车用单低端控制的负载驱动电路制造技术

本发明专利技术公开了一种车用单低端控制的负载驱动电路，包括：MCU的第一通用输入输出端口通过第二二极管连接MCU供电电源，通过第一电阻连接第四电阻第一端；MCU的驱动输入控制信号端口通过第二电阻接地，通过第三电阻连接第四电阻第一端；MCU的第二通用输入输出端口连接过流保护开关器件第一端，过流保护开关器件第二端连接第四电阻第一端，过流保护开关器件第三端接地；第四电阻第一端通过负载连接车载供电电源，第四电阻第二端连接车载供电电源。本发明专利技术能应用于汽车电子单低端驱动负载的输出控制，能适用于高电流、高功耗驱动工况，并实现对负载驱动故障诊断，降低了单低端控制的负载驱动电路生产成本。

【技术实现步骤摘要】
车用单低端控制的负载驱动电路
本专利技术涉及汽车电子
，特别是涉及一种车用单低端控制的负载驱动电路。
技术介绍
随着现代汽车的安全性、舒适性以及排放处理等要求的不断提高，汽车电子技术的应用越来越广泛，如发动机燃油的电喷控制、自动启停控制、电动助力转向控制、商用车SCR尾气处理控制等。在各类汽车电子技术应用中，无论驱动阻性或感性负载，对于单低端控制需求越来越普遍，常见的继电器驱动、油泵电磁阀驱动、仪表盘指示灯驱动等；目前，实现此类需求的方案有：1)MCU+低边预驱芯片(不含诊断功能)+驱动开关(MOSFET、IGBT等)，电路结构如附图1所示；该方案能实现驱动故障诊断与保护功能，但是预驱芯片的成本偏高。2)MCU+集成式低边驱动芯片(含诊断功能)，电路结构如附图2所示。该方案能实现驱动故障诊断与保护功能，但开关器件(功率器件)集成于驱动芯片内部，受器件发热影响，只适合小电流、低功率驱动场合应用，而且集成芯片的成本高。3)MCU+普通的低边预驱芯片(不含诊断功能)+驱动开关(MOSFET、IGBT等)，电路结构如附图3所示。该方案只能实现驱动输出的控制功能，无具体的故障诊断与硬件保护功能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能应用于汽车电子单低端驱动负载的输出控制，本专利技术能根据所选择电气元件(Smart开关、MOSFET、负载等)的性能适用于高电流、高功耗驱动工况，并实现对负载驱动故障诊断的负载驱动电路。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种车用单低端控制的负载驱动电路，包括：MCUU1、过流保护开关器件U2、第一～第四电阻R1、R2、R3、R4、第一二极管D1和第二二极管D2；MCUU1的第一通用输入输出端口GPI01通过第二二极管D2连接MCU供电电源VCC，通过第一电阻R1连接第四电阻R4第一端；MCUU1的驱动输入控制信号端口ANx通过第二电阻R2接地，通过第三电阻R1连接第四电阻R4第一端；MCUU1的第二通用输入输出端口GPI02连接过流保护开关器件U2第一端，过流保护开关器件U2第二端连接第四电阻R4第一端，过流保护开关器件U2第三端接地；第四电阻R4第一端通过负载Load连接车载供电电源VBAT，第四电阻R4第二端连接车载供电电源VBAT。其中，还包括第一二极管D1，第一二极管D1阴极连接车载供电电源VBAT，第一二极管D1阳极通过负载Load连接车载供电电源VBAT。其中，第一二极管D1可以由一MOSFET代替，该MOSFET第一端连接地GND，该MOSFET第二端通过负载Load连接车载供电电源VBAT，该MOSFET第三端与MCUU1输出控制信号连接。以NMOS为例，MSOFET的第一端(源极，即S极)与GND相连，第二端(漏极，即D极)通过负载连接到VBAT，第三端(栅极，即G极)与MCU输出控制信号连接；其中，Smart开关处于正相逻辑控制时，MCUU1的第二通用输入输出端口GPI02输入高电平，过流保护开关器件U2闭合；MCUU1的第二通用输入输出端口GPI02输入低电平，过流保护开关器件U2断开。其中，Smart开关处于反相逻辑控制时，MCUU1的第二通用输入输出端口GPI02输入低电平，过流保护开关器件U2闭合；MCUU1的第二通用输入输出端口GPI02输入高电平，过流保护开关器件U2断开。其中，MCUU1的第二通用输入输出端口GPI02输入为PWM信号时，MCU控制低端过流保护开关器件U2以负载工作的驱动频率工作，并能结合反馈信号，进行电路异常监控。其中，MCUU1的第二通用输入输出端口GPI02输入为PWM信号时，MCU控制低端过流保护开关器件U2以负载工作的驱动频率工作，并能结合第一通用输入输出端口GPI01和驱动输入控制信号端口ANx的反馈信号，进行电路异常监控。其中，单低端控制的负载驱动电路能诊断负载故障至少包括：低边短路到电源故障STB、低边短路到地故障STG和开路故障OP，并能在判断故障时关断负载驱动输出。其中，故障诊断采用以下方式：过流保护开关器件U2为断开时：MCUU1的第二通用输入输出端口GPI02为低电平(GPIO2为MCU输出控制信号，控制低端开关器件)，MCUU1的第一通用输入输出端口(GPI01，为驱动端口输出反馈信号)为高电平，MCUU1的驱动输入控制信号端口ANx大于等于2.807，判断为负载状态为无故障Normal或短路到电源故障STB；此状态下，实际可能状态为Normal或STB，无法区分，而且即使STB也不会对控制器或负载有损坏可能，故此状态不做故障判断；MCUU1的第二通用输入输出端口GPI02为低电平，MCUU1的第一通用输入输出端口GPI01为低电平，MCUU1的驱动输入控制信号端口ANx输入为小于等于0.3V，判断为短路到地故障STG；STG是短路到地故障，地的参考电平为0V，理想状况下，STG时完全接地，所有类型负载均一样反馈0V；实际情况，由于不完全接地，可能会有偏移，会有一个小电压值，如0.3V左右，即ANx电压≤0.3V。MCUU1的第二通用输入输出端口GPI02为低电平，MCUU1的第一通用输入输出端口GPI01为低电平，MCUU1的驱动输入控制信号端口ANx输入为1.019V～2.038V，判断为开路故障OP；过流保护开关器件U2为闭合时：MCUU1的第二通用输入输出端口GPI02为高电平，MCUU1的第一通用输入输出端口GPI01为低电平，MCUU1的驱动输入控制信号端口ANx输入为0V，判断为负载状态为无故障Normal、短路到地故障STG或开路故障OP其中之一；此状态下，实际可能状态为Normal、OP或STG，无法区分，即使OP或STG也不会对控制器或负载有损坏可能，故此状态不做故障判断。MCUU1的第二通用输入输出端口GPI02为高电平，MCUU1的第一通用输入输出端口GPI01为高电平，MCUU1的驱动输入控制信号端口ANx输入为大于等于2.807V，判断为短路到电源故障STB。其中，第二二极管D2为肖特基二极管，过流保护开关器件U2为Smart开关。本专利技术能支持阻性、感性或者指示灯驱动输出；支持负载驱动输出故障诊断与保护，可诊断负载故障类型包括：低端短路到电源故障、低端短路到地故障和负载开路故障；选择不同额定功率的过流保护开关器件，可满足不同负载功率应用需求。1.MCU为主控芯片，输出控制信号INx控制过流保护开关器件的导通/关断，并监控负载输出反馈信号I_D_FBx1、I_A_FBx2，用于负载驱动输出状态监控与故障诊断。2.具有过流保护功能的开关器件(例如Smart开关)，用于负载低端的通断控制。3.电阻R1、R2、R3、R4组成反馈网络，MCU采样反馈信号I_D_FB1x和I_A_FB2x，并结合低端Smart开关的导通/关断状态，实现负载驱动输出的故障监控与诊断；肖特基二极管用于MCU输入信号I_D_FB1x端口电压钳位保护。I_D_FB1x为反馈高/低电平(1/0)数字信号，I_A_FB2x为反馈0～5V的电压模拟信号。4.二极管D1为续流二极管，当驱动感性负载时，如继电器、电磁阀等，起到低边电流的续流作用。本专利技术通过模拟试验证明能实现对尿素液位报警灯、MIL故障指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用单低端控制的负载驱动电路,其特征在于，包括：MCU(U1)、过流保护开关器件(U2)、第一～第四电阻(R1、R2、R3、R4)、第一二极管(D1)和第二二极管(D2)；MCU(U1)的第一通用输入输出端口(GPI01)通过第二二极管(D2)连接MCU供电电源(VCC)，通过第一电阻(R1)连接第四电阻(R4)第一端；MCU(U1)的驱动输入控制信号端口(ANx)通过第二电阻(R2)接地，通过第三电阻(R1)连接第四电阻(R4)第一端；MCU(U1)的第二通用输入输出端口(GPI02)连接过流保护开关器件(U2)第一端，过流保护开关器件(U2)第二端连接第四电阻(R4)第一端，过流保护开关器件(U2)第三端接地；第四电阻(R4)第一端通过负载(Load)连接车载供电电源(VBAT)，第四电阻(R4)第二端连接车载供电电源(VBAT)。

【技术特征摘要】
1.一种车用单低端控制的负载驱动电路,其特征在于，包括：MCU(U1)、过流保护开关器件(U2)、第一～第四电阻(R1、R2、R3、R4)、第一二极管(D1)和第二二极管(D2)；MCU(U1)的第一通用输入输出端口(GPI01)通过第二二极管(D2)连接MCU供电电源(VCC)，通过第一电阻(R1)连接第四电阻(R4)第一端；MCU(U1)的驱动输入控制信号端口(ANx)通过第二电阻(R2)接地，通过第三电阻(R1)连接第四电阻(R4)第一端；MCU(U1)的第二通用输入输出端口(GPI02)连接过流保护开关器件(U2)第一端，过流保护开关器件(U2)第二端连接第四电阻(R4)第一端，过流保护开关器件(U2)第三端接地；第四电阻(R4)第一端通过负载(Load)连接车载供电电源(VBAT)，第四电阻(R4)第二端连接车载供电电源(VBAT)。2.如权利要求1所述车用单低端控制的负载驱动电路，其特征在于：还包括第一二极管(D1)，第一二极管(D1)阴极连接车载供电电源(VBAT)，第一二极管(D1)阳极通过负载(Load)连接车载供电电源(VBAT)。3.如权利要求1所述车用单低端控制的负载驱动电路，其特征在于：还包括一MOSFET，该MOSFET第一端连接地(GND)，该MOSFET第二端通过负载(Load)连接车载供电电源(VBAT)，该MOSFET第三端与MCU(U1)输出控制信号连接。4.如权利要求1所述车用单低端控制的负载驱动电路，其特征在于：Smart开关处于正相逻辑控制时，MCU(U1)的第二通用输入输出端口(GPI02)输入高电平，过流保护开关器件(U2)闭合；MCU(U1)的第二通用输入输出端口(GPI02)输入低电平，过流保护开关器件(U2)断开。5.如权利要求1所述车用单低端控制的负载驱动电路，其特征在于：Smart开关处于反相逻辑控制时，MCU(U1)的第二通用输入输出端口(GPI02)输入低电平，过流保护开关器件(U2)闭合；MCU(U1)的第二通用输入输出端口(GPI02)输入高电平，过流保护开关器件(U2)断开。6.如权利要求1所述车用单低端控制的负载驱动电路，其特征在于：MCU(U1)的第二通用输入输出端口(GPI02)输入为PWM信号时，MCU控制低端过流保护...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙发松，
申请(专利权)人：联创汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31