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    本实用新型公开一种过流保护电路、高边开关与车载汽车电子装置，过流保护电路包括：检测控制模块，与负载供电回路开关模块连接，用于检测负载供电回路电流，根据检测电流得到控制电压；第一控制开关模块，与检测控制模块连接；在第一控制开关模块接收到使能控制信号时，检测控制模块根据控制电压控制第一控制开关模块处于第一开关状态；第二控制开关模块，与第一控制开关模块接收使能控制信号的一端连接；在第二控制开关模块接收到使能控制信号时，第一控制开关模块控制第二控制开关模块处于第二开关状态；负载供电回路开关模块，与第二控制开关模块连接；第二控制开关模块控制负载供电回路开关模块处于第二开关状态。本实用新型涉及电信号转换且转换步骤少，因而误差小，过流保护效果好。
    公开号:CN214337547U
    申请号:CN202120188976.1U
    申请日:2021-01-22
    公开日:2021-10-01
    发明作者:亓浩名；王廷瑞；刘建伟；刘晶
    申请人:Beijing Rockwell Technology Co ltd；
    IPC主号:H02H7-12
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种过流保护电路、高边开关与车载汽车电子装置。
    [n0002] 目前的过流保护电路中，一般使用MOS管(金属氧化物半导体场效应晶体管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)作为负载供电回路开关，并使用热敏电阻设置MOS管的钳位结构，在电流过流后，热敏电阻因发热而发生阻值改变，从而控制钳位电压，以控制断开MOS管，实现过流保护。
    [n0003] 通过电流、温度、阻值与电压之间的转换以实现过流保护时，由于涉及温度信号与电信号的转换且转换步骤多，因而误差会很大，导致过流保护效果不好。
    [n0004] (一)实用新型目的
    [n0005] 本实用新型的目的是提供一种过流保护电路、高边开关与车载汽车电子装置，用以解决现有技术中存在的通过电流、温度、阻值与电压之间的转换以实现过流保护时过流保护效果不好的问题。
    [n0006] (二)技术方案
    [n0007] 为解决上述问题，本实用新型的第一方面提供了一种过流保护电路，包括检测控制模块，第一控制开关模块，第二控制开关模块和负载供电回路开关模块；
    [n0008] 检测控制模块，与负载供电回路开关模块连接，用于检测负载供电回路电流，并根据检测电流得到控制电压；
    [n0009] 第一控制开关模块，与检测控制模块连接；在第一控制开关模块接收到使能控制信号时，检测控制模块根据控制电压控制第一控制开关模块处于第一开关状态；
    [n0010] 第二控制开关模块，与第一控制开关模块接收使能控制信号的一端连接；在第二控制开关模块接收到使能控制信号时，第一控制开关模块控制第二控制开关模块处于第二开关状态；
    [n0011] 负载供电回路开关模块，与第二控制开关模块连接；第二控制开关模块控制负载供电回路开关模块处于第二开关状态；
    [n0012] 其中，若所述第一开关状态为闭合状态，则所述第二开关状态为断开状态；若所述第一开关状态为断开状态，则所述第二开关状态为闭合状态。
    [n0013] 可选地，检测控制模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管和第二三极管；
    [n0014] 第一三极管的基极与集电极连接；第一三极管的发射极与第一电阻的一端连接且具有第一节点，第一节点与负载供电回路开关模块的第一端连接；第一三极管的集电极通过第二电阻接地；
    [n0015] 第二三极管的基极与第一三极管的基极连接；第二三极管的发射极与第一电阻的另一端连接且具有第二节点，第二节点与负载供电回路开关模块的第二端连接；第二三极管的集电极与第三电阻的一端连接且具有第三节点，第三节点与第一控制开关模块的第一端连接，第三电阻的另一端接地。
    [n0016] 可选地，负载供电回路开关模块包括第四电阻和第三三极管；
    [n0017] 第四电阻的一端作为负载供电回路开关模块的第一端与检测控制模块的第一节点连接；第三三极管的发射极作为负载供电回路开关模块的第二端与检测控制模块的第二节点连接；
    [n0018] 第四电阻的另一端与第三三极管的基极连接且具有第四节点，第四节点与第二控制开关模块的第二端连接；
    [n0019] 第三三极管的集电极与负载的一端连接，负载的另一端接地；第四电阻的与检测控制模块的第一节点连接的一端与电源的一端连接，电源的另一端接地。
    [n0020] 可选地，第一控制开关模块包括第四三极管；
    [n0021] 第四三极管的基极作为第一控制开关模块的第一端与检测控制模块的第三节点连接，第四三极管的集电极作为第一控制开关模块的第二端接收使能或者禁能控制信号且与第二控制开关模块的第一端连接，第四三极管的发射极接地。
    [n0022] 可选地，第二控制开关模块包括第五三极管；
    [n0023] 第五三极管的基极作为第二控制开关模块的第一端接收使能或者禁能控制信号且与第一控制开关模块的第二端连接，第五三极管的集电极作为第二控制开关模块的第二端与负载供电回路开关模块的第四节点连接，第五三极管的发射极接地。
    [n0024] 可选地，电路还包括第一分压模块，第二分压模块和第三分压模块；
    [n0025] 检测控制模块的第三节点通过第一分压模块与第一控制开关模块的第一端连接；负载供电回路开关模块的第四节点通过第二分压模块与第二控制开关模块的第二端连接；第一控制开关模块的第二端与第二控制开关模块的第一端连接且具有第五节点，第五节点通过第三分压模块与使能或者禁能控制信号输入端连接。
    [n0026] 可选地，第一分压模块包括第五电阻和第六电阻；第五电阻的一端与检测控制模块的第三节点连接；第五电阻的另一端与第六电阻的一端连接且具有第六节点，第六节点与第一控制开关模块的第一端连接；第六电阻的另一端接地；
    [n0027] 第二分压模块包括第七电阻；第七电阻的一端与负载供电回路开关模块的第四节点连接，第七电阻的另一端与第二控制开关模块的第二端连接；
    [n0028] 第三分压模块包括第八电阻和第九电阻；第八电阻的一端与第九电阻的一端连接且具有第七节点，第七节点与连接第一控制开关模块的第二端与第二控制开关模块的第一端的第五节点连接；第八电阻的另一端与使能或者禁能控制信号输入端连接；第九电阻的另一端接地。
    [n0029] 可选地，第一三极管、第二三极管和第三三极管为PNP型三极管，第四三极管和第五三极管为NPN型三极管。
    [n0030] 本实用新型的第二方面提供了一种高边开关，包括所述的过流保护电路。
    [n0031] 本实用新型的第三方面提供了一种车载汽车电子装置，包括所述的高边开关。
    [n0032] (三)有益效果
    [n0033] 本实用新型提供了一种过流保护电路，包括：检测控制模块，与负载供电回路开关模块连接，用于检测负载供电回路电流，并根据检测电流得到控制电压；第一控制开关模块，与检测控制模块连接；检测控制模块根据控制电压控制第一控制开关模块处于第一开关状态；第二控制开关模块，与第一控制开关模块连接；第一控制开关模块控制第二控制开关模块处于第二开关状态；负载供电回路开关模块，与第二控制开关模块连接；第二控制开关模块控制负载供电回路开关模块处于第二开关状态。
    [n0034] 本实用新型根据负载供电回路电流控制负载供电回路开关模块的开关状态，以实现过流保护。由于本实用新型中通过电流与电压之间的转换以实现过流保护，涉及电信号的转换且转换步骤少，因而误差比较小，过流保护效果较好。
    [n0035] 图1是本实用新型实施例提供的一种过流保护电路的原理框图；
    [n0036] 图2是本实用新型实施例提供的一种过流保护电路的电路图；
    [n0037] 图3是本实用新型实施例提供的另一种过流保护电路的电路图；
    [n0038] 图4是本实用新型实施例提供的一种过流保护电路的仿真结果图；
    [n0039] 图5是本实用新型实施例提供的一种高边开关的周边连接关系示意图。
    [n0040] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
    [n0041] 显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
    [n0042] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于区分目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
    [n0043] 本实用新型实施例提供了一种过流保护电路，如图1所示，过流保护电路100包括检测控制模块110，第一控制开关模块120，第二控制开关模块130和负载供电回路开关模块140；
    [n0044] 检测控制模块110，与负载供电回路开关模块140连接，用于检测负载供电回路电流，并根据检测电流得到控制电压；
    [n0045] 第一控制开关模块120，与检测控制模块110连接；在第一控制开关模块120接收到使能控制信号时，检测控制模块110根据控制电压控制第一控制开关模块120处于第一开关状态；
    [n0046] 第二控制开关模块130，与第一控制开关模块120接收使能控制信号的一端连接；在第二控制开关模块130接收到使能控制信号时，第一控制开关模块120控制第二控制开关模块130处于第二开关状态；
    [n0047] 负载供电回路开关模块140，与第二控制开关模块130连接；第二控制开关模块130控制负载供电回路开关模块140处于第二开关状态；
    [n0048] 其中，若所述第一开关状态为闭合状态，则所述第二开关状态为断开状态；若所述第一开关状态为断开状态，则所述第二开关状态为闭合状态。
    [n0049] 其中，第一控制开关模块120和第二控制开关模块130会接收到使能或者禁能控制信号V1，在第一控制开关模块120和第二控制开关模块130接收到使能控制信号时，第一控制开关模块120和第二控制开关模块130可以输出电压和电流；在第一控制开关模块120和第二控制开关模块130接收到禁能控制信号时，第一控制开关模块120和第二控制开关模块130处于断开状态，不输出任何信号。
    [n0050] 由于在第一控制开关模块120和第二控制开关模块130接收到禁能控制信号时，第二控制开关模块130控制负载供电回路开关模块140处于断开状态，不存在过流问题，因而下面主要介绍在第一控制开关模块120和第二控制开关模块130接收到使能控制信号时的过流保护方案。
    [n0051] 其中，本实用新型通过检测控制模块110检测负载供电回路电流，根据检测电流得到控制电压，根据控制电压控制第一控制开关模块120处于第一开关状态，第一控制开关模块120控制第二控制开关模块130处于第二开关状态，第二控制开关模块130控制负载供电回路开关模块140处于第二开关状态；
    [n0052] 即，根据负载供电回路电流控制负载供电回路通断，具体地，在负载供电回路电流未超过过流电流阈值时，第一开关状态为断开状态，第二开关状态为闭合状态，此时控制负载供电回路导通；在负载供电回路电流超过过流电流阈值时，第一开关状态为闭合状态，第二开关状态为断开状态，此时控制负载供电回路断开，以实现过流保护。
    [n0053] 实施中，在本实用新型实施例中，由于通过电流与电压之间的转换以实现过流保护，涉及电信号的转换且转换步骤少，因而误差比较小，过流保护效果较好。
    [n0054] 实施中，在本实用新型实施例中，由于电路中各模块发热损坏的可能性很小，因而过流保护电路稳定性比较好且使用寿命比较长。
    [n0055] 实施中，本实用新型实施例提供的过流保护电路结构简单，易于实现、调整和控制且响应快。
    [n0056] 实施中，本实用新型实施例提供的过流保护电路中，通过硬件控制实现过流保护，因而响应快且稳定性好。
    [n0057] 其中，本实用新型实施例对于检测控制模块110、第一控制开关模块120、第二控制开关模块130和负载供电回路开关模块140的具体电路结构不做限定，本领域技术人员可以根据其实现的功能对其进行任意设置，在此不再赘述。
    [n0058] 可选地，如图2所示，检测控制模块110包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Q1和第二三极管Q2；
    [n0059] 第一三极管Q1的基极与集电极连接；第一三极管Q1的发射极与第一电阻R1的一端连接且具有第一节点1，第一节点1与负载供电回路开关模块140的第一端连接；第一三极管Q1的集电极通过第二电阻R2接地；
    [n0060] 第二三极管Q2的基极与第一三极管Q1的基极连接；第二三极管Q2的发射极与第一电阻R1的另一端连接且具有第二节点2，第二节点2与负载供电回路开关模块140的第二端连接；第二三极管Q2的集电极与第三电阻R3的一端连接且具有第三节点3，第三节点3与第一控制开关模块120的第一端连接，第三电阻R3的另一端接地。
    [n0061] 可选地，第一三极管Q1和第二三极管Q2为PNP型三极管。
    [n0062] 其中，第一三极管Q1、第二三极管Q2和第二电阻R2组成镜像电流源，通常情况下，流经第一三极管Q1和第二三极管Q2的集电极电流相同，本实用新型实施例对该镜像电流源的结构进行调整，在第一三极管Q1和第二三极管Q2的发射极间串入第一电阻R1，使得流经第一三极管Q1和第二三极管Q2的集电极电流不再相同，具体地，流经第二三极管Q2的集电极电流随着流经第一电阻R1的电流变大而变大。
    [n0063] 第一电阻R1通过第一节点1和第二节点2分别与负载供电回路开关模块140的第一端和第二端连接，以实现检测负载供电回路电流，而流经第一电阻R1的负载供电回路电流大小，控制着流经第二三极管Q2的集电极电流大小，从而控制着第三电阻R3上产生的电压(即控制电压)的大小，进而控制着第一控制开关模块120的第一开关状态，具体地，在负载供电回路电流未超过过流电流阈值时，控制着第一控制开关模块120处于断开状态；在负载供电回路电流超过过流电流阈值时，控制着第一控制开关模块120处于闭合状态。
    [n0064] 实施中，本实用新型实施例采用调整后的镜像电流源结构，使得三极管不是一直工作在放大区，因而三极管发热损坏的可能性比较小，检测控制模块发热损坏的可能性也比较小，故而过流保护电路的稳定性比较好且使用寿命比较长。
    [n0065] 实施中，本实用新型实施例提供的检测控制模块的具体电路结构简单，易于实现、调整和控制且响应快。
    [n0066] 实施中，本实用新型实施例提供的检测控制模块通过硬件实现，因而响应快且稳定性好。
    [n0067] 实施中，本实用新型实施例提供的检测控制模块通过分立元件实现，设计与调整灵活且成本低。
    [n0068] 其中，任何对于本实用新型实施例提供的检测控制模块110的具体电路结构进行的等同替换也在本实用新型的保护范围之内，比如，将第一三极管Q1和第二三极管Q2替换为合体的对管三极管或者MOS管；或者，将第一电阻R1设置为多个或者替换为其他阻抗，第二电阻R2和第三电阻R3的实施方式与第一电阻R1类似，在此不再赘述；或者，第二电阻R2不是直接接地而是通过其他器件(比如阻抗)接地，第三电阻R3的实施方式与第二电阻R2类似，在此不再赘述。
    [n0069] 实施中，将第一三极管和第二三极管替换为合体的对管三极管，可以节约成本和尺寸。
    [n0070] 可选地，如图2所示，第一控制开关模块120包括第四三极管Q4；
    [n0071] 第四三极管Q4的基极作为第一控制开关模块的第一端与检测控制模块110的第三节点3连接，第四三极管Q4的集电极作为第一控制开关模块的第二端接收使能或者禁能控制信号V1且与第二控制开关模块130的第一端连接，第四三极管Q4的发射极接地。
    [n0072] 可选地，第四三极管Q4为NPN型三极管。
    [n0073] 其中，第四三极管Q4的基极通过与检测控制模块110的第三节点3连接，以实现第四三极管Q4的基极电压受控于检测控制模块110的第三电阻R3上产生的电压(即控制电压)；具体地，在负载供电回路电流未超过过流电流阈值时，检测控制模块110的第三电阻R3上产生的电压(即控制电压)比较小，则第四三极管Q4的基极电压比较小，不满足第四三极管Q4的导通条件，使得第四三极管Q4处于断开状态；在负载供电回路电流超过过流电流阈值时，检测控制模块110的第三电阻R3上产生的电压比较大，则第四三极管Q4的基极电压比较大，满足第四三极管Q4的导通条件，使得第四三极管Q4处于闭合状态。
    [n0074] 第四三极管Q4的集电极通过接收使能或者禁能控制信号V1且与第二控制开关模块130的第一端连接，以实现控制第二控制开关模块130的第一端电压；具体地，在第四三极管Q4处于断开状态时，使能控制信号V1施加到第二控制开关模块130的第一端，第二控制开关模块130的第一端电压比较大，使得第二控制开关模块130处于闭合状态；在第四三极管Q4处于闭合状态时，使能控制信号V1施加到第四三极管Q4的集电极，拉低第二控制开关模块130的第一端电压，使得第二控制开关模块130处于断开状态。
    [n0075] 其中，当输入的使能或者禁能控制信号V1为使能控制信号时，即输入供电，一般是输入高电平信号。
    [n0076] 实施中，在本实用新型实施例中，根据负载供电回路电流是否超过过流电流阈值的情况不同，三极管可能处于闭合状态，也可能处于断开状态，因而三极管发热损坏的可能性特别小，第一控制开关模块发热损坏的可能性也特别小，与其他基于三极管的恒流过流保护电路相比，在成本基本不变的情况下，增加了电路的稳定性与使用寿命。
    [n0077] 实施中，在本实用新型实施例中，使用三极管设计第一控制开关模块，可防止电压反灌问题且便于控制。
    [n0078] 实施中，本实用新型实施例提供的第一控制开关模块的具体电路结构简单，易于实现、调整和控制且响应快。
    [n0079] 实施中，本实用新型实施例提供的第一控制开关模块通过硬件实现，因而响应快且稳定性好。
    [n0080] 实施中，本实用新型实施例提供的第一控制开关模块通过分立元件实现，设计与调整灵活且成本低。
    [n0081] 其中，任何对于本实用新型实施例提供的第一控制开关模块120的具体电路结构进行的等同替换也在本实用新型的保护范围之内，比如，将第四三极管Q4替换为MOS管；或者，第四三极管Q4的发射极不是直接接地而是通过其他器件(比如阻抗)接地，第四三极管Q4的基极和集电极的实施方式与第四三极管Q4的发射极类似，在此不再赘述。
    [n0082] 可选地，如图2所示，第二控制开关模块130包括第五三极管Q5；
    [n0083] 第五三极管Q5的基极作为第二控制开关模块的第一端接收使能或者禁能控制信号V1且与第一控制开关模块120的第二端连接，第五三极管Q5的集电极作为第二控制开关模块130的第二端与负载供电回路开关模块140的第三端(即第四节点4)连接，第五三极管Q5的发射极接地。
    [n0084] 可选地，第五三极管Q5为NPN型三极管。
    [n0085] 其中，第五三极管Q5的基极通过接收使能或者禁能控制信号V1且与第一控制开关模块120的第二端连接，以接受第一控制开关模块120的控制；具体地，在第一控制开关模块120处于断开状态时，使能控制信号V1施加到第五三极管Q5的基极，第五三极管Q5的基极电压比较大，满足第五三极管Q5的导通条件，使得第五三极管Q5处于闭合状态；在第一控制开关模块120处于闭合状态时，使能控制信号V1施加到第一控制开关模块120的第二端，拉低第五三极管Q5的基极电压，不满足第五三极管Q5的导通条件，使得第五三极管Q5处于断开状态。
    [n0086] 第五三极管Q5的集电极通过与负载供电回路开关模块140的第三端(即第四节点4)连接，以实现控制负载供电回路开关模块140的开关状态；具体地，当第五三极管Q5处于闭合状态时，第五三极管Q5控制负载供电回路开关模块140处于闭合状态；当第五三极管Q5处于断开状态时，第五三极管Q5控制负载供电回路开关模块140处于断开状态。
    [n0087] 实施中，在本实用新型实施例中，根据负载供电回路电流是否超过过流电流阈值的情况不同，三极管可能处于闭合状态，也可能处于断开状态，因而三极管发热损坏的可能性特别小，第二控制开关模块发热损坏的可能性也特别小，与其他基于三极管的恒流过流保护电路相比，在成本基本不变的情况下，增加了电路的稳定性与使用寿命。
    [n0088] 实施中，在本实用新型实施例中，使用三极管设计第二控制开关模块，可防止电压反灌问题且便于控制。
    [n0089] 实施中，本实用新型实施例提供的第二控制开关模块的具体电路结构简单，易于实现、调整和控制且响应快。
    [n0090] 实施中，本实用新型实施例提供的第二控制开关模块通过硬件实现，因而响应快且稳定性好。
    [n0091] 实施中，本实用新型实施例提供的第二控制开关模块通过分立元件实现，设计与调整灵活且成本低。
    [n0092] 其中，任何对于本实用新型实施例提供的第二控制开关模块130的具体电路结构进行的等同替换也在本实用新型的保护范围之内，比如，将第五三极管Q5替换为MOS管；或者，第五三极管Q5的发射极不是直接接地而是通过其他器件(比如阻抗)接地，第五三极管Q5的基极和集电极的实施方式与第五三极管Q5的发射极类似，在此不再赘述。
    [n0093] 可选地，如图2所示，负载供电回路开关模块140包括第四电阻R4和第三三极管Q3；
    [n0094] 第四电阻R4的一端作为负载供电回路开关模块140的第一端与检测控制模块110的第一节点1连接；第三三极管Q3的发射极作为负载供电回路开关模块140的第二端与检测控制模块110的第二节点2连接；
    [n0095] 第四电阻R4的另一端与第三三极管Q3的基极连接且具有第四节点4，第四节点4与第二控制开关模块130的第二端连接；
    [n0096] 第三三极管Q3的集电极与负载Rx的一端连接，负载Rx的另一端接地；第四电阻R4的与检测控制模块110的第一节点1连接的一端与电源V2的一端连接，电源V2的另一端接地。
    [n0097] 可选地，第三三极管Q3为PNP型三极管。
    [n0098] 其中，负载供电回路开关模块140的第三端(即第四节点4)通过与第二控制开关模块130的第二端连接，以实现接受第二控制开关模块130的控制；具体地，当第二控制开关模块130处于闭合状态时，在第四电阻R4上产生的电压大于第三三极管Q3的导通电压(硅管的导通电压一般为0.7伏，锗管的导通电压一般为0.2伏)，控制第三三极管Q3处于闭合状态；当第二控制开关模块130处于断开状态时，在第四电阻R4上产生的电压小于第三三极管Q3的导通电压，控制第三三极管Q3处于断开状态。
    [n0099] 其中，通过将第四电阻R4的一端与检测控制模块110的第一节点1连接，第三三极管Q3的发射极与检测控制模块110的第二节点2连接，以实现将检测控制模块110的第一电阻R1接入负载供电回路中，用于检测负载供电回路电流。
    [n0100] 其中，当第三三极管Q3处于闭合状态时，电源V2为负载Rx供电。
    [n0101] 实施中，在本实用新型实施例中，根据负载供电回路电流是否超过过流电流阈值的情况不同，三极管可能处于闭合状态，也可能处于断开状态，因而三极管发热损坏的可能性特别小，负载供电回路开关模块发热损坏的可能性也特别小，与其他基于三极管的恒流过流保护电路相比，在成本基本不变的情况下，增加了电路的稳定性与使用寿命。
    [n0102] 实施中，在本实用新型实施例中，使用三极管设计负载供电回路开关模块，可防止电压反灌问题且便于控制。
    [n0103] 实施中，本实用新型实施例提供的负载供电回路开关模块的具体电路结构简单，易于实现、调整和控制且响应快。
    [n0104] 实施中，本实用新型实施例提供的负载供电回路开关模块通过硬件实现，因而响应快且稳定性好。
    [n0105] 实施中，本实用新型实施例提供的负载供电回路开关模块通过分立元件实现，设计与调整灵活且成本低。
    [n0106] 其中，任何对于本实用新型实施例提供的负载供电回路开关模块140的具体电路结构进行的等同替换也在本实用新型的保护范围之内，比如，将第三三极管Q3替换为MOS管；或者，将第四电阻R4设置为多个或者替换为其他阻抗；或者，第三三极管Q3的集电极不是直接连接负载Rx而是通过其他器件(比如阻抗)连接负载Rx。
    [n0107] 下面对本实用新型实施例的负载供电过程和过流保护过程进行详细介绍。
    [n0108] 一、负载供电过程。
    [n0109] 当第一电阻R1上流过的负载供电回路电流未超过过流电流阈值时，在第一电阻R1、第一三极管Q1、第二三极管Q2和第二电阻R2的共同作用下，使得第三电阻R3上产生的控制电压控制第四三极管Q4处于断开状态，使能控制信号V1施加到第五三极管Q5的基极以控制第五三极管Q5处于闭合状态，从而使得第四电阻R4上产生的电压足以导通第三三极管Q3以控制第三三极管Q3处于闭合状态，此时，电源V2为负载Rx供电。
    [n0110] 二、过流保护过程。
    [n0111] 当第一电阻R1上流过的负载供电回路电流超过过流电流阈值时，在第一电阻R1、第一三极管Q1、第二三极管Q2和第二电阻R2的共同作用下，使得第三电阻R3上产生的控制电压控制第四三极管Q4处于闭合状态，使能控制信号V1施加到第四三极管Q4的集电极，拉低第五三极管Q5的基极电压以控制第五三极管Q5处于断开状态，从而使得第四电阻R4上产生的电压不足以导通第三三极管Q3以控制第三三极管Q3处于断开状态，以实现过流保护。
    [n0112] 其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的阻值设置需满足：当负载供电回路电流未超过过流电流阈值时，第四三极管Q4处于断开状态，第三三极管Q3和第五三极管Q5处于闭合状态；当负载供电回路电流超过过流电流阈值时，第四三极管Q4处于闭合状态，第三三极管Q3和第五三极管Q5处于断开状态。
    [n0113] 可选地，如图1所示，过流保护电路100还包括第一分压模块150，第二分压模块160和第三分压模块170；
    [n0114] 检测控制模块110的第三节点通过第一分压模块150与第一控制开关模块120的第一端连接；负载供电回路开关模块140的第四节点通过第二分压模块160与第二控制开关模块130的第二端连接；第一控制开关模块120的第二端与第二控制开关模块130的第一端连接且具有第五节点5，第五节点5通过第三分压模块170与使能或者禁能控制信号V1输入端连接。
    [n0115] 实施中，在本实用新型实施例中，通过设置分压模块，可以更好的控制第一控制开关模块、第二控制开关模块和负载供电回路开关模块，从而提高过流保护电路的可靠性。
    [n0116] 其中，本实用新型实施例对于第一分压模块150、第二分压模块160和第三分压模块170的具体电路结构不做限定，本领域技术人员可以根据其实现的功能对其进行任意设置，在此不再赘述。
    [n0117] 可选地，如图3所示，第一分压模块150包括第五电阻R5和第六电阻R6；第五电阻R5的一端与检测控制模块110的第三节点3连接；第五电阻R5的另一端与第六电阻R6的一端连接且具有第六节点6，第六节点6与第一控制开关模块120的第一端连接；第六电阻R6的另一端接地；
    [n0118] 第二分压模块160包括第七电阻R7；第七电阻R7的一端与负载供电回路开关模块140的第四节点4连接，第七电阻R7的另一端与第二控制开关模块130的第二端连接；
    [n0119] 第三分压模块170包括第八电阻R8和第九电阻R9；第八电阻R8的一端与第九电阻R9的一端连接且具有第七节点7，第七节点7与连接第一控制开关模块120的第二端与第二控制开关模块130的第一端的第五节点5连接；第八电阻R8的另一端与使能或者禁能控制信号V1输入端连接；第九电阻R9的另一端接地。
    [n0120] 其中，第三电阻R3上产生的控制电压，经过第五电阻R5和第六电阻R6的分压，控制第四三极管Q4的基极电压。
    [n0121] 其中，经过第七电阻R7的分压，在第四电阻R4上产生电压，以控制第三三极管Q3的开关状态。
    [n0122] 其中，使能或者禁能控制信号V1经过第八电阻R8和第九电阻R9的分压，控制第四三极管Q4的集电极电压与第五三极管Q5的基极电压。
    [n0123] 实施中，本实用新型实施例提供的第一分压模块、第二分压模块和第三分压模块的具体电路结构简单，易于实现、调整和控制且响应快。
    [n0124] 实施中，本实用新型实施例提供的第一分压模块、第二分压模块和第三分压模块通过硬件实现，因而响应快且稳定性好。
    [n0125] 实施中，本实用新型实施例提供的第一分压模块、第二分压模块和第三分压模块通过分立元件实现，设计与调整灵活且成本低。
    [n0126] 其中，任何对于本实用新型实施例提供的第一分压模块150、第二分压模块160和第三分压模块170的具体电路结构进行的等同替换也在本实用新型的保护范围之内，比如，对电阻的数量和连接关系进行的替换。
    [n0127] 其中，包括第一分压模块150、第二分压模块160和第三分压模块170的过流保护电路的负载供电过程和过流保护过程可以参见上文有关负载供电过程和过流保护过程的介绍，在此不再赘述。
    [n0128] 其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9的阻值设置需满足：当负载供电回路电流未超过过流电流阈值时，第四三极管Q4处于断开状态，第三三极管Q3和第五三极管Q5处于闭合状态；当负载供电回路电流超过过流电流阈值时，第四三极管Q4处于闭合状态，第三三极管Q3和第五三极管Q5处于断开状态。
    [n0129] 可选地，第一电阻R1的阻值为5欧姆、第二电阻R2的阻值为1千欧姆、第三电阻R3的阻值为1千欧姆、第四电阻R4的阻值为10千欧姆、第五电阻R5的阻值为10千欧姆、第六电阻R6的阻值为4.7千欧姆、第七电阻R7的阻值为4.7千欧姆、第八电阻R8的阻值为4.7千欧姆和第九电阻R9的阻值为47千欧姆。
    [n0130] 本实用新型实施例提供的过流保护电路的过流保护效果的仿真结果如图4所示，负载Rx的阻值的大小，用于指示负载供电回路电流的大小，当负载供电回路电流为30毫安时，此时负载供电回路导通，电路输出电压为12伏，负载Rx的阻值为400欧姆；而当负载供电回路电流增大并超过过流电流阈值时，此时电路提供了过流保护，电路输出电压为0伏，负载Rx的阻值为200欧姆。
    [n0131] 基于同一构思，本实用新型的第二方面提供了一种高边开关，包括所述的过流保护电路。
    [n0132] 实施中，本实用新型实施例提供的高边开关具有如下优点：过流保护效果较好，稳定性较好，使用寿命较长，结构简单，易于实现、调整和控制，设计与调整灵活，响应快，成本低。
    [n0133] 图5提供了一种高边开关的具体应用场景，如图5所示，MCU控制与采集器1与高边开关2连接，用于使能或者禁能高边开关2，具体地，使能时，高边开关2可以对外输出电压和一定范围的电流，禁能时，高边开关2断开，不对外输出任何信号。
    [n0134] 可选地，如图5所示，MCU控制与采集器1诊断和采集高边开关2的状态信号(比如，输出电压和输出电流等信号)，根据该状态信号判断是否存在短路和开路等故障，并根据判断结果对高边开关2进行使能或者禁能控制。
    [n0135] 其中，MCU控制与采集器1主要包含MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)以及一些外围电路。
    [n0136] 其中，MCU控制与采集器1与高边开关2连接时，具体地，MCU控制与采集器1与高边开关2的使能或者禁能控制信号V1输入端连接。
    [n0137] 如图5所示，电源4通过高边开关2与负载3连接。
    [n0138] 其中，负载3因实际用途而异，可以是LED(Light Emitting Diode，发光二极管)、指示灯或者小型功能电路等所需电流小于预设电流阈值的负载。
    [n0139] 其中，预设电流阈值可以根据经验设定，比如设定为60毫安。
    [n0140] 其中，负载3与高边开关2的连接关系可以参见负载Rx与过流保护电路的连接关系，在此不再赘述。
    [n0141] 其中，电源4为负载3提供电压和电流，其大小可以根据经验设定，比如设定为12V。
    [n0142] 其中，电源4与高边开关2的连接关系可以参见电源V2与过流保护电路的连接关系，在此不再赘述。
    [n0143] 基于同一构思，本实用新型的第三方面提供了一种车载汽车电子装置，包括所述的高边开关。
    [n0144] 其中，车载汽车电子装置可以是车机、网关或者车身控制器等。
    [n0145] 应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
    权利要求:
    Claims (10)
    [0001] 1.一种过流保护电路，其特征在于，包括检测控制模块，第一控制开关模块，第二控制开关模块和负载供电回路开关模块；
    检测控制模块，与负载供电回路开关模块连接，用于检测负载供电回路电流，并根据检测电流得到控制电压；
    第一控制开关模块，与所述检测控制模块连接；在所述第一控制开关模块接收到使能控制信号时，所述检测控制模块根据所述控制电压控制所述第一控制开关模块处于第一开关状态；
    第二控制开关模块，与所述第一控制开关模块接收使能控制信号的一端连接；在所述第二控制开关模块接收到使能控制信号时，所述第一控制开关模块控制所述第二控制开关模块处于第二开关状态；
    负载供电回路开关模块，与所述第二控制开关模块连接；所述第二控制开关模块控制所述负载供电回路开关模块处于第二开关状态；
    其中，若所述第一开关状态为闭合状态，则所述第二开关状态为断开状态；若所述第一开关状态为断开状态，则所述第二开关状态为闭合状态。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述检测控制模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管和第二三极管；
    所述第一三极管的基极与集电极连接；所述第一三极管的发射极与所述第一电阻的一端连接且具有第一节点，所述第一节点与所述负载供电回路开关模块的第一端连接；所述第一三极管的集电极通过所述第二电阻接地；
    所述第二三极管的基极与所述第一三极管的基极连接；所述第二三极管的发射极与所述第一电阻的另一端连接且具有第二节点，所述第二节点与所述负载供电回路开关模块的第二端连接；所述第二三极管的集电极与所述第三电阻的一端连接且具有第三节点，所述第三节点与所述第一控制开关模块的第一端连接，所述第三电阻的另一端接地。
    [0003] 3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述负载供电回路开关模块包括第四电阻和第三三极管；
    所述第四电阻的一端作为所述负载供电回路开关模块的第一端与所述检测控制模块的第一节点连接；所述第三三极管的发射极作为所述负载供电回路开关模块的第二端与所述检测控制模块的第二节点连接；
    所述第四电阻的另一端与所述第三三极管的基极连接且具有第四节点，所述第四节点与所述第二控制开关模块的第二端连接；
    所述第三三极管的集电极与负载的一端连接，所述负载的另一端接地；所述第四电阻的与所述检测控制模块的第一节点连接的一端与电源的一端连接，所述电源的另一端接地。
    [0004] 4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一控制开关模块包括第四三极管；
    所述第四三极管的基极作为所述第一控制开关模块的第一端与所述检测控制模块的第三节点连接，所述第四三极管的集电极作为所述第一控制开关模块的第二端接收使能或者禁能控制信号且与所述第二控制开关模块的第一端连接，所述第四三极管的发射极接地。
    [0005] 5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第二控制开关模块包括第五三极管；
    所述第五三极管的基极作为所述第二控制开关模块的第一端接收使能或者禁能控制信号且与所述第一控制开关模块的第二端连接，所述第五三极管的集电极作为所述第二控制开关模块的第二端与所述负载供电回路开关模块的第四节点连接，所述第五三极管的发射极接地。
    [0006] 6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第一分压模块，第二分压模块和第三分压模块；
    所述检测控制模块的第三节点通过所述第一分压模块与所述第一控制开关模块的第一端连接；所述负载供电回路开关模块的第四节点通过所述第二分压模块与所述第二控制开关模块的第二端连接；所述第一控制开关模块的第二端与所述第二控制开关模块的第一端连接且具有第五节点，所述第五节点通过所述第三分压模块与使能或者禁能控制信号输入端连接。
    [0007] 7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第一分压模块包括第五电阻和第六电阻；所述第五电阻的一端与所述检测控制模块的第三节点连接；所述第五电阻的另一端与所述第六电阻的一端连接且具有第六节点，所述第六节点与所述第一控制开关模块的第一端连接；所述第六电阻的另一端接地；
    所述第二分压模块包括第七电阻；所述第七电阻的一端与所述负载供电回路开关模块的第四节点连接，所述第七电阻的另一端与所述第二控制开关模块的第二端连接；
    所述第三分压模块包括第八电阻和第九电阻；所述第八电阻的一端与所述第九电阻的一端连接且具有第七节点，所述第七节点与连接所述第一控制开关模块的第二端与所述第二控制开关模块的第一端的所述第五节点连接；所述第八电阻的另一端与所述使能或者禁能控制信号输入端连接；所述第九电阻的另一端接地。
    [0008] 8.根据权利要求5至7任一项所述的电路，其特征在于，所述第一三极管、第二三极管和第三三极管为PNP型三极管，所述第四三极管和第五三极管为NPN型三极管。
    [0009] 9.一种高边开关，其特征在于，包括如权利要求1至8中任意一项所述的过流保护电路。
    [0010] 10.一种车载汽车电子装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的高边开关。
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    法律状态:
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