一种带过流保护和反馈控制功能的高边开关电路的制作方法

本发明涉及硬件保护电路的技术领域，具体为一种带过流保护和反馈控制功能的高边开关电路。

背景技术：

在电机控制的过程中，由于某些突发因素可能会导致电子元器件瞬间被击穿甚至烧毁，而仅仅采用软件保护无法实现迅速响应的功能，因此需要配备必要的硬件保护电路。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种带过流保护和反馈控制功能的高边开关电路，其可以在输出过流后立即关闭输出，同时配合软件可检测输出电流值，对故障进行诊断。

一种带过流保护和反馈控制功能的高边开关电路，其特征在于：其包括单片机，所述单片机的输出口io连接电阻r6分别并联连接npn三极管q3的基极、电阻r7的一端，q3的发射极接地，r7的另一端接地，供电电压vcc分别并联连接电阻r1的一端、pnp三级管q1的发射极、电阻r2的一端，所述电阻r1的另一端分别并联连接pnp三级管q2的发射极、q1的基极，r2的另一端分别并联连接q2的基极、q1的集电极，电阻r3的一端，所述电阻r3的另一端连接q3的集电极，q2的集电极连接电阻r4、r5后接地，所述电阻r5的两端并联有电容c1，整个电路的输出j1连接q2的集电极端，整个电路的输出j2接地，r5的非接地端连接所述单片机的采样端口adc。

其进一步特征在于：

当需要通过j1输出高电平信号的时候，单片机通过输出口io输出高电平，单片机输出口io的高电平信号经过r6限流，使三极管q3基极和发射机之间电压高于vbe(th)，q3导通，电源电压vcc经过r2、r3分压，使三极管q2基极和发射机之间电压高于vbe(th)，q2导通，j1输出高电平vj1，高边输出电压vj1经过r4、r5分压得到电压vadc，单片机通过adc采集该电压诊断j1状态和估算j1输出电流io；

输出电流为io，q2的集电极与发射极压降为vec，q1发射极与基极电压为电阻r1两端电压，即vr1＝io×r1，当输出电流增大的时候vr1也会变大，如果vr1大于vbe(th)，q1导通，将q2集电极电压拉高，使q2截止，j1输出关断；

所述单片机内部内置有计算输出电流io的程序软件，输出电流程序软件的方法步骤，j1电压为：vj1＝vcc-io×r1-vec

adc输入电压为：

联立以上两个公式，可以得到输出电流io与adc采样电压vadc的关系为：

通过计算出的io数值根据预设的电流数值状态参数进行对比后作出状态诊断，其中状态诊断尤其适用于发生硬件过流后的快速诊断；

优选地，电阻r1的数值为150ω，电阻r2的数值为10000ω，电阻r3的数值为22000ω，电阻r4的数值为150000ω，电阻r5的数值为10ω，电阻r6的数值为3300ω，电阻r7的数值为10000ω，所述电容大小为10nf。

采用本发明后，其通过该电路输出高边信号，其可以在输出过流后立即关闭输出，同时配合软件可检测输出电流值，对故障进行诊断。

附图说明

图1为本发明的硬件电路结构示意简图。

具体实施方式

一种带过流保护和反馈控制功能的高边开关电路，其特征在于：其包括单片机，单片机的输出口io连接电阻r6分别并联连接npn三极管q3的基极、电阻r7的一端，q3的发射极接地，r7的另一端接地，供电电压vcc分别并联连接电阻r1的一端、pnp三级管q1的发射极、电阻r2的一端，电阻r1的另一端分别并联连接pnp三级管q2的发射极、q1的基极，r2的另一端分别并联连接q2的基极、q1的集电极，电阻r3的一端，电阻r3的另一端连接q3的集电极，q2的集电极连接电阻r4、r5后接地，电阻r5的两端并联有电容c1，整个电路的输出j1连接q2的集电极端，整个电路的输出j2接地，r5的非接地端连接单片机的采样端口adc。

当需要通过j1输出高电平信号的时候，单片机通过输出口io输出高电平，单片机输出口io的高电平信号经过r6限流，使三极管q3基极和发射机之间电压高于vbe(th)，q3导通，电源电压vcc经过r2、r3分压，使三极管q2基极和发射机之间电压高于vbe(th)，q2导通，j1输出高电平vj1，高边输出电压vj1经过r4、r5分压得到电压vadc，单片机通过adc采集该电压诊断j1状态和估算j1输出电流io；

输出电流为io，q2的集电极与发射极压降为vec，q1发射极与基极电压为电阻r1两端电压，即vr1＝io×r1，当输出电流增大的时候vr1也会变大，如果vr1大于vbe(th)，q1导通，将q2集电极电压拉高，使q2截止，j1输出关断；

单片机内部内置有计算输出电流io的程序软件，输出电流程序软件的方法步骤，j1电压为：vj1＝vcc-io×r1-vec

adc输入电压为：

联立以上两个公式，可以得到输出电流io与adc采样电压vadc的关系为：

通过计算出的io数值根据预设的电流数值状态参数进行对比后作出状态诊断，其中状态诊断尤其适用于发生硬件过流后的快速诊断。

具体实施例中，电阻r1的数值为150ω，电阻r2的数值为10000ω，电阻r3的数值为22000ω，电阻r4的数值为150000ω，电阻r5的数值为10ω，电阻r6的数值为3300ω，电阻r7的数值为10000ω，电容大小为10nf。

其使用分立器件搭建带过流保护功能的高边输出电路，可实现硬件过流保护，具有保护速度快的特点。同时该电路可以通过软件估算输出电流，可对高边状态进行诊断。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种带过流保护和反馈控制功能的高边开关电路，其可以在输出过流后立即关闭输出，同时配合软件可检测输出电流值，对故障进行诊断。其包括单片机，所述单片机的输出口IO连接电阻R6分别并联连接Q3的基极、电阻R7的一端，Q3的发射极接地，R7的另一端接地，VCC分别并联连接电阻R1的一端、Q1的发射极、电阻R2的一端，所述电阻R1的另一端分别并联连接Q2的发射极、Q1的基极，R2的另一端分别并联连接Q2的基极、Q1的集电极，电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接Q3的集电极，Q2的集电极连接电阻R4、R5后接地，电阻R5的两端并联有电容C1，整个电路的输出J1连接Q2的集电极端，整个电路的输出J2接地，R5的非接地端连接所述单片机的采样端口ADC。

技术研发人员：李磊;黄全安;汪鹏程
受保护的技术使用者：苏州绿控传动科技股份有限公司
技术研发日：2018.11.23
技术公布日：2019.03.19