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。