[发明专利]开关保护电路

说明书

本发明提供了一种开关保护电路，开关保护电路包括比较器、与门电路和可控开关，第一控制信号提供至比较器的正输入端和低边开关的输入端；低边开关根据第一控制信号闭合或断开，以使低边开关输出第二控制信号；第二控制信号与第一控制信号电位高低交替变化；比较器根据第一控制信号输出第三控制信号，在正常情况下，第三控制信号保持低电平，在故障情况下，第三控制信号保持高电平；第二控制信号和第三控制信号提供至与门电路，与门电路根据第二控制信号和第三控制信号输出第四控制信号，第四控制信号提供至可控开关；所述可控开关根据所述第四控制信号闭合或断开，当所述可控开关闭合时，一第五控制信号被提供至所述低边开关的输入端。

技术领域

本发明涉及模拟电子技术领域，特别涉及一种开关保护电路。

背景技术

图1为PWM型低边驱动电路原理图，主要由低边驱动电路和诊断电路两个部分组成。低边驱动电路即为当主控制器输出的PWM信号S1为高电平且通过下拉电阻R3和R4、C2组成的滤波电路，提供至开关K1的输入端11时，开关K1的负载端12对地导通，负载10一端连接电源Vbat，另一端13由于接地，因此负载10被提供功率，当S1为低电平时，开关K1的负载端12与地断开，负载10中的电流通过二极管D1续流，二极管D1为节点13处的高电位提供续流通路，R1为下拉电阻，用于当开关K1断开(负载不在续流时的开关断开状态)且所述负载端13发生开路故障时，为负载端12提供一个稳定的低电平，C1为静电释放电容。

低边驱动电路的故障主要有SCB(所述负载端13短路到电源)、SCG(所述负载端13短路到地)和OL(所述负载端13开路)，对于不同的开关故障状态，其诊断需求也有所不同。低边驱动电路开关K1断开(负载不在续流时的开关断开状态)时，通过信号S2电压提供至主控制器，主控制器根据信号S2的电平状态诊断低边输出的SCG故障和OL故障(此时S2为高电平，但所述负载端13短路到地使S2为接近于零的低电平，而负载端13开路时由于R1下拉原因也使S2为接近零的低电平)；低边开关K1导通(低边驱动电路PWM状态，即K1按照一定规律交替的闭合和关断)时，通过主控制器S2端口可诊断低边输出的SCB故障、SCG故障和OL故障(此时S2应为高、低电平交替变化，但所述负载端13短路到电源使S2为持续高电平，所述负载端短路到地或开路使S2为接近于零的持续低电平)。

这三类故障中低边PWM状态时的SCB对主控制器的损害最大，而低边的诊断采用的是MCU的IO口通过R2连接至节点12，其诊断策略为通过判断MCU的IO口持续几个PWM周期的高低电平变化来确定是否有故障存在。当采样周期内有高低电平变化时，判断为正常情况；若采样周期内IO口电平为持续高时，判断为发生SCB故障；若采样周期内IO口电平为持续低时，判断为发生SCG故障或OL故障(SCG和OL两个故障无法区分)。如若真的发生SCB故障时，诊断确认时间为几毫秒甚至几十毫秒，期间的短路电流可以达数十安培，毫秒级别以上的大电流冲击会有以下几点风险：烧坏低边开关、烧坏PCB走线、超过功能安全所要求的关断时间所引发的其他安全风险问题。所以对于当前的诊断策略，故障确认及关断的时效性很差，有损坏控制器的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关保护电路，以解决现有的低边开关输出端短路到电源故障诊断时间过长的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种开关保护电路，所述开关保护电路包括比较器、与门电路和可控开关，其中：

一第一控制信号提供至所述比较器的正输入端和一低边开关的输入端；

所述低边开关根据所述第一控制信号闭合或断开，以使所述低边开关输出第二控制信号；在正常情况下，所述第二控制信号与所述第一控制信号的差值大于第一阈值；

所述比较器根据所述第一控制信号输出第三控制信号，在正常情况下，所述第三控制信号保持第一电位，在故障情况下，所述第三控制信号保持第二电位，所述第一电位低于所述第二电位；