[发明专利]一种传感器供电输出保护隔离电路

说明书

技术领域

本发明涉及汽车电子电器领域，尤其涉及车辆控制器中具有自恢复功能的传感器供电输出保护隔离电路。

背景技术

目前，新能源正在进行32bit车辆控制器的研发工作，现已完成32bit车辆控制器样件制作，在进行样件策略诊断验证测试中发现：当进行传感器电源输入引脚短电源诊断测试时，出现单片机烧坏事故；在进行短地诊断测试时，出现单片机无法正常工作，反复复位现象。

经过对试验环境勘察和设计电路原理分析，确定最终原因是由于传感器电源输出模块没有设计保护隔离电路，而单片机模拟电源输出引脚可承受外接电压峰值为6.5V，当短电源(12V)时，会直接附加到单片机模拟电源pin脚，从而造成单片机本体损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种保护电路，能够有效防止车辆控制器传感器电源输出引脚短电源或短地保护电路，从而提高车辆控制器可靠性和稳定性能，防止传感器电源输出引脚因外部短电源或短地而引发单片机工作失常或烧坏现象。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种传感器供电输出保护隔离电路，其特征在于：主芯片的模拟供电模块经保护隔离电路向外部传感器供电；

所述保护隔离电路包括受控式电源隔离电路、保护开关电路、外部环境电源检测电路以及电压信号比较逻辑控制电路，所述模拟供电模块依次经受控式电源隔离电路和保护开关电路向外输出供电，所述外部环境电源检测电路采集保护开关电路输出端电压信号，并将信号输送至电压信号比较逻辑控制电路，所述电压信号比较逻辑控制电路输出隔离控制信号至受控式电源隔离电路，输出保护控制信号至保护开关电路。

所述外部环境电源检测电路从车辆控制器插接件端采集5V_AN_SUPPLY_CHECK电压信号，并通过π型滤波器，以及分压电路将采集电压减低为1/5后传输给电压信号比较逻辑控制电路。

所述电压信号比较逻辑控制电路由集成运放LM2903、二极管BAS16、及外围偏置电路组成的电压上下限比较器，所述集成运放LM2903是二运放集成电路，内部包含二组形式完全相同的运算放大器。

所述电压信号比较逻辑控制电路中第一放大器的反相输入端负极引脚经分压电路连接数字电源，设定比较电平U1，第二放大器的同相输入端正极引脚经分压电路连接数字电源，设定比较电平U2，由外部环境电源检测电路采集的信号Ui分别接到第一放大器的同相输入端正极引脚，以及第二放大器的反相输入端负极引脚，第一、二放大器的输出端各通过一个二极管后并联在一起构成电压信号比较逻辑控制电路的输出端U0。

所述受控式电源隔离电路包括高隔离DC-DC芯片、复合二极管UH4PDC，去耦电容和降噪滤波器构成电路主体；

供电电源经去耦电容去耦滤波后输入至高隔离DC-DC芯片VS引脚，高隔离DC-DC芯片的输出端经π型滤波器进行电压降噪滤波后连接复合二极管UH4PDC，所述复合二极管UH4PDC是由两个反向二极管组成，其输出端连接保护开关电路，所述电压信号比较逻辑控制电路的输出端连接高隔离DC-DC芯片SYNCin引脚，由所述复合二极管UH4PDC输出的模拟电源电压经光电隔离器输出到接插件输出端，为外部传感器提供电源。

所述保护开关电路由限流电阻、RC滤波电容、偏置电阻、上拉电阻、PNP型晶体管、以及核心芯片光电耦合器构成；所述电压信号比较逻辑控制电路的输出端输出电流经限流电阻、RC滤波电容和偏置电阻连接PNP型晶体管基极，输入电源经上拉电阻和光电隔离器连接PNP型晶体管集电极，所述PNP型晶体管基极射极接地。

一种电压信号比较逻辑控制电路比较器配置方式：

若选择U1>U2，则当输入电压Ui越出[U2，U1]区间范围时，U0输出高电平，构成电压双限指示器；

若选择U2>U1，则当输入电压在[U2，U1]区间范围时，U0输出高电平，构成“窗口”电压指示器；

U1设定为0.7V，U2设定为1.25V。

本发明保护隔离电路可实现在失效模式时，主动对模拟供电模块和外部传感器进行开关保护和电源隔离，避免外界因素对整车控制的干扰，保证车辆控制器安全正常运行；在失效消除后可自动恢复电源对外输出。

此外本专利的改进前后电源模块结构框图如图1、2所示，改进为了减小设计变更工作量，缩短产品开发周期，尽可能减低设变成本，在模拟电源输出和接插件输出端之间增加保护隔离电路模块，实现在不影响原有单元模块基础上完善产品硬件功能安全的目的

附图说明