CN219372014U - 一种具有过流保护的高边驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供的具有过流保护的高边驱动电路，包括：输入电流采样模块，第一输出执行模块，第一输出控制模块，第二输出执行模块，输出电压采样模块以及第二输出控制模块。该电路提升了电路的可用性及安全性，当输出过流后，电路可以在一定范围内限制输出为固定电流，当输出过流超过限制或者是后级短路状态下，电路可切断输出，当切断输出后，可通过EN信号进行重试操作重新对外进行输出，而无需系统进行断电重启操作，输出电流限制值、关断电压、重试放电时间可通过改变元器件参数改变。

Description

一种具有过流保护的高边驱动电路

技术领域

本申请涉及车辆工程领域，具体地，涉及一种具有过流保护的高边驱动电路。

背景技术

电路设计中，对外输出电源为较多场景的需求，同时负载短路、过载为较容易发生的故障，负载过载后容易发生损坏供电设备的情况；目前市面上存在专用集成芯片实现具有保护功能的输出芯片，但其价格昂贵、灵活性差的缺点。

发明内容

本申请的目的是提供一种具有过流保护的高边驱动电路，包括：输入电流采样模块，第一输出执行模块，第一输出控制模块，第二输出执行模块，输出电压采样模块以及第二输出控制模块，其中，

所述输入电流采样模块的输入端连接电源，所述输入电流采样模块的输出端连接第一输出控制模块的输入端和第一输出执行模块的输入端；第一输出控制模块的输出端连接所述第一输出执行模块的另一输入端；

所述第一输出执行模块的输出端连接所述第二输出执行模块的输入端以及所述输出电压采样模块的输入端；

所述输出电压采样模块的输出端连接所述第二输出控制模块的输入端；

所述第二输出控制模块的输出端连接所述第二输出执行模块的另一输入端。

在其中一个可选的实施例中，所述输入电流采样模块包括电流采样电阻R5，所述电流采样电阻R5连接电源的第一二极管D1。

在其中一个可选的实施例中，所述第一输出控制模块包括：第一电阻R1，第二电阻R2，第一三极管Q1，第三电阻R3，第四电阻R4，第二三极管Q2，

其中，所述第一电阻R1的一端连接MCU进行使能控制；所述第一电阻R1的另一端连接第一三极管Q1的基极和第二电阻R2，所述第二电阻R2另一端接地，所述第一三极管Q1的发射极接地，所述第一三极管的集电极连接所述第三电阻R3一端；所述第三电阻R3另一端连接第四电阻R4、所述第二三极管Q2的集电极以及所述第一输出执行模块；所述第四电阻R4另一端连接电源的第一二极管D1；所述第二三极管Q2发射极接电源的第一二极管D1，所述第二三极管Q2的基极接输入电流采样模块和第一输出执行模块。

在其中一个可选的实施例中，所述第一输出执行模块包括第三三极管Q3，所述第三三极管Q3的发射极接所述输入电流采样模块，所述第三三极管Q3的基极连接第一输出控制模块，所述第三三极管Q3的集电极连接第二输出执行模块。

在其中一个可选的实施例中，所述输出电压采样模块包括第三二极管D3和第九电阻R9，

所述第第三二极管D3连接所述第一输出执行模块和第九电阻；所述第九电阻另一端连所述第二输出控制模块。

在其中一个可选的实施例中，所述第二输出执行模块包括第四三极管Q4，所述第四三极管Q4的发射极接所述第一输出执行模块，所述第四三极管Q4的基极连接第二输出控制模块，所述第四三极管Q4的集电极连接输出电压采样模块。

在其中一个可选的实施例中，所述第二输出控制模块包括：第六电阻R6，第五三极管Q5，第七电阻R7，第八电阻R8，第二二极管D2，第十电阻R10以及电容；

其中，所述第六电阻R6连接所述第二输出执行模块，所述第六电阻R6另一端连接所述第五三极管Q5的集电极；所述第五三极管Q5的基极连接第七电阻R7和第八电阻R8，所述第五三极管Q5的发射极和第七电阻R7的另一端以及所述第二二极管D2的一端连接，第二二极管D2的另一端接地，第八电阻R8的另一端连接；所述第八电阻R8另一端连接第十电阻R10和电容C1以及所述输出电压采样模块，所述第十电阻R10的另一端和电容C1的另一端均连接MCU使能信号。

本申请提供的具有过流保护的高边驱动电路，提升了电路的可用性及安全性，当输出过流后，电路可以在一定范围内限制输出为固定电流，当输出过流超过限制或者是后级短路状态下，电路可切断输出，当切断输出后，可通过EN信号进行重试操作重新对外进行输出，而无需系统进行断电重启操作，输出电流限制值、关断电压、重试放电时间可通过改变元器件参数改变。

本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请，但并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1是本申请实施例提供的一种具有过流保护的高边驱动电路的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种具有过流保护的高边驱动电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。

请参见图1，本申请的实施例中提供了一种具有过流保护的高边驱动电路，包括：输入电流采样模块110，第一输出执行模块120，第一输出控制模块130，第二输出执行模块140，输出电压采样模块150以及第二输出控制模块160。

其中，所述输入电流采样模块110的输入端连接电源，所述输入电流采样模块110的输出端连接第一输出控制模块130的输入端和第一输出执行模块120的输入端；第一输出控制模块130的输出端连接所述第一输出执行模块120的另一输入端；所述第一输出执行模块120的输出端连接所述第二输出执行模块140的输入端以及所述输出电压采样模块150的输入端；所述输出电压采样模块150的输出端连接所述第二输出控制模块160的输入端；所述第二输出控制模块160的输出端连接所述第二输出执行模块140的另一输入端。

其工作原理为：电源部分负责提供系统工作电源及对外输出电源，在电源输出回路串联电压采样电阻R5，当电流流过采样电阻R5时产生压降，输出给第一输出控制模块130，当采样电阻R5两端电压大于设定值后控制第一输出执行模块120限制输出电流大小为设定值，同时输出电压采样模块150采集第二输出执行模块140输出的电压值，送给第二输出控制模块160，当输出电压采样模块采集150的电压小于设定值后驱动第二输出执行模块140切断第二输出执行模块140的输出。同时第一输出控制模块130和第二输出控制模块160可根据外部控制信号进行开启或关闭输出，输出过流后的重启等功能。

可考虑采用分立器件实现本申请的具有过流保护的高边驱动电路的整体或部分。下面对照图2具体说明各个模块的分立器件的实现形式。需要说明的是，为了方便说明，本申请图2示出的是具有过流保护的高边驱动电路的整体，但是实际在实现时，可以参考实现其中部分，采用类似的思路实现另一部分。本申请为了方便说明提供整体图示，本申请并不限制各个模块的其他形式组合。

参见图2，在本申请的另外实施例中，在其中一个可选的实施例中，所述输入电流采样模块包括电流采样电阻R5，所述电流采样电阻R5连接电源的第一二极管D1。

继续参见图2，在其中一个可选的实施例中，所述第一输出控制模块包括：第一电阻R1，第二电阻R2，第一三极管Q1，第三电阻R3，第四电阻R4，第二三极管Q2，其中，所述第一电阻R1的一端连接MCU进行使能控制；所述第一电阻R1的另一端连接第一三极管Q1的基极和第二电阻R2，所述第二电阻R2另一端接地，所述第一三极管Q1的发射极接地，所述第一三极管的集电极连接所述第三电阻R3一端；所述第三电阻R3另一端连接第四电阻R4、所述第二三极管Q2的集电极以及所述第一输出执行模块；所述第四电阻R4另一端连接电源的第一二极管D1；所述第二三极管Q2发射极接电源的第一二极管D1，所述第二三极管Q2的基极接输入电流采样模块和第一输出执行模块。

继续参见图2，在其中一个可选的实施例中，所述第一输出执行模块包括第三三极管Q3，所述第三三极管Q3的发射极接所述输入电流采样模块，所述第三三极管Q3的基极连接第一输出控制模块，所述第三三极管Q3的集电极连接第二输出执行模块。

继续参见图2，在其中一个可选的实施例中，所述输出电压采样模块包括第三二极管D3和第九电阻R9，所述第第三二极管D3连接所述第一输出执行模块和第九电阻；所述第九电阻另一端连所述第二输出控制模块。

继续参见图2，在其中一个可选的实施例中，所述第二输出执行模块包括第四三极管Q4，所述第四三极管Q4的发射极接所述第一输出执行模块，所述第四三极管Q4的基极连接第二输出控制模块，所述第四三极管Q4的集电极连接输出电压采样模块。

继续参见图2，在其中一个可选的实施例中，所述第二输出控制模块包括：第六电阻R6，第五三极管Q5，第七电阻R7，第八电阻R8，第二二极管D2，第十电阻R10以及电容；其中，所述第六电阻R6连接所述第二输出执行模块，所述第六电阻R6另一端连接所述第五三极管Q5的集电极；所述第五三极管Q5的基极连接第七电阻R7和第八电阻R8，所述第五三极管Q5的发射极和第七电阻R7的另一端以及所述第二二极管D2的一端连接，第二二极管D2的另一端接地，第八电阻R8的另一端连接；所述第八电阻R8另一端连接第十电阻R10和电容C1以及所述输出电压采样模块，所述第十电阻R10的另一端和电容C1的另一端均连接MCU使能信号。

下面分情况说明本申请提供的分立器件方案的具体工作，请继续参见图2：

情况1：正常工作情况下上电时，EN被置为高电平，EN通过R1、R2分压，三极管Q1基极电压大于开启电压，三极管Q1导通，三极管Q1导通后，Q1集电极电压等于0V，VCC经过二极管D1、R4与R3进行分压，R4上电压大于三极管Q3开启电压，三极管Q3导通，VCC通过D1、R5、Q3输出给Q4；上电时EN由低电平变为高电平瞬间，C1将R10短路，EN通过R8、R7、D2分压，R7上电压大于三极管Q5开启电压，驱动Q5导通，Q5导通后，三极管Q4基极通过R6、Q5、D2拉低,三极管Q4基极电压小于开启电压，三极管Q4导通，VCC通过D1、R5、Q3、Q4输出至负载Rload。

情况2：当负载稍大于设定最大负载时，与实施实例1类似的，上电后EN通过R1、R2分压，三极管Q1基极电压大于开启电压，Q1导通。当输出电流达到设定值后，采样电阻R5两端电压等于三极管Q2开启电压，三极管Q2进入放大区，Q3基极电压相较于实施实例1上升，使三极管Q3由饱和也进入放大区，限制电流的进一步加大，此时，电路进入恒流模式，输出电流大小由采样电阻R5决定，电路输出电压由负载决定，负载等效电阻越小，输出电压越低。

情况3：当输出严重过载或后级短路时，由情况2可知，负载过载后电路输出电压由负载决定，当输出电压低于一定值后，EN信号通过R10、R9、D3与R8、R7、D2并联分压网络，使得R7两端电压小于0.7V，三极管Q5不导通，此时，三极管Q4基极电压大于导通电压，三极管Q4不导通，达到关闭输出功能。

以上结合附图详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所申请的内容。

Claims (7)

1.一种具有过流保护的高边驱动电路，其特征在于，包括：输入电流采样模块，第一输出执行模块，第一输出控制模块，第二输出执行模块，输出电压采样模块以及第二输出控制模块，其中，

所述输入电流采样模块的输入端连接电源，所述输入电流采样模块的输出端连接第一输出控制模块的输入端和第一输出执行模块的输入端；第一输出控制模块的输出端连接所述第一输出执行模块的另一输入端；

所述第一输出执行模块的输出端连接所述第二输出执行模块的输入端以及所述输出电压采样模块的输入端；

所述输出电压采样模块的输出端连接所述第二输出控制模块的输入端；

所述第二输出控制模块的输出端连接所述第二输出执行模块的另一输入端。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述输入电流采样模块包括电流采样电阻R5，所述电流采样电阻R5连接电源的第一二极管D1。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一输出控制模块包括：第一电阻R1，第二电阻R2，第一三极管Q1，第三电阻R3，第四电阻R4，第二三极管Q2，

其中，所述第一电阻R1的一端连接MCU进行使能控制；所述第一电阻R1的另一端连接第一三极管Q1的基极和第二电阻R2，所述第二电阻R2另一端接地，所述第一三极管Q1的发射极接地，所述第一三极管的集电极连接所述第三电阻R3一端；所述第三电阻R3另一端连接第四电阻R4、所述第二三极管Q2的集电极以及所述第一输出执行模块；所述第四电阻R4另一端连接电源的第一二极管D1；所述第二三极管Q2发射极接电源的第一二极管D1，所述第二三极管Q2的基极接输入电流采样模块和第一输出执行模块。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一输出执行模块包括第三三极管Q3，所述第三三极管Q3的发射极接所述输入电流采样模块，所述第三三极管Q3的基极连接第一输出控制模块，所述第三三极管Q3的集电极连接第二输出执行模块。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述输出电压采样模块包括第三二极管D3和第九电阻R9，

所述第三二极管D3连接所述第一输出执行模块和第九电阻；所述第九电阻另一端连所述第二输出控制模块。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二输出执行模块包括第四三极管Q4，所述第四三极管Q4的发射极接所述第一输出执行模块，所述第四三极管Q4的基极连接第二输出控制模块，所述第四三极管Q4的集电极连接输出电压采样模块。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二输出控制模块包括：第六电阻R6，第五三极管Q5，第七电阻R7，第八电阻R8，第二二极管D2，第十电阻R10以及电容；

其中，所述第六电阻R6连接所述第二输出执行模块，所述第六电阻R6另一端连接所述第五三极管Q5的集电极；所述第五三极管Q5的基极连接第七电阻R7和第八电阻R8，所述第五三极管Q5的发射极和第七电阻R7的另一端以及所述第二二极管D2的一端连接，第二二极管D2的另一端接地，第八电阻R8的另一端连接；所述第八电阻R8另一端连接第十电阻R10和电容C1以及所述输出电压采样模块，所述第十电阻R10的另一端和电容C1的另一端均连接MCU使能信号。