CN214674316U - 一种多功能硬线输出电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多功能硬线输出电路，包括输出电路、负载过流保护电路、浪涌和静电保护电路和输出诊断电路，输出电路包括第一三极管、第一电阻和第二电阻，微控制单元的控制端口通过第一电阻与第一三极管的基极连接，电源端通过第二电阻与第一三极管的集电极连接，负载过流保护电路与第一三极管的发射极和基极连接，浪涌和静电保护电路、输出诊断电路与第一三极管的集电极连接。本实用新型使用三极管、电容和电阻实现，相比低边驱动芯片的方案，具有成本低的优势；在现有的电路方案上增加了负载过流保护、输出诊断、浪涌保护和静电保护功能，增强了***的稳定性，在高度智能化的趋势下，具有广阔的市场价值。

Description

一种多功能硬线输出电路

技术领域

本实用新型涉及硬线输出电路技术领域，尤其涉及一种多功能硬线输出电路。

背景技术

汽车由传统的燃油汽车向电动汽车高速发展，而电动汽车最大的特点就是智能化，而智能化离不开车身各个零部件的控制器。车身控制***大多采用12V或者24V的电压***，而控制器中内部的处理器产生的都是3.3V或者5V的低压、弱电流信号。因此需要设计一种电路，将弱电流信号转化为车身***的12V或者24V的电信号。

这些信号可能是I/O信号，也可能是PWM信号。我们将转化的这部分电路称为驱动电路。现实应用中有很多具有此功能的硬线输出电路，但是都不具备负载过流保护、输出诊断、浪涌保护和静电保护功能。有的采用驱动芯片实现此功能，驱动IC方案相对来说成本高。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种多功能硬线输出电路，使用三极管、电容和电阻实现，在现有的电路方案上增加了负载过流保护、输出诊断、浪涌保护和静电保护功能，增强了***的稳定性，成本低，在高度智能化的趋势下，具有广阔的市场价值。

本实用新型提供一种多功能硬线输出电路，包括输出电路、负载过流保护电路、浪涌和静电保护电路和输出诊断电路，所述输出电路包括第一三极管、第一电阻和第二电阻，微控制单元的控制端口通过所述第一电阻与所述第一三极管的基极连接，电源端通过所述第二电阻与所述第一三极管的集电极连接，所述负载过流保护电路与所述第一三极管的发射极和基极连接，所述浪涌和静电保护电路、所述输出诊断电路与所述第一三极管的集电极连接。

进一步地，所述负载过流保护电路包括第二三极管和第三电阻，所述第一三极管的发射极经所述第三电阻接地，所述第二三极管的基极接在所述第一三极管的发射极和所述第三电阻之间，所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地。

进一步地，所述浪涌和静电保护电路包括瞬态抑制二极管，所述瞬态抑制二极管的负极接在所述第一三极管的集电极和所述第二电阻之间，所述瞬态抑制二极管的正极接地。

进一步地，所述输出诊断电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容和AD采集端口，所述第四电阻和所述第五电阻串联，所述第四电阻接在所述第一三极管的集电极和所述第二电阻之间，所述第五电阻接地，所述第六电阻一端接在所述第四电阻和所述第五电阻之间，另一端与所述AD采集端口连接，所述第一电容一端接在所述第六电阻和所述AD采集端口之间，另一端接地。

进一步地，所述输出电路还包括第七电阻和第二电容，所述第七电阻、所述第二电容接在所述第一三极管的基极和发射极之间，所述第七电阻位于所述第二电容和所述第二三极管之间。

进一步地，所述第一三极管和所述第二三极管为NPN型三极管。

进一步地，所述瞬态抑制二极管为单向瞬态抑制二极管。

进一步地，还包括滤波电路，所述滤波电路包括滤波电容，所述滤波电容一端与所述第一三极管的集电极连接，另一端接地。

进一步地，所述单向瞬态抑制二极管采用AQ24-02HTG型号的瞬态抑制二极管。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供一种多功能硬线输出电路，包括输出电路、负载过流保护电路、浪涌和静电保护电路和输出诊断电路，输出电路包括第一三极管、第一电阻和第二电阻，微控制单元的控制端口通过第一电阻与第一三极管的基极连接，电源端通过第二电阻与第一三极管的集电极连接，负载过流保护电路与第一三极管的发射极和基极连接，浪涌和静电保护电路、输出诊断电路与第一三极管的集电极连接。本实用新型使用三极管、电容和电阻实现，相比低边驱动芯片的方案，具有成本低的优势；在现有的电路方案上增加了负载过流保护、输出诊断、浪涌保护和静电保护功能，增强了***的稳定性，在高度智能化的趋势下，具有广阔的市场价值。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的一种多功能硬线输出电路示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种多功能硬线输出电路，可以用在电子换挡器上，还可以用在5V转12V或者24V的***上，这些信号可以是I/O信号或者PWM信号。如图1所示，包括输出电路、负载过流保护电路、浪涌和静电保护电路和输出诊断电路，输出电路包括第一三极管Q1、第一电阻R3和第二电阻R1，微控制单元的控制端口MCU_POS_P_SW通过第一电阻R3与第一三极管Q1的基极连接，电源端BAT_b通过第二电阻R1与第一三极管Q1的集电极连接，负载过流保护电路与第一三极管Q1的发射极和基极连接，浪涌和静电保护电路、输出诊断电路与第一三极管Q1的集电极连接。

如图1所示，负载过流保护电路包括第二三极管Q2和第三电阻R6，第一三极管Q1的发射极经第三电阻R6接地，第二三极管Q2的基极接在第一三极管Q1的发射极和第三电阻R6之间，第二三极管Q2的集电极与第一三极管Q1的基极连接，第二三极管Q2的发射极接地。

输出电路还包括第七电阻R5和第二电容C2，第七电阻R5、第二电容C2接在第一三极管Q1的基极和发射极之间，第七电阻R5位于第二电容C2和第二三极管Q2之间。优选的，第一三极管和第二三极管为NPN型三极管。当MCU_POS_P_SW输出高电平，Q1导通前基极电压为4.5V，Q1导通，POS_P_SW通过第一三极管Q1、第三电阻R6连接到GND，POS_P_SW电压为0.2V左右，POS_P_SW输出低电平。当MCU_POS_P_SW输出低电平，第一三极管Q1截止，POS_P_SW为高电平。

Q1导通，当POS_P_SW短路到12V电源时，12V电源经第一三极管Q1和第三电阻R6连接到GND形成回路，流过回路的电流迅速变大，电流变大的同时，第二三极管Q2基极的电压>0.7V，Q2导通，Q1集电极电压约为0.2V(第二三极管Q2集电极和发射极的压降)，此时Q1的集电极电压为0.2V左右，Q1截止，避免了Q1的损坏。当POS_P_SW短路12V电源恢复后(撤开短路)，POS_P_SW又可以正常输出。

浪涌和静电保护电路包括瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor,TVS)。优选的，瞬态抑制二极管为单向瞬态抑制二极管。本实施例中，采用AQ24-02HTG型号的瞬态抑制二极管。瞬态抑制二极管的负极(图1中TVS的1号引脚)接在第一三极管Q1的集电极和第二电阻R1之间，瞬态抑制二极管的正极(图1中TVS的3号引脚)接地。在输出端增加AQ24-02HTG型号TVS，此TVS具有浪涌保护功能和静电保护功能。

输出诊断电路包括第四电阻R2、第五电阻R7、第六电阻R4、第一电容C3和AD采集端口MCU_POS_P_SW_AD，第四电阻R2和第五电阻R7串联，第四电阻R4接在第一三极管Q1的集电极和第二电阻R1之间，第五电阻R7接地，第六电阻R4一端接在第四电阻R2和第五电阻R7之间，另一端与AD采集端口MCU_POS_P_SW_AD连接，第一电容C3一端接在第六电阻R4和AD采集端口MCU_POS_P_SW_AD之间，另一端接地。在输出端增加了AD采集端口，可对模块输出进行诊断，诊断的判断方法如下。

当MCU端MCU_POS_P_SW输出高电平时，正常输出和短路到电源负极，诊断采集的端口MCU_POS_P_SW_AD电压都为0V左右，虽然采集的电压一样，但是此时***仍然可以正常工作。等MCU端MCU_POS_P_SW输出低电平时，依然可以诊断出短路到电源负极的故障。

当MCU端MCU_POS_P_SW输出低电平时，正常输出和短路到电源正极，诊断采集的端口MCU_POS_P_SW_AD电压都为2V左右，虽然采集的电压一样，但是此时***仍然可以正常工作。等MCU端MCU_POS_P_SW输出高电平时，依然可以诊断出短路到电源负极的故障。

如图1所示，还包括滤波电路，滤波电路包括滤波电容C1，滤波电容C1一端与第一三极管Q1的集电极连接，另一端接地。

本实用新型提供一种多功能硬线输出电路，包括输出电路、负载过流保护电路、浪涌和静电保护电路和输出诊断电路，输出电路包括第一三极管、第一电阻和第二电阻，微控制单元的控制端口通过第一电阻与第一三极管的基极连接，电源端通过第二电阻与第一三极管的集电极连接，负载过流保护电路与第一三极管的发射极和基极连接，浪涌和静电保护电路、输出诊断电路与第一三极管的集电极连接。本实用新型使用三极管、电容和电阻实现，相比低边驱动芯片的方案，具有成本低的优势；在现有的电路方案上增加了负载过流保护、输出诊断、浪涌保护和静电保护功能，增强了***的稳定性，在高度智能化的趋势下，具有广阔的市场价值。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多功能硬线输出电路，其特征在于：包括输出电路、负载过流保护电路、浪涌和静电保护电路和输出诊断电路，所述输出电路包括第一三极管、第一电阻和第二电阻，微控制单元的控制端口通过所述第一电阻与所述第一三极管的基极连接，电源端通过所述第二电阻与所述第一三极管的集电极连接，所述负载过流保护电路与所述第一三极管的发射极和基极连接，所述浪涌和静电保护电路、所述输出诊断电路与所述第一三极管的集电极连接。

2.如权利要求1所述的一种多功能硬线输出电路，其特征在于：所述负载过流保护电路包括第二三极管和第三电阻，所述第一三极管的发射极经所述第三电阻接地，所述第二三极管的基极接在所述第一三极管的发射极和所述第三电阻之间，所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地。

3.如权利要求1所述的一种多功能硬线输出电路，其特征在于：所述浪涌和静电保护电路包括瞬态抑制二极管，所述瞬态抑制二极管的负极接在所述第一三极管的集电极和所述第二电阻之间，所述瞬态抑制二极管的正极接地。

4.如权利要求1所述的一种多功能硬线输出电路，其特征在于：所述输出诊断电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容和AD采集端口，所述第四电阻和所述第五电阻串联，所述第四电阻接在所述第一三极管的集电极和所述第二电阻之间，所述第五电阻接地，所述第六电阻一端接在所述第四电阻和所述第五电阻之间，另一端与所述AD采集端口连接，所述第一电容一端接在所述第六电阻和所述AD采集端口之间，另一端接地。

5.如权利要求2所述的一种多功能硬线输出电路，其特征在于：所述输出电路还包括第七电阻和第二电容，所述第七电阻、所述第二电容接在所述第一三极管的基极和发射极之间，所述第七电阻位于所述第二电容和所述第二三极管之间。

6.如权利要求2所述的一种多功能硬线输出电路，其特征在于：所述第一三极管和所述第二三极管为NPN型三极管。

7.如权利要求3所述的一种多功能硬线输出电路，其特征在于：所述瞬态抑制二极管为单向瞬态抑制二极管。

8.如权利要求1所述的一种多功能硬线输出电路，其特征在于：还包括滤波电路，所述滤波电路包括滤波电容，所述滤波电容一端与所述第一三极管的集电极连接，另一端接地。

9.如权利要求7所述的一种多功能硬线输出电路，其特征在于：所述单向瞬态抑制二极管采用AQ24-02HTG型号的瞬态抑制二极管。

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