CN219999221U - 一种桥式驱动电路及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请属于电子技术领域，提供了一种桥式驱动电路及车辆，通过将第一桥臂和第二桥臂中的开关件中的任意两个开关件替换为防反拖开关件，能够在不增加开关件的耐压或增加其他防护器件的基础上，实现防止负载电机反拖产生的感应电势烧毁桥式驱动电路及同母线的其他器件的功能，其中，防反拖开关件能够用于在其闭合的情况下将外部负载短路，实现反电势泄放，进而避免负载反拖造成桥式驱动电路的损坏。

Description

一种桥式驱动电路及车辆

技术领域

本申请属于车辆电子技术，尤其涉及一种桥式驱动电路及车辆。

背景技术

随着汽车智能化的发展，对汽车内各种电子控制单元(Electronic ControlUnit，ECU)的驱动控制要求越来越高，例如汽车电动尾门等电机负载出现外力反托时，电机反转产生较高的反电动势，该反电动势能够反向击穿电机的电动撑杆的驱动MOSFET器件或使所在直流母线电压升高击穿同母线其他器件。

传统H桥电机驱动电路的四个开关器件均为MOS器件，由于MOS器件本身都需要流过电机的较大工作电流，同时又要求MOS器件具有很高的耐压等级为防止负载电机反拖产生的感应电势烧毁驱动电路及同母线的其他器件，因此，在现有技术中通常通过增加MOS器件的耐压或增加TVS等防护器件的方式，防止负载电机反拖产生的感应电势烧毁驱动电路及同母线的其他器件，会导致电路成本增加。

实用新型内容

本申请提供了一种桥式驱动电路及车辆，能够在实现防止负载电机反拖产生的感应电势烧毁驱动电路及同母线的其他器件的基础上，降低电路成本。

本申请实施例的第一方面提供了一种桥式驱动电路，包括：

第一桥臂，所述第一桥臂包括第一开关件和第二开关件，所述第二开关件的第一端与所述第一开关件的第一端并联接入外部电源的输入端；

第二桥臂，所述第二桥臂包括第三开关件和第四开关件，所述第三开关件的第一端与所述第四开关件的第一端接地，所述第三开关件的第二端与所述第一开关件的第二端并联接入外部负载的第一端，所述第四开关件的第二端与所述第二开关件的第二端接入外部负载的第二端；

其中，所述第一开关件、所述第二开关件、所述第三开关件和所述第四开关件中的至少两个开关件为防反拖开关件，所述至少两个防反拖开关件用于在其闭合的情况下将所述外部负载短路。

在其中一个实施例中，所述第一开关件和所述第二开关件为所述防反拖开关件，所述驱动电路还包括：

第一高边开关预驱模块，所述第一高边开关预驱模块与所述第三开关件电连接，所述第一高边开关预驱模块用于控制所述第三开关件导通；

第二高边开关预驱模块，所述第二高边开关预驱模块与所述第四开关件电连接，所述第二高边开关预驱模块用于控制所述第四开关件导通。

在其中一个实施例中，所述第三开关件和所述第四开关件为所述防反拖开关件。

在其中一个实施例中，所述第一开关件和所述第三开关件为所述防反拖开关件。

在其中一个实施例中，所述第二开关件和所述第四开关件为所述防反拖开关件。

在其中一个实施例中，所述驱动电路还包括：

第一半桥预驱模块，所述第一半桥预驱模块用于控制所述第二开关件和所述第四开关件导通。

在其中一个实施例中，所述驱动电路还包括：

第二半桥预驱模块，所述第二半桥预驱模块用于控制所述第一开关件和所述第三开关件导通。

在其中一个实施例中，所述驱动电路还包括：

电源防反开关，所述电源防反开关设置于所述外部电源的输入端与所述第一桥臂之间；

或者，所述电源防反开关设置于所述第二桥臂与地之间。

在其中一个实施例中，所述防反拖开关件为所述常闭触点继电器。

本申请实施例的第二方面提供了一种车辆，包括本申请实施例的第一方面提供的桥式驱动电路。

本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

通过将第一桥臂和第二桥臂中的开关件中的任意两个开关件替换为防反拖开关件，能够在不增加开关件的耐压或增加其他防护器件的基础上，实现防止负载电机反拖产生的感应电势烧毁桥式驱动电路及同母线的其他器件的功能，其中，防反拖开关件能够用于在其闭合的情况下将外部负载短路，实现反电势泄放，进而避免负载反拖造成桥式驱动电路的损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例提供的一种桥式驱动电路的结构示意图；

图2是本申请一个实施例提供的另一种桥式驱动电路的结构示意图；

图3是本申请一个实施例提供的再一种桥式驱动电路的结构示意图；

图4是本申请一个实施例提供的再一种桥式驱动电路的结构示意图；

图5是本申请一个实施例提供的一种桥式驱动电路的具体实施方式的结构示意图；

图6是本申请一个实施例提供的一种桥式驱动电路的系统运行示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合图1至图6描述根据本申请实施例的桥式驱动电路。

请参见图1，图1是本申请一个实施例提供的一种桥式驱动电路的结构示意图。

如图1所示，该桥式驱动电路包括：

第一桥臂10，第一桥臂10包括第一开关件11和第二开关件12，第二开关件12的第一端与第一开关件11的第一端并联接入外部电源VBAT的输入端；

第二桥臂20，第二桥臂20包括第三开关件21和第四开关件22，第三开关件21的第一端与第四开关件22的第一端接地，第三开关件21的第二端与第一开关件11的第二端并联接入外部负载30的第一端，第四开关件22的第二端与第二开关件12的第二端接入外部负载30的第二端。

其中，第一开关件11、第二开关件12、第三开关件21和第四开关件22中的至少两个开关件为防反拖开关件，至少两个防反拖开关件用于在其闭合的情况下将所述外部负载30短路。

本申请实施例中，通过将第一桥臂和第二桥臂中的开关件中的任意两个开关件替换为防反拖开关件，能够在不增加开关件的耐压或增加其他防护器件的基础上，实现防止负载电机反拖产生的感应电势烧毁桥式驱动电路及同母线的其他器件的功能，其中，防反拖开关件能够用于在其闭合的情况下将外部负载短路，实现反电势泄放，进而避免负载反拖造成桥式驱动电路的损坏。

需要说明的是，第一桥臂10和第二桥臂20可以是任意连接或提供导通电子设备的内部元器件的导通连接部分，第一桥臂10包括第一开关件11和第二开关件12，第二桥臂20包括第三开关件21和第四开关件22，四个开关件构成H型电路。第一桥臂可以是H型电路的上桥臂，第二桥臂可以是H型电路的下桥臂。在一个实施例中，防反拖开关可以是常闭触电继电器，桥式驱动电路中除防反拖开关以外的开关件可以是MOS器件。外部负载可以是电机。

需要说明的是，防反拖开关件是通过防止外部负载30反拖产生感应电动势的保护器件，上述防反拖开关件可以是开关和电感、开关和二极管、开关和电容至少一项元器件并联组成或者是本身具有防反拖的集成元器件。具体地，上述防反拖开关件可以是开关和电感并联组成具有防反拖开关件，当第一开关件11为防反拖开关件时，第一开关件11为开关和电感并联组成的具有防反拖开关件，开关和电感的第一端作为第一开关件的第一端，与外部电源连接，开关和电感的第二端作为第一开关件11的第二端，与外部负载连接，其余部件连接方式不再赘述。同样地，当第一桥臂中的一个开关件(即第一开关件11或者第二开关件12)为防反拖开关件，以及第二桥臂中的一个开关件(即第三开关件21或者第四开关件22)为防反拖开关件；上述防反拖开关可以选择组合，可以是第一开关件11为开关和电感并联组成，第三开关件21为开关和二极管并联组成，具体如何选择开关件为防反拖开关件，以及防反拖开关件由元器件组合，根据实验要求和取得实验效果最优选择，在此不做具体限制。

需要说明的是，在本实施例中，外部电源VBAT为直流源，外部电源VBAT是维持电路中形成稳恒电压电流的装置，外部电源VBAT可以是干电池、蓄电池、直流发电机M任意其中一项或多项组合，具体不做限制。

需要说明的是，外部负载30包括负载电机M外还可以包括负载电阻元件；或，上述外部负载30还是负载电阻；具体地，负载电阻第一端与第一开关件11第二端和第三开关件21第一端连接；负载电阻的第二端与第二开关件12的第二端和第四开关件22的第一端连接，同样地，当外部负载30包括负载电机和电阻时，负载电阻和负载电机可以串联或并联的结构，与开关件连接，起到调整负载载值得作用，在此，对外部负载30的选用和选用的元器件内部结构不做具体限制。其中，电机M还可以是自驱动电机M，自动驱动电机M应用电磁感应定律实现电能的转换或传递，主要由磁极、转子(电枢)、换向器、电刷、机壳、轴承等组成，同时根据实验需要还可以选择不同电机M的型号，优选的，负载电机M的撑杆为电动撑杆，用于上电状态时自动控制电机M运转。进一步的，负载电机M选用自动驱动电机M，而自动驱动电机M实现自动驱动控制主要依靠电机M的电动撑杆控制电机M转子转动方向和转速。

如图2所示，在一个实施例中，第一开关件11和第二开关件12可以是防反拖开关件，驱动电路还包括：

第一高边开关预驱模块41，所述第一高边开关预驱模块41与所述第三开关件21电连接，所述第一高边开关预驱模块41用于控制所述第三开关件21导通；

第二高边开关预驱模块42，所述第二高边开关预驱模块42与所述第四开关件22电连接，所述第二高边开关预驱模块42用于控制所述第四开关件22导通。

需要说明的是，当桥式驱动电路用于驱动大功率负载的情况下，第一开关件和第二开关件可以为防反拖开关件，此时为了驱动第二桥臂中的第三开关件和第四开关件，还需要一对高边开关预驱模块，用于控制第三开关件和第四开关件导通。由于通用MCU或DSP的IO电压通常是5V\3.3V，IO的电流输出能力在20MA以下，不足以直接驱动功率MOSFET。所以使用通用MCU或DSP来设计电机驱动器时，通常需要搭配外部的MOSFET驱动器，称之为“预驱”。其中，第一高边开关预驱模块和第二高边开关预驱模块可以是具体的硬件电路，也可以是集成的模块或芯片，在此不做限定。

举例说明，当电路未上电或上电后电路默认状态，上桥臂的第一开关件11和第二开关件12处于触点闭合的默认状态，选择系统默认未上电状态或电路未上电其中一种状态时，外部负载30的绕组通过第一开关件11和第二开关件12短路，从而实现反电势泄放、防止驱动电路的损坏。

进一步的，当系统上电时，此时无需驱动电机M，各器件状态不变，只有等驱动事件到来时BCM解析指令的“转动方向”和“速度”，并根据指令调整不同的转向，当需要驱动电机M进行正转或反转时，BCM首先控制对应方向的开关件闭合、另一方向的开关件触点断开；控制对应下桥臂的PWM开关信号，从而实现电机M驱动和调速。

具体的，BCM控制第一开关件11触点闭合、第二开关件12断开，此时使用PWM信号控制第四开关件22，即可驱动外部负载30的电机M以所需速度正转；当需要反转时，BCM可控制第一开关件11断开、第二开关件12闭合，同时使用PWM信号控制第三开关件21，即可驱动电机M以特定速度反转，驱动事件结束时上桥臂的两个继电器触点恢复闭合状态，下桥臂的两个MOS器件恢复断开状态。

在一个实施例中，所述第三开关件21和所述第四开关件22为所述防反拖开关件。

需要说明的是，当所述第三开关件和第四开关件为防反拖开关件的情况下，桥式驱动电路中不需要高边开关预驱模块控制开关件导通，即此实施例可以节省一对高边预驱模块，能够进一步降低电路成本。

在本实施例中，第二桥臂20中第三开关件21、第四开关件22为防反拖开关件，进一步的，当电路未上电或上电后电路默认状态时，其中下桥臂处于闭合状态，即第三开关件21和第四开关件22处于闭合状态，此时负载电机M的绕组通过防反拖开关件短路，完成反电势泄放。

如图3所示，在一个实施例中，所述第一开关件11和所述第三开关件21为所述防反拖开关件。

桥式驱动电路还可以包括：

第一半桥预驱模块51，所述第一半桥预驱模块51用于控制所述第二开关件12和所述第四开关件22导通。

需要说明的是，当第一开关件和第三开关件为防反拖开关的情况下，第二开关件和第四开关件可以由第一半桥预驱模块驱动，此时，外部负载防反拖的回路分别由第一开关件和第二开关件(电机正转)，以及第三开关件和第四开关件(电机反转)构成。

可以理解的是，在所述第二开关件和所述第四开关件为所述防反拖开关件的情况下，桥式驱动电路还可以包括：第二半桥预驱模块，所述第二半桥预驱模块用于控制所述第一开关件11和所述第三开关件21导通。原理与上述实施例相同，在此不再赘述。

为了提高桥式驱动电路的安全性，如图4所示(图4中仅示出电源防反开关60设置于所述外部电源的输入端与所述第一桥臂之间的情况)，在一个实施例中，桥式驱动电路中还包括：

电源防反开关60，所述电源防反开关60设置于所述外部电源的输入端与所述第一桥臂之间；

或者，所述电源防反开关60设置于所述第二桥臂与地之间。

举例说明，当第一开关件和第三开关件为防反拖开关的情况下，第二开关件和第四开关件可以由第一半桥预驱模块驱动，在上电之前，配置第一开关件或第二开关件断开，即设定好电机驱动方向后，再导通电源防反开关给桥式驱动电路通电。其中，电源防反开关可以设置于外部电源侧或地侧。

需要说明的是，电源防反开关可以是具体的硬件电路，如控制开关，也可以是集成的模块或芯片，只要能够实现控制所述外部电源的输入端与所述第一桥臂之间的通断，或控制所述第二桥臂与地之间的通断，都可以作为电源防反开关，其具体的结构组成，在此不做限定。

在一个具体的实施例中，如图5所示，在本实施例中，外部负载30为电机M，第三开关件21为MOS管G3，第四开关件22为MOS管G4，第一开关件11为常闭触点继电器G1、第二开关件12为常闭触点继电器G2，触点继电器包括弹簧、衔铁、铁芯片、线圈、电源、触点，常闭触点继电器是在没有通电时触点处于闭合状态的继电装置，常闭触点继电器在实施例中为集成的防反拖器件,第一开关件11和第二开关件12的常闭触点继电器G1、G2的衔铁并联接入外部电源VBAT，其触点分别与外部负载30并联接入，当电路未上电或上电后电路为默认状态时，第一开关件11和第二开关件12为常闭触点继电器，其触点处于闭合状态，外部负载30的绕组通过第一开关件11和第二开关件12短路，从而实现反电势泄放、防止驱动电路的损坏。

如图6所示，图6为系统运行流程图，当需要驱动点击进行正转或反转时，BCM首先控制对应方向的继电器闭合、另一方向的继电器触点断开；控制对应下桥臂的PWM开关信号，从而实现电机驱动和调速。例如可控制G1触点闭合、G2触点断开，此时使用PWM信号控制G4开关，即可驱动电机以所需速度正转；当需要反转时，BCM可控制G1触点断开、G2触点闭合，同时使用PWM信号控制G3开关，即可驱动电机以特定速度反转。

本申请实施例还提供了一种车辆，包括上述实施例中的驱动电路。

需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

还需要说明的是，本申请中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本申请不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

上面参考根据本申请的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桥式驱动电路，其特征在于，包括：

第一桥臂，所述第一桥臂包括第一开关件和第二开关件，所述第二开关件的第一端与所述第一开关件的第一端并联接入外部电源的输入端；

第二桥臂，所述第二桥臂包括第三开关件和第四开关件，所述第三开关件的第一端与所述第四开关件的第一端接地，所述第三开关件的第二端与所述第一开关件的第二端并联接入外部负载的第一端，所述第四开关件的第二端与所述第二开关件的第二端接入外部负载的第二端；

其中，所述第一开关件、所述第二开关件、所述第三开关件和所述第四开关件中的至少两个开关件为防反拖开关件，所述至少两个防反拖开关件用于在其闭合的情况下将所述外部负载短路。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一开关件和所述第二开关件为所述防反拖开关件，所述驱动电路还包括：

第一高边开关预驱模块，所述第一高边开关预驱模块与所述第三开关件电连接，所述第一高边开关预驱模块用于控制所述第三开关件导通；

第二高边开关预驱模块，所述第二高边开关预驱模块与所述第四开关件电连接，所述第二高边开关预驱模块用于控制所述第四开关件导通。

3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第三开关件和所述第四开关件为所述防反拖开关件。

4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一开关件和所述第三开关件为所述防反拖开关件。

5.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第二开关件和所述第四开关件为所述防反拖开关件。

6.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：

第一半桥预驱模块，所述第一半桥预驱模块用于控制所述第二开关件和所述第四开关件导通。

7.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：

第二半桥预驱模块，所述第二半桥预驱模块用于控制所述第一开关件和所述第三开关件导通。

8.根据权利要求4至7任一条所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：

电源防反开关，所述电源防反开关设置于所述外部电源的输入端与所述第一桥臂之间；

或者，所述电源防反开关设置于所述第二桥臂与地之间。

9.根据权利要求1至7任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述防反拖开关件为常闭触点继电器。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的驱动电路。