基于防反接保护采样电流的电路和电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及电机的技术领域，更具体地说，涉及一种基于防反接保护采样电流的电路和电子设备。


背景技术：

2.在水泵的一些电机控制应用中，需要防电源反接保护，该需求使得整个电源回路里同时具有采样电阻和防反接保护mos管，这种结构在一些电路板尺寸及工作温度比较高的应用(比如汽车电子水泵)中，是十分不利的，因为采样电阻和防反接保护mos管同时具有功率损耗，增加了布线难度及温升，进而降低了产品的效率。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于防反接保护采样电流的电路和电子设备。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于防反接保护采样电流的电路，包括：供电电路、负载单元、防反接保护电路以及控制单元；
5.所述供电电路连接电源正极、电源负极和所述控制单元，用于在连接电源时对输入电压进行转换处理并输出供电电压至所述控制单元；所述负载单元分别与所述控制单元和所述防反接保护电路连接，用于根据所述控制单元的控制驱动负载；
6.所述防反接保护电路分别连接所述负载单元和所述控制单元，用于在所述电源正极和所述电源负极反接时执行反接保护、在所述电源正极和所述电源负极正接时导通；
7.所述控制单元用于在所述防反接保护电路导通时，采集所述防反接保护电路的导通电压并对所述导通电压进行采样处理，以获得所述负载的母线电流。
8.在本实用新型所述的基于防反接保护采样电流的电路中，所述负载单元包括：负载驱动电路和负载；
9.所述负载驱动电路分别与所述控制单元、所述防反接保护电路和所述负载连接，用于根据所述控制单元的控制驱动所述负载。
10.在本实用新型所述的基于防反接保护采样电流的电路中，所述防反接保护电路包括：防反接保护mos管；
11.所述防反接保护mos管的源极连接所述负载驱动电路，所述防反接保护mos管的漏极连接所述电源负极，所述防反接保护mos管的栅极连接所述电源正极；
12.所述防反接保护mos管的源极和漏极还分别连接至所述控制单元；
13.所述电源正极和所述电源负极正接时，所述防反接保护mos管导通，所述母线电流经过所述负载驱动电路和所述负载后，流入所述防反接保护mos管的源极并经过所述防反接保护mos管的漏极回到所述电源负极，且在所述防反接保护mos管导通过程中，所述防反接保护mos管的内阻两端形成所述导通电压。
14.在本实用新型所述的基于防反接保护采样电流的电路中，还包括：mos管驱动电
路；
15.所述mos管驱动电路分别连接所述电源正极和所述防反接mos管的栅极，用于在所述防反接mos管导通时向所述防反接mos管提供驱动电压。
16.在本实用新型所述的基于防反接保护采样电流的电路中，所述mos管驱动电路包括：第一稳压管、第一电阻和第六电容；
17.所述第一电阻的第一端连接所述电源正极，所述第一电阻的第二端连接所述防反接保护mos管的栅极和所述第一稳压管的负极，所述第一稳压管的正极连接所述防反接保护mos管的源极，所述第六电容与所述第一稳压管并联。
18.在本实用新型所述的基于防反接保护采样电流的电路中，所述控制单元包括：控制芯片和放大匹配电路；
19.所述放大匹配电路连接所述防反接保护电路，用于对所述防反接保护电路的导通电压进行匹配处理后传送至所述控制芯片；
20.所述控制芯片分别连接所述供电电路，用于对所述放大匹配电路传送的电压进行转换处理，获得所述负载的母线电流。
21.在本实用新型所述的基于防反接保护采样电流的电路中，所述放大匹配电路包括：第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻和第三十一电容；
22.所述第二十五电阻的第一端连接所述控制芯片的第十九引脚，所述第二十五电阻的第二端连接所述防反接保护电路的输入端，所述第二十六电阻的第一端连接所述控制芯片的第十八引脚，所述第二十六电阻的第二端连接所述防反接保护电路的输出端，所述第三十一电容的第一端连接所述第二十五电阻的第一端，所述第三十一电容的第二端连接所述第二十六电阻的第一端；
23.所述第二十七电阻的第一端连接所述控制芯片的第十七引脚，所述第二十七电阻的第二端连接所述第二十六电阻的第二端。
24.在本实用新型所述的基于防反接保护采样电流的电路中，所述供电电路包括：tvs管、第八电容、第五电容、第三电容、第四电容、第一电感、第一二极管、第一电容和第二电容；
25.所述tvs管的负极连接所述电源正极，所述tvs管的正极连接所述电源负极，所述第八电容、所述第五电容、所述第三电容、所述第四电容、所述第一电容和所述第二电容依次与所述tvs管并联；
26.所述第一电感的第一端连接所述第四电容的第一端，所述第一电感的第二端连接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接所述第一电容的第一端，所述第四电容的第二端和所述第一电容的第二端均接地，且所述第一二极管的阴极输出所述供电电压。
27.在本实用新型所述的基于防反接保护采样电流的电路中，所述负载驱动电路为全桥电路。
28.本实用新型还提供一种电子设备，包括：以上所述的基于防反接保护采样电流的电路。
29.实施本实用新型的基于防反接保护采样电流的电路，具有以下有益效果：包括供电电路、负载单元、防反接保护电路和控制单元；供电电路连接电源正极、电源负极和控制
单元，在连接电源时对输入电压进行处理并输出供电电压至控制单元；负载单元分别与控制单元和防反接保护电路连接，用于根据控制单元的控制驱动负载；防反接保护电路连接负载单元和控制单元，在电源正极和电源负极反接时执行反接保护、在电源正极和电源负极正接时导通；控制单元在防反接保护电路导通时，采集防反接保护电路的导通电压并对导通电压采样处理，获得负载的母线电流。本实用新型利用防反保护电路即可进行母线电流采样，降低布线难度和温升，减小电路板尺寸及功耗，效率高。
附图说明
30.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
31.图1是本实用新型提供的基于防反接保护采样电流的电路实施例一的原理框图；
32.图2是本实用新型提供的基于防反接保护采样电流的电路实施例二的原理框图；
33.图3至图5为本实用新型提供的基于防反接保护采样电流的电路一可选实施例的电路图。
具体实施方式
34.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
35.参考图1，为本实用新型提供的基于防反接保护采样电流的电路实施例一的原理框图。该基于防反接保护采样电路可应用于水泵等负载控制应用中。
36.具体的，如图1所示，该基于防反接保护采样电流的电路包括：供电电路11、负载单元12、防反接保护电路13以及控制单元14。
37.供电电路11连接电源正极、电源负极和控制单元14，用于在连接电源时对输入电压进行转换处理并输出供电电压至控制单元14。具体的，该供电电路11用于对输入电压进行dc-dc降压处理，以提供相应的供电电压给控制单元14。
38.负载单元12分别连接电源正极、防反接保护电路13和控制单元14，用于根据控制单元14的控制驱动负载。具体的，该负载单元12用于实现对负载1202的驱动控制。其中，该负载单元12可包括：负载驱动电路1201和负载1202。可选的，该负载驱动电路1201为全桥电路，其可以根据控制单元14的控制切换负载1202的电流和控制负载1202换相。本实用新型实施例中，该负载1202可以为电机。
39.防反接保护电路13分别连接负载单元12和控制单元14，用于在电源正极和电源负极反接时执行反接保护、在电源正极和电源负极正接时导通。具体的，该防反接保护电路13在电源正极和电源负极反接时截止，从而达到反接保护的目的。可选的，该防反接保护电路13可包括：防反接保护mos管q1。其中，该防反接保护mos管q1的源极连接负载驱动电路1201，防反接保护mos管q1的漏极连接电源负极，防反接保护mos管q1的栅极连接电源正极；防反接保护mos管q1的源极和漏极还分别连接至控制单元14；电源正极和电源负极正接时，防反接保护mos管q1导通，母线电流经过负载驱动电路1201和负载1202后，流入防反接保护mos管q1的源极并经过防反接保护mos管q1的漏极回到电源负极，且在防反接保护mos管q1导通过程中，防反接保护mos管q1的内阻两端形成导通电压。
40.控制单元14用于在防反接保护电路13导通时，采集防反接保护电路13的导通电压
并对导通电压进行采样处理，以获得负载1202的母线电流。具体的，控制单元14通过对防反接保护mos管q1的内阻两端所形成的导通电压进行采样，并该导通电压转换为对应的电流，从而实现对负载1202母线电流的采样。
41.本实用新型通过利用防反接保护mos管q1的内阻所形成的导通电压即可实现对负载1202母线电流的采样，不需要额外设置采样电阻，大大降低布线难度，同时也减小了电路板尺寸，而且，由于额外设置的采样电阻阻值较大，当采样电阻进行母线电流采样时，功耗大大增加，进一步降低效率，同时也增加了器件温升。本实用新型只利用防反接保护mos管q1即可实现母线电流的采样，有效降低功耗和温升，进一步提高效率，且可显著降低温升。
42.参考图2，为本实用新型提供的基于防反接保护采样电流的电路实施例二的原理框图。该实施例在实施例一的基础上，进一步还包括：mos管驱动电路15。其中，该mos管驱动电路15分别连接电源正极和防反接mos管的栅极，用于在防反接mos管导通时向防反接保护mos管q1提供驱动电压。通过设置该mos管驱动电路15，可以给防反接保护mos管q1提供驱动电压，同时还可以起到保护mos管的作用，并保证的防反接保护mos管q1的可靠导通。
43.进一步地，如图2所示，该实施例中，控制单元14包括：控制芯片141和放大匹配电路142。
44.放大匹配电路142连接防反接保护电路13，用于对防反接保护电路13的导通电压进行匹配处理后传送至控制芯片141。控制芯片141分别连接供电电路11，用于对放大匹配电路142传送的电压进行转换处理，获得负载1202的母线电流。
45.在一个具体实施例中，如图3至图5所示。该实施例中，负载1202为电机。
46.具体的，该实施例中，该供电电路11包括：tvs管tvs1、第八电容c8、第五电容c5、第三电容c3、第四电容c4、第一电感l1、第一二极管d1、第一电容c1和第二电容c2。
47.tvs管tvs1的负极连接电源正极，tvs管tvs1的正极连接电源负极，第八电容c8、第五电容c5、第三电容c3、第四电容c4、第一电容c1和第二电容c2依次与tvs管tvs1并联；第一电感l1的第一端连接第四电容c4的第一端，第一电感l1的第二端连接第一二极管d1的阳极，第一二极管d1的阴极连接第一电容c1的第一端，第四电容c4的第二端和第一电容c1的第二端均接地，且第一二极管d1的阴极输出供电电压。
48.其中，tvs管tvs1起到保护的作用，可抑制从电源正极和电源负极输入的输入电压中的脉冲信号，同时也可以起到静电保护的作用。第八电容c8、第五电容c5、第三电容c3、第四电容c4以及第一电感l1可起到dc-dc降压的作用，以将所输入的输入电压转换为可适用内部电路或者内部器件的工作电压(即供电电压(图3中的vsup所示))。第一二极管d1可起到静电保护的作用，第一电容c1和第二电容c2可起到滤波的作用，以滤除干扰信号，保证输出的供电电压的稳定性。
49.该实施例中，负载驱动电路1201由六个mos管组成全桥电路，以驱动电机。具体的，如图4所示，该负载驱动电路1201包括：第四电阻r4、第五电阻r5、第四二极管d4、第十五电容c15、第五二极管d5、第十九电容c19、第八电阻r8、第二mos管q2、第十一电阻r11、第八二极管d8、第十四电阻r14、第二十五电容c25、第十七电阻r17、第五mos管q5、第二电阻r2、第二二极管d2、第六电阻r6、第十六电容c16、第九电阻r9、第六二极管d6、第二十电容c20、第三mos管q3、第九二极管d9、第十二电阻r12、第十五电阻r15、第二十六电容c26、第十八电阻r18、第六mos管q6、第三二极管d3、第三电阻r3、第七电阻r7、第十七电容c17、第十电阻r10、
第七二极管d7、第二十一电容c21、第四mos管q4、第十二极管d10、第十三电阻r13、第十六电阻r16、第二十七电容c27、第十九电阻r19和第七mos管q7。
50.其中，第二mos管q2的栅极通过第五电阻r5连接控制芯片141的第二十六引脚，第四二极管d4的阳极连接第五电阻r5的第二端，第四二极管d4的阴极通过第四电阻r4连接第五电阻r5的第一端，第八电阻r8连接在第二mos管q2的栅极与源极之间，第十五电容c15与第八电阻r8并联，第五二极管d5的阳极连接控制芯片141的第三十一引脚，第五二极管d5的阴极通过第十九电容c19连接第二mos管q2的源极，第二mos管q2的漏极、第三mos管q3的漏极和第四mos管q4的漏极均连接至电源正极。第五mos管q5的栅极通过第十四电阻r14连接控制芯片141的第二十四引脚，第八二极管d8的阳极连接第十四电阻r14的第二端，第八二极管d8的阴极通过第十一电阻r11连接第十四电阻r14的第一端，第十七电阻r17连接在第五mos管q5的栅极与源极之间，第二十五电容c25与第十七电阻r17并联，第五mos管q5的源极还连接到控制芯片141的第三十四引脚，第五mos管q5的漏极连接第二mos管q2的源极。
51.第三mos管q3的栅极通过第六电阻r6连接控制芯片141的第二十九引脚，第二二极管d2的阳极连接第六电阻r6的第二端，第二二极管d2的阴极通过第二电阻r2连接第六电阻r6的第一端，第九电阻r9连接在第三mos管q3的栅极与源极之间，第十六电容c16与第九电阻r9并联。第六二极管d6的阳极连接控制芯片141的第三十一引脚，第六二极管d6的阴极通过第二十电容c20连接第三mos管q3的源极。第六mos管q6的栅极通过第十五电阻r15连接控制芯片141的第三十二引脚，第九二极管d9的阴极连接第十五电阻r15的第一端，第九二极管d9的阳极通过第十二电阻r12连接第十五电阻r15的第二端，第十八电阻r18连接在第六mos管q6的栅极与源极之间，第二十六电容c26与第十八电阻r18，第六mos管q6的源极还连接控制芯片141的第三十四引脚，第六mos管q6的漏极连接第三mos管q3的源极。
52.第四mos管q4的栅极通过第七电阻r7连接控制芯片141的第三十七引脚，第三二极管d3的阴极连接第七电阻r7的第一端，第三二极管d3的阳极通过第三电阻r3连接第七电阻r7的第二端，第十电阻r10连接在第四mos管q4的栅极与源极之间，第十七电容c17与第十电阻r10并联，第七二极管d7的阳极连接控制芯片141的第三十一引脚，第七二极管d7的阴极通过第二十一电容c21连接第四mos管q4的源极。第七mos管q7的栅极通过第十六电阻r16连接控制芯片141的第三十五引脚，第十二极管d10的阴极连接第十六电阻r16的第一端，第十二极管d10的阳极通过第十三电阻r13连接第十六电阻r16的第二端，第十九电阻r19连接在第七mos管q7的栅极与源极之间，第二十七电容c27与第十九电阻r19并联，第七mos管q7的漏极连接第四mos管q4的源极。
53.第五mos管q5的源极、第六mos管q6的源极和第七mos管q7的源极还连接至防反接保护电路13的输入端(即防反接保护mos管q1的源极)。图中的u、v、w分别连接至电机的三个相线。
54.如图4所示，该mos管驱动电路15包括：第一稳压管zd1、第一电阻r1和第六电容c6。如图5所示，u1为控制芯片。
55.第一电阻r1的第一端连接电源正极，第一电阻r1的第二端连接防反接保护mos管q1的栅极和第一稳压管zd1的负极，第一稳压管zd1的正极连接防反接保护mos管的源极，第六电容c6与第一稳压管zd1并联。其中，第一稳压管zd1起到稳压保护的作用，第六电容c6起到滤波、消除干扰信号的作用。
56.如图4所示，该放大匹配电路142包括：第二十五电阻r25、第二十六电阻r26、第二十七电阻r27和第三十一电容c31。
57.第二十五电阻r25的第一端连接控制芯片141的第十九引脚，第二十五电阻r25的第二端连接防反接保护电路13的输入端，第二十六电阻r26的第一端连接控制芯片141的第十八引脚，第二十六电阻r26的第二端连接防反接保护电路13的输出端，第三十一电容c31的第一端连接第二十五电阻r25的第一端，第三十一电容c31的第二端连接第二十六电阻r26的第一端；第二十七电阻r27的第一端连接控制芯片141的第十七引脚，第二十七电阻r27的第二端连接第二十六电阻r26的第二端。
58.具体的，如图4所示，防反接保护mos管q1在导通过程中，其内阻的两端形成导通电压，该导通电压通过第二十五电阻r25、第二十六电阻r26输入至控制芯片141的第十九引脚和第十八引脚，由内置于控制芯片141内部的运算放大器进行放大处理后，传送到控制芯片141的ad采集通道进行采集，控制芯片141对ad采集通道采集到的ad数据进行转换得到电机的母线电流，从而实现利用防反接保护mos管q1直接进行电机母线电流采样的目的，避免增加额外的大阻值的采样电阻进行电流采样，大大降低布线难度，降低功耗，有效提升效率。
59.本实用新型还提供一种电子设备，该电子设备包括：本实用新型实施例公开的基于防反接保护采样电流的电路。可选的，该电子设备包括但不限于水泵、电机等。
60.以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。