[实用新型]一种低成本的高边驱动电路

说明书

本实用新型涉及电子技术领域，具体地说是一种低成本的高边驱动电路，包括高集成芯片的预驱模块、金属‑氧化物半导体场效应晶体管，金属‑氧化物半导体场效应晶体管的漏极与高集成芯片的预驱模块的安全开关预驱动电流检测引脚连接，金属‑氧化物半导体场效应晶体管的源极与高集成芯片的预驱模块的安全开关预驱动反馈引脚连接。本实用新型同现有技术相比，设计了基于高集成芯片的高边驱动电路，在减小PCB占用面积的同时，取消了电流采样电阻，实现了成本的最优。通过对金属‑氧化物半导体场效应晶体管的选型和过流快速关断的电压值的设定，实现微秒级的过流快速关断功能，避免了对控制器的损坏。

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体地说是一种低成本的高边驱动电路。

背景技术

当前的汽车电子设计中，高边驱动电路通常是基于自带过流、过温关断保护的智能高边芯片，或者是基于预驱芯片、采样电阻、金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)的方案设计。

图1为基于智能高边芯片的驱动电路的设计案例，其中电阻R1、电阻R2、电阻R3为限流电阻，电阻R_sense为智能高边芯片1的IS引脚的电流采样电阻，电阻R_GND为智能高边芯片1的GND电阻，电容C_esd为ESD保护电容。通过MCU的GPIO端口MCU_IO1输出高低电平驱动智能高边芯片的IN引脚，控制智能高边芯片的开通和关断；通过MCU的GPIO端口MCU_IO2输出高低电平驱动智能高边芯片的DEN引脚，控制智能高边芯片诊断功能的开启和关闭；通过MCU的AD 端口MCU_AD采样智能高边芯片IS引脚的电流，该电流值与流过智能高边芯片OUT引脚的电流呈正比，以此计算出高边输出的电流值，如果发生过流即可通过MCU关断高边输出。当高边芯片的DEN引脚拉低时，诊断功能关闭、IS引脚为高阻态。该案例的优点是高边芯片自带保护功能，芯片面积小，电路设计简单；缺点是芯片成本高，所需小器件多，出现过流故障关断时间较长。

用采样电阻的预驱方案过流关断电流阈值较为精准，但所需PCB面积大、成本也不低。

图2为基于预驱芯片、采样电阻、金属-氧化物半导体场效应晶体管的设计案例，其中包括电源芯片TLE9243的 SSC模块，即安全开关控制模块（SSC, Safety SwitchControl），电流采样电阻shunt，用于高边驱动的金属-氧化物半导体场效应晶体管T1，高边预驱模块安全开关预驱动输出引脚SS1G的限流电阻R_gate，双向齐纳二极管D_zener，ESD保护电容C_esd。电源芯片TLE9243是一款集电源、监控为一体的高集成芯片，SSC模块，即安全开关控制模块，为高边的预驱模块，电源芯片TLE9243 SSC模块的安全开关预驱动电流检测引脚SS1SENSE和安全开关预驱动反馈引脚SS1D接电流采样电阻shunt的两端，两个引脚的差分电压与设定阈值比较，用于判断是否发生过流；电源芯片TLE9243 SSC模块的安全开关预驱动输出引脚SS1G通过限流电阻R_gate与金属-氧化物半导体场效应晶体管T1的门极相连，用于为金属-氧化物半导体场效应晶体管T1提供开关驱动信号；电源芯片TLE9243SSC模块的安全开关电源连接引脚SS1S与金属-氧化物半导体场效应晶体管T1的源极相连，用于为电源芯片TLE9243 SSC模块的安全开关预驱动输出引脚SS1G提供参考地。MCU通过SPI通信控制金属-氧化物半导体场效应晶体管T1的导通和关断，电源芯片TLE9243 SSC模块通过采样电流采样电阻shunt两端电压差判断是否有过流，过流会触发快速关断，保护金属-氧化物半导体场效应晶体管T1安全工作。该案例的优点是可以灵活选型金属-氧化物半导体场效应晶体管，可以配置不同的过流关断阈值，关断时间快，所需小器件少；缺点是需要电流采样电阻较贵，面积较大。

因此，需要设计一种低成本的高边驱动电路，能够减少PCB占用面积、减少成本，同时，具有微秒级的过流快速关断功能。

实用新型内容