一种带自锁功能的新型MOS管电流检测保护电路的制作方法

一种带自锁功能的新型mos管电流检测保护电路
技术领域
1.本发明涉及客车技术领域，尤其涉及一种带自锁功能的新型mos管电流检测保护电路。


背景技术：

2.当前客车领域中使用mos管代替继电器逐渐成为趋势。当前客车上的电流检测和保护电路多为可恢复保险丝或使用单片机采样，可恢复保险丝误差比较大同时存在比较大的延时；而使用单片机采样成本较高，同时存在采样间歇期，不能实时保护。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种带自锁功能的新型mos管电流检测保护电路，用以解决上述背景技术中存在的问题。
4.一种带自锁功能的新型mos管电流检测保护电路，包括高边驱动电路、比较电路、自锁电路和mos管驱动电路，
5.所述采样电阻的信号输出端与比较电路的信号输入端连接，用于输出流过mos管的电流采样电压；
6.所述比较电路的信号输出端与自锁电路的信号输入端连接，用于将电流采样电压与其多级过流基准电压进行逐级比较，并根据比较结果输出第一控制信号；
7.所述自锁电路的信号输出端与mos管驱动电路的信号输入端连接，用于根据第一控制信号控制其输出的自锁电压，以在出现瞬间过流或持续过流时将其输出的自锁电压锁定在低电平状态；
8.所述mos管驱动电路用于根据接收到的第二控制信号和自锁电压控制mos管的开关，以使mos管在出现瞬间过流或持续过流时始终保持关闭。
9.优选地，所述高边驱动电路包括mos管、负载和电流采样电阻，所述负载分别与mos管的漏极和电流采样电阻的第一端连接，电流采样电阻的第二端接地，所述电流采样电压为电流采样电阻的电压。
10.优选地，所述比较电路包括一级比较模块、与一级比较模块相串联的二级比较模块，
11.所述一级比较模块用于将电流采样电压与其第一过流基准电压进行一次比较，并根据比较结果输出初级比较信号；
12.所述二级比较模块用于根据初级比较信号确定其第二过流基准电压的电压大小，并将电流采样电压与第二过流基准电压进行二次比较，根据比较结果输出第一控制信号。
13.优选地，所述一级比较模块包括比较器u1a、连接在比较器u1a负极的第一分压单元，所述电流采样电压输入比较器u1a的正极。
14.优选地，所述第一分压单元包括电阻r1和电阻r2，所述电阻r1和电阻r2的第一端均连接至比较器u1a的负极，电阻r1的第二端连接电源，电阻r2的第二端接地。
15.优选地，二级比较模块包括比较器u1b、三极管q1、分别与比较器u1b的负极和三极管q1的集电极连接的第二分压单元，所述三极管q1的基极分别与电阻r6和电容c1的第一端连接，电阻r6的第二端与比较器u1a的输出端连接，所述三极管q1的发射极和电容c1的第二端均接地。
16.优选地，所述第二分压单元包括电阻r3和电阻r4，电阻r3和电阻r4的第一端均连接至比较器u1b的负极，电阻r3的第二端连接电源，电阻r4的第二端与三极管q1的集电极连接。
17.优选地，所述自锁电路包括二极管d1，分别与二极管d1的负极相连的电阻r9、电阻r10、电阻r11和电容c2，
18.所述二极管d1的正极与比较电路的信号输出端相连，
19.所述电阻r9的第二端分别与电阻r12和三极管q2的集电极连接，三极管q2的发射极连接电源、基极连接电阻r8的第一端，电阻r8的第二端分别与电阻r7和三极管q3的集电极连接，电阻r7的第二端连接电源，
20.所述电阻r10的第二端与三极管q3的基极连接，三极管q3的发射极接地，
21.所述电阻r11、电阻r12和电容c2的第二端均接地。
22.优选地，所述mos管驱动电路包括与门、与与门的输出端连接的电阻r13、与电阻r13连接的三极管q4和电阻r16，所述三极管q4的集电极与电阻r14连接，电阻r14分别与电阻r15和m0s管的栅极连接，电阻r15的第二端与mos管的源极连接，
23.电阻r16的第二端和三极管q4的发射端均接地。
24.本发明的有益效果是：
25.1、本发明的电路完全由电子器件构建而成，不需要单片机和程序控制，电路简单，安全性和稳定性高。
26.2、本发明通过在其比较电路中对流过mos管的电流采样电压进行多级连续比较，判断过流时瞬间过流还是连续过流，并根据比较结果利用后续的自锁电路和mos管驱动电路控制mos管的开关，避免mos管出现反复导通关断的情况。
27.3：本发明电路可以调节设定过流门限值大小，也可以调节设定电路的响应速度。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。
29.图1是新型mos管电流检测保护电路的电路框图。
30.图2是高边驱动电路的电路图。
31.图3是比较电路的电路图。
32.图4是自锁电路的电路图。
33.图5是mos管驱动电路的电路图。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体
实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
35.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
36.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语,不能理解为指示或暗示相对重要性。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
37.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
38.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。
39.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述。
40.本发明给出一种带自锁功能的新型mos管电流检测保护电路，该电路完全由电子器件构建而成，不需要单片机和程序控制，电路简单，安全性和稳定性高。
41.本发明的带自锁功能的新型mos管电流检测保护电路包括高边驱动电路、比较电路、自锁电路和mos管驱动电路。如图1所示，图1为本发明的电路原理框图，图1中电路main是高边驱动电路，电路a是比较电路，电路b是自锁电路，电路c是与门+mos管驱动电路。正常工作状态下，mos管打开，给负载load供电，电流采样电阻sample r的电压为电流采样电压v—sampler，该电压与电流成正比，且符合v＝i*r定律，本实施例中，电流采样电阻sample r选用的是小阻值、大功率的电阻。当电路中出现瞬间过流或连续过流时，与门+mos管驱动电路c会输出一个控制信号使mos关闭，停止给负载供电。
42.所述高边驱动电路的信号输出端与比较电路的信号输入端连接，用于输出流过mos管的电流采样电压。
43.所述比较电路的信号输出端与自锁电路的信号输入端连接，用于将电流采样电压与其多级过流基准电压进行逐级比较，并根据比较结果输出第一控制信号。
44.所述自锁电路的信号输出端与mos管驱动电路的信号输入端连接，用于根据第一控制信号控制其输出的自锁电压，以在出现瞬间过流或持续过流时将其输出的自锁电压锁定在低电平状态。
45.所述mos管驱动电路用于根据接收到的第二控制信号和自锁电压控制mos管的开关，以使mos管在出现瞬间过流或持续过流时始终保持关闭。
46.本发明的带自锁功能的新型mos管电流检测保护电路通过在其比较电路中对流过mos管的电流采样电压进行多级连续比较，判断过流是瞬间过流还是连续过流，并根据比较
结果利用后续的自锁电路和mos管驱动电路控制mos管的开关，避免mos管出现反复导通关断的情况。
47.具体地，如图2所示，图2为高边驱动电路的电路图。高边驱动电路包括mos管、负载和电流采样电阻，所述负载分别与mos管的漏极和电流采样电阻的第一端连接，电流采样电阻的第二端接地。高边驱动电路将电流采样电压v—sampler输出给比较电路。
48.所述比较电路包括一级比较模块、与一级比较模块相串联的二级比较模块，所述一级比较模块用于将电流采样电压与其第一过流基准电压进行一次比较，并根据比较结果输出初级比较信号。所述二级比较模块用于根据初级比较信号确定其第二过流基准电压的电压大小，并将电流采样电压与第二过流基准电压进行二次比较，根据比较结果输出第一控制信号。
49.如图3所示，图3为比较电路的电路图。
50.比较电路中的一级比较模块包括比较器u1a、连接在比较器u1a负极的第一分压单元。第一分压单元包括电阻r1和电阻r2，所述电阻r1和电阻r2的第一端均连接至比较器u1a的负极，电阻r1的第二端连接电源，电阻r2的第二端接地。
51.比较电路中的二级比较模块包括比较器u1b、三极管q1、分别与比较器u1b的负极和三极管q1的集电极连接的第二分压单元。第二分压单元包括电阻r3和电阻r4，电阻r3和电阻r4的第一端均连接至比较器u1b的负极，电阻r3的第二端连接电源，电阻r4的第二端与三极管q1的集电极连接。
52.三极管q1的基极分别与电阻r6和电容c1的第一端连接，电阻r6的第二端与比较器u1a的输出端连接，所述三极管q1的发射极和电容c1的第二端均接地。
53.当电流采样电压v—sampler输入比较器u1a的正极时，电阻r1和电阻r2通过分压产生第一过流基准电压v1，电流采样电压v—sampler与第一过流基准电压v1在比较器u1a中进行比较，
54.当电流采样电压v—sampler大于第一过流基准电压v1时，比较器u1a输出端输出高电平(初级比较信号)，从而打开三极管q1。三极管q1导通时，电阻r3和r4通过分压会产生第二过流基准电压v2，电流采样电压v—sampler与第二过流基准电压v2在比较器u1b中进行比较，当电流采样电压v—sampler大于第二过流基准电压v2时，比较器u1b输出高电平(即图3中的第一控制信号a-out)；当电流采样电压v—sampler小于第二过流基准电压v2时，比较器u1b输出低电平(即图3中的第一控制信号a-out)，
55.当电流采样电压v—sampler小于第一过流基准电压v1时，比较器u1a输出端输出低电平(初级比较信号)，三极管q1关断。三极管q1时，比较器u1b负极上的电压为vcc，即第二过流基准电压v2为vcc，由于电流采样电压v—sampler必然小于vcc，因此，比较器u1b输出低电平(即图3中的第一控制信号a-out)。
56.本实施例中，vcc可适用5v或其他大小电压，但需与比较器u1a和u1b的工作电压保持一致。
57.第一过流基准电压v1和第二过流基准电压v2为过流门限值，电流采样电压v—sampler两次比较均大于过流门限值时，比较电路才输出高电平，否则输出低电平。
58.比较电路中电阻r6和电容c1组成rc滤波延时电路，控制两次比较的间隔时间，间隔时间的长短表示过流时间的长短，这样可以避免由于毛刺或瞬间突变带来干扰。
59.自锁电路用于根据比较电路输出的第一控制信号a-out控制输出一个自锁电压b-out，以在出现瞬间过流或持续过流时将其输出的自锁电压b-out锁定在低电平状态。
60.如果不设置自锁电路，直接将比较电路输出的第一控制信号a-out来控制mos管，就会导致mos管的反复导通、关断，对mos管伤害很大。比如，正常工作时，负载突然短路，此时比较电路就会关断mos管；但是关断后，电流为0，v
‑‑
sample r的电压也为0，此时比较电路又会打开mos管；又由于负载处于短路状态，打开mos管，电源短路，电路上电流很大，比较电路又会重新关断mos管。这样周而复始，对mos管和负载的损害极大。
61.如图4所示，图4为自锁电路的电路图。自锁电路包括二极管d1，分别与二极管d1的负极相连的电阻r9、电阻r10、电阻r11和电容c2，
62.所述二极管d1的正极与比较电路的信号输出端相连，
63.所述电阻r9的第二端分别与电阻r12和三极管q2的集电极连接，三极管q2的发射极连接电源、基极连接电阻r8的第一端，电阻r8的第二端分别与电阻r7和三极管q3的集电极连接，电阻r7的第二端连接电源，
64.所述电阻r10的第二端与三极管q3的基极连接，三极管q3的发射极接地，
65.所述电阻r11、电阻r12和电容c2的第二端均接地。
66.当比较电路输出的第一控制信号a-out为低电平时，由于下拉电阻r11的存在，三极管q3处于关断状态，导致三极管q2也处于关断状态，因此，其输出的自锁电压b-out为高电平。
67.当比较电路输出的第一控制信号a-out变为高电平时，三极管q3导通，导致三极管q2也导通，因此，其输出的自锁电压b-out为低电平。
68.当比较电路输出的第一控制信号a-out再次变为低电平时，由于二极管d1的单向导通特性，第一控制信号a-out从高到低的变化，对后续电路中三极管q2和q3的导通和关断没有影响，所以其输出的自锁电压b-out为低电平。
69.因此一旦电路中出现过流现象，自锁电路可将其输出的自锁电压b-out锁定在低电平状态，然后通过自锁电压b-out和第二控制信号mos-g共同控制mos管的关闭。
70.如图5所示，图5为mos管驱动电路的电路图，mos管驱动电路为与门+mos管驱动电路。
71.mos管驱动电路包括与门u201a、与与门u201a的输出端连接的电阻r13、与电阻r13连接的三极管q4和电阻r16，所述三极管q4的集电极与电阻r14连接，电阻r14分别与电阻r15和m0s管的栅极连接，电阻r15的第二端与mos管的源极连接，
72.电阻r16的第二端和三极管q4的发射端均接地。
73.自锁电路输出的自锁电压b-out和第二控制信号mos-g是与门的2个输入端，第二控制信号mos-g来源于开关量的输入或者mcu，与门的真值表如下：
74.b-outmos-g输出000010100111
75.当自锁电压b-out为低电平时，与门输出低电平，进而通过三极管q4控制mos关闭。
76.当自锁电压b-out为高电平时，与门输出高电平，进而通过三极管q4控制mos打开。
77.应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。