CN211127114U - 一种大电流汽车高边开关输出电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种大电流汽车高边开关输出电路，包括主逻辑控制电路、信号检测电路、稳压电路和高边驱动开关，所述信号检测电路和稳压电路的输出端均与主逻辑控制电路的输入端连接，所述主逻辑控制电路的输出端与高边驱动开关的输入端连接。本实用新型通过信号检测电路检测到ECU输出的控制使能信号时，ECMS高电平到主逻辑控制电路，主逻辑控制单元同时通过过温检测模块、过流检测模块、欠压检测模块和过压检测模块判断是否在安全工作状态，从而控制高边驱动开关的导通和关断，进而取代传统电磁式继电器触点易打火、触点易烧毁的现象，大大提高了控制大电流负载时汽车电路的安全性，且结构设计合理简单，实用性强，使用方便。

Description

一种大电流汽车高边开关输出电路

技术领域

本实用新型涉及一种大电流汽车高边开关领域，具体为一种大电流汽车高边开关输出电路。

背景技术

电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用低电压和弱电流电路的通断，来控制高电压和强电流的一种自动开关。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用，继电器作为开关元件已被广泛用于汽车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。

目前的电磁式继电器在使用的过程中容易出现触点打火，进而使得触点被烧毁的情况，带来了诸多的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种大电流汽车高边开关输出电路，解决了传统电磁式继电器触点易打火、触点易烧毁的问题。

为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种大电流汽车高边开关输出电路，其特征在于：包括主逻辑控制电路、信号检测电路、稳压电路和高边驱动开关，所述信号检测电路的输出端与主逻辑控制电路的输入端连接，所述主逻辑控制电路的输出端与高边驱动开关的输入端连接，所述稳压电路给主逻辑控制电路提供稳压直流电；

所述主逻辑控制电路包括主逻辑控制单元、过温检测模块、过流检测模块、欠压检测模块和过压检测模块，所述过温检测模块的输出端OTP、过流检测模块的输出端OAP、欠压检测模块的输出端LVP和过压检测模块的输出端OVP均与主逻辑控制单元的输入端连接，所述主逻辑控制单元的输出端与高边驱动开关的输入端连接；

所述主逻辑控制电路采用与门电路组成，所述过温检测模块、过流检测模块、欠压检测模块和过压检测模块输出低电平时，所述主逻辑控制电路输出低电平使能高边驱动开关，断开高边开关管。

进一步的在本实用新型中，所述过温检测模块、欠压检测模块和过压检测模块的电路均为包括运算放大器的电压比较器电路。

进一步的在本实用新型中，所述过流检测模块的电路包括由运算放大器组成的差分放大电路和电压比较器电路。

进一步的在本实用新型中，主逻辑控制电路由第一与门、第二与门、第三与门和第四与门组成，所述第一与门和第二与门的输出端分别与第三与门的一个输入端连接，所述第三与门的输出端与第四与门的第一输入端连接，所述过温检测模块的输出端OTP、过流检测模块的输出端OAP、欠压检测模块输出端的LVP和过压检测模块的输出端OVP其中四个分别与第一与门、第二与门的输入端一一对应连接，另外一个与第四与门的第二输入端连接。

进一步的在本实用新型中，所述过温检测模块的输出端OTP、欠压检测模块输出端的LVP和过压检测模块的输出端OVP四个分别与第一与门、第二与门的输入端一一对应连接，所述过流检测模块的输出端OAP与第四与门的第二输入端连接。

有益效果，本申请的技术方案具备如下技术效果：

1、本实用新型通过信号检测电路检测到ECU输出的控制使能信号时，ECMS高电平到主逻辑控制电路，主逻辑控制单元同时通过过温检测模块、过流检测模块、欠压检测模块和过压检测模块判断电磁式继电器是否在安全工作状态，从而控制高边驱动开关的导通和关断，进而避免电磁式继电器触点易打火、触点易烧毁情况的出现，大大提高了电磁式继电器的安全性，结构设计合理简单，实用性强，使用方便。

2、本实用新型电压、电流、温度检测后通过主逻辑控制单元控制，可实现过压、欠压、过流、短路、过温保护。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型高边驱动开关的电路结构示意图。

图3为本实用新型主逻辑控制单元的电路结构示意图。

图4为本实用新型信号检测电路的电路结构示意图。

图5为本实用新型稳压电路图。

图6为本实用新型过温检测模块的电路结构示意图。

图7为本实用新型过流检测模块的电路结构示意图。

图8为本实用新型欠压检测模块的电路结构示意图。

图9为本实用新型过压检测模块的电路结构示意图。

图10为本实用新型系统示意图。

图中，各附图标记的含义如下：1、主逻辑控制电路；101、主逻辑控制单元；102、过温检测模块；103、过流检测模块；104、欠压检测模块；105、过压检测模块；2、信号检测电路；3、稳压电路；4、高边驱动开关。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

电磁式继电器触点烧毁故障，是在电磁式继电器使用过程中经常遇到的，这种情况的发生，可以大致总结为两种情况，一是流过触点的负载电流比较大十分接近额定值，虽未超过触点额定值，但是在长时间的使用后，极易造成触点烧毁故障发生；二是对于电磁式继电器而言，它的负载绝大部分为感性负载，虽然负载电流不大，但在触点断开释放时容易受感性负载所释放的电弧烧蚀而损坏。电磁式继电器作为开关元件已被广泛用于汽车发动机电气控制系统中，电磁式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，传统电磁继电器作为高边开关存在触点易打火、触点易烧毁等安全隐患，本实用新型目的在与解决传统电磁继电器作为高边开关存在触点易打火、触点易烧毁等安全隐患的问题，通过信号检测电路检测到ECU输出的控制使能信号时，ECMS高电平到主逻辑控制电路，主逻辑控制单元同时通过过温检测模块、过流检测模块、欠压检测模块和过压检测模块判断是否在安全工作状态，从而控制高边驱动开关的导通和关断，进而避免电磁式继电器触点易打火、触点易烧毁情况的出现，具体实施例如下：

如图10所示，一种大电流汽车高边开关输出电路，其特征在于：包括主逻辑控制电路1、信号检测电路2、稳压电路3和高边驱动开关4，信号检测电路2的输出端与主逻辑控制电路1的输入端连接，主逻辑控制电路1的输出端与高边驱动开关4的输入端连接，稳压电路3给主逻辑控制电路1提供稳压直流电。

主逻辑控制电路1包括主逻辑控制单元101、过温检测模块102、过流检测模块103、欠压检测模块104和过压检测模块105，过温检测模块102的输出端OTP、过流检测模块103的输出端OAP、欠压检测模块104的输出端LVP和过压检测模块105的输出端OVP均与主逻辑控制单元101的输入端连接，主逻辑控制单元101的输出端与高边驱动开关4的输入端连接。

主逻辑控制电路1采用与门电路组成，过温检测模块102、过流检测模块103、欠压检测模块104和过压检测模块105输出低电平时，主逻辑控制电路1输出低电平使能高边驱动开关4，断开高边开关管。

进一步的，在本实施例中，过温检测模块102、欠压检测模块104和过压检测模块105的电路均为包括运算放大器的电压比较器电路。

进一步的，在本实施例中，过流检测模块103的电路包括由运算放大器组成的差分放大电路和电压比较器电路。

进一步的，在本实施例中，主逻辑控制电路1由第一与门、第二与门、第三与门和第四与门组成，第一与门和第二与门的输出端分别与第三与门的一个输入端连接，第三与门的输出端与第四与门的第一输入端连接，过温检测模块102的输出端OTP、过流检测模块103的输出端OAP、欠压检测模块104输出端的LVP和过压检测模块105的输出端OVP其中四个分别与第一与门、第二与门的输入端一一对应连接，另外一个与第四与门的第二输入端连接。

进一步的，在本实施例中，过温检测模块102的输出端OTP、欠压检测模块104输出端的LVP和过压检测模块105的输出端OVP四个分别与第一与门、第二与门的输入端一一对应连接，过流检测模块103的输出端OAP与第四与门的第二输入端连接。

本实用新型的工作原理为：如图1所示，稳压电路3给主逻辑控制单元101、过温检测模块102、过流检测模块103、欠压检测模块104和过压检测模块105提供12V稳压直流电，具体的如图3、6、7、8和9所示，稳压电路分别给图中运算放大器U3、U4以及与门电路U2提供12V稳压直流电，更为具体如下。

如图9所示，过压检测模块105的电路由电阻R9、电阻R10、电阻R28、稳压二极管Z3以及运算放大器U3B组成的电压比较器电路，当BAT电压低于32V时，R9和R28的分压值小于稳压管Z3两端的电压，即运算放大器U3B正输入端电压大于负输入端电压，OVP端输出高电平，过压检测模块105能够及时的检测到BAT电压低于32V，使得OVP端输出高电平给主逻辑控制单元101。

如图8所示，欠压检测模块104的电路由电阻R7、电阻R8、电阻R29、稳压二极管Z2以及运算放大器U3A组成的电压比较器电路，当BAT电压高于12V时，因Z2端电压不变，R7和R29分压值大于Z2两端电压，即运算放大器U3A正输入端电压大于负输入端电压，LVP端输出高电平，欠压检测模块104能够及时的检测到BAT电压高于12V，使得LVP端输出高电平给主逻辑控制单元101。

同理，如图7所示，过流检测模块103的电路由运算放大器U4B组成的差分放大电路和U4A电压比较器电路，其中差分放大器由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及运算放大器U4B组成；比较器由电阻R5、电阻R6、电容C1、稳压二极管Z1以及运算放大器U4B组成，运算放大器U4B输入端检测RCopper两端的电压差(VCopper-VLoad)，经过差分放大后通过限流电阻R5，滤波电容C1后将电压送到电压比较器U4A的负输入端，与U4A的正输入端R6与Z1得到的参考电压3V作比较，当工作电流在正常范围内，RCopper的压降经放大后没有超出3V参考电压时，比较器输出端OAP为高电平输出。

如图6所示，过温检测模块102的电路由电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C4、热敏电阻NTC以及运算放大器U3C组成的电压比较器电路，当NTC在安全温度范围内时，R11和NTC分压值大于R12和R13的分压值，即运算放大器的正输入端电压大于负输入端电压，比较器电路输出端OTP为高电平输出。

如图4所示，信号检测电路2由电阻R14、电阻R15、电容C6、PNP三极管Q1和电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C5、稳压二极管Z5以及NPN三极管Q2组成，ECM-、ECM+为发动机ECU送出的控制电平信号，当ECU送出使能信号，即ECM-为低电平，ECM+为高电平，信号检测电路中Q1和Q2导通后，BAT电压经过限流电阻R19、12V稳压二极管Z5使ECMS为12V高电平输出。

过压检测模块105的电路输出端OVP、欠压检测模块104的电路输出端LVP、过流检测模块103的电路输出端OAP、过温检测模块102的电路输出端OTP，以及信号检测电路2输出端ECMS全部送到主逻辑控制电路1输入端，如图3所示，主逻辑控制电路1由第一与门、第二与门、第三与门、第四与门四个与门电路组成,第一与门、第二与门、第三与门、第四与门分别为U2A、U2B、U2C、U2D四个与门电路，所述U2A和U2B的输出端与U2C的输入端连接，所述U2C的输出端与U2D的输入端连接，所述OVP、LVP、OTP、ECMS四个分别与U2A、U2B的输入端连接，所述OAP与U2D的输入端连接，当OVP、LVP、OAP、OTP、ECMS都为高电平时，主逻辑控制电路1输出端HSD输出高电平，使能高边驱动开关4，负载Load得电正常工作；

当过压检测模块105检测到BAT电压高于32V时，运算放大器U3B正输入端电压小于负输入端电压，运算放大器OVP端输出低电平。

欠压检测模块104的电路检测到BAT电压低于12V时，运算放大器U3A正输入端电压小于负输入端电压，运算放大器LVP端输出低电平。

过流检测模块103的电路检测到RCopper上的压差如果超出设定范围时，电压比较器U4A的负输入端电压大于正输入端参考电压，电压比价器U4A输出端OAP输出低电平。

过温检测模块102的电路检测当NTC因温度过高致使NTC阻值低于设定范围内时，电压比较器电路U3C的正输入端电压小于负输入端电压，电压比较器输出端OTP输出低电平。当以上任何一所述的检测电路输出低电平时，主逻辑控制电路1立即输出低电平使能高边驱动开关4，断开高边开关管，保护电路不会发生异常损坏。

本实用中的用电元件均通过电源线(图中未画出)与市电连接，由市电连接。本实用新型中涉及的电路以及控制均为现有技术，在此不进行过多赘述

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种大电流汽车高边开关输出电路，其特征在于：包括主逻辑控制电路(1)、信号检测电路(2)、稳压电路(3)和高边驱动开关(4)，所述信号检测电路(2)的输出端与主逻辑控制电路(1)的输入端连接，所述主逻辑控制电路(1)的输出端与高边驱动开关(4)的输入端连接，所述稳压电路(3)给主逻辑控制电路(1)提供稳压直流电；

所述主逻辑控制电路(1)包括主逻辑控制单元(101)、过温检测模块(102)、过流检测模块(103)、欠压检测模块(104)和过压检测模块(105)，所述过温检测模块(102)的输出端OTP、过流检测模块(103)的输出端OAP、欠压检测模块(104)的输出端LVP和过压检测模块(105)的输出端OVP均与主逻辑控制单元(101)的输入端连接，所述主逻辑控制单元(101)的输出端与高边驱动开关(4)的输入端连接；

所述主逻辑控制电路(1)采用与门电路组成，所述过温检测模块(102)、过流检测模块(103)、欠压检测模块(104)和过压检测模块(105)输出低电平时，所述主逻辑控制电路(1)输出低电平使能高边驱动开关(4)，断开高边开关管。

2.根据权利要求1所述的一种大电流汽车高边开关输出电路，其特征在于：所述过温检测模块(102)、欠压检测模块(104)和过压检测模块(105)的电路均为包括运算放大器的电压比较器电路。

3.根据权利要求2所述的一种大电流汽车高边开关输出电路，其特征在于：所述过流检测模块(103)的电路包括由运算放大器组成的差分放大电路和电压比较器电路。

4.根据权利要求1所述的一种大电流汽车高边开关输出电路，其特征在于：主逻辑控制电路(1)由第一与门、第二与门、第三与门和第四与门组成，所述第一与门和第二与门的输出端分别与第三与门的一个输入端连接，所述第三与门的输出端与第四与门的第一输入端连接，所述过温检测模块(102)的输出端OTP、过流检测模块(103)的输出端OAP、欠压检测模块(104)输出端的LVP和过压检测模块(105)的输出端OVP其中四个分别与第一与门、第二与门的输入端一一对应连接，另外一个与第四与门的第二输入端连接。

5.根据权利要求4所述的一种大电流汽车高边开关输出电路，其特征在于：所述过温检测模块(102)的输出端OTP、欠压检测模块(104)输出端的LVP和过压检测模块(105)的输出端OVP分别与第一与门、第二与门的输入端一一对应连接，所述过流检测模块(103)的输出端OAP与第四与门的第二输入端连接。

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