一種採用分立元件實現的高邊驅動過流保護電路的製作方法

2023-10-05 21:35:49 2

本發明涉及高邊驅動保護，特別涉及一種採用分立元件實現的高邊驅動過流保護電路。

背景技術：

在工程機械車輛應用中，很多客戶需要用到高邊驅動輸出功能，這對車輛的布線帶來便利——用戶只需要將用電負載一端接到高邊驅動輸出端，另一端接到車輛自身的大鐵即可。但目前市場上高邊驅動的方案輸出電流（3安培以下）及輸出電壓（40伏以下）都比較小，有的沒有驅動輸出過流保護功能，無法滿足特定的需求，且絕大多數都是採用專業集成電路實現，成本不具有任何優勢。

技術實現要素：

本發明目的是：提供一種採用分立元件實現的高邊驅動過流保護電路。輸出過流時，自動保護響應速度快，不會對產品自生及車輛造成任何損傷，且成本較低。

本發明的技術方案是：

一種採用分立元件實現的高邊驅動過流保護電路，所述高邊驅動的電路採用MOSFET功率管Q2，過流保護電路包括與高邊驅動輸出電流串聯的電流檢測電路，所述電流檢測電路的輸出電平連接電壓比較器U1的輸入端，電壓比較器的輸出端通過開關管連接控制高邊驅動電路的MOSFET功率管關閉和導通。

優選的，所述電壓比較器還通過光耦器件U23-A連接到單片機，所述單片機通過光耦器件U23-A連接到開關管，進而控制高邊驅動電路的MOSFET功率管Q2關閉和導通。

優選的，所述的MOSFET功率管Q2的源極連接高邊驅動的高電壓端，漏極通過串聯的電阻R12輸出驅動電流，柵極作為控制端通過電阻R4連接柵極驅動電源的正極VCP+，電阻R12構成電流檢測電路。

優選的，所述電阻R12的輸出電平連接電壓比較器U1的反相輸入端，U1的正相輸入端輸入參考電壓。

優選的，所述開關管採用PNP三極體Q3，Q3的集電極接低電平，發射極連接Q2的柵極，基極分別通過電阻R5連接發射極、通過電容C5連接集電極，電壓比較器U1的輸出端通過二極體D1連接三極體Q3的基極。

優選的，所述柵極驅動電源包括由耦合電感L3-A、整流二極體D2、電阻R6及穩壓管D4構成的串聯迴路，產生一個始終高於Q2功率MOSFET源極電壓的VCP+電壓。

本發明的優點是：

本發明所提供的採用分立元件實現的高邊驅動過流保護電路，高邊驅動輸出電流大，最高輸出電流可達到18安培，工作電壓可達到100伏，輸出過流時，自動保護響應速度快，不會對產品自生及車輛造成任何損傷，且成本較低。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

圖1為本發明所提供的採用分立元件實現的高邊驅動過流保護電路原理圖。

具體實施方式

本發明已經成功應用某產品上，正常工作時，驅動能夠可靠輸出高達18安培的電流，在驅動發生過流時，電路可以在4微秒之內自動關閉驅動輸出，實現產品自身及對車輛的保護功能。

本發明所揭示的採用分立元件實現的高邊驅動過流保護電路的原理圖電路的連接關係，如圖1所示。所述高邊驅動的電路採用MOSFET功率管Q2，過流保護電路包括與高邊驅動輸出電流串聯的電流檢測電路，所述的MOSFET功率管Q2的源極連接高邊驅動的高電壓端，漏極通過串聯的電阻R12輸出驅動電流，柵極作為控制端通過電阻R4連接柵極驅動電源的正極VCP+，電阻R12構成電流檢測電路，用來檢測從J3-1輸出的驅動電流。所述電阻R12的輸出電平連接電壓比較器U1的反相輸入端，U1的正相輸入端輸入參考電壓。電壓比較器的輸出端通過開關管連接控制高邊驅動電路的MOSFET功率管關閉和導通。所述開關管採用PNP三極體Q3，Q3的集電極接低電平，發射極連接Q2的柵極，基極分別通過電阻R5連接發射極、通過電容C5連接集電極，電壓比較器U1的輸出端通過二極體D1連接三極體Q3的基極。當電流過大時，R12的壓降變大，造成比較器U1輸出為低電平，該低電平通過D1使三極體Q3導通，從而使MOSFET功率管Q2關閉，切斷輸出。

另外，所述電壓比較器還通過光耦器件U23-A連接到單片機，所述單片機通過光耦器件U23-A連接到開關管，進而控制高邊驅動電路的MOSFET功率管Q2關閉和導通。U1輸出的低電平通過光耦U23-A使J1-1也輸出低電平，該低電平可以連接到單片機，當單片機檢測到該低電平後，通過J2-1控制U23-B光耦導通，從而通過單片機關閉Q2功率MOSFET管的輸出功能，並通知客戶檢修。

類似通過檢流電阻R12檢測過流的方法也可通過差分放大器方法來實現電流檢測，但極少有這種差分放大器的輸入腳能夠承受100伏的電壓，即使有，價格也極其昂貴。

本發明的保護電路還巧妙的使用了耦合電感產生Q2功率MOSFET柵極驅動電壓。所述柵極驅動電源包括由耦合電感L3-A、整流二極體D2、電阻R6及穩壓管D4構成的串聯迴路，當產品上電後，通過耦合電感L3-A、二極體D2、電阻R6及穩壓管D4產生一個始終高於Q2功率MOSFET源極的VCP+電壓。沒有專門設計一個電荷泵電路，電路簡單可靠，且成本較低。

上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。