一种过流诊断处理电路制造技术

本发明专利技术公开了一种过流诊断处理电路，用于低边驱动电路的故障诊断，利用采样电路采集流过低边开关芯片的电流大小，判断电路判断接收到的电流大小与预先设置的阈值大小关系，最后关断电路根据判断结果决定是否对低边驱动电路进行快速关断，以此可以防止出现SCB故障时对低边开关芯片烧坏的情况，达到保护低边开关芯片的目的。并且对于低边输出的SCB故障诊断处理由毫秒级缩短为微秒级，避免了对低边驱动电路中器件的损坏，同时降低了成本，也可满足ISO26262功能安全的严格要求。

An over current diagnosis and processing circuit

【技术实现步骤摘要】
一种过流诊断处理电路
本专利技术属于电路领域，尤其是涉及一种过流诊断处理电路。
技术介绍
低边驱动电路一般有开关型低边驱动电路以及PWM(Pulsewidthmodulation)型低边驱动电路两种类型。开关型低边驱动电路的原理图请参考图1，其中，U1为低边开关芯片；R1为下拉电阻，驱动之前默认拉低状态；R2是限流和滤波电阻，与C1构成滤波电路；R3为上拉电阻，R4为限流电阻，R5为下拉电阻，三者构成分压诊断电路，C3为诊断电路的滤波电容；D1为TVS二极管(Transientvoltagesuppressiondiode)，C2为ESD(Electro-Staticdischarge)电容，两者用来保护低边开关芯片在恶劣工况(pulse或ESD静电等)不受损坏。PWM型低边驱动电路的原理图请参考图2，其中，U1为低边开关芯片；R1为下拉电阻，驱动之前默认拉低状态；R2是限流和滤波电阻，与C1构成滤波电路；R3为限流电阻，与电容C3构成滤波电路；D1为续流二极管，PWM驱动期间低边开关芯片处于关闭状态(OFF)时为负载构成续流路径；电容C2为ESD电容，用来保护低边开关芯片在恶劣工况不受损坏。由此可见，开关型低边驱动电路以及PWM型低边驱动电路均主要由低边驱动电路和诊断电路两部分组成。开关型低边驱动电路以及PWM型低边驱动电路的诊断主要有SCB(短路到电源)、SCG(短路到地)以及OL(开路)，对于不同的开关状态，其诊断需求也有所不同。对于开关型低边驱动电路，低边开关芯片(图1中U1)为关闭状态(OFF)时，通过MCU(MicrocontrollerUnit)的AD端口(MCU_AD)诊断低边SCG和OL；低边开关芯片处于运行时，通过MCU的AD端口(MCU_AD)诊断低边SCB。对于PWM型低边驱动电路，低边开关芯片(图2中U1)为关闭状态(OFF)时，通过MCU的IO端口(MCU_IO2)诊断低边SCG和OL；对于PWM型低边驱动电路，通过MCU的IO端口(MCU_IO2)可诊断低边SCB、SCG和OL。在SCB、SCG以及OL这三类故障中低边导通状态时的SCB对控制器的损害最大，而低边输出的诊断采用的是MCU的AD端口或IO端口。对于开关型低边驱动电路的低边输出，其诊断策略为通过判断MCU的AD端口采样的电压情况来确定是否存在故障。低边开关芯片导通时，AD端口采样电压高于某电压阈值时判断为SCB故障，低于某阈值时判断为正常工作情况。对于PWM型低边驱动电路的低边输出，其诊断策略为通过判断MCU的IO端口持续几个PWM周期的高低电平变化来确定是否存在故障。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端口电平为持续高时，判断为发生SCB故障；若采样周期内IO端口电平为持续低时，判断为发生SCG故障或OL故障，并且SCG和OL两个故障无法区分。当发生SCB故障时，开关型低边驱动电路以及PWM型低边驱动电路的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。在实际应用中毫秒级别以上的大电流冲击就会有以下风险：烧坏低边开关芯片、烧坏PCB(PrintedCircuitBoard)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。需要说明的是，公开于该专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种过流诊断处理电路以及低边开关电路，用于解决现有技术中发生SCB故障时，诊断时间过长的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种过流诊断处理电路，用于低边驱动电路的故障诊断及处理，所述低边驱动电路具有一低边开关芯片，所述过流诊断处理电路包括采样电路、判断电路以及关断电路；其中，所述采样电路用于采集流过所述低边开关芯片的第一电流；所述判断电路用于接收所述第一电流，并用于判断所述第一电流与第一阈值的大小关系；所述关断电路用于根据判断结果选择对所述低边驱动电路的输入端进行拉低以关断低边输出或保持正常工作状态；所述第一阈值为允许流过所述低边开关芯片的电流最大值。可选地，所述关断电路包括晶体管，所述判断电路的输出端与所述晶体管的控制端连接并用于控制所述晶体管的通断，所述晶体管的另外两端分别与所述低边开关芯片的断流输入端连接以及接地。可选地，所述晶体管包括三极管或MOS管或IGBT。可选地，所述关断电路还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路的两端分别与所述晶体管的控制端以及所述判断电路的输出端连接。可选地，所述第一滤波电路包括第一电阻以及第一电容；其中，所述第一电阻的一端与所述晶体管的控制端连接，所述第一电阻的另一端与所述判断电路的输出端连接；所述第一电容的端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电容的另一端接地。可选地，所述判断电路包括比较器，所述比较器的两个输入端分别用于接收所述第一电流以及所述第一阈值，所述比较器的输出端与所述关断电路连接；所述比较器还具有电源输入端以及接地端，所述电源输入端与第一电源连接，所述接地端接地。可选地，所述判断电路还包括第二滤波电路、阈值获取电路以及第二电阻；所述第二滤波电路用于所述第一电源的输出稳压滤波；所述阈值获取电路用于给所述第一阈值赋值；所述第二电阻用作所述比较器的输出端的上拉电阻。可选地，所述第二滤波电路包括第二电容；所述第二电容的一端与所述第一电源的输出端连接，所述第二电容的另一端接地。可选地，所述阈值获取电路包括第三电阻以及第四电阻；所述第三电阻的一端与所述第一电源连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，并与所述比较器的反相端连接，所述第四电阻的另一端接地。可选地，所述采样电路包括第五电阻以及第三滤波电路，所述第五电阻的一端与所述低边开关芯片连接，并与所述第三滤波电路的输入端连接，所述第五电阻的另一端接地；所述第三滤波电路的输出端与所述比较器的同相端连接。可选地，所述第一阈值为Ir，所述Ir按照以下公式获取：其中，V为所述第一电源的输出电压值，R3为所述第三电阻的阻值，R4为所述第四电阻的阻值，R5为所述第五电阻的阻值，Vr为所述第五电阻两端的电压值。可选地，所述第三滤波电路包括第六电阻以及第三电容；所述第六电阻的一端与所述第五电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第三电容的一端连接，并与所述比较器的同相端连接，所述第三电容的另一端接地。可选地，所述判断电路还包括第一二极管；所述第一二极管的阳极与所述比较器的输出端连接，所述第一二极管的阴极与所述比较器的同相端连接。可选地，所述比较器的输出电压为Vout，所述Vout按照以下公式获取：其中，V1为所述第二电阻连接的上拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过流诊断处理电路，其特征在于，用于低边驱动电路的故障诊断及处理，所述低边驱动电路具有一低边开关芯片，所述过流诊断处理电路包括采样电路、判断电路以及关断电路；其中，/n所述采样电路用于采集流过所述低边开关芯片的第一电流；/n所述判断电路用于接收所述第一电流，并用于判断所述第一电流与第一阈值的大小关系；/n所述关断电路用于根据判断结果选择对所述低边驱动电路的输入端进行拉低以关断低边输出或保持正常工作状态；/n所述第一阈值为允许流过所述低边开关芯片的电流最大值。/n

【技术特征摘要】
1.一种过流诊断处理电路，其特征在于，用于低边驱动电路的故障诊断及处理，所述低边驱动电路具有一低边开关芯片，所述过流诊断处理电路包括采样电路、判断电路以及关断电路；其中，
所述采样电路用于采集流过所述低边开关芯片的第一电流；
所述判断电路用于接收所述第一电流，并用于判断所述第一电流与第一阈值的大小关系；
所述关断电路用于根据判断结果选择对所述低边驱动电路的输入端进行拉低以关断低边输出或保持正常工作状态；
所述第一阈值为允许流过所述低边开关芯片的电流最大值。


2.如权利要求1所述的一种过流诊断处理电路，其特征在于，所述关断电路包括晶体管，所述判断电路的输出端与所述晶体管的控制端连接并用于控制所述晶体管的通断，所述晶体管的另外两端分别与所述低边开关芯片的断流输入端连接以及接地。


3.如权利要求2所述的一种过流诊断处理电路，其特征在于，所述晶体管包括三极管或MOS管或IGBT。


4.如权利要求2所述的一种过流诊断处理电路，其特征在于，所述关断电路还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路的两端分别与所述晶体管的控制端以及所述判断电路的输出端连接。


5.如权利要求4所述的一种过流诊断处理电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括第一电阻以及第一电容；其中，
所述第一电阻的一端与所述晶体管的控制端连接，所述第一电阻的另一端与所述判断电路的输出端连接；
所述第一电容的端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电容的另一端接地。


6.如权利要求1所述的一种过流诊断处理电路，其特征在于，所述判断电路包括比较器，所述比较器的两个输入端分别用于接收所述第一电流以及所述第一阈值，所述比较器的输出端与所述关断电路连接；
所述比较器还具有电源输入端以及接地端，所述电源输入端与第一电源连接，所述接地端接地。


7.如权利要求1所述的一种过流诊断处理电路，其特征在于，所述判断电路还包括第二滤波电路、阈值获取电路以及第二电阻；
所述第二滤波电路用于所述第一电源的输出稳压滤波；
所述阈值获取电路用于给所述第一阈值赋值；
所述第二电阻用作所述比较器的输出端的上拉电阻。


8.如权利要求7所述的一种过流诊断处理电路，其特征在于，所述第二滤波电路包括第二电容；
所述...

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