[发明专利]一种过流诊断处理电路

说明书

本发明公开了一种过流诊断处理电路，用于低边驱动电路的故障诊断，利用采样电路采集流过低边开关芯片的电流大小，判断电路判断接收到的电流大小与预先设置的阈值大小关系，最后关断电路根据判断结果决定是否对低边驱动电路进行快速关断，以此可以防止出现SCB故障时对低边开关芯片烧坏的情况，达到保护低边开关芯片的目的。并且对于低边输出的SCB故障诊断处理由毫秒级缩短为微秒级，避免了对低边驱动电路中器件的损坏，同时降低了成本，也可满足ISO26262功能安全的严格要求。

技术领域

本发明属于电路领域，尤其是涉及一种过流诊断处理电路。

背景技术

低边驱动电路一般有开关型低边驱动电路以及PWM(Pulse width modulation)型低边驱动电路两种类型。开关型低边驱动电路的原理图请参考图1，其中，U1为低边开关芯片；R1为下拉电阻，驱动之前默认拉低状态；R2是限流和滤波电阻，与C1构成滤波电路；R3为上拉电阻，R4为限流电阻，R5为下拉电阻，三者构成分压诊断电路，C3为诊断电路的滤波电容；D1为TVS二极管(Transient voltage suppression diode)，C2为ESD(Electro-Staticdischarge)电容，两者用来保护低边开关芯片在恶劣工况(pulse或ESD静电等)不受损坏。PWM型低边驱动电路的原理图请参考图2，其中，U1为低边开关芯片；R1为下拉电阻，驱动之前默认拉低状态；R2是限流和滤波电阻，与C1构成滤波电路；R3为限流电阻，与电容C3构成滤波电路；D1为续流二极管，PWM驱动期间低边开关芯片处于关闭状态(OFF)时为负载构成续流路径；电容C2为ESD电容，用来保护低边开关芯片在恶劣工况不受损坏。

由此可见，开关型低边驱动电路以及PWM型低边驱动电路均主要由低边驱动电路和诊断电路两部分组成。开关型低边驱动电路以及PWM型低边驱动电路的诊断主要有SCB(短路到电源)、SCG(短路到地)以及OL(开路)，对于不同的开关状态，其诊断需求也有所不同。对于开关型低边驱动电路，低边开关芯片(图1中U1)为关闭状态(OFF)时，通过MCU(Microcontroller Unit)的AD端口(MCU_AD)诊断低边SCG和OL；低边开关芯片处于运行时，通过MCU的AD端口(MCU_AD)诊断低边SCB。对于PWM型低边驱动电路，低边开关芯片(图2中U1)为关闭状态(OFF)时，通过MCU的IO端口(MCU_IO2)诊断低边SCG和OL；对于PWM型低边驱动电路，通过MCU的IO端口(MCU_IO2)可诊断低边SCB、SCG和OL。在SCB、SCG以及OL这三类故障中低边导通状态时的SCB对控制器的损害最大，而低边输出的诊断采用的是MCU的AD端口或IO端口。

对于开关型低边驱动电路的低边输出，其诊断策略为通过判断MCU的AD端口采样的电压情况来确定是否存在故障。低边开关芯片导通时，AD端口采样电压高于某电压阈值时判断为SCB故障，低于某阈值时判断为正常工作情况。对于PWM型低边驱动电路的低边输出，其诊断策略为通过判断MCU的IO端口持续几个PWM周期的高低电平变化来确定是否存在故障。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端口电平为持续高时，判断为发生SCB故障；若采样周期内IO端口电平为持续低时，判断为发生SCG故障或OL故障，并且SCG和OL两个故障无法区分。

当发生SCB故障时，开关型低边驱动电路以及PWM型低边驱动电路的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。在实际应用中毫秒级别以上的大电流冲击就会有以下风险：烧坏低边开关芯片、烧坏PCB(Printed Circuit Board)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。

需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容