负向电流，从而避免烧坏驱动模块中的元器件；在电源输入端输入长时间的负向电压时，开关模块断开，从而起到防止电源反接的作用。保护电路能够保护驱动模块中的元器件在较大的负压脉冲下仍然不被烧毁，使得进行CI试验时，负载的驱动电路能够满足更加严格的标准指标。

在其中一个实施例中，所述开关模块包括第一电连接端、第二电连接端以及第三电连接端，所述开关模块的第一电连接端用于与所述电源输入端的接地端和所述驱动电路的接地端连接，所述开关模块的第二电连接端用于与所述驱动电路的正向输入端连接，所述开关模块的第三电连接端用于与所述电源输入端的正极连接；

其中，在所述开关模块的第二电连接端与所述第一电连接端之间的电压差大于电压阈值时，所述开关模块的第三电连接端与第二电连接端之间导通；

所述开关模块的第二电连接端与所述第一电连接端之间的电压差小于或等于所述电压阈值时，所述开关模块的第三电连接端与第二电连接端之间断开。

在其中一个实施例中，还包括稳压二极管，所述稳压二极管的正极与所述开关模块的第一电连接端连接，所述稳压二极管的负极与所述开关模块的第二电连接端连接。

在其中一个实施例中，所述开关模块包括第一电连接端、第二电连接端以及第三电连接端，所述开关模块的第一电连接端用于与所述电源输入端的正极和所述驱动电路的正向输入端连接，所述开关模块的第二电连接端用于与所述驱动电路的接地端连接，所述开关模块的第三电连接端用于与所述电源输入端的接地端连接；

其中，在所述开关模块的第一电连接端与所述第二电连接端之间的电压差大于电压阈值时，所述开关模块的第三电连接端与第二电连接端之间导通；

在所述开关模块的第一电连接端与所述第二电连接端之间的电压差小于或等于所述电压阈值时，所述开关模块的第三电连接端与第二电连接端之间断开。

在其中一个实施例中，还包括稳压二极管，所述稳压二极管的正极与所述开关模块的第二电连接端连接，所述稳压二极管的负极与所述开关模块的第一电连接端连接。

在其中一个实施例中，所述开关模块为场效应管，所述第一电连接端为所述场效应管的栅极，所述第二电连接端为所述场效应管的源极，所述第三电连接端为所述场效应管的漏极。

在其中一个实施例中，还包括限流电阻，所述限流电阻的一端与所述场效应管的栅极连接，所述限流电阻的另一端与所述电源输入端的正极连接或者与所述电源输入端的接地端连接。

在其中一个实施例中，还包括防击穿二极管，所述防击穿二极管的正极与所述场效应管的栅极连接，所述防击穿二极管的负极与所述电源输入端的正极连接或者与所述电源输入端的接地端连接。

在其中一个实施例中，所述分流模块包括续流二极管，所述续流二极管的正极与所述驱动电路的接地端连接，所述续流二极管的负极与所述驱动电路的正向输入端连接。

一种汽车负载电路，包括驱动电路、LED灯以及如上任一所述的保护电路，所述驱动电路与所述LED灯连接用于驱动所述LED灯发光，所述保护电路与所述驱动电路连接。

附图说明

图1为一实施例中的负压脉冲的波形图。

图2为一实施例中的保护电路的结构框图。

图3为一实施例中的保护电路在正向电压下的电路图。

图4为图3实施例中的保护电路在负压脉冲下的电路图。

图5为一实施例中的负压脉冲下的电源输入端正极J1或者电源输入端正极J3的电压波形图。

图6为另一实施例中的保护电路在正向电压下的电路图。

图7为图6实施例中的保护电路在负压脉冲下的电路图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

本申请提供一种能够在较大的负压脉冲下仍然能够保护被测试负载的驱动电路中元器件不被损坏的保护电路。图1为一实施例中的负压脉冲的波形图，负压脉冲的峰值Vs甚至可以达到-462V，持续时间ts1可以为1ms。以下就对保护电路作具体介绍。但需要强调的是，本申请提供的保护电路并不仅限于可以保护在-462V的负压脉冲下的驱动电路。

图2为一实施例中的保护电路的结构框图。如图2所示，保护电路110包括开关模块112以及分流模块114。

开关模块112用于与驱动电路120和电源输入端J连接，从而控制驱动电路120与电源输入端J之间的通断。当开关模块112闭合时，驱动电路120与电源输入端J之间导通；当开关模块120断开时，驱动电路120与电源输入端J之间不导通。

分流模块114并联于驱动电路120的正向输入端和接地端之间。

其中，在电源输入端J输入正向电压时，开关模块112闭合，且分流模块不工作，从而使得电源输入端J为驱动电路120正常供电；在电源输入端J输入负压脉冲时，开关模块112闭合，分流模块114用于分流，即在负压脉冲持续的短暂时间内，例如1ms内，电源输入端J与驱动电路120之间虽然负向导通，但是由于分流模块114的分流作用，使得流过驱动电路120的负向电流几乎为0或者为0，从而并不会造成驱动电路120中元器件被烧毁；在电源输入端J输入负向电压，且持续时间大于时间阈值时，开关模块112断开，从而电源输入端J与驱动电路120之间也是断开状态，即开关模块112还具备防止电源输入端J反接电源的功能。时间阈值可以是大于负压脉冲持续时间ts1的数值，其目的是为了区分在电源输入端J输入的负压脉冲和长时间的负向电压。

上述保护电路110中在电源输入端J输入正向电源时，开关模块112闭合且分流模块114不工作，使得驱动模块120正常工作；在电源输入端J输入负压脉冲时，开关模块112闭合，且分流模块114分走大部分或者全部的负向电流，从而避免烧坏驱动模块120中的元器件；在电源输入端J输入长时间的负向电压时，开关模块112断开，从而起到防止电源反接的作用。保护电路110能够保护驱动模块120中的元器件在较大的负压脉冲下仍然不被烧毁，使得进行CI试验时，负载的驱动电路120能够满足更加严格的标准指标。

在其中一个具体的实施例中，参见图3，保护电路210包括开关模块212和分流模块214。其中，开关模块212包括第一电连接端A、第二电连接端B以及第三电连接端C。开关模块212的第一电连接端A用于与电源输入端的接地端J2和驱动电路220的接地端GND连接，开关模块212的第二电连接端B用于与驱动电路220的正向输入端Vsup连接，开关模块212的第三电连接端C用于与电源输入端的正极J1连接。

其中，仍然参见图3，在电源输入端输入正向电压时，例如，在电源输入端的正极J1输入13V电压时，开关模块212的第二电连接端B与第一电连接端A之间的电压差V_BA大于电压阈值，以使开关模块212的第三电连接端C与第二电连接端B之间导通。示例性的，分流模块214包括正极与驱动电路220的接地端GND连接、负极与驱动电路220的正向输入端Vsup连接的续流二极管D1，在正向电压下，续流二极管D1反接不工作，正向电流(图3中箭头方向为电流方向)依次从电源输入端正极J1、开关模块212的第三电连接端C和第二电连接端B之间、驱动电路220的正向输入端Vsup、驱动电路220的接地端GND以及电源输入端接地端J2之间流过，驱动电路220正常工作。

参见图4，电源输入端输入负压脉冲时，由于开关模块212的第二电连接端B与第一电连接端A之间存在寄生电容(图未示出)，使得在负压脉冲持续的短暂时间内，开关模块212的第二电连接端B与第一电连接端A之间的电压差V_BA仍然大于电压阈值，以使开关模块212的第三电连接端C与第二电连接端B之间导通。在负压脉冲下，续流二极管D1正接分流，因此负向电流(图4中箭头方向为电流方向)依次从电源输入端接地端J2、续流二极管D1、开关模块212的第二电连接端B和第三电连接端C之间、以及电源输入端正极J1之间流过，流过驱动电路220的负向电流几乎为0或者等于0，从而保护驱动电路220中的元器件不被烧毁。并且，由于续流二极管D1的导通阻抗远小于负压脉冲发生设备的内阻，因此负压脉冲发生设备会消耗掉大部分的负压脉冲电压，此时电源输入端正极J1的电压会远小于负压脉冲的阈值。例如，图5为一实施例中的负压脉冲下的电源输入端正极J1或者电源输入端正极J3的电压波形图，如图5所示，在负压脉冲到来后，电源输入端正极J1电压从正电压变为负电压，负电压持续时间与负压脉冲持续时间相同均为ts1，负电压的阈值绝对值为Vmax，且Vmax远小于负压脉冲阈值绝对值Vs。例如，当负向电压阈值的绝对值Vs为462时，电源输入端正极J1对应负电压的阈值Vmax为50。

在电源输入端输入负向电压，且持续时间大于时间阈值时，开关模块212的第二电连接端B与第一电连接端A之间的电压差V_BA小于或等于电压阈值，以使开关模块212的第三电连接端C与第二电连接端B之间断开。此时，电源输入端与驱动电路220之间不导通，即使得开关模块212具备防止电源输入端反接电源的功能。

示例性的，开关模块212可以为场效应管。进一步的，本实施例中的开关模块212可以为PMOS管。开关模块212的第一电连接端A对应为PMOS管的栅极，开关模块212的第二电连接端B对应为PMOS管的源极，开关模块212的第三电连接端C对应为PMOS管的漏极。当PMOS管的源极与栅极之间电压差大于使得PMOS管导通的电压阈值时，其漏极和源极之间导通；当PMOS管的源极与栅极之间电压差小于或等于使得PMOS管导通的电压阈值时，其漏极和源极之间断开。

进一步的，参见图3或图4，保护电路210还可以选择性的包括稳压二极管D2、防击穿二极管D3以及限流电阻R1中的一个或多个。稳压二极管D2的正极与开关模块212的第一电连接端A连接，稳压二极管D2的负极与开关模块212的第二电连接端B连接，从而避免开关模块212的第一电连接端A和第二电连接端B之间的电压差绝对值过大即避免场效应管的栅源电压过大而造成的开关模块212损坏。

防击穿二极管D3的正极与开关模块212的第一电连接端A即场效应管的栅极连接，防击穿二极管D3的负极与电源输入端的接地端J2连接，从而保护开关模块212在负压脉冲持续的时间ts1内不被负压脉冲所击穿。本实施例中，防击穿二极管D3的耐压值大于电源输入端正极J1负电压的阈值绝对值Vmax。

限流电阻R1的一端与开关模块212的第一电连接端A连接即与场效应管的栅极连接，限流电阻R1的另一端通过防击穿二极管D3与电源输入端的接地端J2连接。限流电阻R1能够避免由于其所在支路电流过大而损坏稳压二极管D2和防击穿二极管D3。

在另一个具体的实施例中，参见图6，保护电路310包括开关模块312和分流模块314。其中，开关模块312包括第一电连接端A、第二电连接端B以及第三电连接端C。开关模块312的第一电连接端A用于与电源输入端的正极J3和驱动电路320的正向输入端Vsup连接，开关模块312的第二电连接端B用于与驱动电路320的接地端GND连接，开关模块312的第三电连接端C用于与电源输入端的接地端J4连接。

其中，仍然参见图6，在电源输入端输入正向电压时，例如，在电源输入端的正极J3输入13V电压时，开关模块312的第一电连接端A与第二电连接端B之间的电压差V_AB大于电压阈值，以使开关模块312的第三电连接端C与第二电连接端B之间导通。示例性的，分流模块314包括正极与驱动电路320的接地端GND连接、负极与驱动电路320的正向输入端Vsup连接的续流二极管D4，在正向电压下，续流二极管D4反接不工作，正向电流(图3中箭头方向为电流方向)依次从电源输入端正极J3、驱动电路320的正向输入端Vsup、驱动电路320的接地端GND、开关模块312的第二电连接端B和第三电连接端C之间、以及电源输入端接地端J4之间流过，驱动电路320正常工作。

参见图7，电源输入端输入负压脉冲时，由于开关模块312的与第一电连接端A第二电连接端B之间存在寄生电容(图未示出)，使得在负压脉冲持续的短暂时间内，开关模块312的第一电连接端A与第二电连接端B之间的电压差V_AB仍然大于电压阈值，以使开关模块312的第三电连接端C与第二电连接端B之间导通。在负压脉冲下，续流二极管D4正接分流，因此负向电流(图4中箭头方向为电流方向)依次从电源输入端接地端J4、开关模块312的第三电连接端C和第二电连接端B之间、续流二极管D4、以及电源输入端正极J3之间流过，流过驱动电路320的负向电流几乎为0或者等于0，从而保护驱动电路320中的元器件不被烧毁。并且，由于续流二极管D4的导通阻抗远小于负压脉冲发生设备的内阻，因此负压脉冲发生设备会消耗掉大部分的负压脉冲电压，此时电源输入端正极J3的电压会远小于负压脉冲的阈值。例如，参见图5，在负压脉冲到来后，电源输入端正极J3电压从正电压变为负电压，负电压持续时间与负压脉冲持续时间相同均为ts1，负电压的阈值绝对值为Vmax，且Vmax远小于负压脉冲阈值绝对值Vs。例如，当负向电压阈值的绝对值Vs为462时，电源输入端正极J1对应负电压的阈值Vmax为50。

在电源输入端输入负向电压，且持续时间大于时间阈值时，开关模块312的第一电连接端A与第二电连接端B之间的电压差V_AB小于或等于电压阈值，以使开关模块312的第三电连接端C与第二电连接端B之间断开。此时，电源输入端与驱动电路320之间不导通，即使得开关模块312具备防止电源输入端反接电源的功能。

示例性的，开关模块312可以为场效应管。进一步的，本实施例中的开关模块312可以为NMOS管。开关模块312的第一电连接端A对应为NMOS管的栅极，开关模块312的第二电连接端B对应为NMOS管的源极，开关模块312的第三电连接端C对应为NMOS管的漏极。当NMOS管的栅极与源极之间电压差大于使得NMOS管导通的电压阈值时，其漏极和源极之间导通；当NMOS管的源极与栅极之间电压差小于或等于使得NMOS管导通的电压阈值时，其漏极和源极之间断开。

进一步的，参见图6或图7，保护电路310还可以选择性的包括稳压二极管D5、防击穿二极管D6以及限流电阻R2中的一个或多个。稳压二极管D5的正极与开关模块312的第二电连接端B连接，稳压二极管D5的负极与开关模块312第一电连接端A连接，从而避免开关模块312的第一电连接端A和第二电连接端B之间的电压差绝对值过大即避免场效应管的栅源电压过大而造成的开关模块312损坏。

防击穿二极管D6的正极与开关模块312的第一电连接端A即场效应管的栅极连接，防击穿二极管D6的负极与电源输入端的正极J3连接，从而保护开关模块312不被过高的瞬间正向电压所击穿。本实施例中，防击穿二极管D6的耐压值大于瞬间正向电压的最大值。

限流电阻R2的一端与开关模块312的第一电连接端A连接即与场效应管的栅极连接，限流电阻R2的另一端通过防击穿二极管D6与电源输入端的正极J3连接。限流电阻R2能够避免由于其所在支路电流过大而损坏稳压二极管D5和防击穿二极管D6。

本申请还提供一种汽车负载电路。汽车负载电路包括上述任一实施例中的驱动电路、保护电路以及LED灯。驱动短路与LED灯连接用于驱动LED灯发光，保护电路与驱动电路连接，用于避免在负向电压下损毁驱动电路中元器件。

其中，在电源输入端输入正向电压时，驱动电路正常工作，LED灯发光；在电源输入端输入负压脉冲时，由于分流模块分走了全部或者大部分反向电流，使得保护驱动电路中元器件不被损坏，驱动电路中的负向电流几乎为0，LED灯此时反接，因此LED灯熄灭，且在电源输入端输入正向电压后，驱动电路正常工作，LED灯仍然能够发光；在电源输入端输入负向电压且持续时间大于时间阈值时，由于开关模块断开，驱动电路不工作，因此LED灯仍然处于熄灭状态。

上述汽车负载电路中在电源输入端输入正向电源时，开关模块闭合且分流模块不工作，使得驱动模块正常工作；在电源输入端输入负压脉冲时，开关模块闭合，且分流模块分走大部分或者全部的负向电流，从而避免烧坏驱动模块中的元器件；在电源输入端输入长时间的负向电压时，开关模块断开，从而起到防止电源反接的作用。保护电路能够保护驱动模块中的元器件在较大的负压脉冲下仍然不被烧毁，使得进行CI试验时，能够负载的驱动电路满足更加严格的标准指标。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种保护电路，其特征在于，包括：

开关模块，用于与电源输入端和驱动电路连接；以及

分流模块，并联于所述驱动电路的正向输入端和接地端之间；

其中，在所述电源输入端输入正向电压时，所述开关模块闭合，且所述分流模块不工作；

在所述电源输入端输入负压脉冲时，所述开关模块闭合，且所述分流模块用于分流；

在所述电源输入端输入负向电压，且持续时间大于时间阈值时，所述开关模块断开。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述开关模块包括第一电连接端、第二电连接端以及第三电连接端，所述开关模块的第一电连接端用于与所述电源输入端的接地端和所述驱动电路的接地端连接，所述开关模块的第二电连接端用于与所述驱动电路的正向输入端连接，所述开关模块的第三电连接端用于与所述电源输入端的正极连接；

其中，在所述开关模块的第二电连接端与所述第一电连接端之间的电压差大于电压阈值时，所述开关模块的第三电连接端与第二电连接端之间导通；

所述开关模块的第二电连接端与所述第一电连接端之间的电压差小于或等于所述电压阈值时，所述开关模块的第三电连接端与第二电连接端之间断开。

3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，还包括稳压二极管，所述稳压二极管的正极与所述开关模块的第一电连接端连接，所述稳压二极管的负极与所述开关模块的第二电连接端连接。

4.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述开关模块包括第一电连接端、第二电连接端以及第三电连接端，所述开关模块的第一电连接端用于与所述电源输入端的正极和所述驱动电路的正向输入端连接，所述开关模块的第二电连接端用于与所述驱动电路的接地端连接，所述开关模块的第三电连接端用于与所述电源输入端的接地端连接；

其中，在所述开关模块的第一电连接端与所述第二电连接端之间的电压差大于电压阈值时，所述开关模块的第三电连接端与第二电连接端之间导通；

在所述开关模块的第一电连接端与所述第二电连接端之间的电压差小于或等于所述电压阈值时，所述开关模块的第三电连接端与第二电连接端之间断开。

5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，还包括稳压二极管，所述稳压二极管的正极与所述开关模块的第二电连接端连接，所述稳压二极管的负极与所述开关模块的第一电连接端连接。

6.根据权利要求2或4所述的保护电路，其特征在于，所述开关模块为场效应管，所述第一电连接端为所述场效应管的栅极，所述第二电连接端为所述场效应管的源极，所述第三电连接端为所述场效应管的漏极。

7.根据权利要求6所述的保护电路，其特征在于，还包括限流电阻，所述限流电阻的一端与所述场效应管的栅极连接，所述限流电阻的另一端与所述电源输入端的正极连接或者与所述电源输入端的接地端连接。

8.根据权利要求7所述的保护电路，其特征在于，还包括防击穿二极管，所述防击穿二极管的正极与所述场效应管的栅极连接，所述防击穿二极管的负极与所述电源输入端的正极连接或者与所述电源输入端的接地端连接。

9.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述分流模块包括续流二极管，所述续流二极管的正极与所述驱动电路的接地端连接，所述续流二极管的负极与所述驱动电路的正向输入端连接。

10.一种汽车负载电路，其特征在于，包括驱动电路、LED灯以及如权利要求1至9任一所述的保护电路，所述驱动电路与所述LED灯连接用于驱动所述LED灯发光，所述保护电路与所述驱动电路连接。

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