电源端口防护电路的制作方法

本技术涉及电源端口防护电路。

背景技术：

1、随着汽车电子行业的发展，出现了一系列的线束干扰相关的问题，整车厂针对历史问题整理出来了相关的标准文件，不同的整车厂遵循的标准文件可能不同，但是相关测试项大体一致，如iso7637、28401nds02等，汽车电子零部件在研发过程中需要按照相应的标准文件进行相关的验证。在pulse相关测试中，最难通过的测试项是pulse 5a测试。

2、pulse 5是模拟发电机给蓄电池充电时，蓄电池突然断开，导致电源电压瞬间变大的情况。pulse 5a测试模拟的是没有tvs的电源电压瞬间变化的情况，pulse 5b模拟的是增加了tvs的电源电压瞬间变化的情况。

3、pulse 5a的波形如图1所示，其中，umax为100v，td为400ms（参考标准文件28401nds02）。电源端口若不增加相应的防护，在做该pulse时，电源端口的电压会升到接近100v，而目前市场主流的汽车级芯片，电源端口的耐压值在35v左右，在该pulse下会直接因过压而烧毁。而电源端口上使用耐压值超过100v的开关管或者ldo，价格会异常的贵，并不适合批量生产。目前，汽车电子零部件行业为了顺利通过pulse 5a测试，主要采用以下两种方案：

4、第一种方案：电源端口的电容较大，在tr时间内，电容两端的电压未被充到安全电压以上；

5、第二种方案：电源端口增加tvs，可以将电源电压钳位到安全电压以内。

6、第一种方案利用电容的充电需要时间来保障电源端口电压在安全电压以下，受限制的条件太多。电源端口的电容c需要足够大，或者电源端口的等效电阻r需要足够大，rc才能足够大，才能保证在tr时间内，电源端口电压一直在安全电压以内。符合这些条件的，只能是些功率很小、电源端口等效电阻很大的电子零部件，而在实际应用中，大部分零部件都不能满足这些条件。

7、第二种方案是在电源端口增加tvs，虽然有效，但是成本比较高。对于12v系统的汽车，考虑到市场主流汽车级芯片的电气参数特性，tvs的钳位电压应在35v左右，tvs规格的选取，受测试设备输出端口和线束的等效阻抗影响较大，测试设备输出端口的等效最大电阻为1ω，tvs的峰值电流应大于(100–35)/1=65a，该tvs可承受的最大功耗已经超过了2000w，封装会偏大，价格也会比较贵，若是整车厂指定测试设备输出端口的更小的等效电阻的等级，所需要的综合成本会更高。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种电源端口防护电路，其能以较低的成本保护待防护的电源端口免受瞬间大电压的冲击，确保待防护的电源端口通过pulse 5a测试。

2、本实用新型实施例提供了一种电源端口防护电路，包括电源输入端、电源输出端、第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路、电阻r105、npn三极管q101、npn三极管q104、npn三极管q105、npn三极管q106和pmos管q103；电源输入端分别与第一分压电路的第一端、npn三极管q101的集电极、第二分压电路的第一端、电阻r105的一端、第三分压电路的第一端和pmos管q103的源极连接；第一分压电路的输出端与npn三极管q101的基极连接，第二分压电路的输出端与npn三极管q106的基极连接，电阻r105的第二端分别与npn三极管q106的集电极和npn三极管q104的基极连接，第三分压电路的输出端与pmos管q103的栅极连接，第三分压电路的第二端与npn三极管q104的集电极连接；npn三极管q105的集电极分别与第一分压电路的第二端、第二分压电路的第二端、npn三极管q106的发射极和npn三极管q104的发射极连接，npn三极管q105的发射极接地，npn三极管q105的基极用于接收外部输入的控制信号，以实现导通和关断；电源输出端分别与npn三极管q101的发射极和pmos管q103的漏极连接，电源输出端用于连接待防护的电源端口。

3、本实用新型至少具有以下优点和特点：

4、1、本实用新型实施例通过使用两个三极管与pmos管并联，以较低的成本实现了使待防护的电源端口免受瞬间大电压的冲击；

5、2、在进行pulse 5a测试时，利用三极管q101的vce的分压，可确保电源端口后级芯片的安全电压；

6、3、三极管和mos管的可选择范围宽，综合成本更低。

技术特征：

1.一种电源端口防护电路，包括电源输入端、电源输出端、第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路、电阻r105、npn三极管q101、npn三极管q104、npn三极管q105、npn三极管q106和pmos管q103;

2.根据权利要求1所述的电源端口防护电路，其特征在于，所述第一分压电路包括电阻r101和电阻r104，电阻r101与电阻r104串联连接；电阻r101的一端构成第一分压电路的第一端，电阻r101的另一端与电阻r104的一端的共接点构成第一分压电路的输出端，电阻r104的另一端构成第一分压电路的第二端。

3.根据权利要求1所述的电源端口防护电路，其特征在于，所述第二分压电路包括电阻r108和电阻r111，电阻r108与电阻r111串联连接；电阻r108的一端构成第二分压电路的第一端，电阻r108的另一端与电阻r111的一端的共接点构成第二分压电路的输出端，电阻r111的另一端构成第二分压电路的第二端。

4.根据权利要求1所述的电源端口防护电路，其特征在于，所述第三分压电路包括电阻r102和电阻r106，电阻r102与电阻r106串联连接；电阻r102的一端构成第三分压电路的第一端，电阻r102的另一端与电阻r106的一端的共接点构成第三分压电路的输出端，电阻r106的另一端构成第三分压电路的第二端。

5.根据权利要求1所述的电源端口防护电路，其特征在于，npn三极管q105的基极与电阻r109的一端连接，电阻r109的另一端与电阻r110的一端的共接点与单片机的i/o端口连接，电阻r110的另一端接地。

技术总结
一种电源端口防护电路，包括电源输入端、电源输出端、第一至第三分压电路、电阻R105、NPN三极管Q101、Q104、Q105、Q106及PMOS管Q103。电源输入端分别与第一至第三分压电路的第一端、Q101的集电极、R105的一端和Q103的源极连接。第一、第二分压电路的输出端分别与Q101、Q106的基极连接，R105的第二端分别与Q106的集电极和Q104的基极连接。第三分压电路的输出端与Q103的栅极连接，第二端与Q104的集电极连接。Q105的集电极分别与第一和第二分压电路的第二端、Q106和Q104的发射极连接，Q105的发射极接地。电源输出端分别连接Q101的发射极和Q103的漏极。本技术能确保待防护的电源端口通过Pulse 5a测试。

技术研发人员：王峰,马振东
受保护的技术使用者：科博达技术股份有限公司
技术研发日：20230504
技术公布日：2024/1/15