[發(fā)明專利]過流診斷處理電路以及低邊驅動電路

在審

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• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112736859A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 吳宏達;汪勃佑;盧林輝;黃騰云;劉斌彬;李春紅
• 申請（專利權）人: 聯(lián)合汽車電子有限公司
• 主分類號: H02H7/20
• 分類號: H02H7/20;H02H9/02
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發(fā)明公開了一種過流診斷處理電路以及低邊驅動電路，利用限流晶體管和晶體管控制電路配合以在所述低邊驅動電路發(fā)生過流故障時，調(diào)整流過所述低邊開關的電流大小。通過所述限流晶體管和所述晶體管控制電路的配合，可以實現(xiàn)在所述低邊驅動電路發(fā)生過流故障時，對所述低邊開關進行限流保護。由于故障診斷和處理過程并未利用MCU，而限流晶體管的開關速度為納秒級，當發(fā)生過流故障時，所述過流故障診斷處理電路的硬件響應時間最長也僅有微秒級。無需軟件做任何操作，且響應快，對電路功耗要求低，從而避免了對電路器件的損壞，提高了安全性。

技術領域

本發(fā)明涉及電路領域，尤其是涉及一種過流診斷處理電路以及低邊驅動電路。

背景技術

低邊驅動電路是一種用于向其它控制器提供長高電平信號、長低電平信號或PWM(Pulse width modulation)信號的電路設計，請參考圖1，圖1為一種典型的低邊驅動電路。其中U1為低邊開關；R1為下拉電阻，在驅動之前默認拉低狀態(tài)；R2為限流電阻，C1為輸入濾波電容，R2與C1構成濾波電路；R3為限流分壓電阻，R4為下拉分壓電阻，R3和R4構成分壓診斷電路；R5為限流電阻，C2為診斷電路的濾波電容，R5與C2構成濾波電路；D1為雙向ESD(Electro-Static Discharge)二極管，C3為ESD電容，D1和C3用來保護低邊開關在ESD沖擊時不受損壞。此外，In為電路的控制輸入信號，來源于MCU(Microcontroller Unit，控制芯片)輸出；DiagOut為電路的診斷輸出信號，MCU通過采樣DiagOut的電壓狀態(tài)來判斷是否存在故障；R_load為負載端的上拉電阻，與控制器的Output相連，Output為控制器的輸出信號，為負載端提供電壓狀態(tài)。

目前，低邊驅動電路的故障診斷主要有SCB(短路到電源)、SCG(短路到地)和OL(開路)，對于不同的應用情況，其診斷需求也有所不同。當?shù)瓦咈寗与娐窇糜谳敵鲩L高電平信號和長低電平信號時，若低邊開關關斷(Output長高)，則MCU通過采樣DiagOut電壓，診斷低邊驅動電路是否存在SCG和OL故障；若低邊開關導通(Output長低)，則MCU通過采樣DiagOut電壓模擬值診斷低邊驅動電路是否存在SCB故障。當?shù)瓦咈寗与娐窇糜谳敵鯬WM信號時，在一個采樣周期內(nèi)，MCU通過采樣Diagout的電壓狀態(tài)可診斷低邊驅動電路是否存在SCB、SCG和OL。MCU通過采樣DiagOut電壓狀態(tài)診斷出相應的故障，做出相應的后處理。低邊驅動電路的診斷策略為MCU通過AD端口采樣DiagOut電壓狀態(tài)來確定是否存在故障：對于輸出常高、常低電平信號的低邊電路，當?shù)瓦呴_關導通時，若沒有發(fā)生任何故障，MCU應采樣到低于某閾值的電壓值，而若MCU采樣得到DiagOut電壓高于此閾值時則可判斷低邊驅動電路發(fā)生SCB故障；對于輸出PWM信號的低邊驅動電路，當采樣周期內(nèi)有高低電平變化時，則判斷為正常情況，若采樣周期內(nèi)DiagOut電壓使MCU的I/O口保持常高時，則判斷低邊驅動電路發(fā)生SCB故障。

在SCB(短路到電源)、SCG(短路到地)和OL(開路)這三類故障中，SCB在低邊驅動電路導通狀態(tài)時對控制器的損害最大。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)利用現(xiàn)有技術中提出的故障診斷電路時存在以下問題：若發(fā)生SCB故障，該電路的診斷及處理時間需要幾毫秒甚至幾十毫秒，而且在發(fā)生故障期間的短路電流可以達數(shù)十安培，毫秒級別以上的大電流沖擊會有以下風險：燒壞低邊開關、燒壞PCB走線、超過功能安全所要求的關斷時間所引發(fā)的其它安全風險問題。綜上可知，現(xiàn)有技術提出的故障診斷電路的故障確認及關斷的時效性很差，會有損壞電路器件的風險。

因此，需要提出一種可以提高故障確認以及關斷時效性的方案。

需要說明的是，公開于該發(fā)明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種過流診斷處理電路以及低邊驅動電路，用于解決現(xiàn)有技術中存在故障確認及關斷的時效性很差，會有損壞電路器件風險的問題。