CN218450077U

CN218450077U - 适用于汽车的低边驱动电路

Info

Publication number: CN218450077U
Application number: CN202222401691.9U
Authority: CN
Inventors: 张磊; 杨阳; 宋文全
Original assignee: Qingzhi Automobile Technology Suzhou Co ltd
Current assignee: Qingzhi Automobile Technology Suzhou Co ltd
Priority date: 2022-09-09
Filing date: 2022-09-09
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2032-09-09

Abstract

本实用新型提供一种适用于汽车的低边驱动电路。其中，适用于汽车的低边驱动电路包括相连接的驱动控制电路和驱动输出保护电路。其中，驱动控制电路包括第一比较器，外部控制线路通过第一分压线路与第一比较器的反相输入端连接，状态反馈线路与第一比较器的同相输入端连接，第一比较器的输出端接到内部控制线路。驱动输出保护电路包括MOSFET、运算放大器和第二比较器。本实用新型通过一些基础的电子元器件实现复杂的低边驱动功能，具有故障采集功能，硬件切断输出保护功能。此电路具有很强的可移植性，通过更改被动器件的参数，可以实现不同过流保护阈值的设置，满足不同应用场景的需求。

Description

适用于汽车的低边驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种适用于汽车的低边驱动电路。

背景技术

在汽车电子控制器应用中，车载产品通常会要求具有低边驱动功能，目前市场上的方案大多是使用集成的智能低边开关器件，而这种低边开关芯片的制造商大多为国外企业，芯片供货周期长，价格高，价格波动大。

而且，由于芯片的功能制式相对固定，不同的应用场景对于过流保护阈值的设定又不相同，因此现有的芯片也难以满足不同应用场景的需求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种适用于汽车的低边驱动电路，以解决现有技术中用于低边驱动的芯片成本高且应用场景少的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种适用于汽车的低边驱动电路，低边驱动电路包括相连接的驱动控制电路和驱动输出保护电路，其中，驱动控制电路包括：第一比较器，外部控制线路通过第一分压线路与第一比较器的反相输入端连接，状态反馈线路与第一比较器的同相输入端连接，第一比较器的输出端接到内部控制线路；驱动输出保护电路包括：MOSFET，MOSFET的栅极接内部控制线路，MOSFET的漏极接对外输出线路；运算放大器，运算放大器的同相输入端与MOSFET的源级相连，运算放大器的反相输入端接地；第二比较器，第二比较器的反相输入端与运算放大器的输出端相连，第二比较器的正向输入端与基准电压相连，第二比较器的输出端与状态反馈线路相连。

在一个实施方式中，在驱动控制电路中，状态反馈线路与第一比较器的同相输入端之间连接有第一接地电容。

在一个实施方式中，在驱动控制电路中，第一比较器的输出端通过反馈电容接到第一比较器的同相输入端。

在一个实施方式中，在驱动输出保护电路中，MOSFET的漏极还接通过续流二极管接到电池。

在一个实施方式中，在驱动输出保护电路中，内部控制线路在接入MOSFET的栅极之前，还通过稳压二极管和释放电阻接地。

在一个实施方式中，在驱动输出保护电路中，MOSFET的源级通过采样电阻接地，MOSFET的源级通过限流电阻接运算放大器的同相输入端。

在一个实施方式中，在驱动输出保护电路中，运算放大器的输出端通过第一调节电阻接入运算放大器的反相输入端，运算放大器的反相输入端通过第二调节电阻接地。

在一个实施方式中，在驱动输出保护电路中，运算放大器的输出端通过第一滤波线路接入到第二比较器的反相输入端。

在一个实施方式中，在驱动输出保护电路中，基准电压通过第二滤波线路接入到运算放大器的同相输入端。

在一个实施方式中，在驱动输出保护电路中，第二比较器的输出端通过第二分压线路接入状态反馈线路。

应用本实用新型的技术方案，通过一些基础的电子元器件实现复杂的低边驱动功能，具有故障采集功能，硬件切断输出保护功能。此电路具有很强的可移植性，通过更改被动器件的参数，可以实现不同过流保护阈值的设置，满足不同应用场景的需求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的无采样电阻的高边驱动过流保护电路的实施例的整体示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了解决现有技术中用芯片实现低边驱动的把不足，本实用新型提供了一种适用于汽车的低边驱动电路，本实用新型的电路通过一些基础的电子元器件实现复杂的低边驱动功能，具有故障采集功能，硬件切断输出保护功能。此电路具有很强的可移植性，通过更改被动器件的参数，可以实现不同过流保护阈值的设置，满足不同应用场景的需求。

具体的，如图1所示，本实用新型的适用于汽车的低边驱动电路的实施方式包括相连接的驱动控制电路S10和驱动输出保护电路S20。其中，驱动控制电路S10包括第一比较器U1A，外部控制线路a1通过第一分压线路与第一比较器U1A的反相输入端连接，状态反馈线路a3与第一比较器U1A的同相输入端连接，第一比较器U1A的输出端接到内部控制线路a2。驱动输出保护电路S20包括MOSFET Q1、运算放大器U2B和第二比较器U3A，MOSFET Q1的栅极接内部控制线路a2，MOSFET Q1的漏极接对外输出线路a4，运算放大器U2B的同相输入端与MOSFET Q1的源级相连，运算放大器U2B的反相输入端接地，第二比较器U3A的反相输入端与运算放大器U2B的输出端相连，第二比较器U3A的正向输入端与基准电压相连，第二比较器U3A的输出端与状态反馈线路a3相连。

应用本实用新型的技术方案，通过分立器件电阻、电容、二极管、MOSFET、比较器以及运算放大器组成复杂的智能低边驱动电路，电路包括两部分，第一部分是驱动控制电路S10，第二部分是驱动输出保护电路S20。其中，外部控制线路a1用于整个低边驱动电路的外部控制信号；内部控制线路a2用于控制电路的输出信号，驱动电路的控制；状态反馈线路a3用于驱动输出保护电路S20的状态反馈信号；对外输出线路a4则是用于对外出处。驱动控制电路S10根据电路实时状态以及外部控制信号，实现对驱动电路的输出控制。驱动输出保护电路S20实现驱动输出功能和电路状态反馈，根据驱动控制电路S10的信号，实现低边功能的开启和关闭，当发生过流故障时，将过流状态反馈给驱动控制电路S10，及时切断输出。

具体的，在驱动控制电路S10中，电路启动时，状态反馈线路a3的初始电压为4V，当外部控制线路a1有信号为逻辑状态0时，此时第一比较器U1A的同相端的输入大于反相端的输入，第一比较器U1A输出逻辑状态1；当外部控制线路a1有信号为逻辑状态1时，此时第一比较器U1A的同相端的输入小于反相端的输入，第一比较器U1A输出逻辑状态0。其中，第一分压线路和第二分压线路起到限流电流，抑制震荡的作用。

在驱动输出保护电路S20中，内部控制线路a2中的传输电路的控制信号，将驱动控制电路S10中的信号输出到驱动输出保护电路S20中，对外输出线路a4是低边驱动电路的输出端，状态反馈线路a3是电路状态的反馈引脚。驱动输出保护电路S20主要有两个功能，第一个功能是驱动输出功能，当内部控制线路a2信号为逻辑1时，MOSFET Q1处于饱和状态，对外输出线路a4输出为逻辑状态0，低边驱动开启，实现低边控制功能；当内部控制线路a2信号为逻辑0时，MOSFET Q1处于截至状态，对外输出线路a4输出为逻辑状态1，低边驱动不开启。第二个功能是电路保护功能，当第二比较器U3A的反相输入端的信号大于限流值时，第二比较器U3A输出状态反馈线路a3为低，表明此时发生过流，状态反馈线路a3反馈到驱动控制电路S10，控制电路立即切断输出。当第二比较器U3A的反相输入端的信号小于限流值时，第二比较器U3A输出状态反馈线路a3为高，表明电路处于正常工作状态。

优选的，第一分压线路由电阻R1和电阻R2组成，电阻R1接5v的电源，并接入到外部控制线路a1，电阻R2串接在外部控制线路a1上。可选的，第一比较器U1A的输出端通过稳压线路接到内部控制线路a2，可选的，稳压线路由电阻R3和电阻R4组成，其中R3上拉到15V，保证了驱动电路中MOSFET Q1的驱动电压远大于阈值电压，R4是限流电流，起到限制MOSFETQ1的栅极电流，抑制震荡的作用。

优选的，在本实施例的技术方案中，在驱动控制电路S10中，状态反馈线路a3与第一比较器U1A的同相输入端之间连接有第一接地电容C1，第一接地电容主要起到滤波的作用。

如图1所示，更为优选的，在本实施例了的技术方案中，在驱动控制电路S10中，第一比较器U1A的输出端通过反馈电容C2接到第一比较器U1A的同相输入端。反馈电容C2的作用是微分正反馈，提高电平反转速度，同时防止电压突变，对比较器造成损害。

优选的，在本实施例的技术方案中，在驱动输出保护电路S20中，MOSFET Q1的漏极还接通过续流二极管D1接到电池。续流二极管D1的作用为在切断输出时，释放感性负载的能量，避免器件损坏。

如图1所示，更为优选的，在本实施例了的技术方案中，在驱动输出保护电路S20中，内部控制线路a2在接入MOSFET Q1的栅极之前，还通过稳压二极管D2B和释放电阻R5接地。稳压二极管D2B的作用为避免电压高于MOSFET Q1的阈值电压的最大值，保护MOSFETQ1。释放电阻R5的作用为在关闭驱动时，快速释放阈值电压，迅速切断输出。

可选的，在本实施例的技术方案中，在驱动输出保护电路S20中，MOSFET Q1的源级通过采样电阻R6、R7接地，MOSFET Q1的源级通过限流电阻R9接运算放大器U2B的同相输入端。可选的，采样电阻R6和R7串联在MOSFET Q1的源级，R6和R7采集的信号经限流电阻R9接到运放U2B的同相端。

如图1所示，在本实施例了的技术方案中，在驱动输出保护电路S20中，运算放大器U2B的输出端通过第一调节电阻R10接入运算放大器U2B的反相输入端，运算放大器U2B的反相输入端通过第二调节电阻R8接地。在使用时，运算放大器U2B、第一调节电阻R10和第二调节电阻R8组成放大电路，将运算放大器U2B的同相端的电压进行放大，放大倍数为R10/(R8+R10)。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，在驱动输出保护电路S20中，运算放大器U2B的输出端通过第一滤波线路接入到第二比较器U3A的反相输入端。可选的，第一滤波线路由R11和C4组成，经过滤波接到第二比较器U3A的反相输入端。其中，第二比较器U3A的反相输入端还通过反接的二极管D3B接入至基准电压，其中二极管D3B起到钳位电压的作用。

可选的，如图1所示，在驱动输出保护电路S20中，基准电压通过第二滤波线路接入到运算放大器U2B的同相输入端，第二滤波线路由电阻R12和电容C5组成。为了保证使用的稳定性，基准电压还通过分压电阻R13分压接地。

更为优选的，如图1所示，在本实施例的技术方案中，在驱动输出保护电路S20中，第二比较器U3A的输出端通过第二分压线路接入状态反馈线路a3。第二分压线路由R14和R15组成，其中R14接基准电压，R15接地，状态反馈线路a3的初始电压为4V由R14和R15分压得到。

需要说明的是，在本实用新型的技术方案中，本领域的技术人员可以将上述元件涉及的同相输入端和反向输入端适应性的反接使用，这也属于本实用新型的保护范围。

从上述内容可知，本实用新型的技术方案，通过基础的电子元器件是实现复杂的智能低边驱动功能，具有故障检测功能，故障时硬件直接切断输出，具有响应速度快的优势。此电路可以作为标准电路，通过更改电阻参数即可实现不同的应用场景应用。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种适用于汽车的低边驱动电路，其特征在于，所述低边驱动电路包括相连接的驱动控制电路(S10)和驱动输出保护电路(S20)，其中，

所述驱动控制电路(S10)包括：

第一比较器(U1A)，外部控制线路(a1)通过第一分压线路与所述第一比较器(U1A)的反相输入端连接，状态反馈线路(a3)与所述第一比较器(U1A)的同相输入端连接，所述第一比较器(U1A)的输出端接到内部控制线路(a2)；

所述驱动输出保护电路(S20)包括：

MOSFET(Q1)，所述MOSFET(Q1)的栅极接所述内部控制线路(a2)，所述MOSFET(Q1)的漏极接对外输出线路(a4)；

运算放大器(U2B)，所述运算放大器(U2B)的同相输入端与所述MOSFET(Q1)的源级相连，所述运算放大器(U2B)的反相输入端接地；

第二比较器(U3A)，所述第二比较器(U3A)的反相输入端与所述运算放大器(U2B)的输出端相连，所述第二比较器(U3A)的正向输入端与基准电压相连，所述第二比较器(U3A)的输出端与所述状态反馈线路(a3)相连。

2.根据权利要求1所述的适用于汽车的低边驱动电路，其特征在于，在所述驱动控制电路(S10)中，所述状态反馈线路(a3)与所述第一比较器(U1A)的同相输入端之间连接有第一接地电容。

3.根据权利要求1所述的适用于汽车的低边驱动电路，其特征在于，在所述驱动控制电路(S10)中，所述第一比较器(U1A)的输出端通过反馈电容(C2)接到所述第一比较器(U1A)的同相输入端。

4.根据权利要求1所述的适用于汽车的低边驱动电路，其特征在于，在所述驱动输出保护电路(S20)中，所述MOSFET(Q1)的漏极还接通过续流二极管(D1)接到电池。

5.根据权利要求1所述的适用于汽车的低边驱动电路，其特征在于，在所述驱动输出保护电路(S20)中，所述内部控制线路(a2)在接入所述MOSFET(Q1)的栅极之前，还通过稳压二极管(D2B)和释放电阻(R5)接地。

6.根据权利要求1所述的适用于汽车的低边驱动电路，其特征在于，在所述驱动输出保护电路(S20)中，所述MOSFET(Q1)的源级通过采样电阻(R6、R7)接地，所述MOSFET(Q1)的源级通过限流电阻(R9)接所述运算放大器(U2B)的同相输入端。

7.根据权利要求1所述的适用于汽车的低边驱动电路，其特征在于，在所述驱动输出保护电路(S20)中，所述运算放大器(U2B)的输出端通过第一调节电阻(R10)接入所述运算放大器(U2B)的反相输入端，所述运算放大器(U2B)的反相输入端通过第二调节电阻(R8)接地。

8.根据权利要求1所述的适用于汽车的低边驱动电路，其特征在于，在所述驱动输出保护电路(S20)中，所述运算放大器(U2B)的输出端通过第一滤波线路接入到所述第二比较器(U3A)的反相输入端。

9.根据权利要求1所述的适用于汽车的低边驱动电路，其特征在于，在所述驱动输出保护电路(S20)中，所述基准电压通过第二滤波线路接入到所述运算放大器(U2B)的同相输入端。

10.根据权利要求1所述的适用于汽车的低边驱动电路，其特征在于，在所述驱动输出保护电路(S20)中，所述第二比较器(U3A)的输出端通过第二分压线路接入所述状态反馈线路(a3)。