开关保护电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种开关保护电路，开关保护电路包括比较器、与门电路和可控开关，第一控制信号提供至比较器的正输入端和低边开关的输入端；低边开关根据第一控制信号闭合或断开，以使低边开关输出第二控制信号；第二控制信号与第一控制信号电位高低交替变化；比较器根据第一控制信号输出第三控制信号，在正常情况下，第三控制信号保持低电平，在故障情况下，第三控制信号保持高电平；第二控制信号和第三控制信号提供至与门电路，与门电路根据第二控制信号和第三控制信号输出第四控制信号，第四控制信号提供至可控开关；所述可控开关根据所述第四控制信号闭合或断开，当所述可控开关闭合时，一第五控制信号被提供至所述低边开关的输入端。

【技术实现步骤摘要】
开关保护电路
本技术涉及模拟电子
，特别涉及一种开关保护电路。
技术介绍
图1为PWM型低边驱动电路原理图，主要由低边驱动电路和诊断电路两个部分组成。低边驱动电路即为当主控制器输出的PWM信号S1为高电平且通过下拉电阻R3和R4、C2组成的滤波电路，提供至开关K1的输入端11时，开关K1的负载端12对地导通，负载10一端连接电源Vbat，另一端13由于接地，因此负载10被提供功率，当S1为低电平时，开关K1的负载端12与地断开，负载10中的电流通过二极管D1续流，二极管D1为节点13处的高电位提供续流通路，R1为下拉电阻，用于当开关K1断开(负载不在续流时的开关断开状态)且所述负载端13发生开路故障时，为负载端12提供一个稳定的低电平，C1为静电释放电容。低边驱动电路的故障主要有SCB(所述负载端13短路到电源)、SCG(所述负载端13短路到地)和OL(所述负载端13开路)，对于不同的开关故障状态，其诊断需求也有所不同。低边驱动电路开关K1断开(负载不在续流时的开关断开状态)时，通过信号S2电压提供至主控制器，主控制器根据信号S2的电平状态诊断低边输出的SCG故障和OL故障(此时S2为高电平，但所述负载端13短路到地使S2为接近于零的低电平，而负载端13开路时由于R1下拉原因也使S2为接近零的低电平)；低边开关K1导通(低边驱动电路PWM状态，即K1按照一定规律交替的闭合和关断)时，通过主控制器S2端口可诊断低边输出的SCB故障、SCG故障和OL故障(此时S2应为高、低电平交替变化，但所述负载端13短路到电源使S2为持续高电平，所述负载端短路到地或开路使S2为接近于零的持续低电平)。这三类故障中低边PWM状态时的SCB对主控制器的损害最大，而低边的诊断采用的是MCU的IO口通过R2连接至节点12，其诊断策略为通过判断MCU的IO口持续几个PWM周期的高低电平变化来确定是否有故障存在。当采样周期内有高低电平变化时，判断为正常情况；若采样周期内IO口电平为持续高时，判断为发生SCB故障；若采样周期内IO口电平为持续低时，判断为发生SCG故障或OL故障(SCG和OL两个故障无法区分)。如若真的发生SCB故障时，诊断确认时间为几毫秒甚至几十毫秒，期间的短路电流可以达数十安培，毫秒级别以上的大电流冲击会有以下几点风险：烧坏低边开关、烧坏PCB走线、超过功能安全所要求的关断时间所引发的其他安全风险问题。所以对于当前的诊断策略，故障确认及关断的时效性很差，有损坏控制器的风险。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种开关保护电路，以解决现有的低边开关输出端短路到电源故障诊断时间过长的问题。为解决上述技术问题，本技术提供一种开关保护电路，所述开关保护电路包括比较器、与门电路和可控开关，其中：一第一控制信号提供至所述比较器的正输入端和一低边开关的输入端；所述低边开关根据所述第一控制信号闭合或断开，以使所述低边开关输出第二控制信号；在正常情况下，所述第二控制信号与所述第一控制信号的差值大于第一阈值；所述比较器根据所述第一控制信号输出第三控制信号，在正常情况下，所述第三控制信号保持第一电位，在故障情况下，所述第三控制信号保持第二电位，所述第一电位低于所述第二电位；所述第二控制信号和所述第三控制信号提供至所述与门电路，所述与门电路根据所述第二控制信号和所述第三控制信号输出第四控制信号，所述第四控制信号提供至所述可控开关；所述可控开关根据所述第四控制信号闭合或断开，所述可控开关的输出端根据闭合或断开的状态，输出一第五控制信号至所述低边开关的输入端。可选的，在所述的开关保护电路中，所述比较器的正输入端连接所述低边开关的输入端，所述比较器的负输入端输入一参考电压，所述参考电压大于所述低边开关的开启阈值电压，且小于所述低边开关闭合后第一控制信号的电压；所述比较器的输出端通过第六电阻连接所述与门电路。可选的，在所述的开关保护电路中，所述比较器的输出端通过一第一电阻连接所述低边开关的输出端。可选的，在所述的开关保护电路中，所述低边开关还包括滤波电路和第三电阻，所述滤波电路包括第四电阻和第二电容，其中：所述第三电阻的一端输入第一控制信号，另一端接地；所述第四电阻的一端输入第一控制信号，另一端连接所述低边开关的输入端；所述第二电容的一端连接所述低边开关的输入端，另一端接地。可选的，在所述的开关保护电路中，所述第一控制信号由一主控制器的第一输出端提供，所述主控制器的第二输出端提供第六控制信号。可选的，在所述的开关保护电路中，所述与门电路的第一输入端通过第七电阻连接所述低边开关的输出端，所述与门电路的第二输入端通过第四电容接地，且通过第二二极管连接所述主控制器的第二输出端。可选的，在所述的开关保护电路中，所述与门电路的第一输入端通过第三二极管连接电源电压，所述与门电路的第二输入端通过第四二极管连接电源电压。可选的，在所述的开关保护电路中，所述与门电路的输出端连接第五二极管的阳极，所述与门电路的第二输入端连接所述第五二极管的阴极。可选的，在所述的开关保护电路中，所述可控开关的输入端通过第八电阻连接所述与门电路的输出端，所述可控开关的输出端连接所述低边开关的输出端。可选的，在所述的开关保护电路中，所述低边开关的输出端连接一负载的第二端，所述负载的第一端连接电池电源，所述负载的第二端通过一第一电容接地，所述负载的第一端连接一第一二极管的阴极，所述负载的第二端连接所述第一二极管的阳极。在本技术提供的开关保护电路中，在正常情况下，第二控制信号与第一控制信号的差值大于第一阈值，即第二控制信号与第一控制信号电位高低交替变化，当第一控制信号为高电平时，第二控制信号为低电平，反之亦然；在正常情况下，第三控制信号保持第一电位(低电位)，所述第二控制信号和所述第三控制信号提供至所述与门电路，与门电路输出的第四控制信号必然为低电平，可控开关保持断开；当低边开关输出端短路到电源故障出现时，由于在故障情况下第三控制信号保持第二电位(高电位)，由于第二控制信号即为高电平，其并不会随着第一控制信号的上升沿而出现下降沿，则与门电路输出高电平，可控开关闭合，可控开关的输出端接地，形成低电平的第五控制信号被提供至所述低边开关的输入端，低边开关输出断开，保护了低边开关和整个电路。附图说明图1是现有的低边开关驱动电路示意图；图2是本技术一实施例低边开关驱动电路示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提出的开关保护电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。本技术的核心思想在于提供一种开关保护电路，以解决现有的低边开关输出端短路到电源故障诊断时间过长，从而损坏负载的问题。为实现上述思想，本技术提供了一种开关保护电路，所述开关保护电路包括比较器、与门电路和可控开关，其中：一第一控制信号提供至所述比较器的正输入端和一低边开关的输入端；所述低边开关根据所述第一控制信号闭合或断开，以使所述低边开关输出第二控制信号；在正常情况下，所述第二控制信号与所述第一控制信号的差值大于第一阈值；所述比较器根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关保护电路，其特征在于，所述开关保护电路包括比较器、与门电路和可控开关，其中：一第一控制信号提供至所述比较器的正输入端和一低边开关的输入端；所述低边开关根据所述第一控制信号闭合或断开，以使所述低边开关输出第二控制信号；在正常情况下，所述第二控制信号与所述第一控制信号的差值大于第一阈值；所述比较器根据所述第一控制信号输出第三控制信号，在正常情况下，所述第三控制信号保持第一电位，在故障情况下，所述第三控制信号保持第二电位，所述第一电位低于所述第二电位；所述第二控制信号和所述第三控制信号提供至所述与门电路，所述与门电路根据所述第二控制信号和所述第三控制信号输出第四控制信号，所述第四控制信号提供至所述可控开关；所述可控开关根据所述第四控制信号闭合或断开，所述可控开关的输出端根据闭合或断开的状态，输出一第五控制信号至所述低边开关的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种开关保护电路，其特征在于，所述开关保护电路包括比较器、与门电路和可控开关，其中：一第一控制信号提供至所述比较器的正输入端和一低边开关的输入端；所述低边开关根据所述第一控制信号闭合或断开，以使所述低边开关输出第二控制信号；在正常情况下，所述第二控制信号与所述第一控制信号的差值大于第一阈值；所述比较器根据所述第一控制信号输出第三控制信号，在正常情况下，所述第三控制信号保持第一电位，在故障情况下，所述第三控制信号保持第二电位，所述第一电位低于所述第二电位；所述第二控制信号和所述第三控制信号提供至所述与门电路，所述与门电路根据所述第二控制信号和所述第三控制信号输出第四控制信号，所述第四控制信号提供至所述可控开关；所述可控开关根据所述第四控制信号闭合或断开，所述可控开关的输出端根据闭合或断开的状态，输出一第五控制信号至所述低边开关的输入端。2.如权利要求1所述的开关保护电路，其特征在于，所述比较器的正输入端连接所述低边开关的输入端，所述比较器的负输入端输入一参考电压，所述参考电压大于所述低边开关的开启阈值电压，且小于所述低边开关闭合后第一控制信号的电压；所述比较器的输出端通过第六电阻连接所述与门电路。3.如权利要求1所述的开关保护电路，其特征在于，所述比较器的输出端通过一第一电阻连接所述低边开关的输出端。4.如权利要求1所述的开关保护电路，其特征在于，所述低边开关还包括滤波电路和第三电阻，所述滤波电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宏达，黄腾云，刘斌彬，陈敏杰，徐镇乾，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31