CN215120095U - 一种电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源电路，包括开关单元、驱动单元、短路检测单元、第一电阻、第二电阻以及开关管；开关单元串联在电源回路中，驱动单元与开关单元相连接，驱动单元用于控制开关单元导通或关断；开关管的第一端、第二端分别与电源电路的电源输入端、开关单元的控制端相连接，第一电阻与开关管的第一端以及开关单元的第一端相连接，第二电阻与开关管的控制端以及开关单元的第一端相连接；短路检测单元的输入端与电源电路的电源输出端相连接，短路检测单元的输出端用于输出短路检测信号，短路检测信号用于关断驱动单元。

Description

一种电源电路

技术领域

本实用新型实施例涉及电源技术，尤其涉及一种电源电路。

背景技术

电源电路用于为负载供电，其可以分为高边驱动电路和低边驱动电路。电源电路中通常采用MOS管作为开关器件，若电源电路中未设置短路保护电路，则发生短路故障时容易导致MOS管等器件损坏。

现有技术中，通常采用控制器采集短路信号，当发生短路故障时通过控制器实现电源电路的关断或限制功率，但控制器的响应速度较慢，短路保护效果较差。

实用新型内容

本实用新型提供一种电源电路，以达到使电源电路具备短路保护功能且发生短路故障时可以快速关断电源电路的目的。

本实用新型实施例提供了一种电源电路，包括开关单元、驱动单元、短路检测单元、第一电阻、第二电阻以及开关管；

所述开关单元串联在电源回路中，所述驱动单元与所述开关单元相连接，所述驱动单元用于控制所述开关单元导通或关断；

所述开关管的第一端、第二端分别与电源电路的电源输入端、所述开关单元的控制端相连接，所述第一电阻与所述开关管的第一端以及所述开关单元的第一端相连接，所述第二电阻与所述开关管的控制端以及所述开关单元的第一端相连接；

所述短路检测单元的输入端与所述电源电路的电源输出端相连接，所述短路检测单元的输出端用于输出短路检测信号，所述短路检测信号用于关断所述驱动单元。

进一步的，还包括控制器、分压采样单元；

所述分压采样单元的输入端与所述电源电路的电源输出端相连接，所述分压采样单元的采样端与所述控制器相连接；

所述控制器还与所述驱动单元的驱动控制信号输入端相连接，所述控制器配置为根据电压采样信号生成关断所述驱动单元的所述短路检测信号。

进一步的，所述开关单元包括MOS管、第三电阻；

所述第三电阻并联于所述MOS管的第一端、控制端。

进一步的，所述驱动单元包括第四电阻、第五电阻、第六电阻以及三极管；

所述第四电阻、第五电阻构成分压电路，所述三极管的控制端通过所述分压电路接收驱动控制信号；

所述开关单元通过所述第六电阻与所述三极管的第一端相连接，所述三极管的第二端接地。

进一步的，还包括第一电容，所述第一电容与所述电源输入端以及地相连接。

进一步的，还包括双向瞬态抑制二极管，所述双向瞬态抑制二极管与所述电源输入端以及地相连接。

进一步的，还包括第一二极管，所述电源输入端与所述第一二极管的正极相连接，所述第一二极管的负极通过所述第一电阻与所述开关单元的第一端相连接。

进一步的，还包括第二二极管，所述开关单元的第二端通过所述第二二极管与所述电源电路的电源输出端相连接。

进一步的，还包括第二电容，所述第二电容与所述开关单元的第二端以及地相连接。

进一步的，还包括第三电容，所述第三电容与所述电源电路的电源输出端以及地相连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的电源电路配置有开关单元、驱动单元以及短路检测单元，当发生短路到地或者短路到电源时，短路检测单元均可以输出用于关断驱动单元的驱动控制信号，使电源电路同时具备短路到地以及短路到电源的短路保护功能。此外，电源电路还配置有开关管，当发生短路到地时，开关管可以迅速关断开关单元，保证短路保护的响应速度，同时短路检测单元输出关断驱动单元的驱动控制信号，关断驱动单元，从而使开关单元维持在关断状态，实现有效的短路保护。

附图说明

图1是实施例中的电源电路结构示意图；

图2是实施例中的另一种电源电路结构示意图；

图3是实施例中的电源电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是实施例中的电源电路结构示意图，参考图1，电源电路包括开关单元100、驱动单元200、短路检测单元300、第一电阻R135、第二电阻R188以及开关管Q9。

开关单元100串联在电源回路中，驱动单元200与开关单元100相连接，驱动单元200用于控制开关单元100导通或关断。

开关管Q9的第一端、第二端分别与电源电路的电源输入端BATTERY、开关单元100的控制端相连接，第一电阻R135与开关管Q9的第一端以及开关单元100的第一端相连接，第二电阻R188与开关管Q9的控制端以及开关单元100的第一端相连接。

短路检测单元300的输入端与电源电路的电源输出端HALL_POWER相连接，短路检测单元300的输出端用于输出短路检测信号，短路检测信号用于关断驱动单元200。

示例性的，短路检测单元300可以包括控制器，电压采样芯片和控制器，或者电压采样电路和控制器。

示例性的，短路检测单元300用于检测电源输出端HALL_POWER是否发生短路事件，短路事件包括电源输出端HALL_POWER短路到地以及短路到电源。

示例性的，当发生短路事件时，电源输出端HALL_POWER的电压会出现高低电平的跳变(例如短路到地时发生高电平至低电平的跳变，短路到电源时发生低电平至高电平的跳变)，短路检测单元300基于电平的跳变生成关断驱动单元200的驱动控制信号，即短路检测信号。

示例性的，参考图1，HALL_OUT为驱动控制信号输入端，电源电路的工作过程可以为：

当驱动控制信号输入端HALL_OUT接收到用于导通驱动单元200的驱动控制信号时，驱动单元200生成用于导通开关单元100的驱动信号，该驱动信号使开关单元100导通，电源输出端HALL_POWER开始为负载供电；

当开关单元导通工作时，若电源输出端HALL_POWER短路到地，则开关管Q9的控制端变为低电平，开关管Q9导通；或者当电源输出端HALL_POWER短路到地，电源回路中出现大电流(例如2A)时，第一电阻R135两端的压差变大，大于开关管Q9 BE极间的导通压差0.7V，开关管Q9导通。开关管Q9导通时，开关管Q9的第二端向开关单元100输出与驱动信号电位相反的短路保护信号，使开关单元100瞬间断开，切断电源回路，具体的，结合图1，开关管Q9采用PNP三极管，当驱动单元200接收到驱动控制信号时生成低电平的驱动信号，低电平的驱动信号驱动开关单元100导通，当电源输出端HALL_POWER短路到地时，开关管Q9导通，开关管Q9的集电极输出高电平的短路保护信号，使开关单元100瞬间断开；

当电源输出端HALL_POWER短路到地时，短路检测单元300检测到电源输出端HALL_POWER的电平变为0V，短路检测单元300输出用于关断驱动单元200的驱动控制信号，驱动单元200生成用于关断开关单元100的驱动信号，使开关单元100维持在关断状态。

本实施例提出的电源电路配置有开关单元、驱动单元以及短路检测单元，当发生短路到地或者短路到电源时，短路检测单元均可以输出用于关断驱动单元的驱动控制信号，使电源电路同时具备短路到地以及短路到电源的短路保护功能。此外，电源电路还配置有开关管，当发生短路到地时，开关管可以迅速关断开关单元，保证短路保护的响应速度，同时短路检测单元输出关断驱动单元的驱动控制信号，关断驱动单元，从而使开关单元维持在关断状态，实现有效的短路保护。

图2是实施例中的另一种电源电路结构示意图，参考图2，短路检测单元包括控制器302、分压采样单元301。

分压采样单元301的输入端与电源电路的电源输出端HALL_POWER相连接，分压采样单元301的采样端与控制器302相连接，控制器302还与驱动单元200的驱动控制信号输入端HALL_OUT相连接。

示例性的，本实施例中，控制器302配置为根据电压采样信号生成关断的驱动单元200的驱动控制信号。

示例性的，分压采样单元301用于检测电源输出端HALL_POWER的电压变化，控制器302根据电源输出端HALL_POWER电压的变化生成关断的驱动单元200的驱动控制信号。例如，当电源电路正常工作时，分压采样单元301输出的采样电压可以为2V～3V，当电源输出端HALL_POWER短路到地时，分压采样单元301输出的采样电压可以为0V，当控制器302判定采样电压由高电平变化至低电平时，生成关断的驱动单元200的驱动控制信号，驱动单元200接收到该驱动控制信号后，生成用于关断开关单元100的驱动信号，使开关单元100关断。

图3是实施例中的电源电路原理图，参考图2和图3，具体的，分压采样单元301具体包括电阻R193、电阻R194、电阻R195以及电容C64。

电阻193与电阻R194串联后与电源输出端HALL_POWER相连接，作为分压采样电路，电阻R193与电阻R194的连接点通过电阻R195与检测信号输出端HAIS_IN相连接，电容C64与检测信号输出端HAIS_IN以及地相连接，检测信号输出端HAIS_IN用于向控制器302输出检测信号，其中，电阻R195作为限流电阻，电容C64作为滤波电容。

参考图3，作为一种可实施方案，开关单元包括MOS管Q18、第三电阻R191，第三电阻R191并联于MOS管Q18的第一端、控制端。

驱动单元包括第四电阻R189、第五电阻R190、第六电阻R192以及三极管Q19。

第四电阻R189、第五电阻R190构成分压电路，三极管Q19的控制端通过分压电路接收驱动控制信号。MOS管Q18的控制端通过第六电阻R192与三极管Q19的第一端相连接，三极管Q19的第二端接地。

示例性的，MOS管Q18采用PMOS管，三极管Q19采用NPN三极管，MOS管Q18的第一端、第二端、控制端分别为源极、漏极、栅极，三极管Q19的第一端、第二端、控制端分别为集电极、发射极、基极。

第三电阻R191作为MOS管Q18的上拉电阻；第三电阻R191用于三极管Q19关断时，拉高MOS管Q18栅极的电位，保证MOS管Q18处于关断状态。

示例性的，第四电阻R189、第五电阻R190用于为三极管Q19提供合适的导通电压，第六电阻R192用于限流。

参考图2和图3，当电源输出端HALL_POWER短路到地时，检测信号输出端HAIS_IN会输出电平变化(正常为2-3V，短路时接近0V)，控制器302识别到该电平变化时，控制器302向驱动控制信号输入端HALL_OUT输出低电平信号，三极管Q19关断，进而MOS管Q18关断。

此外，当电源电路未导通工作，MOS管Q18处于关断状态时，电源输出端HALL_POWER为低电平，若电源输出端HALL_POWER短路到电源，检测信号输出端HAIS_IN会输出电平变化(由0V变化2-3V)，控制器302识别到该电平变化时，可以生成故障码并阻止电源电路导通，同时通过通信方式将故障码上传到整车系统，方便相关人员对问题原因进行排查。

参考图3，电源电路还可以包括第一电容C33，第一电容C33与电源输入端BATTERY以及地相连接。

示例性的，第一电容C33作为端口静电电容，用于防止静电(如空气放电，直接放电)对电源电路的干扰。

电源电路还可以包括双向瞬态抑制二极管D39，双向瞬态抑制二极管D39与电源输入端BATTERY以及地相连接。

示例性的，双向瞬态抑制二极管D39用于在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压钳制到预定水平(由二极管的规格决定)，保护电源电路后端元器件不受损伤。

电源电路还包括第一二极管D40，电源输入端BATTERY与第一二极管D40的正极相连接，第一二极管D40的负极通过第一电阻R135与MOS管Q18的第一端相连接。

示例性的，第一二极管D40用于防反接。

电源电路还包括第二二极管D41，MOS管Q18的第二端通过第二二极管D41与电源电路的电源输出端HALL_POWER相连接。

示例性的，第二二极管D41用于防反接。

电源电路还包括第二电容C46，第二电容C46与MOS管Q18的第二端以及地相连接。

示例性的，第二电容C46用于端口滤波电容。

电源电路还包括第三电容C55，第三电容C55与电源电路的电源输出端HALL_POWER以及地相连接。

示例性的，第三电容C55作为端口静电电容。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电源电路，其特征在于，包括开关单元、驱动单元、短路检测单元、第一电阻、第二电阻以及开关管；

所述开关单元串联在电源回路中，所述驱动单元与所述开关单元相连接，所述驱动单元用于控制所述开关单元导通或关断；

所述开关管的第一端、第二端分别与电源电路的电源输入端、所述开关单元的控制端相连接，所述第一电阻与所述开关管的第一端以及所述开关单元的第一端相连接，所述第二电阻与所述开关管的控制端以及所述开关单元的第一端相连接；

所述短路检测单元的输入端与所述电源电路的电源输出端相连接，所述短路检测单元的输出端用于输出短路检测信号，所述短路检测信号用于关断所述驱动单元。

2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述短路检测单元包括控制器、分压采样单元；

所述分压采样单元的输入端与所述电源电路的电源输出端相连接，所述分压采样单元的采样端与所述控制器相连接；

所述控制器还与所述驱动单元的驱动控制信号输入端相连接，所述控制器配置为根据电压采样信号生成关断所述驱动单元的所述短路检测信号。

3.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述开关单元包括MOS管、第三电阻；

所述第三电阻并联于所述MOS管的第一端、控制端。

4.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述驱动单元包括第四电阻、第五电阻、第六电阻以及三极管；

所述第四电阻、第五电阻构成分压电路，所述三极管的控制端通过所述分压电路接收驱动控制信号；

所述开关单元通过所述第六电阻与所述三极管的第一端相连接，所述三极管的第二端接地。

5.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，还包括第一电容，所述第一电容与所述电源输入端以及地相连接。

6.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，还包括双向瞬态抑制二极管，所述双向瞬态抑制二极管与所述电源输入端以及地相连接。

7.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，还包括第一二极管，所述电源输入端与所述第一二极管的正极相连接，所述第一二极管的负极通过所述第一电阻与所述开关单元的第一端相连接。

8.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，还包括第二二极管，所述开关单元的第二端通过所述第二二极管与所述电源电路的电源输出端相连接。

9.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，还包括第二电容，所述第二电容与所述开关单元的第二端以及地相连接。

10.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，还包括第三电容，所述第三电容与所述电源电路的电源输出端以及地相连接。

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