一种充电桩电子锁驱动电路的制作方法

本发明涉及充电桩领域，具体涉及一种充电桩电子锁驱动电路。

背景技术：

充电桩是一种固定在地面或者墙壁，安装于公共建筑和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种信号的电动汽车充电的装置；充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。

而为了防止充电过程中的意外断开，充电接口和车辆接口都必须具有锁止功能，而充电接口中采用的具有锁止功能的锁止装置就是电子锁，用来防止充电过程的意外断开，从而发生意外。

目前常规的电子锁为脉冲驱动方式，驱动电压为12Vdc，其驱动信号的要求如图1所示，最大驱动电流为1000mA，脉冲范围在600-1000ms，其采用的驱动电路如图2、图3所示，其中图2中的LOCK1为上锁控制信号，与MCU相连，图3中的LCOK2为解锁控制信号，也与MCU相连；LOCK+连接至电子锁的正极，LOCK-连接至电子锁的负极；LOCK1为高电平时，第二继电器K2吸合，电子锁上锁，LOCK2为高电平时，第三继电器K3吸合，电子锁解锁；第二继电器K2和第三继电器K3采用的都是电磁继电器，其反应都会有延迟，固有延时甚至达到10ms，而且因为有延迟的存在，电子锁的驱动信号脉冲无法得到精确控制，导致脉冲宽度误差增大，甚至可达10ms级；而且电磁继电器的价格较贵，导致其成本升高；继电器还需要驱动电压，一般有3V、5V、12V、24V，因此会导致驱动电路的电源较为复杂，使得整个驱动电路的驱动功耗上升，而且继电器和二极管体积较大，导致整个驱动电路体积较大。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种降低驱动延时，提高电子锁信号脉宽的时间控制精度，降低驱动电路成本，缩小驱动电路体积的充电桩电子锁驱动电路。

本发明通过以下技术方案实现：一种充电桩电子锁驱动电路，包括MCU、电子锁输出端子、输出设定模块、输出使能模块、第一隔离驱动模块、第二隔离驱动模块、MOS管开关电路、驱动电源，所述MCU分别连接至输出设定模块和输出使能模块，所述输出设定模块连接至第一隔离驱动模块，所述输出使能模块连接至第二隔离驱动模块，所述第二隔离驱动模块还连接有驱动电源，所述第一隔离驱动模块和第二隔离驱动模块都连接至MOS管开关电路，所述MOS管开关电路连接至电子锁输出端子；所述输出设定模块包括上锁控制信号模块和解锁控制信号模块，所述第一隔离驱动模块包括上锁控制信号隔离驱动模块和解锁控制信号隔离驱动模块，所述上锁控制信号模块连接至上锁控制信号隔离驱动模块，所述上锁控制信号隔离驱动模块再连接至MOS管开关电路，所述解锁控制信号模块连接至解锁控制信号隔离驱动模块，所述解锁控制信号隔离驱动模块也连接至MOS管开关电路；所述上锁控制信号模块包括第六电容和第九电阻，所述第九电阻的一端连接至MCU的LOCK1端，所述第九电阻的一端还连接至第六电容的一端，所述第九电阻和第六电容的另一端都接GND；所述上锁控制信号隔离驱动模块包括第八电阻和第二光耦，所述第八电阻的一端连接到上锁控制信号模块中第六电容的一端，所述第八电阻的另一端连接至第二光耦的第一引脚，所述第二光耦的第二引脚接GND，所述第二光耦的第三引脚接-12V电源，所述第二光耦的第四引脚连接至MOS管开关电路；所述解锁控制信号模块包括第七电容和第十一电阻，所述第十一电阻的一端连接至MCU的LOCK2端，所述第十一电阻的一端还连接至第七电容的一端，，所述第十一电阻和第七电容的另一端都接GND；所述解锁控制信号隔离驱动模块包括第十电阻和第三光耦，所述第十电阻的一端连接到解锁控制信号模块中第七电容的一端，所述第十电阻的另一端连接第三光耦的第一引脚，所述第三光耦的第二引脚接GND，所述第三光耦的第三引脚接-12V电源，所述第三光耦的第四引脚连接至MOS管开关电路；所述输出使能模块包括第三电阻和第一电容，所述第三电阻的一端连接到MCU的LOCKAct端，所述第三电阻的一端还连接第一电容的一端，所述第三电阻和第一电容的另一端都接GND；所述第二隔离驱动模块包括第一光耦和第二电阻，所述第二电阻的一端连接到输出使能模块，所述第二电阻另一端连接到第一光耦的第一引脚，所述第一光耦的第二引脚接GND，所述第一光耦的第三引脚连接至MOS管开关电路，所述第一光耦的第四引脚连接至驱动电源；所述驱动电源包括12V电源和第一电阻，所述12V电源通过第一电阻连接至第一光耦的第四引脚；所述第一电阻为可调电阻；所述MOS管开关电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容，所述第四电阻的一端和第五电阻的一端相互连接并连接至第二隔离驱动模块，所述第四电阻的另一端连接至第二电容的一端，所述第二电容的另一端接-12V电源，所述第二电容的一端还连接至第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极连接到第四电阻的一端，所述第一MOS管的漏极连接至电子锁输出端子的正极；所述第四电阻的另一端还连接第六电阻的一端，所述第六电阻的一端连接第四电容的一端，所述第六电阻的一端还连接第三MOS管的栅极，所述第三MOS管的漏极也连接至电子锁输出端子的正极，所述第四电容的一端还连接至上锁控制信号隔离驱动模块，所述第四电容的另一端连接至第三MOS管的源极，所述第一MOS管的漏极和第三MOS管的漏极相互连接；所述第五电阻的另一端连接第三电容的一端，所述第三电容的另一端-12V电源，所述第三电容的一端还连接至第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的源极连接第五电阻的一端，所述第二MOS管的漏极连接至电子锁输出端子的负极，所述第五电阻的另一端还连接至第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端连接第五电容的一端，所述第五电容的一端还连接至解锁控制信号隔离驱动模块，所述第七电阻的另一端还连接至第四MOS管的栅极，所述第四MOS管的漏极连接至电子锁输出端子的负极，所述第五电容的另一端连接至第四MOS管源极；所述第四MOS管的漏极和第二MOS管的漏极相互连接，所述第四MOS管的源极和第三MOS管的源极相互连接并接-12V电源；所述第一MOS管和第二MOS管为P沟道增强型场效应管，所述第三MOS管和第四MOS管为N沟道增强型场效应管；所述第一MOS管和第二MOS管的型号为DTS4501，所述第三MOS管和第四MOS管的型号为DTS3400。

本发明采用MOS管开关代替传统的电磁式继电器开关，不仅降低了电路的整体成本，缩小电路的体积，而且降低电路的固有延时，就能提高电子锁信号脉宽的时间控制精度；而且MCU的信号电压和MOS管的驱动电压可以保持一致，无需其它的驱动电压，降低了电路的功耗，并且增加了输出使能模块作为电子锁使能信号，防止信号拨动引起的误操作，提高电路的抗干扰性。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：1）采用MOS管开关代替电磁式继电器开关，降低电路的延时；2）MCU能精确控制驱动信号脉宽；3）MOS管价格低，降低了整个驱动电路硬件成本；4）MOS管体积较小，缩小了电路的整体体积；5）MOS管的驱动电压和MCU的信号电压保持一致，无需其它驱动电压，降低了电路的功耗；6）增加输出使能模块作为电子锁使能信号，提高电路的抗干扰性。

附图说明

图1为常规电子锁的驱动信号要求的电压图。

图2为常规电子锁的上锁控制驱动电路。

图3为常规电子锁的解锁信号驱动电路。

图4为本发明的模块框示图。

图5为本发明的电路原理图。

图6为本发明的输出信号真值表。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，对本发明作进一步描述。

见图1至图6，一种充电桩电子锁驱动电路，包括MCU、电子锁输出端子、输出设定模块、输出使能模块、第一隔离驱动模块、第二隔离驱动模块、MOS管开关电路、驱动电源，所述MCU分别连接至输出设定模块和输出使能模块，所述输出设定模块连接至第一隔离驱动模块，所述输出使能模块连接至第二隔离驱动模块，所述第二隔离驱动模块还连接有驱动电源，所述第一隔离驱动模块和第二隔离驱动模块都连接至MOS管开关电路，所述MOS管开关电路连接至电子锁输出端子；所述输出设定模块包括上锁控制信号模块和解锁控制信号模块，所述第一隔离驱动模块包括上锁控制信号隔离驱动模块和解锁控制信号隔离驱动模块，所述上锁控制信号模块连接至上锁控制信号隔离驱动模块，所述上锁控制信号隔离驱动模块再连接至MOS管开关电路，所述解锁控制信号模块连接至解锁控制信号隔离驱动模块，所述解锁控制信号隔离驱动模块也连接至MOS管开关电路；所述上锁控制信号模块包括第六电容C6和第九电阻R9，所述第九电阻R9的一端连接至MCU的LOCK1端，所述第九电阻R9的一端还连接至第六电容C6的一端，所述第九电阻R9和第六电容C6的另一端都接GND；所述上锁控制信号隔离驱动模块包括第八电阻R8和第二光耦E2，所述第八电阻R8的一端连接到上锁控制信号模块中第六电容C6的一端，所述第八电阻R8的另一端连接至第二光耦E2的第一引脚，所述第二光耦E2的第二引脚接GND，所述第二光耦E2的第三引脚接-12V电源，所述第二光耦E2的第四引脚连接至MOS管开关电路；所述解锁控制信号模块包括第七电容C7和第十一电阻R11，所述第十一电阻R11的一端连接至MCU的LOCK2端，所述第十一电阻R11的一端还连接至第七电容C7的一端，，所述第十一电阻R11和第七电容C7的另一端都接GND；所述解锁控制信号隔离驱动模块包括第十电阻R10和第三光耦E3，所述第十电阻R10的一端连接到解锁控制信号模块中第七电容C7的一端，所述第十电阻R10的另一端连接第三光耦E3的第一引脚，所述第三光耦E3的第二引脚接GND，所述第三光耦E3的第三引脚接-12V电源，所述第三光耦E3的第四引脚连接至MOS管开关电路；所述输出使能模块包括第三电阻R3和第一电容C1，所述第三电阻R3的一端连接到MCU的LOCKAct端，所述第三电阻R3的一端还连接第一电容C1的一端，所述第三电阻R3和第一电容C1的另一端都接GND；所述第二隔离驱动模块包括第一光耦E1和第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端连接到输出使能模块，所述第二电阻R2另一端连接到第一光耦E1的第一引脚，所述第一光耦E1的第二引脚接GND，所述第一光耦E1的第三引脚连接至MOS管开关电路，所述第一光耦E1的第四引脚连接至驱动电源；所述驱动电源包括12V电源和第一电阻R1，所述12V电源通过第一电阻R1连接至第一光耦E1的第四引脚；所述第一电阻R1为可调电阻；所述MOS管开关电路包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5，所述第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端相互连接并连接至第二隔离驱动模块，所述第四电阻R4的另一端连接至第二电容C2的一端，所述第二电容C2的另一端接-12V电源，所述第二电容C2的一端还连接至第一MOS管Q1的栅极，所述第一MOS管Q1的源极连接到第四电阻R4的一端，所述第一MOS管Q1的漏极连接至电子锁输出端子的正极；所述第四电阻R4的另一端还连接第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的一端连接第四电容C4的一端，所述第六电阻R6的一端还连接第三MOS管Q3的栅极，所述第三MOS管Q3的漏极也连接至电子锁输出端子的正极，所述第四电容C4的一端还连接至上锁控制信号隔离驱动模块，所述第四电容C4的另一端连接至第三MOS管Q3的源极，所述第一MOS管Q1的漏极和第三MOS管Q3的漏极相互连接；所述第五电阻R5的另一端连接第三电容C3的一端，所述第三电容C3的另一端-12V电源，所述第三电容C3的一端还连接至第二MOS管Q2的栅极，所述第二MOS管Q2的源极连接第五电阻R5的一端，所述第二MOS管Q2的漏极连接至电子锁输出端子的负极，所述第五电阻R5的另一端还连接至第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端连接第五电容C5的一端，所述第五电容C5的一端还连接至解锁控制信号隔离驱动模块，所述第七电阻R7的另一端还连接至第四MOS管Q4的栅极，所述第四MOS管Q4的漏极连接至电子锁输出端子的负极，所述第五电容C5的另一端连接至第四MOS管Q4源极；所述第四MOS管Q4的漏极和第二MOS管Q2的漏极相互连接，所述第四MOS管Q4的源极和第三MOS管Q3的源极相互连接并接-12V电源；所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2为P沟道增强型场效应管，所述第三MOS管Q3和第四MOS管Q4为N沟道增强型场效应管；所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的型号为DTS4501，所述第三MOS管Q3和第四MOS管Q4的型号为DTS3400。

本实施方式中，所述第一电阻R1为可调电阻，电源通过第一电阻R1进入MOS管开关电路作为电子锁驱动电源，第一电阻R1用于限制电子锁的最大驱动电流。

本实施方式中，+12V电源和-12V电源为电子锁的驱动电源，最大输出电流达到1000mA；MCU通过LOCKAct端、LOCK1端和LOCK2端输出控制信号，其电子锁的正极为LOCK+，电子锁的负极为LOCK-。

本实施方式中，当需要给电子锁正脉冲以上锁时，LOCKAct端与LOCK1端置高电平，LOCK2端置低电平；第一光耦E1与第二光耦E2就导通，此时第一MOS管Q1与第三MOS管Q3的栅极就为低电平，第一MOS管Q1就会打开，第三MOS管Q3则会关闭，电子锁的正极LOCK+端口就有+12V电压；第三光耦E3关闭，此时第二MOS管Q2与第四MOS管Q4的栅极都为高电平，第二MOS管Q2就会关闭，第四MOS管Q4则会打开，电子锁的负极LOCK-端口就有-12V电压，电路就会放出正脉冲；这时LOCKAct端置低电平时，关闭电源，则停止正脉冲输出；此过程可完成充电桩电子锁上锁过程。

本实施方式中，当需要给电子锁负脉冲以解锁时，LOCKAct端与LOCK2端置高电平，LOCK1端置低电平；第一光耦E1导通，第二光耦E2关闭，此时第一MOS管Q1与第三MOS管Q3的栅极就为高电平，第一MOS管Q1就会关闭，第三MOS管Q3则会打开，电子锁的正极LOCK+端口就有-12V电压； 第三光耦E3都导通，第二MOS管Q2与第四MOS管Q4的栅极则为低电平，第二MOS管Q2就会打开，第四MOS管Q4则会关闭，电子锁的负极LOCK-端口就有+12V电压，电路就会放出负脉冲；这时LOCKAct端置低电平时，关闭电源，则停止负脉冲输出；此过程可完成充电桩电子锁解锁过程。

本实施方式中，第一光耦E1、第二光耦E2和第三光耦E3都为TLP127光耦。

本实施方式中，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2为P沟道增强型场效应管，最大延时为30ns，第三MOS管Q3和第四MOS管Q4为N沟道增强型场效应管，最大延时为75ns，光耦的延时则不大于80us，整个电路总延时不会大于0.1ms，相比电磁继电器的10ms固有延时则大大降低；这样就可以使得MCU精确控制驱动信号的脉宽，精度达到±0.1ms；而且MOS管的驱动电压与MCU的信号电压保持一致，无需其他驱动电压，MOS管单体驱动电流最大250uA，单体体功耗不足1mW；光耦的功耗约为15mW，整个电路功耗约为35mW，降低了电路的总体功耗；而且采用MOS管代替电磁继电器驱动方式，其电路面积可降至25%、电路高度可下降至25%。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。