mos管控制开关矩阵电路及通信协议切换电路
技术领域
1.本实用新型涉及汽车obd接口通信技术领域，尤其涉及一种mos管控制开关矩阵电路及通信协议切换电路。
背景技术：
2.汽车故障诊断盒主要通过汽车的obdii接口采集汽车的故障信息，并将汽车的故障信息发送至上位机，通过所述上位机对汽车采集的故障信息进行故障诊断。现有的汽车故障采集盒中，主要通过can总线与汽车的obdii接口进行通信采集汽车故障数据，通信方式相对比较单一。使得现有的数据诊断盒不能较好地适应采用不同的通信总线汽车。若汽车采用的通信总线与汽车故障诊断盒的通信总线不同，所述汽车故障诊断盒则不能正常使用。
3.现有解决方法是通常采用继电器开关的方式来实现通信接口的切换，但是，通过继电器构成控制开关矩阵会导致整体电路体积庞大，且继电器属于机械开关，导致控制开关矩阵容易产生故障。也有采用模拟开关芯片来实现，模拟开关工作状态不稳定，或者采用现有的芯片开关切换。但是现有芯片成本较高。
技术实现要素：
4.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种mos管控制开关矩阵电路。
5.为实现上述目的，根据本实用新型实施例的mos管控制开关矩阵电路，包括：
6.第一级控制电路，所述第一级控制电路分别设有多个，所述第一级控制电路用于将控制信号转换为相应的驱动信号；
7.第二级驱动电路，所述第二级驱动电路分别设有多个，每个所述第二级驱动电路与一个所述第一级控制电路连接，所述第二级驱动电路用于在所述驱动信号的控制下，对通道进行导通或截止控制，以对通道上的信号控制输出。
8.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述mos管控制开关矩阵电路还包括：
9.控制电源电路，所述控制电源电路与所述第一级控制电路连接，以为所述第一级控制电路提供驱动电源。
10.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述第一级控制电路包括：
11.第一三极管q1，所述第一三极管q1的发射极与供电电源连接，所述第一三极管q1的基极通过第一电阻r1与供电电源连接，所述第一三极管q1的集电极与所述第二级驱动电路连接；
12.第二三极管q2，所述第二三极管q2的集电极与所述第一三极管q1的基极连接，所述第二三极管q2的发射极通过第二电阻r3与参考地连接，所述第二三极管q2的基极与开关控制信号连接。
13.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述第二级驱动电路包括：
14.第一mos管q3，所述第一三极管q1的集电极通过第三电阻r2与所述第一mos管q3连接；其中，所述第三电阻r2的一端与所第一三极管q1的集电极连接，所述第三电阻r2的另一端与所述第一mos管q3的栅极连接，所述第一mos管q3的源极还通过第四电阻r4与所述第三电阻r2的所述另一端连接，所述第一mos管q3的漏极与第一信号端连接；
15.第二mos管q4，所述第二mos管q4的栅极与所述第三电阻r2的所述另一端连接，所述第二mos管q4的源极与所述第一mos管q3的源极连接，所述第二mos管q4的漏极与第二信号端连接；
16.所述第一mos管q3、第二mos管q4用于在所述第一三极管q1的控制下导通，将所述第一信号端和所述第二信号端之间导通。
17.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述第二级驱动电路还包括：
18.第三mos管q5，所述第一三极管q1的集电极通过第三电阻r2与所述第三mos管q5连接；其中，所述第三电阻r2的一端与所第一三极管q1的集电极连接，所述第三电阻r2的另一端与所述第三mos管q5的栅极连接，所述第三mos管q5的源极还通过第五电阻r5与所述第三电阻r2的所述另一端连接，所述第三mos管q5的漏极与第三信号端连接；
19.第五mos管q6，所述第五mos管q6的栅极与所述第三电阻r2的所述另一端连接，所述第五mos管q6的源极与所述第三mos管q5的源极连接，所述第五mos管q6的漏极与第四信号端连接；
20.所述第三mos管q5、第五mos管q6用于在所述第一三极管q1的控制下导通，将所述第三信号端和所述第四信号端之间导通；
21.所述第一信号端、第三信号端的信号分别为差分信号。
22.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述控制电源电路包括：
23.升压电感l1，所述升压电感l1的一端供电电源的输入端连接；
24.第四mos管q8，所述第四mos管q8的漏极与所述升压电感l1的另一端连接，所述第四mos管q8的源极与参考地连接，所述第四mos管q8的栅极通过第六电阻r14与参考地连接，所述第四mos管q8的栅极还通过第七电阻r13与pwm控制信号输出端连接；
25.续流二极管d11，所述续流二极管d11的阳极与所述升压电感l1的所述另一端连接；
26.滤波电容c3，所述滤波电容c3的一端与所述续流二极管d11的另一端连接，所述滤波电容c3的另一端与参考地连接。
27.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述控制电源电路还包括：
28.第八电阻r16，所述第八电阻r16的一端与所述滤波电容c3的所述一端连接；
29.第九电阻r17，所述第九电阻r17的一端与所述第八电阻r16的另一端连接，所述第九电阻r17的另一端与参考地连接，所述第九电阻r17的所述一端还与电压反馈信号端连接；所述反馈信号用于对所述pwm控制信号的脉宽宽度进行控制，从而将电源电压的升压至设定值。
30.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述控制电源电路还包括：
31.第五mos管q6，所述升压电感l1通过所述第五mos管q6与供电电源的输入端连接；其中，所述第五mos管q6的源极与所述供电电源的输入端连接，所述第五mos管q6的漏极与所述升压电感l1的所述一端连接，所述第五mos管q6的栅极通过第十电阻r10与所述第五
mos管q6的源极连接；
32.第四三极管q7，所述第四三极管q7的集电极与所述第五mos管q6的栅极连接，所述第四三极管q7的发射极与参考地连接，所述第四三极管q7的发射极还通过第十一电阻r12与所述第四三极管q7的基极连接，所述第四三极管q7的基极还通过第十二电阻r11与供电控制信号端连接；所述供电控制信号端用于输出供电控制信号，通过第四三极管q7驱动第五mos管q6导通或截止，将所述供电电源控制输出。
33.另一方面，本实用新型还提供一种通信协议切换电路，包括：
34.上述的mos管控制开关矩阵电路，所述mos管控制开关矩阵电路用于与汽车obd接口连接，以对汽车obd接口进行选择控制输出；
35.控制器，所述控制器与所述mos管控制开关矩阵电路连接，以对所述mos管控制开关矩阵电路进行通道选择控制；
36.通信协议电路，所述通信协议电路分别与所述mos管控制开关矩阵电路及所述控制器连接，所述控制器用于通过所述通信协议电路与所述汽车obd接口进行通信。
37.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述通信协议电路包括k线电路、l线电路、j1850线电路、can总线电路、pwm电路、vpw电路、rs232电路、rs485电路、差分电路中的任意一种或多种。
38.本实用新型实施例提供的mos管控制开关矩阵电路及通信协议切换电路，通过所述第一级控制电路分别设有多个，所述第一级控制电路用于将控制信号转换为相应的驱动信号；第二级驱动电路分别设有多个，每个所述第二级驱动电路与一个所述第一级控制电路连接，所述第二级驱动电路用于在所述驱动信号的控制下，对通道进行导通或截止控制，以对通道上的信号控制输出。这个，通过多个第一级控制电路和第二级驱动电路可构成控制开关矩阵电路。且第一级控制电路采用三极管实现，第二级驱动电路采用mos管实现，使得整体电路体积小、信号波形不失真，且开关矩阵双向截止，不会出现信号无法正常关断的情况出现。
附图说明
39.图1为本实用新型提供的mos管控制开关矩阵电路结构框图；
40.图2为本实用新型提供的第一级控制电路和第二级驱动电路结构示意图；
41.图3为本实用新型提供的另一第一级控制电路和第二级驱动电路结构示意图；
42.图4为本实用新型提供的控制电源电路结构示意图；
43.图5为本实用新型提供的通信协议切换电路结构示意图。
44.附图标记：
45.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
46.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的
目的，不是旨在于限制本实用新型。
47.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
48.诊断开关矩阵是诊断产品用于协议切换的电路，主要是将can、k线、l线、pwm、vpw、rs232、rs485等不同的协议有选择的切换到汽车通信总线上，是实现不同车型诊断功能的电路。参阅图1和图2，本实用新型提供一种mos管控制开关矩阵电路，包括：第一级控制电路和第二级驱动电路，所述第一级控制电路分别设有多个，所述第一级控制电路用于将控制信号转换为相应的驱动信号；所述第二级驱动电路分别设有多个，每个所述第二级驱动电路与一个所述第一级控制电路连接，所述第二级驱动电路用于在所述驱动信号的控制下，对通道进行导通或截止控制，以对通道上的信号控制输出。通过多个第一级控制单元加第二级驱动单元组成了高压诊断矩阵电路。第一级控制单元与电源输入端连接，用于控制驱动单元的开启和关闭；第二级驱动单元的输入端与第一级控制单元的输出端连接，输出端接负载，用于提供信号收发的通道。所述负载可以为汽车诊断仪和/或汽车obd接口的ecu；所述第一级控制电路可采用三极管实现，所述第二级mos管实现。这样，通过两级电路，可实现诊断协议信号和负载信号的控制输出。
49.本实用新型实施例提供的mos管控制开关矩阵电路，通过所述第一级控制电路分别设有多个，所述第一级控制电路用于将控制信号转换为相应的驱动信号；第二级驱动电路分别设有多个，每个所述第二级驱动电路与一个所述第一级控制电路连接，所述第二级驱动电路用于在所述驱动信号的控制下，对通道进行导通或截止控制，以对通道上的信号控制输出。这个，通过多个第一级控制电路和第二级驱动电路可构成控制开关矩阵电路。且第一级控制电路采用三极管实现，第二级驱动电路采用mos管实现，使得整体电路体积小、信号波形不失真，且开关矩阵双向截止，不会出现信号无法正常关断的情况出现。
50.参阅图1，所述mos管控制开关矩阵电路还包括：控制电源电路，所述控制电源电路与所述第一级控制电路连接，以为所述第一级控制电路提供驱动电源。通过所述控制电源为第一级控制单元的控制提供可调强度的电源。这样，可为第二级驱动电路的mos管提供足够大的驱动力，更好地控制第二级驱动电路的mos管的导通或截止。
51.参阅图2，所述第一级控制电路包括：第一三极管q1和第二三极管q2，所述第一三极管q1的发射极与供电电源连接，所述第一三极管q1的基极通过第一电阻r1与供电电源连接，所述第一三极管q1的集电极与所述第二级驱动电路连接；所述第二三极管q2的集电极与所述第一三极管q1的基极连接，所述第二三极管q2的发射极通过第二电阻r3与参考地连接，所述第二三极管q2的基极与开关控制信号连接。如图2中所示，所述第一三极管q1和第二三极管q2构成第一级控制电路电路，在控制信single_sed的作用下，将供电电源+vsw_38v控制输出，以为第二级驱动电路提供开关驱动控制信号。其工作过程为：当控制信号single_sw为高电平时，第二三极管q2的集电极和发射极之间导通。此时，第一三极管q1的集电极和发射极之间也导通，供电电源+vsw_38v通过第一三极管q1的集电极(3)输出，为第二级驱动电路提供驱动控制信号。相反，当控制信号single_sw为低电平时，第一三极管q1和第二三极管q2均截止，第一三极管q1的集电极没有信号输出。通过双三级管的电路结构，
可为第二级驱动电路提供更加大的驱动力，使得第二级驱动电路可快速导通或截止
52.参阅图2，所述第二级驱动电路包括：第一mos管q3和第二mos管q4，所述第一三极管q1的集电极通过第三电阻r2与所述第一mos管q3连接；其中，所述第三电阻r2的一端与所第一三极管q1的集电极连接，所述第三电阻r2的另一端与所述第一mos管q3的栅极连接，所述第一mos管q3的源极还通过第四电阻r4与所述第三电阻r2的所述另一端连接，所述第一mos管q3的漏极与第一信号端连接；所述第二mos管q4的栅极与所述第三电阻r2的所述另一端连接，所述第二mos管q4的源极与所述第一mos管q3的源极连接，所述第二mos管q4的漏极与第二信号端连接；所述第一mos管q3、第二mos管q4用于在所述第一三极管q1的控制下导通，将所述第一信号端和所述第二信号端之间导通。
53.如图2中所示，所述第一mos管q3和第二mos管q4构成第二级驱动电路，在第一级控制电路的作用下，对信号传输通道进行导通或者截止控制，以实现对信号的传输控制。其工作过程为：当第一级控制电路输出供电电源+vsw_38v时，通过分压第三电阻r2和r4的比例，控制第二级驱动电路的第一mos管q3和第二mos管q4的同时导通，信号single可以通过第一mos管q3和第二mos管q4正常通过pio1端输出；相反，当第一级控制电路没有信号输出时，控制第二级驱动电路关闭，第二级驱动电路的6脚和3脚关闭，信号双向截止不能通过。通过双mos管的电路结构，使得信号可双向导通或者截止。信号的传输更加地可靠。如图2中所示，所述第一mos管q3和第二mos管q4分别与负载连接。所述负载可以为汽车诊断仪和/或汽车obd接口的ecu。其中，第一mos管q3通过信号single与诊断仪的收发电路的信号端连接，所述第二mos管q4通过pio1信号端与汽车obd接口的ecu收发通道连接。
54.参阅图3，在本实用新型的另一个实施例中，所述第二级驱动电路还包括：第三mos管q5和第五mos管q6，所述第一三极管q1的集电极通过第三电阻r2与所述第三mos管q5连接；其中，所述第三电阻r2的一端与所第一三极管q1的集电极连接，所述第三电阻r2的另一端与所述第三mos管q5的栅极连接，所述第三mos管q5的源极还通过第五电阻r5与所述第三电阻r2的所述另一端连接，所述第三mos管q5的漏极与第三信号端连接；所述第五mos管q6的栅极与所述第三电阻r2的所述另一端连接，所述第五mos管q6的源极与所述第三mos管q5的源极连接，所述第五mos管q6的漏极与第四信号端连接；所述第三mos管q5、第五mos管q6用于在所述第一三极管q1的控制下导通，将所述第三信号端和所述第四信号端之间导通；所述第一信号端、第三信号端的信号分别为差分信号。如图3中所示，所述第三mos管q5和第五mos管q6的工作过程与所述第一mos管q3和第二mos管q4相同，再次不重复赘述。通过所述第三mos管q5和第五mos管q6可连接另一路信号single_l和pio13。这样，配合第一mos管q3和第二mos管q4上的一路信号，可构成差分信号。实现对差分信号的控制输出。
55.参阅图4，所述控制电源电路包括：升压电感l1、第四mos管q8、续流二极管d11和滤波电容c3，所述升压电感l1的一端供电电源的输入端连接；所述第四mos管q8的漏极与所述升压电感l1的另一端连接，所述第四mos管q8的源极与参考地连接，所述第四mos管q8的栅极通过第六电阻r14与参考地连接，所述第四mos管q8的栅极还通过第七电阻r13与pwm控制信号输出端连接；所述续流二极管d11的阳极与所述升压电感l1的所述另一端连接；所述滤波电容c3的一端与所述续流二极管d11的另一端连接，所述滤波电容c3的另一端与参考地连接。如图4中所示，所述升压电感l1、第四mos管q8、续流二极管d11和滤波电容c3构成升压电路，以将供电电源vcc升压后输出。其工作过程为：通过pwm_vsw输出pwm控制信号给mos管
q8的栅极，pwm控制信号的频率和占空比由输出电压的高低决定，当pwm控制信号为高电平时，mos管q8导通，当pwm控制信号为低电平时，mos管q8关闭，通过控制pwm控制信号的占空比大小，该电源电路对输入电压vcc进行升压，得到预设电压具体过程为：当pwm控制信号为高电平，mos管q8导通，开关电路给电感l1充电储能，电源电流的流动方向为：vcc
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保险丝f1
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第五mos管q6
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电感l1
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第四mos管q8
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参考地；当pwm控制信号为低电平，第四mos管q8关闭，电感l2上的储能为负载控制电路提供瞬间能量产生输出电压，其电流方向：电l1
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续流二极管d1
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输出电容c3
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负载第一电阻r15
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参考地。这样，实现将供电电源vcc升压后输出。
56.所述控制电源电路还包括：第八电阻r16和第九电阻r17，所述第八电阻r16的一端与所述滤波电容c3的所述一端连接；所述第九电阻r17的一端与所述第八电阻r16的另一端连接，所述第九电阻r17的另一端与参考地连接，所述第九电阻r17的所述一端还与电压反馈信号端连接；所述反馈信号用于对所述pwm控制信号的脉宽宽度进行控制，从而将电源电压的升压至设定值。通过所述第八电阻r16和第九电阻r17构成分压电路，输出电压经过第八电阻r16和r17的分压后输出给pwm控制器进行检测。在升压的过程中，pwm控制器的电压检测输入端不停检测电流采样电阻r17的电压，电流采样电阻r17的电压反映出升压电路的输出电压，当升压电路的输出电压不是预设电压时，pwm控制器对输出pwm控制信号pwm_vsw的占空比进行调整，使得升压电路的输出电压为预设电压。
57.所述控制电源电路还包括：第五mos管q6和第四三极管q7，所述升压电感l1通过所述第五mos管q6与供电电源的输入端连接；其中，所述第五mos管q6的源极与所述供电电源的输入端连接，所述第五mos管q6的漏极与所述升压电感l1的所述一端连接，所述第五mos管q6的栅极通过第十电阻r10与所述第五mos管q6的源极连接；所述第四三极管q7的集电极与所述第五mos管q6的栅极连接，所述第四三极管q7的发射极与参考地连接，所述第四三极管q7的发射极还通过第十一电阻r12与所述第四三极管q7的基极连接，所述第四三极管q7的基极还通过第十二电阻r11与供电控制信号端连接；所述供电控制信号端用于输出供电控制信号，通过第四三极管q7驱动第五mos管q6导通或截止，将所述供电电源控制输出。所述第五mos管q6和第四三极管q7构成电子开关，以对供电电源vcc输出的开关控制。其工作为，当sw_+vsw端为高电平时，第四三极管q7导通，同时使得第五mos管q6也导通，供电电源vcc输出。相反，当无需输出供电电源vcc时，sw_+vsw端为低电平时，第四三极管q7截止，同时使得第五mos管q6也截止。这样可对供电电源进行开断控制。
58.另一方面，参与图5，一种通信协议切换电路，其特征在于，包括：上述的mos管控制开关矩阵电路、控制器和通信协议电路，所述mos管控制开关矩阵电路用于与汽车obd接口连接，以对汽车obd接口进行选择控制输出；如图5中所示，通过所述mos管控制开关矩阵电路可将汽车的obd接口引出。
59.所述控制器与所述mos管控制开关矩阵电路连接，以对所述mos管控制开关矩阵电路进行通道选择控制；通过所述控制器，可对所述mos管控制开关矩阵电路进行通道选择控制，以将所述汽车obd接口的通信端口选择引出。
60.所述通信协议电路分别与所述mos管控制开关矩阵电路及所述控制器连接，所述控制器用于通过所述通信协议电路与所述汽车obd接口进行通信。所述通信协议电路包括k线电路、l线电路、j1850线电路、can总线电路、pwm电路、vpw电路、rs232电路、rs485电路、差
分电路中的任意一种或多种。通过mos管控制开关矩阵电路来控制汽车obd接口的选择引出，若汽车采用的通信总线与汽车故障诊断盒的通信总线不同或者某些端口没有，或者端口的顺序不一一对应，则可通过控制mos管控制开关矩阵电路进行obd端口的切换。使得具有通信协议切换电路的同一汽车故障诊断盒可适用于不同的车型。
61.以上仅为本实用新型的实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。
62.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
63.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。