防误动作的开关控制保护电路的制作方法

本实用新型实施例涉及开关控制技术领域，具体涉及一种防误动作的开关控制保护电路。

背景技术：

在电子技术应用中，在对智能快充锂电池充电器输出高压线端p-mos开关进行控制时，一般是由单片机(microcontrollerunit，mcu)的io口高电平开通npn三极管后，p-mos的栅极对地电压与源极的负压差来开通功率p-mos管。

现有的p-mos驱动电路，大部分是高电平开通三极管，通过电阻分压直接打开p-mos开通输出。即正常情况下，mcu的io口检测到电池包已插入且处于不是满包的状态，再打开p-mos管，给接入设备充电。但在安全性能要求比较高的产品，比如锂电池、铅酸电池，镍氢镍铬电池包，电动工具，园林工具等产品，针对有些电池包本身保护功能不够全面，通过充电器来做双重保护尤为重要。由于单片机初始化前，各io口处于短时间不受控状态，io口输出高电平打开npn三极管，从而直接开通功率p-mos管，会对充电设备及充电器本身器件造成损伤。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种防误动作的开关控制保护电路，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种防误动作的开关控制保护电路，包括：第一控制电路、第二控制电路以及开关电路；所述第一控制电路的输入端与单片机连接，输出端与所述第二控制电路的输入端连接，所述第二控制电路的输入端还与单片机连接，所述第二控制电路的输出端与所述开关电路连接；误动作时，所述第一控制电路接收所述单片机输出的pwm脉冲信号，并根据所述pwm脉冲信号输出第一电平至所述第二控制电路，通过所述第二控制电路控制所述开关电路断开。

在一种可选的方式中，所述第一控制电路包括：第一电容、第一电阻、第一二极管以及第一晶体管，所述第一电容的一端与所述单片机连接，另一端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述第一晶体管的第一端连接，所述第一晶体管的第二端接地，所述第一晶体管的第三端与所述第二控制电路的输入端连接。

在一种可选的方式中，所述第一控制电路还包括第二电容和第二电阻，所述第二电阻连接在所述第一晶体管的所述第一端和所述第二端之间，所述第二电容并联在所述第二电阻的两端。

在一种可选的方式中，所述第一控制电路还包括第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述第一电阻的另一端连接，所述第二二极管的阳极与所述第一晶体管的所述第二端连接。

在一种可选的方式中，所述第二控制电路包括第二晶体管，所述第二晶体管的第一端与所述第一晶体管的所述第三端以及所述单片机连接，所述第二晶体管的第二端接地，所述第二晶体管的第三端与所述开关电路连接。

在一种可选的方式中，所述第二控制电路还包括：第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述第一晶体管的所述第三端以及所述单片机连接，另一端与所述第二晶体管的所述第一端连接，所述第四电阻连接在所述第二晶体管的所述第一端和所述第二端之间。

在一种可选的方式中，所述第一晶体管和所述第二晶体管为npn三极管，所述第一端为所述npn三极管的基极，所述第三端为所述npn三极管的发射极，所述第三端为所述npn三极管的集电极。

在一种可选的方式中，所述开关电路包括：第三电容、第四电容以及第三晶体管，所述第三晶体管的第一端与所述第二晶体管的所述第三端连接，第二端接电源，第三端为正输出端，所述第三电容和所述第四电容并联，且一端接电源，另一端接地，为负输出端。

在一种可选的方式中，所述开关电路还包括第五电阻和第六电阻，所述第五电阻连接在所述第三晶体管的第一端与第二端之间，所述第六电阻连接在所述第三晶体管的第一端与所述第二晶体管的所述第三端之间。

在一种可选的方式中，所述第三晶体管为增强型p-mos管，所述第三晶体管的第一端为栅极，第二端为源极，第三端为漏极。

本实用新型实施例的防误动作的开关控制保护电路包括：第一控制电路、第二控制电路以及开关电路；所述第一控制电路的输入端与单片机连接，输出端与所述第二控制电路的输入端连接，所述第二控制电路的输入端还与单片机连接，所述第二控制电路的输出端与所述开关电路连接；误动作时，所述第一控制电路接收所述单片机输出的pwm脉冲信号，并根据所述pwm脉冲信号输出第一电平至所述第二控制电路，通过所述第二控制电路控制所述开关电路断开，能够防止误动作损坏器件，提高产品的可靠性，能减少产品的安全保护成本。

上述说明仅是本实用新型实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本实用新型实施例提供的防误动作的开关控制保护电路的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的第一控制电路的电路示意图；

图3示出了本实用新型实施例提供的第二控制电路的电路示意图；

图4示出了本实用新型实施例提供的开关电路的电路示意图；

图5示出了本实用新型实施例提供的防误动作的开关控制保护电路的完整电路示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了本实用新型实施例提供的防误动作的开关控制保护电路的结构示意图，如图1所示，防误动作的开关控制保护电路10包括：第一控制电路11、第二控制电路12以及开关电路13；所述第一控制电路11的输入端与单片机mcu连接，输出端与所述第二控制电路12的输入端连接，所述第二控制电路12的输入端还与单片机mcu连接，所述第二控制电路12的输出端与所述开关电路13连接；误动作时，所述第一控制电路11接收所述单片机mcu输出的pwm脉冲信号，并根据所述pwm脉冲信号输出第一电平至所述第二控制电路12，通过所述第二控制电路12控制所述开关电路13断开，从而可以防止误动作，如单片机mcu初始化时，避免出现开关电路13短暂不彻底导通而导致增加功耗的同时，损害器件的问题。单片机mcu至少还包括正电源端和负电源端，其中正电源端接电源电压vdd，负电源端接地gnd。

在本实用新型实施例中，如图2所示，第一控制电路11包括：第一电容c1、第一电阻r1、第一二极管d1以及第一晶体管q1，所述第一电容c1的一端与所述单片机mcu连接，另一端与所述第一电阻r1的一端连接，所述第一电阻r1的另一端与所述第一二极管d1的阳极连接，所述第一二极管d1的阴极与所述第一晶体管q1的第一端连接，所述第一晶体管q1的第二端接地gnd，所述第一晶体管q1的第三端与所述第二控制电路12的输入端连接。单片机mcu输出的pwm脉冲信号经过第一电容c1转换为交流信号，通过第一二极管d1进行整流并传输至第一晶体管q1，从第一晶体管q1的第三端输出控制信号p2，以传输至第二控制电路12。第一电阻r1为限流电阻，防止电流过大。

第一控制电路11还包括第二电容c2、第二电阻r2以及第二二极管d2，所述第二电阻r2连接在所述第一晶体管q1的所述第一端和所述第二端之间，所述第二电容c2并联在所述第二电阻r2的两端。所述第二二极管d2的阴极与所述第一电阻r1的另一端连接，所述第二二极管d2的阳极与第一晶体管q1的第二端连接。第二电容c2为滤波电容，用于将交流信号变为直流高电平信。第二电阻r2用于在第一控制电路11的输入端输入pwm脉冲信号时，控制第一晶体管q1的第一端与第二端电压差大于阈值电压，保证第一晶体管q1工作在放大区。第二二极管d2构成第一晶体管q1的关断放电回路。

在本实用新型实施例中，如图3所示，所述第二控制电路12包括第二晶体管q2，所述第二晶体管q2的第一端与所述第一晶体管q1的所述第三端以及所述单片机mcu连接，所述第二晶体管q2的第二端接地gnd，所述第二晶体管q2的第三端与所述开关电路13连接。

第二控制电路12还包括：第三电阻r3和第四电阻r4，所述第三电阻r3的一端与所述第一晶体管q1的所述第三端以及所述单片机mcu连接，另一端与所述第二晶体管q2的所述第一端连接，所述第四电阻r4连接在所述第二晶体管q2的所述第一端和所述第二端之间。第三电阻r3与第一控制电路11中的第一电阻r1作用相同，第四电阻r4与第一控制电路11中的第二电阻r2作用相同，在此不再赘述。

在本实用新型实施例中，如图4所示，所述开关电路13包括：第三电容c3、第四电容c4以及第三晶体管q3，所述第三晶体管q3的第一端与所述第二晶体管q2的所述第三端连接，第二端接电源vin，第三端为正输出端v+，所述第三电容c3和所述第四电容c4并联，且一端接电源vin，另一端接地gnd，为负输出端v-。第三电容c3和第四电容c4为输出滤波电容。

所述开关电路13还包括第五电阻r5和第六电阻r6，所述第五电阻r5连接在所述第三晶体管q3的第一端与第二端之间，所述第六电阻r6连接在所述第三晶体管q3的第一端与所述第二晶体管q2的所述第三端之间。第五电阻r5和第六电阻r6为分压电阻，用于对电源vin的电压进行分压。

在本实用新型实施例中，本实用新型实施例提供的防误动作的开关控制保护电路的完整电路图如图5所示，所述第一晶体管q1和所述第二晶体管q2为npn三极管，所述第一端为所述npn三极管的基极，所述第三端为所述npn三极管的发射极，所述第三端为所述npn三极管的集电极。所述第三晶体管q3为增强型p-mos管，所述第三晶体管q3的第一端为栅(g)极，第二端为源(s)极，第三端为漏(d)极。第三晶体管q3为输出功率pmos管。

实际情况下，单片机mcu不是完全理想器件，初始化前，各引脚有几十us的不受控状态，io口有1-2v的瞬间尖峰电压，有触发第二晶体管q2开通的风险。在本实用新型实施例中，此时单片机mcu的pwm口输出pwm脉冲信号，经过第一电容c1转换为交流信号，经过第一电阻r1限流后，经第一二极管d1进行整流，通过第二电容c2滤波后将交流信号变为直流高电平信，第一晶体管q1导通。此时第二二极管d2作为第一晶体管q1的关断放电回路。第一晶体管q1导通后，集电极输出的控制信号p2被拉到低电平，第二晶体管q2此时截止。第三晶体管q3的栅极对地没有回路，第三晶体管q3截止，从而能够防止误动作，避免出现误动作时第三晶体管q3短暂不彻底导通而导致功耗增加的同时损害器件的问题，能够提高产品的可靠性，减少产品的安全保护成本。

当单片机mcu初始化完成，单片机mcu的io口检测到连接在第三晶体管q3的正负输出端的电池包设备(图未示)已连接且电池包且电压在正常充电范围内，则单片机mcu控制pwm口关闭，第一晶体管q1截止。单片机mcu的io口输出高电平，控制第二晶体管q2导通接到地，第二晶体管q2的集电极输出低电平，电源vin经第五电阻r5和第六电阻r6分压后，使第三晶体管q3的g极产生对地的电平，第三晶体管q3的g极与电源vin产生的负差压小于第三晶体管q3的阈值电压，第三晶体管q3导通，从而完成给后端电池包等设备正常充电。本实用新型实施例通过采用防止误动作的开关控制保护电路设计，不对后端电池包及设备产生二次损伤，降低产品的保护设计成本，提供产品可靠性，有利于提高产品的综合竟争力。

本实用新型实施例的防误动作的开关控制保护电路10包括：第一控制电路11、第二控制电路12以及开关电路13；所述第一控制电路11的输入端与单片机mcu连接，输出端与所述第二控制电路12的输入端连接，所述第二控制电路12的输入端还与单片机mcu连接，所述第二控制电路12的输出端与所述开关电路13连接；误动作时，所述第一控制电路11接收所述单片机mcu输出的pwm脉冲信号，并根据所述pwm脉冲信号输出第一电平至所述第二控制电路12，通过所述第二控制电路12控制所述开关电路13断开，能够防止误动作损坏器件，提高产品的可靠性，能减少产品的安全保护成本。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。