CN219875469U - 带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路，包括驱动电路、电流检测保护电路、诊断电路；驱动电路包括R10电阻、Q3三极管、R11电阻、R4电阻、Q2 MOS管、R2电阻、R1电阻，R10一端连接输入使能信号，R10另一端连接Q3，Q3分别与R11、R4连接且Q3接地，R4另一端连接Q2和R2，R2另一端连接Q2并与R1相连，R1连接到电源输入端Vin；电流检测保护电路包括Q1三极管，Q1连接Vin，Q1连接R1和Q2；诊断电路包括U1比较器、R6电阻、R7电阻、R8电阻、R9电阻、Q4三极管，U1连接在Vin和地之间，U1分别连接Q2和R6、R7、R8的一端，R7另一端接地，R6另一端连接Vin，R8另一端连接Q4和R9一端，R9另一端接地，Q4接地并连接输出。

Description

带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路

技术领域

本实用新型涉及汽车电源领域，尤其涉及带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路。

背景技术

近年来高边输出驱动电路在车载零部件中应用越来越多，而客户的要求也越来越高，如大范围可调整的驱动电流；输出具有诊断功能；在不同电压下都要有稳定的表现。

现价段，采用集成MOSFET和电流检测电路的整个芯片，这种电路设计应用最简单，但由于芯片体积和热阻限制，最大驱动电流不高，电流一般在5A以下；由于电流检测电阻无法集成在芯片内部，所以检测电流使用MOSFET的RDSON电阻作为电流检测电路，导致检测电路精度差；这种电路电流检测精度差，最大电流不高，只能用于小电流的应用需求。输出在输出端放置了一个AD检测，使用PMOSFET作为输出，无电流检测和诊断功能；这种电路无电流检测功能，所以无诊断和保护功能，适用于一些对保护和诊断无要求的应用场景。无法满足大范围可调，具有诊断功能和不同电压下的稳定表现。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路，包括驱动电路、电流检测保护电路、诊断电路；所述驱动电路包括R10电阻、Q3三极管、R11电阻、R4电阻、Q2MOS管、R2电阻、R1电阻，所述R10电阻一端连接输入使能信号，所述R10电阻另一端连接Q3三极管，所述Q3三极管分别与所述R11电阻、R4电阻连接且所述Q3三极管接地，所述R4电阻另一端连接所述Q2MOS管和所述R2电阻，所述R2电阻另一端连接所述Q2MOS管并与所述R1电阻相连，所述R1电阻连接到电源输入端Vin；所述电流检测保护电路包括Q1三极管，所述Q1三极管连接Vin，所述Q1三极管连接所述R1电阻和所述Q2MOS管；所述诊断电路包括U1比较器、R6电阻、R7电阻、R8电阻、R9电阻、Q4三极管，所述U1比较器连接在Vin和地之间，所述U1比较器分别连接所述Q2MOS管和R6电阻、R7电阻、R8电阻的一端，所述R7电阻另一端接地，所述R6电阻另一端连接Vin，所述R8电阻另一端连接Q4三极管和R9电阻一端，所述R9电阻另一端接地，所述Q4三极管接地并连接输出。

优选的，所述Q3三极管基极连接所述R11电阻，发射极接地，集电极连接所述R4电阻，所述Q2MOS管栅极连接所述R4电阻，源极连接所述R2电阻。

优选的，所述Q1三极管基极连接所述R1电阻和所述Q2MOS管源极，所述Q1三极管集电极连接所述Q2MOS管栅极。

优选的，所述U1比较器电源连接所述Vin和地，所述U1比较器同相端连接所述Q2MOS管栅极，负向端连接所述R6电阻和所述R7电阻一端，所述U1比较器输出端连接所述R8电阻一端，所述Q4三极管基极连接所述R8电阻另一端，发射极接地，集电极连接诊断输出端口。

优选的，所述R2电阻阻值和所述R4电阻阻值的比例公式如下：

Vin输入电源；

Vgs_thQ2MOS管的导通阈值电压；

Vce_satQ3三极管饱和导通集电极与发射极之间的压降。

优选的，所述R6电阻和所述R7电阻构成分压电路为比较器负相端提供参考电压Vref，所述R6电阻和所述R7电阻的分压最大值Vref_max，Vref需小于Vref_max，设置为90％Vref_max，比例关系公式如下式：

Vin输入电源；

Vgs_thQ2MOS管的导通阈值电压；

Vref_max：R6电阻，R7电阻可设置的分压最大值。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过驱动电路、电流检测保护电路、诊断电路三个电路配合使用，电路的输出限流可设置调整且具有输出保护功能，并且可诊断输出短路同时反馈状态。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图具体说明本实用新型的带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路。

如图1所示，带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路，包括驱动电路、电流检测保护电路、诊断电路；驱动电路包括R10电阻1、Q3三极管2、R11电阻3、R4电阻4、Q2MOS管5、R2电阻6、R1电阻7，R10电阻1一端连接输入使能信号，R10电阻1另一端连接Q3三极管2，Q3三极管2分别与R11电阻3、R4电阻4连接且Q3三极管2接地，R4电阻4另一端连接Q2MOS管5和R2电阻6，R2电阻6另一端连接Q2MOS管5与R1电阻7相连接，R1电阻7连接到电源输入端Vin；电流检测保护电路包括Q1三极管8，Q1三极管8连接Vin，Q1三极管8连接R1电阻7和Q2MOS管5；诊断电路包括U1比较器9、R6电阻10、R7电阻11、R8电阻12、R9电阻13、Q4三极管14，U1比较器9连接在Vin和地之间，U1比较器9分别连接Q2MOS管5和R6电阻10、R7电阻11、R8电阻12的一端，R7电阻11另一端接地，R6电阻10另一端连接Vin，R8电阻12另一端连接Q4三极管14和R9电阻13一端，R9电阻13另一端接地，Q4三极管14接地并连接输出。

通过驱动电路、电流检测保护电路、诊断电路三个电路配合使用，电路的输出限流可设置调整且具有输出保护功能，并且可诊断输出短路同时反馈状态

优选的，Q3三极管2基极连接R11电阻3，发射极接地，集电极连接R4电阻4，Q2MOS管5栅极连接R4电阻4，源极连接R2电阻6。

优选的，Q1三极管8基极连接R1电阻7和Q2MOS管5源极，Q1三极管8集电极连接Q2MOS管5栅极。

优选的，U1比较器9电源连接Vin和地，U1比较器9同相端连接Q2MOS管5栅极，负向端连接R6电阻10和R7电阻11一端，U1比较器9输出端连接R8电阻12一端，Q4三极管14基极连接R8电阻12另一端，发射极接地，集电极连接诊断输出端口。

优选的，R2电阻6阻值和R4电阻4阻值的比例公式如下：

Vin输入电源；

Vgs_thQ2MOS管的导通阈值电压；

Vce_satQ3三极管饱和导通集电极与发射极之间的压降。

通过该比例公式能够准确的选择R2电阻6和R4电阻4的阻值，提高电路诊断的准确性。

优选的，R6电阻10和R7电阻11构成分压电路为比较器负相端提供参考电压Vref，R6电阻10和R7电阻11的分压最大值Vref_max，Vref需小于Vref_max，设置为90％Vref_max，比例关系公式如下式：

Vin输入电源；

Vgs_thQ2MOS管的导通阈值电压；

Vref_max：R6电阻，R7电阻可设置的分压最大值。

当输出Vout对地短路时，Q2MOS管5的栅极电压VG增高至Vin-Vgs_th，此电压高于R6电阻10、R7电阻11分压值Vref，U1比较器9输出高电压驱动Q4三极管14打通，OCP过流诊断脚拉低，当R6电阻10、R7电阻11分压设置高于Vref_max时，短路保护时诊断电路无法正常工作。

本实施例中，使能信号高电平通过R1电阻7进入Q3三极管2基极使Q3三极管2导通，电流通过R1电阻7、R2电阻6、R4电阻4、Q3三极管2基极和发射极在Q2MOS管5源极和栅极之间形成电压差VGS，当VGS电压大于Q2MOS管5的Vgs_th电压时，Q2MOS管5源极与漏极导通输出高电压，电流Vin进入穿过R1电阻7和Q2MOS管5的漏极和源极驱动后级负载电路；当输出对地短路时Iout电流增大，R1电阻7电流增大使得Q1三极管8的Vbe电压增大，Vbe电压增大使得Q1三极管8的集电极和发射极的Ice电流增大，Ice注入R2电阻6、R4电阻4和Q2MOS管5的栅极时Q2MOS管5栅极极电电压升高Q2MOS管5的栅极和源极之间Vgs电压降低，Vgs电压下降导致Q2MOS管5漏极和源极间的电流降低，Iout降低，形成负反馈；平衡后输出电流Iout被控制在一个恒定电流，起到保护电路的作用，保护时Iout电流计算公式如下：

Vbe表示Q1三极管导通时基极和发射极的压差。

R1电阻电流检测电阻阻值。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路，其特征在于：包括驱动电路、电流检测保护电路、诊断电路；所述驱动电路包括R10电阻(1)、Q3三极管(2)、R11电阻(3)、R4电阻(4)、Q2MOS管(5)、R2电阻(6)、R1电阻(7)，所述R10电阻(1)一端连接输入使能信号，所述R10电阻(1)另一端连接Q3三极管(2)，所述Q3三极管(2)分别与所述R11电阻(3)、R4电阻(4)连接且所述Q3三极管(2)接地，所述R4电阻(4)另一端连接所述Q2MOS管(5)和所述R2电阻(6)，所述R2电阻(6)另一端连接所述Q2 MOS管(5)与所述R1电阻(7)相连，所述R1电阻(7)连接到电源输入端Vin；所述电流检测保护电路包括Q1三极管(8)，所述Q1三极管(8)连接Vin，所述Q1三极管(8)连接所述R1电阻(7)和所述Q2 MOS管(5)；所述诊断电路包括U1比较器(9)、R6电阻(10)、R7电阻(11)、R8电阻(12)、R9电阻(13)、Q4三极管(14)，所述U1比较器(9)连接在Vin和地之间，所述U1比较器(9)分别连接所述Q2 MOS管(5)和R6电阻(10)、R7电阻(11)、R8电阻(12)的一端，所述R7电阻(11)另一端接地，所述R6电阻(10)另一端连接Vin，所述R8电阻(12)另一端连接Q4三极管(14)和R9电阻(13)一端，所述R9电阻(13)另一端接地，所述Q4三极管(14)接地并连接输出。

2.如权利要求1所述带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路，其特征在于：所述Q3三极管(2)基极连接所述R11电阻(3)，发射极接地，集电极连接所述R4电阻(4)，所述Q2MOS管(5)栅极连接所述R4电阻(4)，源极连接所述R2电阻(6)。

3.如权利要求1所述带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路，其特征在于：所述Q1三极管(8)基极连接所述R1电阻(7)和所述Q2 MOS管(5)源极，所述Q1三极管(8)集电极连接所述Q2 MOS管(5)栅极。

4.如权利要求1所述带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路，其特征在于：所述U1比较器(9)电源连接所述Vin和地，所述U1比较器(9)同相端连接所述Q2 MOS管(5)栅极，负向端连接所述R6电阻(10)和所述R7电阻(11)一端，所述U1比较器(9)输出端连接所述R8电阻(12)一端，所述Q4三极管(14)基极连接所述R8电阻(12)另一端，发射极接地，集电极连接诊断输出端口。

5.如权利要求1所述带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路，其特征在于：所述R2电阻(6)阻值和所述R4电阻(4)阻值的比例公式如下：

Vin：输入电源；

Vgs_th：Q2 MOS管的导通阈值电压；

Vce_sat Q3：三极管饱和导通集电极与发射极之间的压降。

6.如权利要求1所述带有诊断和主动保护功能的汽车高边驱动电路，其特征在于：所述R6电阻(10)和所述R7电阻(11)构成分压电路为比较器负相端提供参考电压Vref，所述R6电阻(10)和所述R7电阻(11)的分压最大值Vref_max，Vref需小于Vref_max，设置为90％Vref_max，比例关系公式如下式：

Vin：输入电源；

Vgs_th：Q2 MOS管的导通阈值电压；

Vref_max：R6电阻，R7电阻可设置的分压最大值。