CN106972457B - 一种充电机可控外供电短路保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种充电机可控外供电短路保护电路，包括驱动隔离电路、驱动转换电路、开关管Q1、电平隔离转换电路、输入电压端Vin、输出电压正端Vo、功率地GND1、输出电压负端GND2、电平检测电路、CAN通信电路及控制板。本发明提出的充电机可控外供电短路保护电路可实现外供电开、关控制；可实现快速短路保护，响应速度快，减小功率管应力。
Description
技术领域
本发明涉及车载充电机技术领域，尤其涉及一种充电机可控外供电短路保护电路。
背景技术
在车载充电体系中，有许多装置需要车载充电机提供供电。通常需供电装置与控制芯片不共地，且供电要求可关掉控制，这就要求进行隔离控制。由于车载充电机是对外供电，需进行短路测试，因此必须具有短路保护功能。传统短路保护如图1所示，当次边短路原边辅助供电无法为电源控制芯片供电，导致电源控制芯片的输入电压Vcc下降，到欠压点时，电源控制芯片停止工作。这时只能由母线Vbus经过电阻R为电容C充电，当电源控制芯片的输入电压Vcc达到开启点时，电源控制芯片重启。可见这种短路保护方式是依靠原边电源控制芯片不断重启进入打嗝保护。这种保护机制如果要减小器件短路应力，需要缩短电源控制芯片的工作时间，延长其打嗝时间。这就要求修改电阻R、电容C参数，电阻R需增大，而电容C则需一个合适值，因为电容C增大可以延长打嗝时间，但短路时电源控制芯片工作时间也会延长，如此以来，往往会造成电源开机时间过长，甚至可能造成低温无法启动。因此，为了兼顾其它性能，传统短路保护的响应速度往往过慢，造成器件需承受很大短路应力。
发明内容
本发明的目的在于通过一种充电机可控外供电短路保护电路，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种充电机可控外供电短路保护电路，其包括驱动隔离电路、驱动转换电路、开关管Q1、电平隔离转换电路、输入电压端Vin、输出电压正端Vo、功率地GND1、输出电压负端GND2、电平检测电路、CAN通信电路及控制板；所述驱动隔离电路的原边与所述驱动转换电路一端连接，所述驱动隔离电路次边与所述开关管Q1的控制极连接；所述开关管Q1的第一接线端连接所述输出电压负端GND2，所述开关管Q1的第二接线端与所述功率地GND1连接；所述电平隔离转换电路的原边与所述输出电压正端Vo连接，所述输出电压正端Vo与所述输入电压端Vin连接，所述电平隔离转换电路的次边与所述电平检测电路连接；所述控制板与所述驱动转换电路、所述电平检测电路、CAN通信电路连接。
特别地，所述驱动转换电路包括电阻R5和开关管Q2；所述电阻R5的一端与所述控制板连接，所述电阻R5的另一端与所述开关管Q2控制极连接，所述开关管Q2的第一接线端与所述驱动隔离电路连接，所述开关管Q2的第二接线端与所述数字地Vss连接；其中，当所述开关管Q2选用双极型晶体管时，所述开关管Q2的第一接线端、第二接线端分别为集电极、发射极；当所述开关管Q2选用场效应晶体管时，开关管Q2的第一接线端、第二接线端分别为漏极、源极。
特别地，所述驱动隔离电路包括电阻R3、光耦OP1及电阻R2；所述电阻R3的一端连接供电端Vcc连接，所述电阻R3的另一端与所述驱动转换电路、所述光耦OP1的第一引脚连接，所述光耦OP1的第二引脚与数字地Vss连接，所述光耦OP1的第三引脚与功率地GND1连接，所述光耦OP1的第四引脚与所述电阻R2、所述开关管Q1的控制极连接。
特别地，所述电平隔离电路包括电阻R1和光耦OP2；所述电阻R1的一端与所述输出电压正端Vo连接，所述电阻R1的另一端与所述光耦OP2的第一引脚连接，所述光耦OP2的第二个引脚与输出电压负端GND2连接，所述光耦OP2的第三引脚与电平检测电路连接，所述光耦OP2的第四引脚与供电端Vcc连接。
特别地，所述电平检测电路包括电阻R4；所述电阻R4的一端与所述控制板、所述光耦OP2的第三引脚连接，所述电阻R4的另一端连接数字地Vss。
特别地，所述控制板包括数字信号处理器，所述数字信号处理器采用意法半导体的STM32F042K6T6型控制芯片。
特别地，所述开关管Q1选用双极型晶体管、场效应晶体管的任一种，当所述开关管Q1选用双极型晶体管时，所述开关管Q1的第一接线端、第二接线端分别为集电极、发射极；当所述开关管Q1选用场效应晶体管时，开关管Q1的第一接线端、第二接线端分别为漏极、源极。
本发明提出的充电机可控外供电短路保护电路可实现外供电开、关控制；可实现快速短路保护，响应速度快，减小功率管应力。
附图说明
图1为传统短路保护电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的充电机可控外供电短路保护电路结构框图；
图3为本发明实施例提供的充电机可控外供电短路保护电路的电路结构图；
图4为本发明实施例提供的充电机可控外供电短路保护电路的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本发明。
请参照图2所示，图2为本发明实施例提供的充电机可控外供电短路保护电路结构框图。
本实施例中充电机可控外供电短路保护电路具体包括驱动隔离电路101、驱动转换电路102、开关管Q1、电平隔离转换电路103、输入电压端Vin、输出电压正端Vo、功率地GND1、输出电压负端GND2、电平检测电路104、CAN通信电路105及控制板106；所述驱动隔离电路101的原边与所述驱动转换电路102一端连接，所述驱动隔离电路101次边与所述开关管Q1的控制极连接；所述开关管Q1的第一接线端连接所述输出电压负端GND2，所述开关管Q1的第二接线端与所述功率地GND1连接；所述电平隔离转换电路103的原边与所述输出电压正端Vo连接，所述输出电压正端Vo与所述输入电压端Vin连接，所述电平隔离转换电路103的次边与所述电平检测电路104连接；所述控制板106与所述驱动转换电路102、所述电平检测电路104、CAN通信电路105连接。所述开关管Q1可选用双极型晶体管、场效应晶体管的任一种，当所述开关管Q1选用双极型晶体管时，所述开关管Q1的第一接线端、第二接线端分别为集电极、发射极；当所述开关管Q1选用场效应晶体管时，开关管Q1的第一接线端、第二接线端分别为漏极、源极。
具体的，如图3所示，本实施例中所述驱动转换电路102包括电阻R5和开关管Q2；所述电阻R5的一端与所述控制板106连接，所述电阻R5的另一端与所述开关管Q2控制极连接，所述开关管Q2的第一接线端与所述驱动隔离电路101连接，所述开关管Q2的第二接线端与所述数字地Vss连接；其中，所述开关管Q2可选用双极型晶体管、场效应晶体管的任一种，当所述开关管Q2选用双极型晶体管时，所述开关管Q2的第一接线端、第二接线端分别为集电极、发射极；当所述开关管Q2选用场效应晶体管时，开关管Q2的第一接线端、第二接线端分别为漏极、源极。在本实施例中，所述开关管Q1、开关管Q2均选用双极型晶体管。
所述驱动隔离电路101包括电阻R3、光耦OP1及电阻R2；所述电阻R3的一端连接供电端Vcc连接，所述电阻R3的另一端与所述驱动转换电路102、所述光耦OP1的第一引脚连接，所述光耦OP1的第二引脚与数字地Vss连接，所述光耦OP1的第三引脚与功率地GND1连接，所述光耦OP1的第四引脚与所述电阻R2、所述开关管Q1的控制极连接。所述电平隔离电路包括电阻R1和光耦OP2；所述电阻R1的一端与所述输出电压正端Vo连接，所述电阻R1的另一端与所述光耦OP2的第一引脚连接，所述光耦OP2的第二个引脚与输出电压负端GND2连接，所述光耦OP2的第三引脚与电平检测电路104连接，所述光耦OP2的第四引脚与供电端Vcc连接。所述电平检测电路104包括电阻R4；所述电阻R4的一端与所述控制板106、所述光耦OP2的第三引脚连接，所述电阻R4的另一端连接数字地Vss。在本实施例中所述控制板106包括数字信号处理器，所述数字信号处理器采用意法半导体的STM32F042K6T6型控制芯片。
工作时，如图4所示，充电机可控外供电短路保护电路的控制流程扼要说明如下:根据所述电平检测电路104的电平检测结果，控制板106控制所述驱动转换电路102，实现所述开关管Q1的开关动作；当输输出电压正端Vo处电压为低电平，经所述电平隔离转换电路103，所述电平检测电路104出现高低电平转换，所述控制板106判断出输出短路，控制所述驱动转换电路102，开关管Q1进入打嗝保护模式(打嗝模式)；当输出短路消失，所述控制板106通过所述电平检测电路104的电平变化做出判断，通过所述驱动转换电路102、所述驱动隔离电路101，控制所述开关管Q1进入正常工作模式；当上位机通过CAN通信电路105发出控制指令给控制板106关断外供电时，所述控制板106通过所述驱动转换电路102、所述驱动隔离电路101，控制所述开关管Q1进入关断模式。
本发明的技术方案可实现外供电开、关控制；可实现快速短路保护，响应速度快，减小功率管应力。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (7)
1.一种充电机可控外供电短路保护电路，其特征在于，包括驱动隔离电路、驱动转换电路、开关管Q1、电平隔离转换电路、输入电压端Vin、输出电压正端Vo、功率地GND1、输出电压负端GND2、电平检测电路、CAN通信电路及控制板；所述驱动隔离电路的原边与所述驱动转换电路一端连接，所述驱动隔离电路次边与所述开关管Q1的控制极连接；所述开关管Q1的第一接线端连接所述输出电压负端GND2，所述开关管Q1的第二接线端与所述功率地GND1连接；所述电平隔离转换电路的原边与所述输出电压正端Vo连接，所述输出电压正端Vo与所述输入电压端Vin连接，所述电平隔离转换电路的次边与所述电平检测电路连接；所述控制板与所述驱动转换电路、所述电平检测电路、CAN通信电路连接。
2.根据权利要求1所述的充电机可控外供电短路保护电路，其特征在于，所述驱动转换电路包括电阻R5和开关管Q2；所述电阻R5的一端与所述控制板连接，所述电阻R5的另一端与所述开关管Q2控制极连接，所述开关管Q2的第一接线端与所述驱动隔离电路连接，所述开关管Q2的第二接线端与数字地Vss连接；其中，当所述开关管Q2选用双极型晶体管时，所述开关管Q2的第一接线端、第二接线端分别为集电极、发射极；当所述开关管Q2选用场效应晶体管时，开关管Q2的第一接线端、第二接线端分别为漏极、源极。
3.根据权利要求2所述的充电机可控外供电短路保护电路，其特征在于，所述驱动隔离电路包括电阻R3、光耦OP1及电阻R2；所述电阻R3的一端连接供电端Vcc连接，所述电阻R3的另一端与所述驱动转换电路、所述光耦OP1的第一引脚连接，所述光耦OP1的第二引脚与数字地Vss连接，所述光耦OP1的第三引脚与功率地GND1连接，所述光耦OP1的第四引脚与所述电阻R2的一端连接、所述开关管Q1的控制极连接，所述电阻R2的另一端与输入电压端Vin连接。
4.根据权利要求3所述的充电机可控外供电短路保护电路，其特征在于，所述电平隔离电路包括电阻R1和光耦OP2；所述电阻R1的一端与所述输出电压正端Vo连接，所述电阻R1的另一端与所述光耦OP2的第一引脚连接，所述光耦OP2的第二个引脚与输出电压负端GND2连接，所述光耦OP2的第三引脚与电平检测电路连接，所述光耦OP2的第四引脚与供电端Vcc连接。
5.根据权利要求4所述的充电机可控外供电短路保护电路，其特征在于，所述电平检测电路包括电阻R4；所述电阻R4的一端与所述控制板、所述光耦OP2的第三引脚连接，所述电阻R4的另一端连接数字地Vss。
6.根据权利要求1至5之一所述的充电机可控外供电短路保护电路，其特征在于，所述开关管Q1选用双极型晶体管、场效应晶体管的任一种，当所述开关管Q1选用双极型晶体管时，所述开关管Q1的第一接线端、第二接线端分别为集电极、发射极；当所述开关管Q1选用场效应晶体管时，开关管Q1的第一接线端、第二接线端分别为漏极、源极。
7.根据权利要求6所述的充电机可控外供电短路保护电路，其特征在于，所述控制板包括数字信号处理器，所述数字信号处理器采用意法半导体的STM32F042K6T6型控制芯片。
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