[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，所述开关保护电路包括快速关断电路和可控开关，其中：所述快速关断电路包括第一二极管、第二二极管、第三电阻、第四电阻和第二电容，所述第一二极管的阳极连接所述第二二极管的阳极以及所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接一低边开关的输出端，所述第一二极管的阴极耦合所述低边开关的输入端，所述第二二极管的阴极连接所述可控开关的输入端，所述可控开关的输出端连接所述低边开关的输入端；所述第三电阻一端连接所述第二二极管的阴极，另一端接地；所述第二电容一端连接所述第四电阻的第一端，另一端接地。

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1～2分别为开关型和PWM型低边驱动电路原理图，两者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开关信号或PWM信号S1为高电平，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，开关的K1负载端12与GND断开，开关K1从导通到断开的过程中，对于图1所示的开关型低边电路，如果负载10是感性负载，则需要低边开关钳位吸收电感能量(如果低边开关能力不够需要外加TVS辅助保护)，直至电流降为零；对于图2所示的PWM型低边电路，负载10一般都是感性负载，此时可以通过二极管D100续流，保证电流不会突变。C1为ESD吸收电容。

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。低边的诊断采用的是MCU的AD口或IO口通过电阻连接至节点12，其诊断策略为通过判断MCU的AD口或IO口的采样电压。对于图1中的开关型，低边驱动电路开关K1断开时，通过信号S4电压提供至主控制器，主控制器根据信号S4的电压幅值诊断低边SCG故障和OL故障(无故障时S4为节点12与地之间的两个电阻对Vbat的分压值；如果是短路到地，S4接近为零的低电平；如果是开路，S4为三个电阻对VDD的分压值)；低边开关K1导通时，通过主控制器S4端口可诊断低边SCB故障(此时S4幅值应为接近于地的低电平，但所述负载端12短路到电源使S4为一分压电压)。对于图2中的PWM型，低边驱动电路OFF状态时，即低边驱动电路开关K1断开(负载不在续流时的开关断开状态)后，通过信号S4电位提供至主控制器，主控制器根据信号S4的电位诊断低边SCG故障和OL故障；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S4端口可诊断低边输出的SCB故障、SCG故障和OL故障。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)。

这三类故障中低边导通状态时的SCB故障对主控制器的损害最大，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快速关断电路和可控开关，其中：

所述快速关断电路包括第一二极管、第二二极管、第三电阻、第四电阻和第二电容，所述第一二极管的阳极连接所述第二二极管的阳极以及所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接一低边开关的输出端，所述第一二极管的阴极耦合所述低边开关的输入端，所述第二二极管的阴极连接所述可控开关的输入端，所述可控开关的输出端连接所述低边开关的输入端；