一种低成本带过载过压保护功能的汽车门把手供电电路的制作方法

1.本发明涉及汽车无钥匙进入电子控制领域，具体涉及一种低成本带过载过压保护功能的汽车门把手供电电路。


背景技术：

2.汽车无钥匙进入系统由一个主模块和2个门把手组成，无钥匙进入系统主模块需要为2个门把手提供供电输出，将整车电源传递给门把手。门把手上集成触摸传感器和低频天线，需要长时间供电。即使在汽车处于熄火状态，门把手也不能掉电，当人手触碰门把手时，触摸传感器能及时响应。
3.汽车电子产品的设计需要满足iso16750
‑
2国际标准对电子电器试验要求。其中一项是端口短路测试，要求电子产品的输出端口对地和电源短路持续60s 不能损坏。
4.给外部门把手模块提供电源，参见图1，传统做法是通过mcu控制芯片2 控制一颗功率pmos管3通断来控制电源输出，对外输出串联电阻4防止外部对地短路造成pmos管烧毁。如下图1所示：这种设计的缺点：一、电源输出能力有限，串联限流电阻会限制电源输出能力，不能提供足够的电流给门把手 1负载；二、功耗高，限流电阻短路时，功耗高，发热量大，电阻容易烧毁；三、电阻散热，需要封装大，导致电阻成本上升，且pcb面积增大；四、无过电压输出保护功能。
5.另一种方案是采用集成hsd芯片控制电源输出，这种方案ic成本较高，且控制复杂，需要消耗较多mcu资源，成本上无竞争优势。
6.由此可见，如何能够降低电路的功耗为本领域需解决的问题。


技术实现要素：

7.针对于现有技术存在功耗高的技术问题，本方案提供的一种低成本带过载过压保护功能的汽车门把手供电电路，其通过引入一颗采样电阻rshunt和一颗pnp检测控制三极管对电源功率mos管进行控制,很好地克服了现有技术所存在的问题。
8.为了达到上述目的，本发明提供的低成本带过载过压保护功能的汽车门把手供电电路，包括控制芯片，第二三极管，bat电源，mos管；其特征在于，还包括采样电阻，和第三三极管；
9.所述控制芯片连接第二三极管，用于控制第二三极管的开关；
10.所述bat电源，采样电阻和mos管依次串联连接并接入到电源输出电路中；所述第三三极管接入到bat电源所在线路中，通过采样电阻和第三三极管对 mos管进行管控；
11.当正常工作时，所述控制芯片控制第二三极管打开，mos管的栅极被拉低并导通，电源bat通过mos管对外输出给门把手供电；
12.当输出过载或短路时，所述电源bat输出电流增大，电流流经采样电阻，导致采样电阻两端电压增大，当采样电阻两端电压大于第三三极管开启电压时，第三三极管开始导通，mos管的栅极电压被拉高，mos管处于放大状态，输出电流被限制在预定范围内，确保功
率mos管不会损坏。
13.进一步地，所述mos管连接有第四三极管，并依次串联有第五三极管和第一稳压管并接入到电源输出电路中；
14.所述第一稳压管，第四三极管和第五三级管组成输出电压检测控制电路；
15.当电路中输出电压超过第一稳压管的稳压值时，第一稳压管反向导通，将多余的电压加载到第五三极管的基极上使其导通，第四基极同时被拉低并导通， mos管栅极电压被拉高并截止，关闭输出电路。
16.进一步地，所述mos管栅源极电路之间并联设有第二稳压管，通过第二稳压管可以防止mos管栅源极电压过大而损坏mos管。
17.本方案提供的低成本带过载过压保护功能的汽车门把手供电电路，其通过引入一颗采样电阻和一颗pnp检测控制三极管对电源功率mos管进行控制,采样电阻可以根据输出负载要求选择很小的电阻值，很好地降低了电路的功耗，大大降低了成本。
附图说明
18.以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
19.图1为现有汽车门把手供电电路结构示意图；
20.图2为本低成本带过载过压保护功能的汽车门把手供电电路结构示意图。
具体实施方式
21.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
22.本方案提供的低成本带过载过压保护功能的汽车门把手供电电路，参见图 2，其主要包括mcu芯片100，采样电阻200，mos管300，bat电源700，若干稳压管，若干三极管和若干电阻。
23.本方案中，若干稳压管用于稳定电路中的电压，本方案中包括第一稳压管 410和第二稳压管420。
24.若干三极管用于将电路中的微弱信号放大成幅度值较大的电信号；本方案中三极管包括第二三极管510，第三三极管520，第四三极管530和第五三极管540。
25.若干电阻用于使接入电路中的电流大小保持稳定，本方案中包括第一电阻 610，第二电阻620，第三电阻630和第四电阻640。
26.第一稳压管410设置在电源输出电路中，并串联第五三极管540，接入电源bat200所输出的电路中。
27.在第一稳压管410与第五三极管540之间串联一个第四电阻640；在第五三极管540与bat电源700所输出的电路之间串联一个第三电阻630，可以使接入电路中的电流的大小保持稳定。
28.bat电源700所输出的电路中依次串联一个采样电阻200和mos管300，并接入到电源输出电路中。
29.在第五三极管540与bat电源700输出电路之间并联有第三三极管520和第四三极管530。
30.第三三极管520的第一连接端接入到第五三极管540与bat电源200输出电路之间，第二连接端串联有第二三极管510。
31.同样，为保证线路在运行时的稳定性，在第二三极管510与第三三极管520 之中串联一个第二电阻620。
32.第二三极管510的输入端接有mcu芯片100；mcu芯片100用于控制第二三极管510的开关。
33.其中第四三极管530第一连接端和第二连接端分别连接到第三电阻630的两端，第三连接端经过第三三极管520所在的电路并与mos管300进行连接。
34.在第三三极管520与bat电源700输出电路和第四三极管530与mos管300 的电路中依次并联设有第二稳压管420与第一电阻610。
35.在mos管栅源极电路之间并联设有第二稳压管，第二稳压管420用来限制 mos管300栅极源极间电压，确保小于其最大允许值，从而保护mos管300免受损坏。
36.下面举例说明其在具体应用时的工作过程：
37.正常工作时；mcu芯片100控制第二三极管510打开，功率mos管300的栅极被拉低，mos管300导通；bat电源700通过mos管300对外输出给门把手供电。
38.当输出对地短路时；bat电源700输出电流增大，电流流经采样电阻 rshunt200，导致采样电阻200两端电压vr
‑
shunt增大，当vr
‑
shunt t>0.7v 时，第三三极管520开始导通，mos管300的栅极电压被拉高，mos管300输出电流被限制在约0.7/rshunt之内，电路得以保护。
39.当输出过电压保护时；第一稳压管410的稳压参数可自行选择，本方案以 18v电压为例。当对外输出电压＞18.7v时，第一稳压管410反向导通，多余的0.7v电压则加载在第五三极管540的基极使其导通，第四三极管530基极被拉低，第四三极管530导通，mos管300栅极电压被拉高到vbat，则mos管 300截止，关闭输出电路得以保护。
40.本方案提供的低成本带过载过压保护功能的汽车门把手供电电路，和一般的靠限流电阻进行限流保护不同，本设计引入一颗采样电阻200和第三三极管 520对电源功率mos管300进行控制。
41.当输出电流超过设计阈值时，采样电阻200上产生的电压将第三三极管 520触发导通，从而将功率mos管300输出关闭。由此，采样电阻200可以根据输出负载要求选择很小的电阻值，电流输出能力强；同时采样电阻200上电压很低，最大只有0.7v，意味着采样电阻200产生的功耗很低，可以选择小封装，低成本的电阻。
42.另外，电路采用第一稳压管410，第四三极管530和第五三极管540组成输出电压检测控制电路；当输出电压超过第一稳压管410稳压值时，第一稳压管410反向导通，并触发第四三极管530和第五三极管540导通，输出功率mos 管300关断，起到过压保护作用。
43.本方案提供的低成本带过载过压保护功能的汽车门把手供电电路，其逻辑控制简单，成本低，相对于现有技术，存在以下优点：
44.(1)具有低功耗的输出过载保护功能，过载电流限值可根据门把手负载需求灵活设计，一旦输出对地短路或输出电流超过设计阈值，电路自动关闭输出，保护电路器件免受损坏；相比传统的限流电阻设计，本设计不会产生额外功率损耗；
45.(2)具有输出过电压保护功能，一旦输出电压超过设计阈值，电路自动关闭输出，
对外部门把手模块起到保护作用；
46.(3)控制简单，只需要mcu提供一个i/o口控制电路输出；
47.(4)成本低，电路采用分离器件设计，元器件少，结构简单，成本低，并且节约pcb布板空间。
48.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。