一种氮氧传感器电控单元自恢复高侧过压保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于氮氧传感器领域，更具体地，涉及一种氮氧传感器电控单元自恢复高侧过压保护电路。
【背景技术】
[0002]随着机动车数量的增加，汽车排放的尾气已经成为主要的大气污染物，其中氮氧化物的污染尤为严重。伴随着越来越严格的汽车尾气排放标准的出台，需要对汽车尾气中的氮氧化物排放进行实时检测，而氮氧传感器是该检测系统中的核心部件之一。
[0003]氮氧传感器芯片如图1所示，由数层氧化锆陶瓷基片压制而成，其电控单元包括两个部分，分别是测量控制电控单元和加热控制电控单元，测量控制电控单元包括主电极
1、第一扩散层2、定氧电极3、定氧腔室4、第二扩散层5、基准电极6、还原腔室7、测量电极8、参考电极9以及参考腔室10，加热控制电控单元包括加热正极13、加热负极12、测温电极Ilo加热控制电控单元可以控制氮氧传感器芯片保持在一恒定温度范围内，从而利用氧化锆陶瓷在高温下呈现的电解质特性。测量控制电控单元通过一系列控制措施，可以测量出NOx分解出来的O2含量，从而计算出气体中的NOx的含量，即完成了氮氧传感器对NOx气体的测量。
[0004]汽车行业的氮氧传感器具有控制策略复杂、使用环境恶劣的特点，其对抗瞬态脉冲干扰的性能要求很高，导致在氮氧传感器的工作过程中，可能会出现测量控制电控单元和加热控制电控单元电压过高的情况，影响测量的准确性，甚至造成氮氧传感器芯片的损坏。因此，存在对于氮氧传感器的电控单元实施过压保护的技术需求。
[0005]目前，常采用低侧过压保护方法对氮氧传感器电控单元进行保护，⑴传统的低侧保护，氮氧传感器经过MOS管后与地连接，由于氮氧传感器在工作时，加热电压和检测电压是以矩形脉冲电压的形式施加的，采用低侧保护，由于MOS管自身存在一固定电阻值，就会造成参考地浮动，测量结果不精确。(2)低侧过压保护还会对电控单元的工作造成干扰，给测量精度带来不利影响，导致传感器的测量结果不精确，不能满足实际应用需求。
【实用新型内容】
[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种氮氧传感器电控单元自恢复高侧过压保护电路，其目的在于通过将多个电阻、MOS管、比较器以及稳压管电连接在一起并设计成高侧过压保护电路，使得氧氮传感器电控单元两端电压大于额定电压时发生断路，并在电压低于额定电压时导通，相应避免了氮氧传感器电控单元遭受瞬间高压冲击而损坏，该高侧高压保护避免了低侧过压保护中存在测量不精确的问题。
[0007]为实现上述目的，本实用新型提供了一种氮氧传感器电控单元自恢复高侧过压保护电路，用于保护电控单元的同时提高氮氧传感器的测量精确性，其特征在于，包括MOS管C2、比较器Cl、稳压管D1，分压元件，第一分压支路以及第二分压支路，其中
[0008]所述MOS管C2的S极与外接电源负极相连，其D极与氮氧传感器电控单元正极端连接，其G极与比较器Cl的输出端相连；
[0009]所述比较器Cl的电源正极端与外接电源正极相连，其电源负极端通过分压元件与氮氧传感器电控单元负极端连接；
[0010]所述稳压管Dl并联在所述比较器的电源正极端和电源负极端，以使比较器Cl电源正极端与电源负极端之间维持有定值电压；
[0011]所述比较器的电源正极端和电源负极端并联有第二分压支路，该第二分压支路与比较器的负输入端连接，用于调节加载在负输入端的电压；
[0012]所述外接电源正极端和所述氮氧传感器电控单元负极端并联有第一分压支路，该第一分压支路与比较器的正输入端连接，用于调节加载在正输入端的电压；
[0013]所述比较器通过比较正、负输入端间电压，相应在正输入端间电压大于负输入端间电压时，自行控制比较器输出端输出高电平，从而实现与比较器输出端相连的MOS管C2断路，进而实现高压保护；并在正输入端电压小于负输入端电压时，自行控制比较器输出端输出低电平，从而实现与输出端相连的MOS管C2导通进而实现自恢复。
[0014]以上发明构思中，(I)MOS管C2连接在外接电源和氮氧传感器电控单元之间，当外接电压过高时，MOS管断开，整个氮氧传感器电控单元均无电压加载，即其中的加热控制电控单元和测量控制电控单元均无电压加载。氮氧传感器中加热控制电控单元和测量控制电控单元是紧密相邻的，而测量控制电控单元的工作电压在2V左右，工作电流常常只有几个微安，较为灵敏，也容易受到与之相邻的加热控制电控单元的干扰，尤其是加热控制单元的工作电压约为20v?30v，更容易对测量控制电控单元形成干扰，影响其测量精度。本实用新型构思中，加热控制电控单元和测量控制电控单元同时断开后均与参考地连接，保持相同低电位，不存在低侧过压保护方法中加热控制电控单元虽然断开，但是任然保持工作电压，则与测量控制电控单元之间具有很大压差的问题，相应避免了加热控制电控单元对测量控制电控单元的干扰，能提高测量的精确性。在外接电压合适时，比较器Cl能使MOS管C2导通，恢复传感器的工作；(2)氮氧传感器电控单元直接与接地端连接，避免了参考地波动，可更进一步的提高测量的精确性。综合以上可知，本实用新型构思在实现高压保护的同时提高了测量精度。
[0015]进一步的，所述分压元件为第五电阻R5，所述第五电阻R5用于分压以使得加载至所述比较器Cl的电压等于稳压管的固定值。
[0016]进一步的，所述第一分压支路包括相互串联的第一电阻Rl和第二电阻R2，所述比较器的正输入端连接在该第一电阻Rl和第二电阻R2之间。
[0017]进一步的，所述第二分压支路包括相互串联的第三电阻R3和第四电阻R4，所述比较器的负输入端连接在该第三电阻R3和第四电阻R4之间。
[0018]总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:
[0019]MOS管C2连接在外接电源和氮氧传感器电控单元之间，当外接电压过高时，MOS管C2断开，整个氮氧传感器电控单元均无电压加载，即其中的加热控制电控单元和测量控制电控单元均无电压加载，不存在低侧过压保护方法中加热控制电控单元和测量控制电控单元之间具有压差的问题，相应避免了加热控制电控单元对测量控制电控单元的干扰，能提高测量的精确性；更进一步的，氮氧传感器电控单元直接与接地端连接，避免了参考地波动，可更进一步的提尚测量的精确性。
【附图说明】
[0020]图1是氮氧传感器芯片结构示意图；连接到氮氧传感器电控单元的黑线代表导线，氮氧传感器电控单元的实物为电路板，氮氧传感器芯片实物为多层氧化锆陶瓷压片层叠为一体，该图中斜划线区域即为氧化锆陶瓷压片；
[0021]图2是本实用新型实施例中自恢复高侧过压保护电路结构示意图。
[0022]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:
[0023]1-主电极2-第一扩散层3-定氧电极
[0024]4-定氧腔室5-第二扩散层6-基准电极
[0025]7-还原腔室8-测量电极9-参考电极
[0026]10-参考腔室11-测温电极12-加热负极
[0027]13-加热正极
[0028]14-输出端15-负输入端16-正输入端
[0029]17-电源负极端18-电源正极端
【具体实施