一种适用于宽电压宽温度可防止误保护的高边开关电路制造技术

一种适用于宽电压宽温度可防止误保护的高边开关电路，包括第一开关元件、电流采样电路、旁路电容、启动电路、过流保护电路、保护状态锁存电路和第一开关元件控制电路。第一开关元件分别与电压输入端和电压输出端连接，电流采样电路串联在电压输入端与第一开关元件之间。旁路电容与电流采样电路并联。启动电路的输入端与电流采样电路的输出端连接，输出端与过流保护电路的控制端连接。保护状态锁存电路分别与电压输入端和过流保护电路连接；第一开关元件控制电路分别与高边开关电路的控制信号输入端和过流保护电路的输出端连接，输出端与第一开关元件Q1连接。本实用新型专利技术可防止接容性负载时开机冲击电流及外部干扰引发的冲击电流带来的误保护。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于宽电压宽温度可防止误保护的高边开关电路
本技术涉及保护电路技术，尤其涉及高边开关电路。
技术介绍
目前，具有电流保护功能的智能高边开关电路存在以下不足：1、当高边开关电路的输出接容性负载、高边开关电路开启时，冲击电流（InrushCurrent）会导致保护电路误动作；2、无法满足宽电压、宽温度工作环境的要求；3、当工作中发生短路时，在过流保护电路动作前，最大电流很大可能会损坏器件。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种高边开关电路，其可防止接容性负载时开机冲击电流以及工作过程中外部干扰引发的冲击电流带来的误保护。本技术所要解决的另一技术问题在于提供一种高边开关电路，其能满足宽电压、宽温度工作环境的要求，在工作过程中发生短路时，在过流保护电路动作前，可限制输出最大电流。本技术实施例提供了一种可防止误保护的高边开关电路，包括电压输入端、电压输出端、控制信号输入端、第一开关元件Q1和电流采样电路；第一开关元件Q1的第一端和第二端分别与所述电压输入端和所述电压输出端连接，电流采样电路串联在所述电压输入端与第一开关元件Q1的第一端之间或者是串联在第一开关元件Q1的第二端与所述电压输出端之间；电流采样电路用于采样流过第一开关元件Q1的电流，并输出对应于所述电流的电压信号；高边开关电路还包括旁路电容C1、启动电路、过流保护电路、保护状态锁存电路和第一开关元件控制电路；旁路电容C1与电流采样电路并联连接；启动电路的输入端与所述电流采样电路的输出端连接，启动电路的输出端与过流保护电路的控制端连接，用以在流过第一开关元件Q1的电流超过预定的过流阈值时启动过流保护电路；过流保护电路用于在启动时向保护状态锁存电路输出工作信号，并向第一开关元件控制电路输出关断信号；保护状态锁存电路分别与高边开关电路的电压输入端和过流保护电路连接，用于在接收到工作信号时锁存过流保护电路输出的关断信号；第一开关元件控制电路的控制输入端分别与高边开关电路的控制信号输入端和过流保护电路的输出端连接，第一开关元件控制电路的输出端与第一开关元件Q1的控制输入端连接，第一开关元件控制电路在未接收到关断信号时根据从高边开关电路控制信号输入端输入的控制信号控制第一开关元件Q1的动作，在接收到关断信号时关断第一开关元件Q1并使第一开关元件Q1维持关断状态。进一步地，第一开关元件Q1为三极管。进一步地，启动电路包括第三开关元件Q3，第三开关元件Q3的第一端和控制端分别与采样电阻R1的两端连接，第三开关元件Q3的第二端与过流保护电路的控制端连接；第三开关元件Q3为MOS管。本技术实施例还提供了一种适用于宽电压工作环境的高边开关电路，包括电压输入端、电压输出端、控制信号输入端、第一开关元件Q1和电流采样电路；第一开关元件Q1的第一端和第二端分别与电压输入端和所述电压输出端连接，电流采样电路串联在所述电压输入端与第一开关元件Q1的第一端之间或者是串联在第一开关元件Q1的第二端与所述电压输出端之间；电流采样电路用于采样流过第一开关元件Q1的电流，并输出对应于电流的电压信号，其特点在于，第一开关元件Q1为三极管；高边开关电路还包括启动电路、过流保护电路、保护状态锁存电路和第一开关元件控制电路；启动电路的输入端与电流采样电路的输出端连接，启动电路的输出端与过流保护电路的控制端连接，用以在流过第一开关元件Q1的电流超过预定的过流阈值时启动过流保护电路；过流保护电路用于在启动时向保护状态锁存电路输出工作信号，并向第一开关元件控制电路输出关断信号；保护状态锁存电路分别与高边开关电路的电压输入端和所述过流保护电路连接，用于在接收到工作信号时锁存过流保护电路输出的关断信号；第一开关元件控制电路的控制输入端分别与高边开关电路的控制信号输入端和过流保护电路的输出端连接，第一开关元件控制电路的输出端与第一开关元件Q1的控制输入端连接，第一开关元件控制电路在未接收到关断信号时根据从高边开关电路控制信号输入端输入的控制信号控制第一开关元件Q1的动作，在接收到关断信号时关断第一开关元件Q1并使第一开关元件Q1维持关断状态。本技术实施例还提供了一种适用于宽温度工作环境的高边开关电路，包括电压输入端、电压输出端、控制信号输入端、第一开关元件Q1和电流采样电路；第一开关元件Q1的第一端和第二端分别与电压输入端和电压输出端连接，电流采样电路串联在电压输入端与第一开关元件Q1的第一端之间或者是串联在第一开关元件Q1的第二端与所述电压输出端之间；电流采样电路用于采样流过第一开关元件Q1的电流，并输出对应于电流的电压信号，其特点在于，高边开关电路还包括启动电路、过流保护电路、保护状态锁存电路和第一开关元件控制电路；启动电路包括第三开关元件Q3，第三开关元件Q3的第一端和控制端与电流采样电路的输出端连接，第三开关元件Q3的第二端与过流保护电路的控制端连接，启动电路用以在流过第一开关元件Q1的电流超过预定的过流阈值时启动过流保护电路；第三开关元件Q3为MOS管；过流保护电路用于在启动时向保护状态锁存电路输出工作信号，并向第一开关元件控制电路输出关断信号；保护状态锁存电路分别与高边开关电路的电压输入端和过流保护电路连接，用于在接收到工作信号时锁存过流保护电路输出的关断信号；第一开关元件控制电路的控制输入端分别与高边开关电路的控制信号输入端和过流保护电路的输出端连接，第一开关元件控制电路的输出端与第一开关元件Q1的控制输入端连接，第一开关元件控制电路在未接收到关断信号时根据从高边开关电路控制信号输入端输入的控制信号控制第一开关元件Q1的动作，在接收到关断信号时关断第一开关元件Q1并使第一开关元件Q1维持关断状态。本技术至少具有以下技术效果：1、本技术实施例的高边开关电路接容性负载时，第一开关元件Q1开启瞬间所产生的冲击电流会被旁路电容旁路；此外，在工作过程中外部干扰引发的冲击电流也会被旁路电容旁路；可防止过流保护电路被冲击电流误触发；2、本技术实施例的高边开关电路的第一开关元件Q1由三极管构成，三极管的电流可以被基极电流给限制住，如工作过程中发生短路，在过流保护电路动作前，最大电流会被三极管限制住，防止了器件损坏，并使得高边开关电路能适应宽电压范围；3、第三开关元件Q3为MOS管，与三极管相比，三极管的射极基极偏置电压Vbe的温飘非常大，高温时会接近0，通过电流采样电路的电流稍大、过流保护电路就会执行保护动作，导致第一开关元件Q1无法开启，从而导致高边开关电路只能空载，无法带载；而MOS管的栅源电压阈值Vgs（th）远比Vbe大，受温度影响相对小很多，因此能适应宽温度应用环境。附图说明为了更清楚地说明本技术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要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。图1示出了根据本技术第一实施例的高边开关电路的电路原理图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可防止误保护的高边开关电路，包括电压输入端、电压输出端、控制信号输入端、第一开关元件Q1和电流采样电路；第一开关元件Q1的第一端和第二端分别与所述电压输入端和所述电压输出端连接，电流采样电路串联在所述电压输入端与第一开关元件Q1的第一端之间或者是串联在第一开关元件Q1的第二端与所述电压输出端之间；所述电流采样电路用于采样流过第一开关元件Q1的电流，并输出对应于所述电流的电压信号，其特征在于，所述高边开关电路还包括旁路电容C1、启动电路、过流保护电路、保护状态锁存电路和第一开关元件控制电路；/n旁路电容C1与所述电流采样电路并联连接；/n所述启动电路的输入端与所述电流采样电路的输出端连接，所述启动电路的输出端与所述过流保护电路的控制端连接，用以在流过第一开关元件Q1的电流超过预定的过流阈值时启动所述过流保护电路；/n所述过流保护电路用于在启动时向所述保护状态锁存电路输出工作信号，并向第一开关元件控制电路输出关断信号；/n所述保护状态锁存电路分别与所述高边开关电路的电压输入端和所述过流保护电路连接，用于在接收到所述工作信号时锁存过流保护电路输出的关断信号；/n所述第一开关元件控制电路的控制输入端分别与所述高边开关电路的控制信号输入端和所述过流保护电路的输出端连接，所述第一开关元件控制电路的输出端与第一开关元件Q1的控制输入端连接，第一开关元件控制电路在未接收到所述关断信号时根据从高边开关电路控制信号输入端输入的控制信号控制第一开关元件Q1的动作，在接收到所述关断信号时关断第一开关元件Q1并使第一开关元件Q1维持关断状态。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可防止误保护的高边开关电路，包括电压输入端、电压输出端、控制信号输入端、第一开关元件Q1和电流采样电路；第一开关元件Q1的第一端和第二端分别与所述电压输入端和所述电压输出端连接，电流采样电路串联在所述电压输入端与第一开关元件Q1的第一端之间或者是串联在第一开关元件Q1的第二端与所述电压输出端之间；所述电流采样电路用于采样流过第一开关元件Q1的电流，并输出对应于所述电流的电压信号，其特征在于，所述高边开关电路还包括旁路电容C1、启动电路、过流保护电路、保护状态锁存电路和第一开关元件控制电路；
旁路电容C1与所述电流采样电路并联连接；
所述启动电路的输入端与所述电流采样电路的输出端连接，所述启动电路的输出端与所述过流保护电路的控制端连接，用以在流过第一开关元件Q1的电流超过预定的过流阈值时启动所述过流保护电路；
所述过流保护电路用于在启动时向所述保护状态锁存电路输出工作信号，并向第一开关元件控制电路输出关断信号；
所述保护状态锁存电路分别与所述高边开关电路的电压输入端和所述过流保护电路连接，用于在接收到所述工作信号时锁存过流保护电路输出的关断信号；
所述第一开关元件控制电路的控制输入端分别与所述高边开关电路的控制信号输入端和所述过流保护电路的输出端连接，所述第一开关元件控制电路的输出端与第一开关元件Q1的控制输入端连接，第一开关元件控制电路在未接收到所述关断信号时根据从高边开关电路控制信号输入端输入的控制信号控制第一开关元件Q1的动作，在接收到所述关断信号时关断第一开关元件Q1并使第一开关元件Q1维持关断状态。


2.根据权利要求1所述的可防止误保护的高边开关电路，其特征在于，所述第一开关元件Q1为三极管。


3.根据权利要求2所述的可防止误保护的高边开关电路，其特征在于，所述第一开关元件控制电路包括第二开关元件Q2、基极限流电阻R9和下拉放电电阻R12，第二开关元件Q2的控制端分别与所述高边开关电路的控制信号输入端和所述过流保护电路的输出端连接，第二开关元件Q2的第一端通过基极限流电阻R9与第一开关元件Q1的控制输入端连接，第二开关元件Q2的第二端接地；下拉放电电阻R12的一端与第二开关元件的控制端连接，下拉放电电阻R12的另一端分别与第二开关控制元件Q2的第二端和地连接。


4.根据权利要求3所述的可防止误保护的高边开关电路，其特征在于，第一开关元件Q1为PNP三极管Q1，PNP三极管Q1的基极、发射极和集电极分别构成第一开关元件Q1的控制端、第一端和第二端；第二开关元件Q2为NMOS管Q2，NMOS管Q2的栅极、漏极和源极分别构成第二开关元件Q2的控制端、第一端和第二端；
所述第一开关元件控制电路包括基极放电电阻R8；基极放电电阻R8的一端与第一开关元件Q1的第一端连接，基极放电电阻R8的另一端分别与第一开关元件Q1的控制端和基极限流电阻R9的一端连接。


5.根据权利要求4所述的可防止误保护的高边开关电路，其特征在于，所述第一开关元件控制电路包括控制电阻R11，控制电阻R11的一端分别与所述过流保护电路的输出端和第二开关元件Q2的控制端连接，控制电阻R11的另一端与所述高边开关电路的控制信号输入端连接。


6.根据权利要求4所述的可防止误保护的高边开关电路，其特征在于，所述可防止误保护的高边开关电路包括二极管D1，二极管D1的阳极与PNP三极管Q1的集电极连接，二极管D1的阴极与PNP三极管Q1的发射极连接。


7.根据权利要求2所述的可防止误保护的高边开关电路，其特征在于，所述电流采样电路包括采样电阻R1，旁路电容C1与采样电阻R1并联连接；
所述启动电路包括第三开关元件Q3，第三开关元件Q3的第一端和控制端分别与采样电阻R1的两端连接，第三开关元件Q3的第二端与所述过流保护电路的控制端连接；第三开关元件Q3为MOS管。


8.根据权利要求7所述的可防止误保护的高边开关电路，其特征在于，第三开关元件Q3为PMOS管Q3；PMOS管Q3的栅极、源极和漏极分别构成第三开关元件Q3的控制端、第一端和第二端。


9.根据权利要求3至8任意一项所述的可防止误保护的高边开关电路，其特征在于，所述过流保护电路包括第五开关元件Q5和二极管D2；所述保护状态锁存电路包括第四开关元件Q4；
第五开关元件Q5的控制端分别与所述启动电路的输出端和第四开关元件Q4的第二端连接，第五开关元件Q5的第一端分别与第四开关元件Q4的控制端和二极管D2的阴极连接，第五开关元件Q5的第二端接地，二极管D2的阳极与第二开关元件Q2的控制端连接；
第四开关元件Q4的第一端与所述高边开关电路的电压输入端连接；
第五开关元件Q5在导通时使第四开关元件Q4导通，并使二极管D2正偏，二极管D2正偏时关断第二开关元件Q2，进而关断第一开关元件Q1，第四开关元件Q4导通时使第五开关元件Q5的控制端与高边开关电路的电压输入端连接，以保持第五开关元件Q5的输出信号不变。


10.根据权利要求9所述的可防止误保护的高边开关电路，其特征在于，第四开关元件Q4为PNP三极管Q4，PNP三极管Q4的基极、发射极和集电极分别构成第四开关元件Q4的控制端、第一端和第二端；第五开关元件Q5为NPN三极管Q5，NPN三极管Q5的基极、集电极和发射极分别构成第五开关元件Q5的控制端、第一端和第二端；
所述保护状态锁存电路包括限流电阻R2和上拉电阻R3，所述过流保护电路包括上拉电阻R4和电阻R15；限流电阻R2和上拉电阻R3的一端分别与所述高边开关电路的电压输入端连接，限流电阻R2的另一端与PNP三极管Q4的发射极连接，上拉电阻R3的另一端与PNP三极管Q4的基极连接，PNP三极管Q4的集电极与NPN三极管Q5的基极连接；上拉电阻R4的一端与所述启动电路的输出端连接，上拉电阻R4的另一端连接于PNP三极管Q4的集电极、NPN三极管Q5的基极和电阻R15的一端的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳彩，阚予平，纪智勇，
申请(专利权)人：科博达技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31