高边开关电路及仪表的制作方法

本实用新型涉及电子电路领域，特别涉及一种高边开关电路及仪表。

背景技术：

汽车的仪表在一些情形下需要进入睡眠状态。在睡眠状态中，仪表中除了开关电路，其余电路的电源都将被切断，以尽可能地降低静态电流。现有的开关电路主要有两种，一种是通过集成芯片来实现，另一种是通过分立元件来实现。采用集成芯片的实现方式成本较高。现有的分立元件形成的开关电路，虽然成本较低，但电路不可靠。

技术实现要素：

本实用新型解决的问题是提供一种高边开关电路及仪表，其具有良好的稳定性。

为了解决上述问题，本实用新型的一方面提供了一种高边开关电路，其包括：三极管、第一电阻、第二电阻、电容和开关管，所述三极管的基极与控制端连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与电源高边输入端连接，所述第二电阻的第一端与所述三极管的集电极连接，所述第二电阻的第二端与所述开关管的控制极连接，所述电容的第一端与所述电源高边输入端连接，所述电容的第二端与所述开关管的控制极连接，所述开关管的输入极与所述电源高边输入端连接，所述开关管的输出极与电源高边输出端连接。

本实用新型的另一方面提供了一种仪表，其包括如上所述的高边开关电路。

与现有技术相比，上述方案具有以下优点：

本实用新型的高边开关电路具有延缓电路，其可以减小输出电压和/或输出电流的尖峰，或使输出电压和/或输出电流不出现尖峰，提升了电路的稳定性。本实用新型的仪表具有前述的高边开关电路，其也具有良好的电路稳定性。

附图说明

图1例示了一种高边开关电路；

图2例示了图1所示的高边开关电路的输入、输出的波形图；

图3例示了根据本实用新型一个或多个实施例的高边开关电路；

图4例示了图3所示的高边开关电路的输入、输出的波形图；

图5例示了根据本实用新型一个或多个实施例的仪表。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本实用新型。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本实用新型的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本实用新型并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本实用新型，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

图1例示了一种高边开关电路。参考图1所示，高边开关电路100包括三极管T1、开关管T2、第一电阻R1和第二电阻R2。三极管T1的基极与控制端Ctl连接，三极管T1的集电极与第一电阻R1的第一端连接，三极管T1的发射极接地。第一电阻R1的第二端与电源高边输入端Pin连接。第二电阻R2的第一端与三极管T1的集电极连接，第二电阻R2的第二端与开关管T2的栅极连接。开关管T2的源极与电源高边输入端Pin连接，开关管T2的漏极与电源高边输出端Pout连接。电源高边输出端Pout可以与开关电源连接。开关电源用于为后续的实现各种功能的电路提供电源。

三极管T1根据控制端Ctl上的控制信号在截至状态、放大状态、饱和状态之间切换。控制信号可以是具有高低电平的电压脉冲信号。开关管T2可以根据三极管T1集电极上的电压而导通或截至，以控制电源高边输入端Pin和电源高边输出端Pout之间的通断。

本实用新型的发明人在研发过程中发现高边开关电路100在冷启动时电源高边输出端Pout的电压、电流具有尖峰，其中电流尖峰一般较大，这导致电路不可靠。图2例示了图1所示的高边开关电路的输入、输出的波形图。参考图2所示，在控制端Ctl上的控制信号为高电平时，开关管T2相应地导通，电源高边输出端Pout上相应地具有输出电压Vout和输出电流Iout。在控制端Ctl上的控制信号由低电平跳变为高电平时(即脉冲信号的上升沿)，电源高边输出端Pout上的输出电压Vout和输出电流Iout具有尖峰。从图2中可以明显地看到，输出电流Iout的尖峰较大，是正常电流值的2～3倍，严重影响了电路的可靠性。

为了解决高边开关电路100存在的可靠性差的问题，本实用新型的发明人提出了一种改进的高边开关电路，其具有良好的可靠性。下面将对该改进的高边开关电路展开说明。

图3例示了根据本实用新型一个或多个实施例的高边开关电路。参考图3所示，高边开关电路200包括三极管T1、第一电阻R1、第二电阻R2、电容C和开关管T2。三极管T1的基极与控制端Ctl连接，三极管T1的发射极接地，三极管T1的集电极与第一电阻R1的第一端连接。第一电阻R1的第二端与电源高边输入端Pin连接。第二电阻R2的第一端与三极管T1的集电极连接，第二电阻R2的第二端与开关管T2的控制极连接。电容C的第一端与电源高边输入端Pin连接，电容C的第二端与开关管T2的控制极连接。开关管T2的输入极与电源高边输入端Pin连接，开关管T2的输出极电源高边输出端Pout连接。在一些实施例中，电源高边输出端Pout可以与开关电源连接。开关电源用于为后续的实现各种功能的电路提供电源。在一个或多个实施例中，三极管T1为NPN型三极管。在一个或多个实施例中，开关管T2可以为PNP型的开关管，此时，开关管T2的栅极为控制极，源极为输入极，漏极为输出极。在一个或多个实施例中，开关管T2可以为NPN型的开关管，此时，开关管T2的栅极为控制极，漏极为输入极，源极为输出极。

三极管T1根据控制端Ctl上的控制信号在截至状态、放大状态、饱和状态之间切换。控制信号可以是具有高低电平的电压脉冲信号。开关管T2可以根据三极管T1集电极上的电压而导通或截至，以控制电源高边输入端Pin和电源高边输出端Pout之间的通断。在一些实施例中，控制信号的高电平使三极管T1工作于饱和状态，低电平使三极管T1工作于截至状态。当三极管T1工作于饱和状态时，三极管T1的集电极与电源高边输入端Pin之间具有足够大的电压差使开关管T2完全导通。

由于开关管T2的输入极和控制极之间并联有电容C，电容C可以延缓开关管T2的输入极和控制极之间电压差的变化，因而可以减小电源高边输出端Pout上的输出电压Vout和输出电流Iout的尖峰，或使电源高边输出端Pout上的输出电压Vout和输出电流Iout不出现尖峰。图4例示了图3所示的高边开关电路的输入、输出的波形图。参考图4所示，在控制端Ctl上的控制信号为高电平时，开关管T2相应地导通，电源高边输出端Pout上相应地具有输出电压Vout和输出电流Iout。在控制端Ctl上的控制信号由低电平跳变为高电平后(即脉冲信号的上升沿)，由于电容C的作用，电源高边输出端Pout上的输出电压Vout和输出电流Iout会经过一个小的时间间隔后才开始上升，上升斜率会显著变缓，因此输出电压Vout上没有尖峰，输出电流Iout的尖峰显著减小，该尖峰的幅度仅为输出电流Iout的幅度的1/10～1/8。与图2相比可以明显地看出，高边开关电路200可以显著地减小输出电压Vout和/或输出电流Iout的尖峰，或使输出电压Vout和/或输出电流Iout不出现尖峰，这提升了电路的可靠性。

在一个或多个实施例中，高边开关电路200还包括串接于电容C和开关管T2的控制极之间的第三电阻R3。可以理解，第三电阻R3还可以串接于电容C和电源高边输入端Pin之间。第三电阻R3可以进一步延缓开关管T2的输入极和控制极之间电压差的变化，也就可以进一步避免输出电压Vout和/或输出电流Iout的尖峰的出现，进一步提升了电路的可靠性。

在一个或多个实施例中，高边开关电路200还包括稳压二极管D1。稳压二极管D1的正极与开关管T2的控制极连接，稳压二极管D1的负极与开关管T2的输入极连接。稳压二极管D1可以使开关管T2的输入极和控制极之间的电压差不会超过稳压二极管D1的稳定电压，以避免开关管T2因其输入极和控制极之间的电压差太大而损坏。

在一个或多个实施例中，高边开关电路200还包括串接于控制端Ctl和三极管T1基极之间的第四电阻R4。第四电阻R4起到限流的作用。

图5例示了根据本实用新型一个或多个实施例的仪表。参考图5所示，仪表10包括前述的高边开关电路200。仪表10还可以包括开关电源11和仪表功能电路12。开关电源11与高边开关电路200的电源高边输出端Pout连接。开关电源11为仪表功能电路12提供电源。

在仪表10需要进入睡眠状态时，将控制端Ctl设置为低电平，即可切断除高边开关电路200以外的电路的电源。由于仪表10在睡眠状态时，除高边开关电路200以外的电路的电源被切断，只有高边开关电路200中的三极管T1会存在漏电流，因此仪表10在睡眠状态时具有非常小的静态电流。

在一个或多个实施例中，仪表10的电源高边输入端Pin连接汽车电池的正极。在一个或多个实施例中，仪表10上的控制端Ctl上的控制信号由汽车总线(例如CAN总线)上的信号确定。

虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本实用新型的保护范围内，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。