专利名称：一种带短路保护的高边开关输出电路的制作方法
技术领域：
一种带短路保护的高边开关输出电路技术领域[0001]本实用新型主要涉及高边开关电路，尤其涉及一种带短路保护的高边开关输出电 路。技术背景[0002]空调控制器中常常需要输出低电平或高电平来发出压缩机请求等信号，在接口端 是微处理器检测的情况下，都是采用专用的低边开关或高边开关去驱动。专用驱动芯片一 般较为昂贵，目前也有采用NPN三极管配合PNP三极管取代高边开关，但无法通过短路稳定 性试验。在电路对地短路时，由于无限流措施，瞬间电流过大，三极管随即烧坏，无可恢复， 功能输出异常。发明内容[0003]本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足和缺点，提供一种带短路保护的 闻边开关输出电路。[0004]本实用新型的目的通过下述技术方案来实现一种带短路保护的高边开关输出电 路，包括第一开关管、第二开关管、采集流过第二开关管的电流信号并将该电流信号转换为 电压信号的采样电路、以及在所述电压信号大于或等于预设值时关断所述第二开关管的保 护电路。其中，所述第一开关管的控制端与控制信号输入端相连，其第一端通过电阻与第二 开关管的控制端相连，其第二端接地。所述第二开关管的第一端与控制信号输出端相连，向 控制信号输出端输出高电平或高阻信号，其第二端通过采样电路与恒压源相连。所述保护 电路包括第三开关管、第一电阻和第二电阻；所述第三开关管的控制端与第一和第二电阻 的连接点相连，其第一端与第二开关管的控制端相连，其第二端与所述恒压源相连；所述第 一和第二电阻组成的串联支路与采样电路并联。[0005]优选的，所述第一开关管为NPN型三极管，所述第二开关管为PNP型三极管；其中 三极管的基极为其控制端，其集电极为其第一端，其发射极为其第二端。[0006]优选的，所述采样电路包括采样电阻，采样电阻的一端与第二开关管的第二端相 连，另一端与所述恒压源相连。[0007]优选的，所述第三开关管为PNP型三极管，其基极为其控制端，其集电极为其第一 端，其发射极为其第二端。[0008]本实用新型带有短路保护的高边开关输出电路具有过流短路保护功能，电路结构 简单，仅包括开关管、电阻和采样电路，成本非常低廉。此外，电路参数能根据需要调整，比 采用专用芯片驱动更加灵活。本电路适用于输出高电平驱动汽车电子控制单元(ECU)分压 检测单元和小电流继电器等电器电路。
[0009]图1为本实用新型一实施例的带有短路保护的高边开关输出电路的电路结构原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。[0011]如图1所示，一较佳实施例中，带短路保护的高边开关输出电路主要包括第一开关管、第二开关管、采样电路和保护电路。本实施例中，该高边开关输出电路应用于汽车空调控制器，用于根据空调控制器的控制信号向汽车微控制器(MCU)或汽车电子控制单元 (ECU)输出对应的高电平或者高阻信号。因此，该高边开关输出电路的控制信号输入端与空调控制器的一个信号输出端CTRL相连，其控制信号输出端output与MCU或E⑶的一个信号输入端相连。[0012]其中，第一开关管的控制端与控制信号输出端CTRL相连，其第一端通过第三电阻 R3与第二开关管的控制端相连，其第二端接地。第二开关管的第一端与控制信号输出端 output相连，用于向控制信号输出端output输出高电平或高阻信号，其第二端通过采样电路与恒压源VBAT相连。本实施例中，第一开关管为NPN型三极管，第二开关管为PNP型三极管，三极管的基极为其控制端，三极管的集电极为其第一端，三极管的发射极为其第二端。[0013]采样电路用于采集流过第二开关管的电流信号并将该电流信号转换为电压信号。 本实施例中，采样电路用于采集流过第二开关管集电极和发射极的电流，其包括一阻值远小于1ΚΩ的第四电阻，例如10Ω的电阻。第四电阻一端与第二开关管的发射极相连，另一端接恒压源VABT，从而实时检测流过第二开关管的电流，并输出电压信号。[0014]保护电路用于在采样电路输出的电压信号大于或等于预设值时关断第二开关管， 从而有效防止流过第二开关管的电流太大，导致第二开关管坏掉。本实施例中，保护电路包括第三开关管、第一电阻Rl和第二电阻R2。第三开关管的控制端与第一电阻Rl和第二电阻R2的连接点相连，其第一端与第二开关管的控制端相连，其第二端与恒压源VBAT相连。 本实施例中，第三开关管为PNP型三极管，其基极为其控制端，其集电极为其第一端，其发射极为其第二端。第一和第二电阻组成的串联支路与采样电路并联。[0015]工作中，汽车空调控制器判断需要输出高电平信号时，其通过信号输出端CTRL向高边开关输出电路的控制信号输入端输出一高电平，使第一开关管正常导通，从而第二开关管也导通，向控制信号输出端output输出一高电平，该高电平电压与恒压源VBAT输出基本相同。此时电路正常工作，保护电路不起作用。[0016]当控制信号输出端output对地短路时，流过第二开关管的电流将会快速增大，则采样电路两端的电压(也即第一和第二电阻R1、R2组成的串联支路两端的电压)相应增大， 对应的，第三开关管的控制端与第二端电压相应增大。当采样电路两端的电压达到预设值时，保护电路会启动，第三开关管导通，将第二开关管控制端电压拉高(接恒压源VBAT)，从而第二开关管截止，将第二开关管的功耗控制在规定的范围内，避免元件的损坏。当第二开关管截止后，采样电路两端的电压变为0V，则保护电路停止工作，第三开关管截止，第一和第二开关管重新受信号输出端CTRL的控制。当短路撤销后，采样电路输出端电压低于预设门限值，则保护电路停止工作，第三开关管截止，第一和第二开关管重新受信号输出端CTRL 的控制。[0017]本领域技术人员可以理解的，保护电路的电阻匹配值可以改变，当改变电阻值时， 保护电路开启的门限值也会随之改变，这样就可以灵活地控制电路的电流，达到输出电流 值的最大化。[0018]采样电路采用很小的阻抗，不会影响到电路的输出阻抗，在其他电路参数不变的 情况下，不会影响到输出功率。[0019]综上，本实用新型带有短路保护的高边开关输出电路具有过流短路保护功能，电 路结构简单，仅包括开关管、电阻和采样电路，成本非常低廉。此外，电路参数能根据需要调 整，比采用专用芯片驱动更加灵活，适用于输出高电平驱动汽车电子控制单元(ECU)分压检 测单元和小电流继电器等电器电路。[0020]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述 实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、代 替、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种带短路保护的高边开关输出电路，其特征在于，包括 第一开关管、第二开关管、采集流过第二开关管的电流信号并将该电流信号转换为电压信号的采样电路、以及在所述电压信号大于或等于预设值时关断所述第二开关管的保护电路； 其中，所述第一开关管的控制端与控制信号输入端相连，其第一端通过电阻与第二开关管的控制端相连，其第二端接地；所述第二开关管的第一端与控制信号输出端相连，向控制信号输出端输出高电平或高阻信号，其第二端通过采样电路与恒压源相连； 所述保护电路包括第三开关管、第一电阻和第二电阻；所述第三开关管的控制端与第一和第二电阻的连接点相连，其第一端与第二开关管的控制端相连，其第二端与所述恒压源相连；所述第一和第二电阻组成的串联支路与采样电路并联。
2.根据权利要求1所述高边开关输出电路，其特征在于，所述第一开关管为NPN型三极管，所述第二开关管为PNP型三极管；其中三极管的基极为其控制端，其集电极为其第一端，其发射极为其第二端。
3.根据权利要求2所述的高边开关输出电路，其特征在于所述采样电路包括采样电阻，采样电阻的一端与第二开关管的第二端相连，另一端与所述恒压源相连。
4.根据权利要求1所述的高边开关输出电路，其特征在于所述第三开关管为PNP型三极管，其基极为其控制端，其集电极为其第一端，其发射极为其第二端。
专利摘要本实用新型一种带短路保护的高边开关输出电路，其特征在于，包括第一开关管、第二开关管、采集流过第二开关管的电流信号并将该电流信号转换为电压信号的采样电路、以及在所述电压信号大于或等于预设值时关断所述第二开关管的保护电路。本实用新型适用于输出高电平驱动汽车电子控制单元(ECU)分压检测单元和小电流继电器等电器电路。本实用新型一种带有短路保护的高边开关输出电路具有过流短路保护功能，电路结构简单，仅包括开关管、电阻和采样电路，成本非常低廉。此外，电路参数能根据需要调整，比采用专用芯片驱动更加灵活。
文档编号H03K19/0175GK202841092SQ20122038750
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月7日 优先权日2012年8月7日
发明者李小龙, 付源, 钟启兴 申请人:惠州市德赛西威汽车电子有限公司