低压电源掉电保护电路及低压电源掉电保护装置的制作方法

本实用新型涉及电动汽车
技术领域：
，特别涉及一种低压电源掉电保护电路及低压电源掉电保护装置。
背景技术：
：随着电动汽车的普及，电动汽车的安全性受到越来越高的重视。具体而言，当电驱动系统出现安全故障，例如出现违背转矩安全的故障时，电驱动系统应进入安全状态，即asc(activeshortcircuit，主动短路)或freewheeling。其中，电驱动系统进入安全状态的路径通常分为三个层级：转矩控制层级(软件范畴)、转矩监控层级(软件范畴)、mcu(microcontrolunit)监控层级(硬件范畴)。mcu监控层级完全由硬件触发、不受软件控制，以保证在mcu失效的情况下依然能够执行asc操作。电驱动系统在运行中，一旦低压电源掉电，会通过mcu监控层级触发执行asc，而此时由于低压电源掉电，驱动电源输出电压跌落，导致驱动电压不足，在驱动电压不足的情况下执行asc操作会导致igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)损坏，为了防止这种情况下电驱动系统执行asc操作时损坏igbt，往往会备份驱动电源，采用额外的一路驱动电源从高压动力电池取电。但是，增加备份电源会导致电驱动系统成本增加、pcb面积增大。技术实现要素：本实用新型提供一种低压电源掉电保护电路及低压电源掉电保护装置，旨在解决在低压电源掉电时电驱动系统执行主动短路操作导致绝缘栅双极型晶体管损坏的技术问题。为实现上述目的，本实用新型提供一种低压电源掉电保护电路，所述低压电源掉电保护电路包括与第一低压电源连通的第一电源输入端、与第二低压电源连通的第二电源输入端、比较开关电路和执行电路；所述比较开关电路的第一比较端与所述第一电源输入端连接，所述比较开关电路的第二比较端与所述第二电源输入端连接，所述比较开关电路的电源输入端与所述第一低压电源连通，所述比较开关电路的电源输出端与所述执行电路的电源端连接；所述比较开关电路，用于在所述第二低压电源掉电时，根据预定的方式断开所述执行电路的输入电源，以使所述执行电路停止执行主动短路操作。可选地，所述比较开关电路的电源输入端与所述第一电源输入端连接。可选地，所述比较开关电路包括比较电路和开关电路；所述比较电路的正输入端为所述比较开关电路的第一比较端，所述比较电路的负输入端为所述比较开关电路的第二比较端，所述比较电路的输出端与所述开关电路的受控端连接；所述开关电路的电源输入端为所述比较开关电路的电源输入端，所述开关电路的电源输出端为所述比较开关电路的电源输出端。可选地，所述开关电路包括第一电阻、第二电阻和第一晶体管；所述第一电阻的第一端与所述第一电源输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第一端为所述开关电路的受控端，所述第二电阻的第二端与所述第一晶体管的受控端连接；所述第一晶体管的输入端为所述开关电路的电源输入端，所述第一晶体管的输出端为所述开关电路的电源输出端。可选地，所述低压电源掉电保护电路还包括信号检测电路和执行信号输入端；所述信号检测电路的输入端与所述执行信号输入端连接，所述信号检测电路的输出端与所述执行电路的信号输入端连接。可选地，所述信号检测电路包括第三电源输入端、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容和第二晶体管；所述第三电阻的第一端为所述信号检测电路的输入端，所述第三电阻的第二端与所述第二晶体管的受控端连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接；所述第四电阻的第二端、所述第二晶体管的输出端及所述第一电容的第二端接地；所述第五电阻的第一端与所述第三电源输入端连接，所述第五电阻的第二端为所述信号检测电路的输出端，所述第五电阻的第二端与所述第二晶体管的输入端连接；所述第五电阻的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。可选地，所述执行电路包括数字隔离器和主动短路执行电路；所述数字隔离器的电源端为所述执行电路的电源端，所述数字隔离器的信号输入端为所述执行电路的信号输入端，所述数字隔离器的信号输出端与所述主动短路执行电路的输入端连接。可选地，所述低压电源掉电保护电路还包括稳压电路；所述稳压电路的输入端与所述第一低压电源连接，所述稳压电路的输出端与所述第一电源输入端连接。可选地，所述稳压电路包括第六电阻、稳压二极管和第三电容；所述第六电阻的第一端与所述第一低压电源连接，所述第六电阻的第二端与所述第一电源输入端连接，所述第六电阻的第二端与所述稳压二极管的负极及所述第三电容的第一端连接；所述稳压二极管的正极及所述第三电容的第二端接地。可选地，所述低压电源掉电保护电路还包括emc滤波电路、防反接电路和滤波电路；所述emc滤波电路的输入端与所述第二低压电源连接，所述emc滤波电路的输出端与所述防反接电路的输入端连接，所述防反接电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述第二电源输入端连接。为实现上述目的，本实用新型还提供一种低压电源掉电保护装置，所述低压电源掉电保护装置包括如上任一项所述的低压电源掉电保护电路。本实用新型的技术方案，电动汽车的蓄电池掉电会触发比较开关电路关断，通过比较开关电路关断来切断执行电路的供电，使执行电路不执行asc操作，从而可以避免在驱动电压不足的情况下执行asc操作导致igbt被损坏。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型低压电源掉电保护电路一实施例的结构框图；图2为图1中比较开关电路一实施例的电路结构示意图；图3为本实用新型低压电源掉电保护电路另一实施例的结构框图；图4为图3中信号检测电路一实施例的电路结构示意图；图5为图3中执行电路一实施例的结构框图；图6为本实用新型低压电源掉电保护电路又一实施例的结构框图。附图标号说明：vin1第一低压电源vin2第二低压电源v1第一电源输入端v2第二电源输入端v3第三电源输入端in执行信号输入端10比较开关电路20执行电路30信号检测电路40稳压电路50emc滤波电路60防反接电路70滤波电路r1～r7第一电阻～第七电阻t稳压二极管c1～c3第一电容～第三电容q1第一晶体管q2第二晶体管101比较电路102开关电路201数字隔离器202主动短路执行电路本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。图1为本实用新型低压电源掉电保护电路一实施例的结构框图。参照图1，该低压电源掉电保护电路包括与第一低压电源vin1连通的第一电源输入端v1、与第二低压电源vin2连通的第二电源输入端v2、比较开关电路10和执行电路30；该比较开关电路10的第一比较端与该第一电源输入端v1连接，该比较开关电路10的第二比较端与该第二电源输入端v2连接，而比较开关电路10的电源输入端与该第一低压电源vin1连通，而比较开关电路10的电源输出端与该执行电路20的电源端连接。该比较开关电路10，具有关断和导通两种状态，其具有以下特性：在比较开关电路10的第一比较端的电压大于其第二比较端的电压时，比较开关电路10关断；在比较开关电路10的第一比较端的电压小于其第二比较端的电压时，比较开关电路10导通。该执行电路20，为硬件asc(主动短路)执行电路，用于在比较开关电路10导通时，根据外部输入的执行信号执行asc操作。该第二电源输入端v2输入的电压由电动汽车内的蓄电池正极(kl30)，即第二低压电源vin2经过一emc滤波电路50、一防反接电路60以及一滤波电路70提供。需要注意的是，本实施例中，与第一电源输入端v1所连通的第一低压电源vin1取自与硬件asc触发无关，且掉电速度相对缓慢的弱电侧电源，例如，设定硬件asc的触发信号由sbc(singleboardcomputer，单板计算机)提供，第二低压电源vin2也由sbc提供，那么，与第一电源输入端v1连通且为第一电源输入端v1供电的第一低压电源vin1选择非sbc产生的低压电源，且选择非sbc产生的低压电源中掉电速度最缓慢的一路低压电源；即为第一电源输入端v1供电的第一低压电源不从sbc产生的低压电源中选择。如此设置，对于非电动汽车蓄电池掉电的情况，由于与第一电源输入端v1所连通的第一低压电源vin1与硬件asc触发无关，那么，就可以避免共因失效，使得执行电路20可以正常执行asc操作。可选的，在一具体实施例中，该第一电源输入端v1可以直接与比较开关电路10的电源输入端连接，使得第一电源输入端v1输入的电压既作为比较开关电路10的参考电压，也用于为执行电路20供电。当然，该比较开关电路10的电源输入端也可以与其他低压电源连通或者连接，其中，此处所述的其他低压电源选自与硬件asc触发无关，且掉电速度相对缓慢的弱电侧电源。具体的工作原理如下：在电动汽车的kl30(蓄电池正极)处于非掉电状态时，即第二低压电源vin2不掉电时，第二电源输入端v2输入的电压正常，具体的，第二电源输入端v2输入的电压大于第一电源输入端v1输入的电压，比较开关电路10导通。在比较开关电路10处于导通状态时，第一电源输入端v1通过导通的比较开关电路10为执行电路20供电，该情况下，若外部有执行信号输入至执行电路20，执行电路20则执行asc操作，若外部没有执行信号输入至执行电路20，执行电路20则不执行asc操作。在电动汽车的kl30掉电时，第二电源输入端v2输入的电压会逐渐降低，当第二电源输入端v2输入的电压低于第一电源输入端v1输入的电压时，说明此时驱动电压不足，在驱动电压不足的情况下执行asc操作会损坏igbt，此时，该比较开关电路10由导通状态切换为关断状态。在比较开关电路20关断时，第一电源输入端v1与执行电路20的电连接断开，执行电路20断电。在执行电路20断电后，无论外部是否有执行信号输入至执行电路20，执行电路20均不执行asc操作。如此设置，在kl30掉电时通过切断执行电路20的供电来使执行电路20不执行asc操作，从而可以避免由于kl30掉电导致在驱动电压不足的情况下执行asc操作，进而导致igbt被损坏，且如此设置不需要备份驱动电源，从而可以节省电动汽车的成本。本实用新型的技术方案，电动汽车的蓄电池掉电会触发比较开关电路10关断，通过比较开关电路10关断来切断执行电路20的供电，使执行电路20无法执行asc操作，从而可以避免在驱动电压不足的情况下执行asc操作导致igbt被损坏，且不需要备份驱动电源，可以降低电动汽车的成本，降低电动汽车pcb设计的复杂度。可选的，参照图2，在一实施例中，该比较开关电路10包括比较电路101和开关电路102；该比较电路101的正输入端为该比较开关电路10的第一比较端，该比较电路101的负输入端为该比较开关电路10的第二比较端，该比较电路101的输出端与开关电路102的受控端连接；而开关电路102的电源输入端为比较开关电路10的电源输入端，该开关电路102的电源输出端为该比较开关电路10的电源输出端。该比较电路101可选为比较器，该比较电路101具有以下特性：在比较电路101的正输入端的电压大于其负输入端的电压时，比较电路101输出高电平；在比较电路101的正输入端的电压小于其负输入端的电压时，比较电路101输出低电平。该开关电路102，具有关断和导通两种状态，可以由三极管或者mos管组成的电路实现。本实施例中，该开关电路102可选为低电平导通的开关电路。可以理解的，在其他实施例中，若比较电路101的正输入端与第二电源输入端v2连接，而比较电路102的负输入端与第一电源输入端v1连接，则该开关电路102可选为高电平导通的开关电路。具体的工作原理如下：在电动汽车的kl30处于非掉电状态时，第二电源输入端v2输入的电压大于第一电源输入端v1输入的电压，因此，比较电路101的正输入端的电压小于其负输入端的电压，比较电路101输出低电平的电信号至开关电路102的受控端，开关电路102导通。在开关电路102处于导通状态时，第一电源输入端v1通过导通的开关电路102为执行电路20供电，该情况下，若外部有执行信号输入至执行电路20，执行电路20则执行asc操作，若外部没有执行信号输入至执行电路20，执行电路20则不执行asc操作。在电动汽车的kl30掉电时，第二电源输入端v2输入的电压逐渐降低，当第二电源输入端v2输入的电压低于第一电源输入端v1输入的电压时，比较电路101的正输入端的电压则大于其负输入端的电压，比较电路101输出高电平的电信号至开关电路102的受控端，开关电路102由导通状态切换为关断状态。在开关电路102关断时，第一电源输入端v1与执行电路20的电连接断开，执行电路20断电。在执行电路20断电后，无论外部是否有执行信号输入至执行电路20，执行电路20均不执行asc操作。本实施例在kl30掉电时通过切断执行电路20的供电来使执行电路20停止执行asc操作，从而可以避免在驱动电压不足的情况下执行asc操作导致igbt被损坏。在一实施例中，开关电路102可由mos管组成，开关电路102中的mos管采用p沟道结构的mos管，其通过高电平的电信号控制其关断，低电平信号控制其导通，因此，当开关电路102被切断后，执行电路20无法执行asc操作；在实际应用中，开关电路102中的mos管也可以采用n沟道结构的mos管，这种情况下，比较电路101的负输入接第一电源输入端v1，正输入接第二电源输入端v2，比较电路101可以通过输出低电平的电信号控制其关断，高电平信号控制其导通，但是这样会造成成本增加，具体的，由于比较电路101输出的低电平是相对地输出的，而mos管的源极并非接地连接，因此需要做不共地的转换，这可能需要增加其他的硬件。因此，若比较电路101的正输入端与第一电源输入端v1连接，而比较电路101的负输入端与第二电源输入端v2连接，将开关电路102选为低电平导通的开关电路，其能够降低成本。可选的，开关电路102也可以由三极管构成，开关电路102中的三极管可以采用pnp三极管，则比较电路101可以通过高电平的电信号控制pnp三极管关断。开关电路102中的三极管也可以采用npn三极管，这种情况下，比较电路101的负输入接第一电源输入端v1，正输入接第二电源输入端v2，比较电路101可以通过输出低电平的电信号控制其关断，高电平信号控制其导通，但是这样会造成成本增加，具体的，由于比较电路101输出的低电平是相对地输出的，而三极管的发射极并非接地连接，因此需要做不共地的转换，这可能需要增加其他的硬件。可选的，参照图2，在一实施例中，该开关电路102包括第一电阻r1、第二电阻r2和第一晶体管q1；该第一电阻r1的第一端与该第一电源输入端v1连接，该第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第一端连接，且第二电阻r2的第一端为该开关电路102的受控端，同时第二电阻r2的第二端与第一晶体管q1的受控端连接；该第一晶体管q1的输入端为该开关电路102的电源输入端，该第一晶体管q1的输出端为该开关电路102的电源输出端。该第一晶体管q1，可以是p-mos管、pnp三极管。具体的工作原理如下：在电动汽车的kl30处于非掉电状态时，比较电路101输出低电平的电信号至第一晶体管q1的受控端，第一晶体管q1导通，第一电源输入端v1通过导通的第一晶体管q1为执行电路20供电。在kl30掉电时，比较电路101输出高电平的电信号至第一晶体管q1的受控端，第一晶体管q1关断，第一电源输入端v1与执行电路20的电连接断开，执行电路20断电。可选的，参照图3，在一实施例中，该低压电源掉电保护电路还包括信号检测电路30和执行信号输入端in；该信号检测电路30的输入端与该执行信号输入端in连接，该信号检测电路30的输出端与该执行电路20的信号输入端连接。该信号检测电路30，用于检测该执行信号输入端in是否有执行信号输入，并在有执行信号输入时，将执行信号传递至执行电路20，以触发执行电路20执行asc操作。需要注意的是，由于电动汽车的蓄电池掉电会出现多次的掉电再接通的情况，即抖动情况，而掉电再接通的过程往往伴随着芯片初始化等一系列初始过程，在这一过程，一旦asc信号被使能，而驱动电压尚未完全建立，会出现igbt未饱和导通则执行asc操作的情况。因此，为了避免igbt未饱和导通则执行asc操作的情况发生，设置信号检测电路30的延迟时间大于驱动电压上升到满足igbt饱和导通所需的延迟时间。可选的，参照图4，在一实施例中，该信号检测电路30包括第三电源输入端v3、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一电容c1、第二电容c2和第二晶体管q2；该第三电阻r3的第一端为该信号检测电路30的输入端，而第三电阻r3的第二端与该第二晶体管q2的受控端连接，该第三电阻r3的第二端与第四电阻r4的第一端连接，该第三电阻r3的第二端与该第一电容从的第一端连接；该第四电阻r4的第二端、第二晶体管q2的输出端以及第一电容c1的第二端均接地；该第五电阻r5的第一端与该第三电源输入端v3连接，该第五电阻r5的第二端为该信号检测电路30的输出端，该第五电阻r5的第二端与该第二晶体管q2的输入端连接；且第五电阻r5的第二端与第二电容c2的第一端连接，该第二电容c2的第二端接地。本实施例中，第三电源输入端v3可以与第一低压电源vin1连通，也可以采用与硬件asc的触发无关，且掉电速度相对缓慢的其他弱电侧电源(比如硬件asc信号由sbc触发，低压电源vaux也由sbc产生，则供电不采用sbc产生的vaux电源)。本实施例中，该第二晶体管q2可以是三极管或者mos管，为了便于说明，下面以第二晶体管q2为高电平导通的晶体管，以执行电路20接收到高电平的电信号则执行asc操作为例进行说明。具体的工作原理如下：在执行信号输入端in输入高电平的电信号时，该第二晶体管q2导通。在第二晶体管q2导通时，该执行电路20的信号输入端为低电平，执行电路20不执行asc操作。在执行信号输入端in输入低电平的电信号时，该第二晶体管q2关断。在第二晶体管q2关断时，该执行电路20的信号输入端被第五电阻r5上拉为高电平，若此时比较开关电路10也为导通状态，那么，执行电路20执行asc操作。可选的，下面以该第二晶体管q2为低电平导通的晶体管，以执行电路20接收到低电平的电信号则执行asc操作为例进行说明。具体的工作原理如下：在执行信号输入端in输入低电平的电信号时，该第二晶体管q2导通。在第二晶体管q2导通时，该执行电路20的信号输入端为低电平，若此时比较开关电路10也为导通状态，那么，执行电路20执行asc操作。在执行信号输入端in输入高电平的电信号时，该第二晶体管q2关断。在第二晶体管q2关断时，该执行电路20的信号输入端被第五电阻r5上拉为高电平，执行电路20不执行asc操作。需要注意的是，执行电路20执行asc操作需要满足两个条件，一是比较开关电路10导通，第一电源输入端v1为执行电路20供电，二是执行电路20接收到信号检测电路30传递过来的指示执行asc操作的执行信号。可选的，参照图5，在一实施例中，该执行电路20包括数字隔离器201和主动短路执行电路202；该数字隔离器201的电源端为该执行电路20的电源端，该数字隔离器201的信号输入端为该执行电路20的信号输入端，该数字隔离器201的信号输出端与该主动短路执行电路202的输入端连接。该数字隔离器201，用于传递执行信号至主动短路执行电路202，其具有较强的抗干扰能力，用于保证系统的稳定性和可靠性。该主动短路执行电路202，用于执行asc操作。具体的工作原理如下：在kl30处于非掉电状态时，比较开关电路10导通。在比较开关电路10导通时，第一电源输入端v1通过导通的比较开关电路10为数字隔离器201供电，该情况下，若信号检测电路30有执行信号输入至数字隔离器201，数字隔离器201将该执行信号传递至主动短路执行电路202，以驱动主动短路执行电路202执行asc操作。在kl30掉电时，第二电源输入端v2输入的电压逐渐降低，当第二电源输入端输入的电压低于第一电源输入端v1输入的电压时，比较开关电路10关断，数字隔离器201断电，该情况下，无论信号检测电路30是否检测到执行信号，数字隔离器201均无法将执行信号传递至主动短路执行电路202，主动短路执行电路202则不执行asc操作。可选的，参照图6，在一实施例中，该低压电源掉电保护电路还包括稳压电路40；该稳压电路40的输入端与第一低压电源vin1连接，该稳压电路40的输出端与该第一电源输入端v1连接。该稳压电路40，用于将第一低压电源vin1输出的电压稳压至一定电压后，为比较开关电路10提供参考电压，同时，为执行电路20供电。可选的，参照图6，在一实施例中，该稳压电路40包括第六电阻r6、稳压二极管t和第三电容c3；该第六电阻r6的第一端与第一低压电源vin1连接，该第六电阻r6的与第一电源输入端v1连接，且第六电阻r6的第二端与稳压二极管t的负极及第三电c3容的第一端连接；该稳压二极管t的正极及第三电容c3的第二端接地。其中，该稳压二极管t，用于将第一低压电源vin1输入的电压稳压至一定的电压。可选的，参照图6，在一实施例中，该低压电源掉电保护电路还包括emc滤波电路50、防反接电路60和滤波电路70；该emc滤波电路50的输入端与第二低压电源vin2连接，该emc滤波电路50的输出端与该防反接电路60的输入端连接，该防反接电路60的输出端与该滤波电路70的输入端连接，该滤波电路70的输出端与该第二电源输入端v2连接。该emc滤波电路50，用于消除和抑制第二低压电源vin2输出的电能中的电磁干扰。该防反接电路60，用于防止第二低压电源vin2正负极反接导致后端电路损坏，具体而言，在第二低压电源vin2正负极连接正确时，第二低压电源vin2输出的电能能够传导至后端电路，在第二低压电源vin2正负极连接不正确时，后端电路断电。该滤波电路70，用于滤除第二低压电源vin2输出的电能中的纹波。可选的，该滤波电路70第七电阻r7和第四电容c4，该第七电阻r7的第一端与该防反接电路60的输出端连接，且第七电阻r7的第一端与第四电容c4的第一端连接，该第四电容c4的第二端接地；该第七电阻r7的第二端为该第二电源输入端v2，即第七电阻r7的第二端与该比较开关电路10的第二比较端连接。本实用新型还提供一种低压电源掉电保护装置，该低压电源掉电保护装置包括如上所述的低压电源掉电保护电路，该低压电源掉电保护电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型的低压电源掉电保护装置中使用了上述低压电源掉电保护电路，因此，本实用新型低压电源掉电保护装置的实施例包括上述低压电源掉电保护电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页12