具备故障诊断功能的负载驱动电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及具备故障诊断功能的负载驱动电路。


背景技术：

2.到目前为止，以led为驱动的汽车照明的普及率越来越高，但是伴随着汽车led照明的快速发展和普及，对汽车照明的复杂性和安全性的要求越来越高。
3.随着使用的led颗数越来越多，功率越来越大，安全性和复杂性要求的提高，控制电路变得越来越复杂，在驱动负载时，在负载出现故障时，及时采取措施显的尤为重要。且在驱动负载时，不可避免的会使用mcu控制器去控制多路负载，从而导致系统的成本较高。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种具备故障诊断功能的负载驱动电路，以在负载出现故障时，及时切断负载，且还能降低整个电路的成本。
5.根据本实用新型的一方面，提供了一种具备故障诊断功能的负载驱动电路，用于驱动多个负载，具备故障诊断功能的负载驱动电路，包括：电压调节电路、与所述负载一一对应的分压电路、驱动电路、与所述负载一一对应的采样电路、诊断电路；
6.所述电压调节电路包括电源端、与分压电路一一对应的输出端和与所述分压电路一一对应的控制端；所述电压调节电路的输出端与对应的所述分压电路的输入端电连接，所述电压调节电路的输出端还与对应的所述采样电路的第一端电连接，所述采样电路的第二端与对应的所述负载电连接，所述分压电路的输出端与所述驱动电路的检测端电连接，所述电压调节电路的控制端与所述电压调节电路的控制端一一对应的所述驱动电路的电压调节端电连接；
7.所述驱动电路的第一检测端与所述采样电路的第一端电连接，所述驱动电路的第二检测端与所述采样电路的第二端电连接，所述驱动电路的电源端与所述电压调节电路的电源端电连接；
8.所述诊断电路包括与所述负载一一对应的电位端，所述电位端与所述驱动电路对应的使能端电连接，所述诊断电路还包括与所述负载一一对应的输入端，所述诊断电路的输入端与所述驱动电路对应的输出端电连接，所述驱动电路被配置为确定所述分压电路的输出端输出的电压大于设定阈值电压时，通过所述诊断电路对应的电位端将自身使能端电位拉至第一固定电位，以使所有所述负载关断。
9.可选的，所述电压调节电路包括电源、与所述负载一一对应的升压电路；
10.所述电源与所述电压调节电路的电源端电连接，所述电源与所述升压电路的输入端电连接，所述升压电路的输出端与对应的所述分压电路的输入端电连接，所述升压电路的控制端与所述驱动电路对应的电压调节端电连接，所述电源还与所述驱动电路的电源端电连接。
11.可选的，所述升压电路包括电感、第一晶体管、第一二极管、第一电阻；
12.所述电感的一端与所述电源电连接，所述电感的另一端分别与所述第一晶体管的第一极和第一二极管的第一端电连接，所述第一晶体管的第二极通过所述第一电阻接地，所述第一晶体管的栅极与所述驱动电路对应的电压调节端电连接，所述第一二极管的第二端分别与所述分压电路的输入端和所述采样电路的第一端电连接。
13.可选的，具备故障诊断功能的负载驱动电路还包括与所述负载一一对应的整流电路，所述整流电路的输入端与所述驱动电路对应的输出端电连接，所述整流电路的输出端与所述诊断电路对应的输入端电连接。
14.可选的，所述整流电路包括第二二极管，所述第二二极管的第一端与所述驱动电路对应的输出端电连接，所述第二二极管的第二端与所述诊断电路对应的输入端电连接。
15.可选的，具备故障诊断功能的负载驱动电路，还包括与所述整流电路一一对应的滤波电路，所述滤波电路包括第二电阻、第三电阻和第一电容，所述第二电阻的一端与所述整流电路的输出端电连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻、所述第一电容和所述诊断电路对应的输入端电连接。
16.可选的，所述诊断电路包括第三二极管、与所述负载一一对应的使能电路，每一所述使能电路包括第二晶体管和第四二极管，所述第二晶体管的第一极与所述驱动电路对应的使能端电连接，所述第二晶体管的第二极接地，所述第四二极管的第一端与所述驱动电路对应的输出端电连接，所述第四二极管的第二端与所述第三二极管的第一端电连接，所述第三二极管的第二端与所述第二晶体管的栅极电连接。
17.可选的，所述诊断电路还包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三晶体管和第四晶体管；
18.所述第四电阻的一端与所述电压调节电路的电源端电连接，所述第四电阻的另一端与所述第三晶体管的第一极电连接，所述第五电阻的一端与所述电压调节电路的电源端电连接，所述第五电阻的另一端与所述第三晶体管的栅极电连接，所述第三晶体管的第二极与所述第三二极管的第一端电连接，所述第六电阻的一端与所述第三晶体管的栅极电连接，所述第六电阻的另一端与所述第四晶体管的第一极电连接，所述第四晶体管的第二极接地，所述第七电阻的一端分别与所述第八电阻、所述第四二极管的第二端、所述第三二极管的第一端电连接，所述第七电阻的另一端与所述第四晶体管的栅极电连接。
19.可选的，所述第二晶体管、所述第四晶体管的类型相同，所述第二晶体管为nmos管，所述第三晶体管为pmos管。
20.可选的，所述驱动电路包括tld6098-2es芯片。
21.本实用新型提供了一种具备故障诊断功能的负载驱动电路，包括：电压调节电路、与负载一一对应的分压电路、驱动电路、与负载一一对应的采样电路、诊断电路。电压调节电路的输出端与对应的分压电路的输入端电连接，电压调节电路的输出端还与对应的采样电路的第一端电连接，采样电路的第二端与对应的负载电连接，分压电路的输出端与驱动电路的检测端电连接，电压调节电路的控制端与电压调节电路的控制端一一对应的驱动电路的电压调节端电连接；驱动电路的第一检测端与采样电路的第一端电连接，驱动电路的第二检测端与采样电路的第二端电连接，驱动电路的电源端与电压调节电路的电源端电连接；诊断电路包括与负载一一对应的电位端，电位端与对应的驱动电路的使能端电连接，诊断电路还包括与所述负载一一对应的输入端，诊断电路的输入端与对应的驱动电路的输出
端电连接，驱动电路被配置为确定分压电路的输出端输出的电压大于设定阈值电压时，通过诊断电路对应的电位端将自身使能端电位拉至第一固定电位，以使所有负载关断。本实施例中通过电压调节电路、分压电路、驱动电路、采样电路、诊断电路实现对负载的正常驱动，以及在任一负载出现故障时，及时切断所有负载，实现整个电路的故障诊断。同时，整个电路为纯硬件电路，不包括单片机等控制器，降低电路的成本、使得电路更为精简，有利于器件的小型化。
22.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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他的附图。
24.图1是本实用新型实施例提供的一种具备故障诊断功能的负载驱动电路的电路图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
26.图1为本实用新型实施例提供的一种具备故障诊断功能的负载驱动电路的电路图，参考图1，具备故障诊断功能的负载驱动电路用于驱动多个负载01，具备故障诊断功能的负载驱动电路包括电压调节电路10、与负载01一一对应的分压电路11、驱动电路12、与负载01一一对应的采样电路13、诊断电路14；
27.电压调节电路10包括电源端vb、与分压电路11一一对应的输出端u0和与分压电路11一一对应的控制端a0；电压调节电路10的输出端u0与对应的分压电路11的输入端电连接，电压调节电路10的输出端u0还与对应的采样电路13的第一端电连接，采样电路13的第二端与对应的负载01电连接，分压电路11的输出端与驱动电路12的检测端d0电连接，电压调节电路10的控制端a0与电压调节电路10的控制端a0一一对应的驱动电路12的电压调节端e0电连接；
28.驱动电路12的第一检测端f1与采样电路13的第一端电连接，驱动电路12的第二检测端f2与采样电路13的第二端电连接，驱动电路12的电源端vi与电压调节电路10的电源端vb电连接；
29.诊断电路14包括与负载01一一对应的电位端g0，电位端g0与驱动电路12对应的使能端h0电连接，诊断电路14还包括与负载01一一对应的输入端i0，诊断电路14的输入端i0
与驱动电路12对应的输出端j0电连接，驱动电路12被配置为确定分压电路11的输出端输出的电压大于设定阈值电压时，通过诊断电路14对应的电位端g0将驱动电路12使能端h0电位拉至第一固定电位，以使所有负载01关断。
30.负载01可以为车载照明灯，例如led灯。车辆上具备多个照明灯，要求一个照明灯出现故障时，其余照明灯应一起关断，进行故障排查。一个负载01对应于一个分压电路11和一个采样电路13，本实施例中，示例性示出包括两个负载01，为便于区分，用第一负载011和第二负载012进行描述，每一负载01包括两个串联连接的发光二极管。当包括两个负载01时，对应包括两个分压电路11，第一分压电路111和第二分压电路112，包括两个采样电路13，第一采样电路131和第二采样电路132。第一采样电路131与第一负载011电连接，第二采样电路132与第二负载012电连接。电压调节电路10具备升压功能，可以根据自身控制端a0输入的信号调节输出至分压电路11和采样电路13的电压的大小。电压调节电路10的电源端vb接入电源以为整个电路提供电源信号。本实施例中电压调节电路10的输出端u0为两个，即第一输出端u1和第二输出端u2，第一输出端u1与第一分压电路111电连接，第二输出端u2与第二分压电路112电连接，第一输出端u1还与第一采样电路131电连接，第二输出端u2还与第二采样电路132电连接。驱动电路12包括两个检测端d0,第一检测端d1和第二检测端d2，第一检测端d1和第一分压电路111的输出端电连接，第二检测端d2和第二分压电路112的输出端电连接。电压调节电路10包括两个控制端a0，第一控制端a1和第二控制端a2,第一控制端a1的信号用于控制输入第一分压电路111中电压的大小，第二控制端a2的信号用于控制输入第二分压电路112中电压的大小。驱动电路12包括两个电压调节端e0,第一电压调节端e1和第二电压调节端e2,第一电压调节端e1与第一控制端a1电连接，第二电压调节端e2与第二控制端a2电连接。驱动电路12包括两个第一检测端f1，第一子检测端f11和第二子检测端f12，驱动电路12还包括两个第二检测端f2，第三子检测端f21和第四子检测端f22，第一子检测端f11和第三子检测端f21连接于第一采样电路131两端，第二子检测端f12和第四子检测端f22连接于第二采样电路132两端。驱动电路12被配置为根据第一检测端f1和第二检测端f2的电压的差值与设定电压的大小关系，生成控制信号以控制电压调节电路10的对应的输出端u0输出的电压的大小。具体的，控制信号可以为占空比信号，通过电压调节电路10的控制端a0输入的占空比的大小实现输出端u0的电压的调节。本实施例中，诊断电路14包括两个电位端g0,第一电位端g1和第二电位端g2,对应的驱动电路包括两个使能端h0,第一使能端h1和第二使能端h2。诊断电路14包括两个输入端i0,第一输入端i1和第二输入端i2,对应的驱动电路12包括两个输出端j0,第一输出端j1和第二输出端j2。
31.本实施例中具体工作过程如下：示例性示出第一负载011出现断路故障，第二负载012正常工作。第一负载011断路时，驱动电路12通过第一检测子端f11和第三检测子端f21上的压差确定流过第一采样电路131上的电流较小，不足以驱动第一负载011点亮，因此会通过第一电压调节端e1输出控制信号，电压调节电路10的第一控制端a0根据控制信号增大第一输出端u1输出的电压的大小以尝试增大流入第一负载011中电流以驱动第一负载011被点亮。因第一负载011断路，第一采样电路131上的电压不会增大，因此会导致驱动电路12的第一电位调节端e1不断调整控制信号以使电压调节电路10的第一输出端u0输出的电压增大，直至第一分压电路111的输出端输出的电压大于设定阈值电压时，驱动电路12的第一输出端j1输出第二固定电位，本实施例中第二固定电位为高电位，第一固定电位为低电位。
第二负载012正常工作，驱动电路12通过第二采样电路132两端的电压确定流入第二负载012中电流已达到驱动第二负载012点亮的电流值时，驱动电路12通过第二电压调节端e2输出的控制信号不再变化，使得电压调节电路10的第二输出端u2输出的电压值不再变化，此时，第二分压电路112的输出端的电压值不会超过设定阈值电压，因此，驱动电路12的第二输出端j2输出第一固定电位至诊断电路的第二输入端i2。当第一输入端i1和第二输入端i2输入的信号中至少一个的信号为第二固定电位即高电位时，诊断电路14的第一电位端g1和第二电位端g2的信号均被拉低至第一固定电位，进而使得驱动电路12的所有使能端h0均被拉低至低电位，驱动电路12关闭，无法工作，进而切断所有负载01。
32.本实施例中，示例性示出第一负载011出现断路故障、第二负载012正常工作时，驱动电路12可切断所有负载01。当第二负载012出现故障、第一负载011正常工作时，或者两个负载01均出现断路故障时，驱动电路12均可切断所有负载01。当两个负载01正常工作时，驱动电路12的两个输出端j0均输出第一固定电位，进而使得诊断电路14的两个电位端g0均为第二固定电位，即驱动电路12的使能端h0均为高电位，驱动电路12正常工作，驱动两个负载01正常点亮。
33.本实施例中通过电压调节电路、分压电路、驱动电路、采样电路、诊断电路实现对负载的正常驱动，以及在任一负载出现故障时，及时切断所有负载，实现整个电路的故障诊断。同时，整个电路为纯硬件电路，不包括单片机等控制器，降低电路的成本、使得电路更为精简，有利于器件的小型化。
34.继续参考图1，电压调节电路10包括电源、与负载01一一对应的升压电路101；
35.电源与电压调节电路10的电源端vb电连接，电源与升压电路101的输入端电连接，升压电路101的输出端与对应的分压电路11的输入端电连接，升压电路101的控制端与驱动电路12对应的电压调节端e0电连接，电源还与驱动电路12的电源端vi电连接。
36.电源与电压调节电路10的电源端vb电连接，用于通过电源端vb向电路提供电源电压。升压电路101的输出端作为电压调节电路10的输出端，升压电路101的控制端作为电压调节电路10的控制端a0。负载01中led灯的数量可以为多个，当led灯较多时，电源提供的电压无法驱动负载01点亮，因此需经升压电路101将电源提供的电压增大后再输出至负载01中。升压电路101用于根据自身控制端输入的控制信号调节自身输出端输出至分压电路11、采样电路13或者负载01中的电压的大小。
37.继续参考图1，可选的，升压电路101包括电感l1、第一晶体管t1、第一二极管m1、第一电阻r1；
38.电感l1的一端与电源电连接，电感l1的另一端分别与第一晶体管t1的第一极和第一二极管m1的第一端电连接，第一晶体管t1的第二极通过第一电阻r1接地gnd，第一晶体管t1的栅极与驱动电路12对应的电压调节端e0电连接，第一二极管m1的第二端分别与分压电路11的输入端和采样电路13的第一端电连接。
39.第一二极管m1的第二端作为升压电路101的输出端，第一晶体管t1的栅极作为升压电路101的控制端，第一晶体管t1的栅极通过一个电阻与驱动电路12对应的电压调节端e0电连接。当包括两个负载01时，对应包括两个升压电路101，第一升压电路1011和第二升压电路1012。可选的，采样电路13包括第九电阻r9。第一晶体管t1可以为n型mos管。第一二极管m1的阳极作为第一二极管m1的第一端，第一二极管m1的阴极作为第一二极管m1的第二
端。当驱动电路12根据采样电路13两端采集的电压确定驱动负载01的电流较小不足以驱动负载01点亮时，会通过自身电压调节端e0输出控制信号，控制信号包括占空比的大小，通过增大输入第一晶体管t1的栅极的电压信号的占空比来增大第一二极管m1的第二端输出的电压。
40.继续参考图1，可选的，具有故障诊断功能的负载驱动电路还包括与负载01一一对应的整流电路15，整流电路15的输入端与驱动电路12对应的输出端j0电连接，整流电路15的输出端与诊断电路14对应的输入i0电连接。
41.可选的，驱动电路12包括tld6098-2es芯片，当驱动电路12的检测端do的电压大于设定阈值电压时，检测端d0对应的驱动电路12的输出端j0输出方波信号，需经整流电路15整流后变为高电平信号输出至诊断电路14对应的输入端i0。示例性的，整流电路15可以为桥式整流电路，也可以为其他形式的整流电路，本实施例对此不做具体限定。本实施例中包括两个负载01时，对应包括两个整流电路15，第一整流电路151和第二整流电路152，第一整流电路151用于对驱动电路12的第一输出端j1输出的电流进行整流，第二整流电路152用于对驱动电路12的第二输出端j2输出的电流进行整流。
42.继续参考图1，可选的，整流电路15包括第二二极管m2，第二二极管m2的第一端与驱动电路12对应的输出端j0电连接，第二二极管m2的第二端与诊断电路14对应的输入端i0电连接。
43.本实施例中第二二极管m2的阳极作为第二二极管m2的第一端，第二二极管m2的阴极作为第二二极管m2的第二端。如果驱动电路12的输出端j0输出方波时，通过第二二极管m2实现将驱动电路12的输出端j0输出的方波信号整流为高电平信号输出至诊断电路14中。
44.继续参考图1，可选的，具备故障诊断功能的负载驱动电路还包括与整流电路15一一对应的滤波电路16，滤波电路16包括第二电阻r2、第三电阻r3和第一电容c1，第二电阻r2的一端与整流电路15的输出端电连接，第二电阻r2的另一端分别与第三电阻r3、第一电容c1和诊断电路14对应的输入端i0电连接。
45.本实施例中包括两个负载01时，对应包括两个整流电路15，也即对应包括两个滤波电路16，第一滤波电路161和第二滤波电路162。通过第二电阻r2、第三电阻r3和第一电容c1组成的滤波电路对驱动电路12输出端j0输出的信号进行滤波处理，避免干扰信号对输出至诊断电路14中的信号的干扰。
46.继续参考图1，可选的，诊断电路14包括第三二极管m3、与负载01一一对应的使能电路，每一使能电路包括第二晶体管t2和第四二极管m4，第二晶体管t2的第一极与驱动电路12对应的使能端h0电连接，第二晶体管t2的第二极接地gnd，第四二极管m4的第一端与驱动电路12对应的输出端j0电连接，第四二极管m4的第二端与第三二极管m3的第一端电连接，第三二极管m3的第二端与第二晶体管t2的栅极电连接。
47.对应两个负载01时，本实施例中包括两个第二晶体管t2,为便于区分两个使能电路中不同第二晶体管t2,将第二晶体管命名为第二一晶体管t21和第二二晶体管t22,包括两个第四二极管m4,即第四一二极管m41和第四二二极管m42。第二一晶体管t21和第四一二极管m41构成与第一负载011对应的第一使能电路，第二二晶体管t22和第四二二极管m42构成与第二负载012对应的第二使能电路。可选的，第二晶体管t2为nmos晶体管。
48.驱动电路12每一使能端h0还通过第十电阻r10与上拉电位vc电连接。上拉电位vc
为高电平信号，当第二晶体管t2关断时，对应的驱动电路12的使能端h0的电压为上拉电位vc的高电平，整个电路正常工作，以驱动负载01被点亮。当第一负载011出现断路故障时，驱动电路12的第一输出端j1经整流电路15整流后输出高电平至第四一二极管m41的第一端以使第四一二极管m41导通，第四一二极管m41导通后将高电平经第三二极管m3传输至每一第二晶体管t2的栅极，使得每一第二晶体管t2导通，进而将每一驱动电路12的使能端h0的电位拉至地电位，驱动电路12关断，从而切断所有负载01。当每一负载01均正常工作时，驱动电路12的每一输出端j0均输出低电位，使得每一第四二极管m4、第三二极管m3均无法导通，每一第二晶体管t2也无法导通，驱动电路12的使能端h0为上拉电位vc的高电平，驱动电路12驱动负载01正常被点亮。
49.继续参考图1，可选的，诊断电路14还包括第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第三晶体管t3和第四晶体管t4；
50.第四电阻r4的一端与电压调节电路10的电源端vb电连接，第四电阻r4的另一端与第三晶体管t3的第一极电连接，第五电阻r5的一端与电压调节电路10的电源端vb电连接，第五电阻r5的另一端与第三晶体管t3的栅极电连接，第三晶体管t3的第二极与第三二极管m3的第一端电连接，第六电阻r6的一端与第三晶体管t3的栅极电连接，第六电阻r6的另一端与第四晶体管t4的第一极电连接，第四晶体管t4的第二极接地gnd，第七电阻r7的一端分别与第八电阻r8、第四二极管m4的第二端、第三二极管m3的第一端电连接，第七电阻r7的另一端与第四晶体管t4的栅极电连接。
51.可选的，第二晶体管t2、第四晶体管t4的类型相同，第二晶体管为nmos管，第三晶体管t3为pmos管。
52.第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第三晶体管t3和第四晶体管t4构成锁存电路。当驱动电路12至少一输出端j0输出的高电平，传输至第七电阻r7的一端时，使得第四晶体管t4导通，进而使得第三晶体管t3导通，第三二极管m3的第一端与电压调节电路10的电源端vb连通，将高电平锁存至第三二极管m3的第一端，防止后续驱动电路12的输出端j0均变为高电平时，负载被再次点亮，出现照明灯闪烁的问题。
53.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。