上下电驱动电路及其控制方法_4

文档序号:9790341阅读:来源:国知局
串联在第一 MOS管时,第二 MOS管中的体二极管也顺向串联在第一 MOS管中的体二极管上,如果第一外接电源反接,则第一 MOS管和第二 MOS管不需通过单源驱动电路10,仅通过自身的体二极管就可以导通,从而导致单源驱动电路10对开关电路8的控制失效,为此,本发明实施例中将第二MOS管反向串联在第一MOS管上,此时,第二MOS管中的体二极管也反向串联在第一MOS管中的体二极管上,从而当第一外接电源反接时,第一 MOS管和第二 MOS管中的体二极管均处于逆向截止状态,开关电路8的导通与关闭依旧被单源驱动电路10控制,有效避免了第一外接电源反接时,单源驱动电路1对开关电路8的控制失效。
[0112]另外,由于开关电路8与负载7串联连接,且该开关电路8包括的第一MOS管和第二MOS管的耐压值较高,因此,当第一外接电源反接导致电路电压升高时,第一MOS管和第二MOS管可以分担较大的电压,使负载7分担的电压较小,从而避免第一外接电源反接时对负载7造成损坏。
[0113]再者,由于第一MOS管和第二MOS管为反向串联,所以,开关电路8中的电流既可以经过第一 MOS管流入第二 MOS管,也可以经过第二 MOS管流入第一 MOS管,因此,负载7与第一外接电源均为正接时,可以通过该开关电路8对负载7进行上下电,负载7与第一外接电源均为反接时,也可以通过该开关电路8对负载7进行上下电,也即是,本发明实施例中的上下电驱动电路可以实现双向上下电驱动。
[0114]需要说明的是,图5和图6所示的开关电路8的结构可以互相替换,从而可以构成4个上下电驱动电路。
[0115]参见图7,该上下电驱动电路还包括保护电路11,该保护电路11并联在第一MOS管的栅极gl与源极si之间。
[0116]由于MOS管的栅极的输入阻抗极高,因此极易引起静电荷聚集,从而极易产生较高的电压将栅极和源极之间的绝缘层击穿,损坏该MOS管,因此,本发明实施例在第一MOS管的栅极gl与源极Si之间并联保护电路11,通过该保护电路11可以避免第一 MOS管的栅极gl和源极Si之间产生较高电压,从而避免该较高电压对第一 MOS管造成损坏,实现对开关电路8的保护。
[0117]进一步地,参见图8,当该开关电路8中不仅包括第一MOS管,还包括第二MOS管时,由于第二 MOS管的栅极g2与第一 MOS管的栅极gl连接,第二 MOS管的源极s2与第一 MOS管的源极Si连接,因此,在第一 MOS管的栅极gl与源极Si之间并联保护电路11,也即是在第二 MOS管的栅极g2与源极s2之间并联保护电路11,通过该保护电路11不仅可以对第一 MOS管进行保护,还可以避免第二 MOS管的栅极g2和源极s2之间产生较高电压,从而避免该较高电压对第二 MOS管造成损坏。
[0118]参见图7,该保护电路11包括:第五电阻R5、第二电容C2和第二稳压管D4,第五电阻R5、第二电容C2和第二稳压管D4并联连接。
[0119]其中,由于第五电阻R5与第一MOS管的栅极gl和源极Si可以组成一个电流回路,当第一 MOS管栅极gl引起电荷聚集时,通过该回路中的第五电阻R5可以释放栅极gl电荷,避免电荷累积,从而可以避免栅极gl和源极Si之间产生较高电压而损坏第一MOS管。另外,第二电容C2并联在第五电阻R5上,可以吸收栅极gl电荷,不让电荷累积,从而可以进一步避免栅极gl和源极Si之间产生较高电压而损坏第一 MOS管。再者,当第一 MOS管的栅极gl和源极Si之间产生较大电压时,第二稳压管D4可以在短时间内将第一MOS管的栅极gl与源极Si之间的电压限制在第二稳压管D4的稳压值以下,从而降低第一MOS管的栅极gl与源极Si之间的电压,更进一步避免损坏第一 MOS管。
[0120]需要说明的是,第二稳压管D4可以为瞬变电压抑制(英文:Transient VoltageSuppressor,简称:TVS) 二极管,TVS 二极管可以吸收瞬时高电压造成的瞬时高电流,从而将该瞬时高电压快速限制在自身的稳压值以下,当然,第二稳压管D4还可以为其它可以对第一 MOS管和第二 MOS管形成保护功能的稳压管,本发明实施例对此不做具体限定。
[0121]参见图9,该上下电驱动电路还可以包括防雷电路12,该防雷电路12与开关电路8并联连接。
[0122]由于雷电或者其它异常情况产生的较高电压会对该上下电驱动电路中的组件造成损坏,因此,可以通过防雷电路12在短时间内释放该上下电驱动电路中因雷电感应或其它异常情况而产生的脉冲能量,从而降低雷电或者其它异常情况产生的较高电压,避免该较高电压对该上下电驱动电路中的组件造成损坏,实现对该上下电驱动电路的保护。
[0123]参见图9,该上下电驱动电路还可以包括第三二极管D5,该第三二极管D5并联在继电器9中的线圈的两端,且该第三二极管D5的阴极与该线圈的一端连接,该第三二极管D5的阳极与该线圈的另一端连接。
[0124]由于继电器9断开时,继电器9中的线圈会存在残余电流,如果该残余电流不能得到及时释放,就会形成火花损坏该继电器9,因此,本发明实施例在该继电器9中的线圈的两端并联第三二极管,从而在该继电器9断开时,使该线圈上残余的电流可以在该线圈与第三二极管D5组成的回路中被释放掉,实现对该继电器9的保护。
[0125]参见图9,该上下电驱动电路中还可以包括第六电阻R6和第七电阻R7;第六电阻R6的一端与开关电路8的输出端8 c连接,第六电阻R 6的另一端与第一外接电源的负极连接,第七电阻R7的一端与继电器9的常闭触点9b连接,第七电阻R7的另一端与第一外接电源的负极连接。
[0126]参见图9,该上下电驱动电路中还可以包括第一主控制器单元(英文:MainControl Unit,简称:M⑶)13和第二M⑶14;开关电路8的输出端8c和第六电阻R6的一端分别与第一 MCU13连接,继电器9的常闭触点9b和第七电阻R7的一端分别与第二 MCU14连接。
[0127]需要说明的是,第一MCU13用于采集流过开关电路8的第一电流,第二 M⑶14用于采集流过继电器9的第二电流,将第一电流与第二电流相加,可以得到该上下电驱动电路中的输出电流,而由于负载7在各个时刻的用电需求可能不同,因此,该上下电驱动电路可以基于该采集到的输出电流以及该负载7当前时刻的用电需求,调整第一外接电源当前输出的电流,以便对负载7进行更为合理的上下电,提高上下电驱动时的灵活性与准确性。
[0128]在本发明实施例中,对负载进行上电时,接通第二外接电源,第二外接电源的电流流入单源驱动电路的第一驱动模块,第一驱动模块的第一输出端驱动开关电路导通,且在开关电路导通后,将第二外接电源的电流通过第一驱动模块的第三输出端流入单源驱动电路的第二驱动模块,第二驱动模块驱动继电器闭合,对负载进行上电,而由于该开关电路与该继电器并联,因此,在该开关电路处于导通状态时闭合该继电器,该继电器属于零电压闭合,因此避免了该继电器闭合瞬间电弧的产生;而对负载进行下电时,断开第二外接电源,断开第二驱动模块中流入的电流,以将继电器断开,并在继电器断开后,断开第一驱动模块中流入的电流,以将开关电路关闭,对负载进行下电,由于该开关电路与该继电器并联,因此,在该开关电路处于导通状态时断开该继电器,该继电器属于零电压断开,因此避免了该继电器断开瞬间电弧的产生。另外,该上下电驱动电路中不需要使用接触器,只需通过开关电路和继电器就可以对负载进行上下电,且该开关电路和该继电器都被同一单源驱动电路控制,因此,减小了上下电驱动电路的整体体积。再者,该上下电驱动电路不需要通过额外的控制器,仅通过纯硬件就可以实现在上下电驱动时对开关电路和继电器的时序控制,简化了电路结构,降低了电路成本。
[0129]图10是本发明实施例提供的一种控制上下电驱动电路的方法流程图,该方法可以对上述图2-图3、图5-图9所述的上下电驱动电路进行控制。参见图10,该方法包括:
[0130]步骤101:在接通第二外接电源时,通过单源驱动电路控制开关电路导通,通过单源驱动电路控制继电器闭合,以对负载进行上电。
[0131]需要说明的是,在本发明实施例中,开关电路和继电器被同一驱动电路控制,因此,可以将该驱动电路称为单源驱动电路。
[0132]具体地,单源驱动电路包括第一驱动模块和第二驱动模块,第一驱动模块的第三输出端处具有稳压特性。在接通第二外接电源时,第二外接电源的电流流入第一驱动模块,通过第一驱动模块的第一输出端驱动开关电路导通,并基于第一驱动模块的第三输出端处的稳压特性,在开关电路导通后,将第二外接电源的电流通过第一驱动模块的第三输出端流入第二驱动模块,通过第二驱动模块驱动继电器闭合,从而对负载进行上电。
[0133]其中,负载可以包括蓄电池、通信设备等设备,本发明实施例对此不做具体限定。另外,第二外接电源用于向单源驱动电路和继电器提供电能,且第二外接电源提供的电能用于导通开关电路以及闭合继电器。
[0134]如图3所示,该上下电驱动电路通过第一驱动模块的第一输出端输出电压驱动开关电路导通,通过第一驱动模块的第三输出端向第二驱动模块输出电压,使第二驱动模块驱动继电器闭合。而由于第一驱动模块的第三输出端处具有稳压特性,该稳压特性可以确保第一驱动模块的第三输出端输出电压的时间晚于第一输出端输出电压的时间,因此,通过第一驱动模块的第一输出端输出电压驱动开关电路导通的时间早于驱动继电器导通的时间,也即是,可以基于第一驱动模块的第三输出端处的稳压特性,在开关电路导通后,将第二外接电源的电流通过第一驱动模块的第三输出端流入第二驱动模块,并通过第二驱动模块驱动继电器闭合。
[0135]如图4所示,由于第一驱动模块的第三输出端处具有稳压特性,因此,在接通第二外接电源的11时刻,第一驱动模块的第一输出端输出的电压可以驱动开关电路导通,之后,第一驱动模块基于该稳压特性在Tl时间段内稳定自身电压,而由于第二外接电源的电流需要通过第一驱动模块的第三输出端流入第二驱动模块,因此,在第一驱动模块驱动开关电路导通TI时间段后的t2时刻,第二驱动模块中才会有电流流入,进而第二驱动模块才能驱动继电器闭合。
[0136]需要说明的是,对负载进行上电时,单源驱动电路先控制开关电路导通,再控制继电器闭合,由于该开关电路与该继电器并联,因此,在该开关电路处于导通状态时闭合该继电器,该继电器属于零电压闭合,因此避免了该继电器闭合瞬间电弧的产生,实现了对该继电器闭合时的灭弧,避免了对该继电器的损坏。
[0137]步骤102:在断开第二外接电源时,通过单源驱动电路控制继电器断开,并通过单源驱动电路驱动开关电路关闭,以对负载进行下电。
[0138]具体地,单源驱动电路包括第一驱动模块和第二驱动模块,第一驱动模块的第三输出端处具有稳压特性。在断开第二外接电源时,断开第二驱动模块中流入的电流,以将继电器断开,并基于第一驱动模块的第三输出端处的稳压特性,在继电器断开后,断开第一驱动模块中流入的电流,以将开关电路关闭,从而对负载进行下电。<
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