CN216160775U - 功率驱动电路的诊断电路 - Google Patents

Abstract

一种功率驱动电路的诊断电路，包括电流采样电路、电流信息处理电路和比较诊断电路。电流采样电路用于采集从电源的正极流入功率驱动电路的电流流入端的电流I1，并输出第一电压信号V_I1，以及采集从功率驱动电路的电流流出端流入到电源的负极的电流I2，并输出第二电压信号V_I2。电流信息处理电路用于对第一电压信号V_I1和第二电压信号V_I2进行处理，输出电压Vc。比较诊断电路用于判断电压Vc是否大于电压上限V_TH1及是否小于电压下限V_TH2，在Vc大于V_TH1及Vc小于V_TH2时分别产生第一和第二诊断信号。本实用新型在功率驱动电路的输出出现异常情况时能够快速地侦测到异常并且响应。

Description

功率驱动电路的诊断电路

技术领域

本实用新型涉及功率驱动电路的保护技术。

背景技术

在电子产品中常常会采用功率驱动电路,功率驱动电路的负载可以是纯阻负载、感性负载或者容性负载。在实际应用中或者产品功能中，会要求产品在负载异常状态下能够保护,比如功率驱动电路的输出端口被短路到地、被短路到电压源或者是输出电流过大等等，因此需要功率驱动电路具有相应的保护功能设计来侦测出这些异常工作状态并迅速做出保护响应。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种功率驱动电路的诊断电路，其在功率驱动电路的输出出现异常情况时,如驱动电路输出端短路或者断路,能够快速地侦测到异常并且响应。

根据本实用新型实施例的功率驱动电路的诊断电路，功率驱动电路包括电流流入端、电流流出端、第一输出端和第二输出端；电流流入端和电流流出端分别用于连接至电源的正极和负极，第一输出端和第二输出端用于分别连接负载的第一端和第二端；该诊断电路包括：电流采样电路，用于采集从电源的正极流入功率驱动电路的电流流入端的电流I1，并输出与电流I1相关的第一电压信号V_I1，以及采集从功率驱动电路的电流流出端流入到电源的负极的电流I2，并输出与电流I2相关的第二电压信号V_I2；电流信息处理电路，电流信息处理电路的输入端与电流采样电路的输出端连接，用于对第一电压信号V_I1和第二电压信号V_I2进行处理，输出电压Vc，Vc＝V_REF+(I1-I2)*A，V_REF为参考电压，A为放大倍数；比较诊断电路，比较诊断电路的输入端与电流信息处理电路的输出端连接，用于判断电压Vc是否大于预设的电压上限V_TH1、以及是否小于预设的电压下限V_TH2，在Vc大于V_TH1时产生第一诊断信号，在Vc小于V_TH2时产生第二诊断信号。

本实用新型至少具有以下技术效果：

1、本实用新型实施例的诊断电路在功率驱动电路的高端电流I1远大于低端电流I2时产生第一诊断信号，在功率驱动电路的低端电流I2远大于高端电流I1时产生第二诊断信号，从而提供了可靠的负载电流流到错误电路网络、功率驱动电路输出端短路到电源、功率驱动电路输出端短路到地的异常侦测，提高了功率驱动电路的可靠性；

2、本实用新型实施例的诊断电路易于调整保护阈值，从而具备很好的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本实用新型实施例的功率驱动电路的诊断电路的电路原理图。

图2至图5分别示例性地示出了根据本实用新型实施例的诊断电路所适用的四种不同类型的功率驱动电路的示意图。

图6示出了低边开关驱动电路的四种异常状况。

图7至图9分别示出了确定电压上限V_TH1和电压下限V_TH2的原理。

图10示出了本实用新型实施例的诊断电路的第一种具体实施方式的电路图。

图11示出了本实用新型实施例的诊断电路的第二种具体实施方式的电路图。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型实施例的功率驱动电路的诊断电路的电路原理图。其中，功率驱动电路100包括电流流入端A1、电流流出端A2、第一输出端O1和第二输出端O2；电流流入端A1和电流流出端A2分别用于连接至电源Vin的正极和负极，第一输出端O1和第二输出端O2用于分别连接负载200的第一端和第二端。

诊断电路包括电流采样电路、电流信息处理电路2和比较诊断电路3。

电流采样电路包括高端电流采样电路11和低端电流采样电路12。高端电流采样电路11用于采集从电源Vin的正极流入功率驱动电路的电流流入端A1的电流I1，并输出与电流I1相关的第一电压信号V_I1，低端电流采样电路12采集从功率驱动电路的电流流出端A2返回到电源Vin的负极的电流I2，并输出与电流I2相关的第二电压信号V_I2。

电流信息处理电路2的输入端与电流采样电路的输出端连接，用于对第一电压信号V_I1和第二电压信号V_I2进行处理，输出电压Vc，Vc＝V_REF+(I1-I2)*A，V_REF为参考电压，A为放大倍数。

比较诊断电路3的输入端与电流信息处理电路2的输出端连接，用于判断电压Vc是否大于预设的电压上限V_TH1、以及是否小于预设的电压下限V_TH2，在Vc大于V_TH1以及Vc小于V_TH2时均产生诊断信号。

图1中，功率驱动电路100的输出驱动电流Iout从第一输出端O1输出,流过负载200后从第二输出端O2流入功率驱动电路100。功率驱动电路100的输入电流I1由电源Vin供电,通过电流流入端A1流入功率驱动电路100，功率驱动电路100的返回电流I2通过电流流出端A2流出，返回到供电电源Vin的负极。

功率驱动电路100和负载200可以具有多种形式,功率驱动电路100例如可以是高边开关驱动电路、低边开关驱动电路、全桥驱动电路等，负载200可以是纯阻负载、感性负载或者容性负载。对电流采样电路的要求是总是能够采集到全部的从A0到A1的高端电流和从A2到电源Vin负极的低端电流。依据图1中的电路结构，根据集总电路的特性和基尔霍夫电流定律,总是可以得到流入端点A1的电流和流出端点A2的电流相等，即I1＝I2。

图2至图5分别示例性地示出了根据本实用新型实施例的诊断电路所适用的四种不同类型的功率驱动电路的示意图。

图2中，功率驱动电路100为高边开关驱动电路，图2示出了开关器件S1和续流二极管D1，当负载200是感性负载时,需要续流二极管D1续流,当负载200是纯阻或者容性负载时,也可以没有续流二极管D1。

图3中，功率驱动电路100为低边开关驱动电路,图2示出了开关器件S2和续流二极管D2，当负载200是感性负载时,需要续流二极管D2续流,当负载200是纯阻或者容性负载时，也可以没有续流二极管D2。

图4和图5中，功率驱动电路100分别为两种不同类型的全桥驱动电路，其中，S1、S2、S3、S4是开关器件，D3、D4是续流二极管。

当功率驱动电路的结构确定后，功率驱动电路出现异常状况时功率驱动电路的输出端的电流对I1、I2相等关系的影响可以通过电路结构分析出来，结合图6所示，以功率驱动电路为低边开关驱动电路为例：

情况1：功率驱动电路100的第一输出端O1从外部短接到一个高于原第一输出端O1的电压，或者外部向第一输出端O1注入一个电流。假设注入的电流为I3，依据基尔霍夫电流定律，无论开关器件S2导通或者关断，总有电流关系I3＝I2-I1。可见I3越大，I1和I2差值越大；

情况2：功率驱动电路100的第一输出端O1从外部短接到一个低于原本第一输出端O1的电压,或者外部从第一输出端O1抽取了一个电流，假设抽取的电流为I4，无论开关器件S2导通或者关断,总有电流关系I4＝I1-I2。可见I4越大，I1和I2差值越大。

情况3：功率驱动电路100的第二输出端O2从外部短接到一个高于原第二输出端O2的电压，或者外部向第二输出端O2注入一个电流，假设注入的电流为I5，无论开关器件S2导通或者关断，总有电流关系I5＝I2-I1。可见I5越大，I1和I2差值越大。

情况4：功率驱动电路100的第二输出端O2从外部短接到一个低于原第二输出端O2的电压，或者外部从第二输出端O2抽取一个电流，假设抽取的电流为I6，无论开关器件S2导通或者关断，总有电流关系I6＝I1-I2。可见I6越大，I1和I2差值越大。

电流信息处理电路2是一个差分放大电路，把采集到的第一电压信号V_I1和第二电压信号V_I2经过电路处理，输出电压Vc＝V_REF+(I1-I2)*A，放大倍数A是差分放大电路输出电压相对于输入失衡电流(I1-I2)的放大倍数，V_REF是差分放大电路在输入失衡电流(I1-I2)＝0时的默认电压。如果功率驱动电路和负载是正常的，I1＝I2，Vc＝V_REF。如果负载端口遇到异常情况，例如上述的情况1，有一个电流I3通过外部电路从第一输出端O1注入到功率驱动电路中，电路结构不能满足I1＝I2，I3＝I2-I1，Vc电压值会偏离参考电压V_REF。Vc＝V_REF-I3*A，I3越大，Vc电压值偏离参考电压V_REF的幅度越大。

比较诊断电路3把电压Vc与预设的电压范围做比较，当Vc>V_TH1时，判断I1比I2高出预期范围，产生第一诊断信号Alarm1，当Vc<V_TH2时，判断I2比I1高出预期范围，产生第二诊断信号Alarm2。第一诊断信号Alarm1和第二诊断信号Alarm2可起到报警的作用。请参考图7至图9，本实施例中预设的电压上限V_TH1和电压下限V_TH2的确定方法过程如下：

1)确定电压Vc在电路正常工作(I1＝I2)时的波动范围，此时Vc＝Vcnormal,由于电流采样电路和电流信息处理电路的非理想性，Vcnormal相对于V_REF会有波动，依据电路误差分析，可以得到在定义的工作范围内，满足V_REFMIN<Vcnormal<V_REFMAX；

2)确定产生诊断信号所需最小和最大的I1与I2的差值。其中I_D1是触发I1大于I2报警时所需最小的I1-I2的幅值，即V_TH1＝V_REFMAX+I_D1*A，I_D2是触发I2大于I1报警时所需最小的I2-I1的幅值，即V_TH2＝V_REFMIN–I_D2*A；I_D3是触发I1大于I2报警时所需最大的I1-I2的幅值，即V_TH1＝V_REFMIN+I_D3*A；I_D4是触发I2大于I1报警时所需最大的I2-I1幅值,即V_TH2＝V_REFMAX–I_D4*A。

电路在I1比I2至少大I_D1时，可能触发V_TH1产生第一诊断信号Alarm1，I2比I1至少大I_D2时，可能触发V_TH2而产生第二诊断信号Alarm2。使用这种设定，将确保当I1和I2的差值绝对值小于I_D1和I_D2时，诊断信号不会被触发，确保电路正常工作不会被打扰；当I1与I2之间的差值绝对值大于I_D3或I_D4时，才确保诊断信号会被触发，确保负载发生异常时，诊断电路可以正常响应产生报警。

以下结合两个具体的实施方式对本实用新型的原理和工作过程进行更详细的说明。

第一具体实施方式

请参考图10。在本实施方式中，负载200为感性负载，开关器件S2例如可以是MOSFET，续流二极管D2在开关器件S2关断时提供负载的续流通路。

高端电流采样电路11包括电流采样电阻Shunt1，电流采样电阻Shunt1的电流输入端和电流输出端分别与电源Vin的正极和功率驱动电路100的电流流入端A1连接，从电流采样电阻Shunt1的电流输入端和电流输出端输出第一电压信号V_I1。低端电流采样电路12包括电流采样电阻Shunt2，电流采样电阻Shunt2的一端与功率驱动电路100的电流流出端A2连接，电流采样电阻Shunt2的另一端连接至所述电源的负极，电流采样电阻Shunt2的一端输出第二电压信号V_I2。

电流信息处理电路2包括运放U1、电阻R5、电阻R6、电阻网络以及参考电压源21。参考电压源21的输出电压为V_REF，电阻网络包括第一串联支路和第二串联支路，第一串联支路包括彼此串联的电阻R1和电阻R2，第二串联支路包括彼此串联的电阻R3和电阻R4。第一串联支路的两端分别连接电流采样电阻Shunt1的电流输入端P1和电源Vin的负极；第二串联支路的两端分别连接电流采样电阻Shunt1的电流输出端P2和电流采样电阻Shunt2的一端P3；电阻R1与电阻R2的共接点P4连接于电阻R6的一端与运放U1的同相输入端的共接点，电阻R3与电阻R4的共接点P5连接于电阻R5的一端与运放U1的反相输入端的共接点；电阻R5的另一端与运放U1的输出端连接，电阻R6的另一端与参考电压源21的正极连接，参考电压源21的负极连接电源Vin的负极；运放U1的输出端与比较诊断电路3的输入端连接。

电流采样电阻Shunt1、Shunt2为精密电流采样电阻，它们的阻值在几十mOhm级别，在本实施例中均为50mohm。电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4组成电阻网络,它们的阻值在KOhm级别，在本实施例中均为10Kohm。电流采样电阻Shunt1和电流采样电阻Shunt2上的电压信号内阻远小于电阻网络,可以近似为流过电流采样电阻Shunt1的电流全部流过第一输出端O1，流过电流采样电阻Shunt2的电流全部流过第二输出端O2。电路中电流标示如图，I1是流过电流采样电阻Shunt1的电流,I2是流过电流采样电阻Shunt2的电流，Iout是流过负载200的电流，图示中箭头方向规定为电流的正方向。节点P4连接到运放U1的同相输入端，节点P5连接到运放U1的反相输入端。电流信息处理电路2的输出是运放U1的输出电压信号Vc。

比较诊断电路3为窗口比较电路，包括电压比较器U2、U3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R11。电压比较器U2和电压比较器U3是输出开漏/开集电极电压比较器，电压比较器U2的输出端通过电阻R7上拉到一个5V电压源，电压比较器U3的输出端通过电阻R11上拉到另一个5V电压源。VCC是电压源，电阻R8、电阻R9、电阻R10形成分压电阻网络，通过调整适当电阻R8、电阻R9、电阻R10的阻值可以得到合适的电压上限V_TH1和电压下限V_TH2。电压下限V_TH2连接到电压比较器U3的反相输入端，电压上限V_TH1连接到电压比较器U2的同相输入端。电流信息处理电路2的输出端分别连接到电压比较器U2的反相输入端和U3的同相输入端。窗口比较电路的功能是：当Vc>V_TH1时输出第一诊断信号Alarm1，当Vc<V_TH2时输出第二诊断信号Alarm2，第一诊断信号Alarm1和第二诊断信号Alarm2均为低电平信号。本实施方式中，R1＝R2＝R3＝R4＝10K，运放U1采用TI公司的通用电压运放，型号为LM2904A，电压比较器U2、U3采用TI公司的电压比较器,型号为LM2903。运放U1、电压比较器U2、电压比较器U3使用10V单电源供电。参考电压V_REF为5V，R5＝R6＝100K,运放U1的电路闭环放大倍数为A_CL＝20。电流采样电阻Shunt1、Shunt2的阻值R_shunt1、R_shunt2均为50mohm。本实施方式中运放U1的输出电压Vc相对于输入失衡电流(I1-I2)的放大倍数为A＝A_CL*R_shunt1＝20*50mohm＝1，Vc＝V_REF+(I1-I2)*1＝5+(I1-I2),依据上述对正常工作和四种异常状况的分析，Vc的信号电压为:

Vccase1至Vccase4为对应四种异常状况时的运放U1的输出电压Vc的电压值。

在本实施方式中因为电阻网络阻值的特殊性,使得正常工作状况下电流信息处理电路2的输出电压Vcnormal为参考电压V_REF(即5V)，可以依据对Vcnormal的正常范围和电路可容忍的异常电流大小对窗口比较电路的电压上限V_TH1和电压下限V_TH2的大小做调整。当Vccase1至Vccase4不满足V_TH2<Vccase1、Vccase2、Vccase3、Vccase4<V_TH1时,窗口比较电路输出低电平，产生报警。对本例中Vcnormal的正常范围的分析如下：在理想情况下,本实施方式的Vcnormal永远等于参考电压V_REF，与Iout和Vin无关。在实际电路中,考虑到电阻精度、电阻阻值漂移以及运放的非理想性，Vcnormal相对于V_REF有一个误差。对误差分析的输入如下:电阻R5、电阻R6的最大采购误差为±1％，在生命周期内的最大漂移误差为±2％，总最大误差±3％。电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4是10K的薄膜电阻阵列，型号为VISHAY公司的ACASA1000S1000P1AT。它们在生命周期内的相对精度为±0.125％，绝对精度为±0.25％。运放LM2904A的最大输入失调电压Vos是±4mV，电流采样电阻Shunt1、Shunt2的误差±1％，引入的差模信号V_DTOL误差为±2.5mV。因为电阻误差的原因，上述的R1＝R2＝R3＝R4的条件已经不满足，Vcnormal的公式更新为：

为进行误差估算,式中R1、R2、R3、R4、R5、R6可以分别记为

R1＝10k*(1+tolr1),R2＝10k*(1+tolr2),R3＝10k*(1+tolr3),R4＝10k*(1+tolr4),R5＝100k*(1+tolr5),R6＝100k*(1+tolr6)。其中：-0.25％＜tolr1、tolr2、tolr3、tolr4＜0.25％,-3％＜tolr5、tolr6＜3％。tolr1到tolr6分别为电阻R1到R6的实际阻值相对于标称阻值的偏差。

Vcnormal取得最大值V_REFMAX和最小值V_REFMIN的条件如下：

设定V_TH1和V_TH2的值：假定异常电流保护电路最少可以抵御2安培的失衡电流，即当|I1-I2|<2A时，诊断信号不会被触发，可以设定V_TH1＝V_REFMAX+2*A＝7.76V，V_TH1＝V_REFMIN-2*A＝2.21V，可以调节电阻R8、电阻R9、电阻R10的值得到设计的V_TH1和V_TH2电压。当驱动电路出现异常使得Vc>V_TH1时，产生第一诊断信号Alarm1，当Vc<V_TH2时，产生第二诊断信号Alarm2。

第二具体实施方式

请参考图11，本实施方式中，功率驱动电路100的结构与第一实施方式相同。

高端电流采样电路包括电流采样电阻Shunt31、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、运放U34和NPN三极管T1。电流采样电阻Shunt31的电流输入端和电流输出端分别与电源Vin的正极和功率驱动电路100的电流流入端A1连接；电阻R31的一端连接电流采样电阻Shunt31的电流输入端P31，电阻R31的另一端连接于运放U34的同相输入端与NPN三极管T1的集电极的共接点P34；电阻R32的一端连接于电流采样电阻Shunt31的电流输出端P32,电阻R32的另一端连接运放U34的反相输入端；NPN三极管T1的基极通过电阻R33连接运放U34的输出端，NPN三极管T1的发射极通过电阻R34连接至电源Vin的负极，NPN三极管T1的发射极与电阻R34的共接点P35输出第一电压信号V_I1。

低端电流采样电路包括电流采样电阻Shunt32，电流采样电阻Shunt32的一端与功率驱动电路的电流流出端A2连接，电流采样电阻Shunt32的另一端连接至电源Vin的负极，电流采样电阻Shunt32的一端输出第二电压信号V_I2。

本实施方式中，电流采样电阻Shunt31、Shunt32为精密电流采样电阻，阻值20mOhm(毫欧姆)。电阻R31、电阻R32、电阻R33和电阻R34是普通电阻，电阻R31、电阻R32和电阻R34的阻值为100Ohm，电阻R33的阻值为1Kohm。运放U34是TI公司的通用电压运放，型号为LM2904A，NPN三极管T1的型号为BC817。

当有正向电流I1流过电流采样电阻Shunt31时，运放U34的输出端通过电阻R33、电阻R31、NPN三极管T1、电阻R34的电路影响到同相输入端的电压，形成了负反馈。运放U34会在负反馈有效的范围内驱动NPN三极管T1的基极电流，使得运放U34的同相、反相输入端的净输入电压非常接近0V。忽略流入运放U34同相和反相输入端内部的电流(因为它们只有几十nA级别)，因此电阻R32两端的电压降约为0V，可得V_P32＝V_P34，V_Shunt31＝V_R31。NPN三极管T1的集电极电流放大倍数为200以上，可以近似认为集电极电流等于发射级电流，即从节点P31到节点P34流过电阻R31的电流等于从节点P35到地流过电阻R34的电流。电阻R31与电阻R34的电阻值相等，它们两端的电压降也相等，即V_R34＝V_R31＝V_Shunt31，电路把电流采样电阻Shunt31两端的电压降转换到了电阻R34上。电流I1和电流I2信号被转化为相对于地的电压信号V_P35和V_P33，方便后续电路处理。

电流信息处理电路为差分放大电路，差分放大电路包括运放U31、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38以及参考电压源22，参考电压源的输出电压为V_REF。在第二实施方式中，参考电压源的输出电压V_REF为2.5V，而第一实施方式中参考电压源的输出电压V_REF为5V。

电阻R35的一端连接于NPN三极管T1的发射极与电阻R34的共接点P35，电阻R35的另一端连接于运放U31的同相输入端与电阻R36的一端的共接点，电阻R36的另一端与参考电压源22的正极连接，参考电压源22的负极连接至电源Vin的负极。电阻R37的一端连接电流采样电阻Shunt32的一端P33，电阻R37的另一端连接于运放U31的反相输入端与电阻R38的一端的共接点，电阻R38的另一端与运放U31的输出端连接；运放U31的输出端与比较诊断电路3的输入端连接。

电阻R35、电阻R37是普通电阻，阻值均为3.3kohm，电阻R36、电阻R38是普通电阻，阻值均为100Kohm。参考电压源22是2.5V电压源。运放U31是TI公司的通用电压运放，型号为LM2904A。运放U31的输出为Vc＝V_REF+(V_P35-V_P33)*A_CL，也即Vc＝V_REF+(I1-I2)*20mohm*A_CL，其中A_CL是运放U1的直流闭环放大倍数，A_CL＝30.3。

比较诊断电路3为窗口比较电路，包括电压比较器U2、U3、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42和电阻R43。电压比较器U2和电压比较器U3是TI公司的电压比较器，型号为LM2903，电压比较器U2的输出端通过电阻R42上拉到5V电压源，电压比较器U3的输出端通过电阻R43上拉到5V电压源。VCC是5V电压源，电阻R39、电阻R40、电阻R41形成分压电阻网络，通过调整适当的电阻R39、电阻R40、电阻R41的阻值可以得到合适的电压上限V_TH1和电压下限V_TH2。电压下限V_TH2连接到电压比较器U3的反相输入端，电压上限V_TH1连接到电压比较器U2的同相输入端。电流信息处理电路2的输出端分别连接到电压比较器U2的反相输入端和电压比较器U3的同相输入端。窗口比较电路的功能是：当Vc>V_TH1时输出第一诊断信号Alarm1，当Vc<V_TH2时输出第二诊断信号Alarm2，第一诊断信号Alarm1和第二诊断信号Alarm2均为低电平信号。

分析在正常情况下Vcnormal的最大最小变化范围。Vcnormal的误差来源有：电流采样电阻Shunt31、Shunt32的电阻误差：±1％；运放U31、运放U34的输入失调电压Vos：±4mV；R31、R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38的绝对误差：±3％；NPN三极管T1的集电极、发射极电流不等的误差；差分放大电路输入电阻对输入信号源造成的负载效应引起的误差相对于上述误差较小，分析中忽略。

假设电流I1、I2的最大量程为10A。

设定V_TH1和V_TH2的值：假定异常电流保护电路最少可以抵御1安培的失衡电流，即当|I1-I2|<1A时，第一诊断信号Alarm1和第二诊断信号Alarm2不会被触发，可以设定V_TH1＝V_REFMAX+1*20m*A_CL＝4.17V，V_TH1＝V_REFMIN-2*20m*A_CL＝0.95V，可以调节电阻R39、R40、R41的值得到设计的V_TH1和V_TH2电压。当功率驱动电路出现异常使得Vc>V_TH1时输出第一诊断信号Alarm1，Vc<V_TH2时输出第二诊断信号Alarm2。

在第一实施方式中，第二电压信号V_I2参考地，第一电压信号V_I1是叠加在供电电压上的，通过电流信息处理电路来采集两个电压的差值，第一电压信号V_I1本质上是叠加在高共模电压下的一个微弱的差模信号。为了正常的电路功能，第一实施方式中的电阻网络的R1、R2、R3、R4需要采用高精度电阻，否则高共模电压会通过电阻网络的误差影响到输出电压V_C。而第二实施方式中设置包含运放U34、NPN三极管T1的电路就是为了改善这个问题,把第一电压信号V_I1变成了参考地的信号，消除了共模信号的干扰，因此第二实施方式对电阻的误差要求没有第一实施方式高。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种功率驱动电路的诊断电路，所述功率驱动电路包括电流流入端、电流流出端、第一输出端和第二输出端；所述电流流入端和所述电流流出端分别用于连接至电源的正极和负极，所述第一输出端和第二输出端用于分别连接负载的第一端和第二端；其特征在于，所述诊断电路包括：

电流采样电路，用于采集从所述电源的正极流入功率驱动电路的电流流入端的电流I1，并输出与电流I1相关的第一电压信号V_I1，以及采集从功率驱动电路的电流流出端流入到所述电源的负极的电流I2，并输出与电流I2相关的第二电压信号V_I2；

电流信息处理电路，所述电流信息处理电路的输入端与所述电流采样电路的输出端连接，用于对第一电压信号V_I1和第二电压信号V_I2进行处理，输出电压Vc，Vc＝V_REF+(I1-I2)*A，V_REF为参考电压，A为放大倍数；

比较诊断电路，所述比较诊断电路的输入端与所述电流信息处理电路的输出端连接，用于判断电压Vc是否大于预设的电压上限V_TH1、以及是否小于预设的电压下限V_TH2，在Vc大于V_TH1时产生第一诊断信号，在Vc小于V_TH2时产生第二诊断信号。

2.根据权利要求1所述的功率驱动电路的诊断电路，其特征在于，所述电流采样电路包括高端电流采样电路和低端电流采样电路；

所述高端电流采样电路包括电流采样电阻Shunt31、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、运放U34和NPN三极管T1；电流采样电阻Shunt31的电流输入端和电流输出端分别与所述电源的正极和所述功率驱动电路的电流流入端连接；电阻R31的一端连接电流采样电阻Shunt31的电流输入端，电阻R31的另一端连接于运放U34的同相输入端与NPN三极管T1的集电极的共接点；电阻R32的一端连接于电流采样电阻Shunt31的电流输出端，电阻R32的另一端连接运放U34的反相输入端；NPN三极管T1的基极通过电阻R33连接运放U34的输出端，NPN三极管T1的发射极通过电阻R34连接至所述电源的负极，NPN三极管T1的发射极与电阻R34的共接点输出第一电压信号V_I1；

所述低端电流采样电路包括电流采样电阻Shunt32，电流采样电阻Shunt32的一端与所述功率驱动电路的电流输出端连接，电流采样电阻Shunt32的另一端连接至所述电源的负极，电流采样电阻Shunt32的一端输出第二电压信号V_I2。

3.根据权利要求2所述的功率驱动电路的诊断电路，其特征在于，电阻R31与电阻R34的阻值相等。

4.根据权利要求2所述的功率驱动电路的诊断电路，其特征在于，所述电流信息处理电路为差分放大电路，所述差分放大电路包括运放U31、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38以及参考电压源，所述参考电压源的输出电压为V_REF；

电阻R35的一端连接于NPN三极管T1的发射极与电阻R34的共接点，电阻R35的另一端连接于运放U31的同相输入端与电阻R36的一端的共接点，电阻R36的另一端与所述参考电压源的正极连接，所述参考电压源的负极连接至所述电源的负极；电阻R37的一端连接电流采样电阻Shunt32的一端，电阻R37的另一端连接于运放U31的反相输入端与电阻R38的一端的共接点，电阻R38的另一端与运放U31的输出端连接；运放U31的输出端与所述比较诊断电路的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的功率驱动电路的诊断电路，其特征在于，所述电流采样电路包括高端电流采样电路和低端电流采样电路；

所述高端电流采样电路包括电流采样电阻Shunt1，电流采样电阻Shunt1的电流输入端和电流输出端分别与所述电源的正极和所述功率驱动电路的电流流入端连接，从电流采样电阻Shunt1的电流输入端和电流输出端输出第一电压信号V_I1；

所述低端电流采样电路包括电流采样电阻Shunt2，电流采样电阻Shunt2的一端与所述功率驱动电路的电流流出端连接，电流采样电阻Shunt2的另一端连接至所述电源的负极，电流采样电阻Shunt2的一端输出第二电压信号V_I2。

6.根据权利要求5所述的功率驱动电路的诊断电路，其特征在于，所述电流信息处理电路包括运放U1、电阻R5、电阻R6、电阻网络以及参考电压源，所述参考电压源的输出电压为V_REF，电阻网络包括第一串联支路和第二串联支路，所述第一串联支路包括彼此串联的电阻R1和电阻R2，所述第二串联支路包括彼此串联的电阻R3和电阻R4；

所述第一串联支路的两端分别连接电流采样电阻Shunt1的电流输入端和所述电源的负极；所述第二串联支路的两端分别连接电流采样电阻Shunt1的电流输出端和电流采样电阻Shunt2的一端；电阻R1与电阻R2的共接点连接于电阻R6的一端与运放U1的同相输入端的共接点，电阻R3与电阻R4的共接点连接于电阻R5的一端与运放U1的反相输入端的共接点；电阻R5的另一端与运放U1的输出端连接，电阻R6的另一端与所述参考电压源的正极连接，所述参考电压源的负极连接所述电源的负极；运放U1的输出端与所述比较诊断电路的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的功率驱动电路的诊断电路，其特征在于，电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4的阻值分别为10Kohm；

电流采样电阻Shunt1和电流采样电阻Shunt2的阻值分别为50mohm。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的功率驱动电路的诊断电路，其特征在于，所述的比较诊断电路为窗口比较电路。

9.根据权利要求1所述的功率驱动电路的诊断电路，其特征在于，所述第一诊断信号和所述第二诊断信号为电平信号。

Images