CN217406170U - 一种开关阀的驱动保护电路和开关阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种开关阀的驱动保护电路和开关阀。该开关阀的驱动保护电路包括供电模块、分压模块、供电采集模块、电压比较模块和高边驱动模块；电压比较模块分别与分压模块和供电采集模块电连接；高边驱动模块分别与电压比较模块和开关阀电连接；分压模块用于根据供电模块输出第一电压信号；供电采集模块用于根据供电模块输出第二电压信号；电压比较模块用于根据第一电压信号和第二电压信号输出控制信号；高边驱动模块用于根据控制信号控制开关阀的导通或者关闭。可实现在电压异常时控制开关阀关闭，在电压恢复正常时控制开关阀导通以恢复电路的正常工作，从而保护开关阀、保护电路，免受损坏，实现对开关阀的驱动控制和保护。

Description

一种开关阀的驱动保护电路和开关阀

技术领域

本实用新型实施例涉及开关阀驱动控制技术领域，尤其涉及一种开关阀的驱动保护电路和开关阀。

背景技术

车载电子设备种类繁多，因应用的需求通常会接入一些感性负载，如电磁阀，电泵等，对于油箱油路开关阀驱动电路，感性负载的接入，会出现供电过压(例如大于36V)，电磁兼容和电流叠加等问题，进而容易出现烧坏采样电阻(开关阀电机电流采样)和开关阀电机的情况。

现有解决办法通常是采用PTC(主要是小电流，电流太小无法驱动负载)加TVS管(主要是大功率，大封装)，或功率电阻(主要是大功率，大电流)加TVS管(主要是大功率，大封装)等方式。然而，在实际应用中会出现大电流负载，加上紧凑的开关阀机械结构，电子芯片参数选择，PCB-Layout尺寸会受到很大限制等，导致现有的方法无法满足要求。因此，急需设计一套合理的驱动控制方案。

实用新型内容

本实用新型提供一种开关阀的驱动保护电路和开关阀，以实现对开关阀进行驱动控制和保护。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种开关阀的驱动保护电路，该开关阀的驱动保护电路包括：供电模块、分压模块、供电采集模块、电压比较模块和高边驱动模块；其中，所述供电模块与所述分压模块、所述供电采集模块和所述电压比较模块电连接；所述电压比较模块分别与所述分压模块和所述供电采集模块电连接；所述高边驱动模块分别与所述电压比较模块和所述开关阀电连接；

所述分压模块用于根据所述供电模块输出第一电压信号；所述供电采集模块用于根据所述供电模块输出第二电压信号；

所述电压比较模块用于根据所述第一电压信号和所述第二电压信号输出控制信号；所述高边驱动模块用于根据所述控制信号控制所述开关阀的导通或者关闭。

可选地，所述电压比较模块至少包括比较器，所述比较器的第一输入端与所述分压模块电连接；所述比较器的第二输入端与所述供电采集模块电连接；所述比较器的输出端与所述高边驱动模块电连接。

可选地，所述高边驱动模块至少包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的控制端与所述电压比较模块电连接，所述第一晶体管的第一端与所述第二晶体管的控制端电连接，所述第一晶体管的第二端接地；所述第二晶体管的第一端接电源端，所述第二晶体管的第二端与所述开关阀电连接。

可选地，该开关阀的驱动保护电路还包括隔离模块，所述隔离模块分别与所述电压比较模块和所述高边驱动模块电连接。

可选地，所述隔离模块包括第一二极管，所述第一二极管分别与所述电压比较模块和所述高边驱动模块电连接。

可选地，所述分压模块包括第一分压单元和第一电容，所述第一分压单元分别与所述供电模块和所述电压比较模块电连接，所述第一电容与所述第一分压单元并联连接。

可选地，所述供电采集模块包括第二分压单元和第二电容，所述第二分压单元分别与所述供电模块和所述电压比较模块电连接，所述第二电容与所述第二分压单元并联连接。

可选地，所述供电模块包括电源、电源处理单元和稳压单元，所述电源处理单元分别与所述电源和所述稳压单元电连接，所述稳压单元分别与所述分压模块和所述电压比较模块电连接，所述电源处理单元还与所述供电采集模块电连接。

可选地，该开关阀的驱动保护电路还包括采样电阻，所述采样电阻分别与所述高边驱动模块和所述开关阀电连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种开关阀，该开关阀包括如第一方面所述的开关阀的驱动保护电路。

本实用新型通过提供一种开关阀的驱动保护电路和开关阀，该开关阀的驱动保护电路包括供电模块、分压模块、供电采集模块、电压比较模块和高边驱动模块；其中，供电模块与分压模块、供电采集模块和电压比较模块电连接；电压比较模块分别与分压模块和供电采集模块电连接；高边驱动模块分别与电压比较模块和开关阀电连接；分压模块用于根据供电模块输出第一电压信号；供电采集模块用于根据供电模块输出第二电压信号；电压比较模块用于根据第一电压信号和第二电压信号输出控制信号；高边驱动模块用于根据控制信号控制开关阀的导通或者关闭。由此可知，通过该保护电路可以实现：通过设置分压模块、供电采集模块、电压比较模块和高边驱动模块，电压比较模块根据第一电压信号和第二电压信号的比较判断出电压是否出现异常，并在电压异常时控制开关阀关闭，在电压恢复正常时控制开关阀导通以恢复电路的正常工作，从而保护开关阀、保护电路，免受损坏，实现对开关阀的驱动控制和保护。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中的一种开关阀的驱动保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二中的一种开关阀的驱动保护电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例二中的一种开关阀的驱动保护电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本实用新型实施例一中提供的一种开关阀的驱动保护电路的结构示意图。参考图1，该开关阀的驱动保护电路包括：供电模块10、分压模块20、供电采集模块30、电压比较模块40和高边驱动模块50；其中，供电模块10与分压模块20、供电采集模块30和电压比较模块40电连接；电压比较模块40分别与分压模块20和供电采集模块30电连接；高边驱动模块50分别与电压比较模块40和开关阀1电连接；

分压模块20用于根据供电模块10输出第一电压信号；供电采集模块30用于根据供电模块10输出第二电压信号；

电压比较模块40用于根据第一电压信号和第二电压信号输出控制信号；高边驱动模块50用于根据控制信号控制开关阀1的导通或者关闭。

其中，供电模块10用于输出供电电压，为驱动保护电路提供供电电压。由于供电端或供电线路上往往设置有很多感性负载，产生反电动势，容易导致供电模块10输出的电压出现异常。分压模块20用于将供电模块10输出的供电电压进行分压处理后输出稳定的第一电压信号到电压比较模块40。供电采集模块30用于采集获取供电模块10输出的供电电压并作为第二电压信号输出到电压比较模块40。其中，无论供电模块10输出的供电电压是正常还是异常，分压模块20输出的第一电压信号均为稳定的电压信号，用作电压比较模块40的参考电压；由于供电采集模块30直接采集的是供电模块10输出的电压，由于供电端或供电线路上通常会设置有很多感性负载，感性负载会产生反电动势，容易导致电压不稳定、电压异常等情况，第二电压信号会出现不稳定的电压信号。因此，电压正常情况下，第一电压信号的电压值大于第二电压信号的电压值；电压异常时，第二电压信号的电压值大于第一电压信号的电压值。电压比较模块40将第一电压信号和第二电压信号进行比较输出控制信号至高边驱动模块50。高边驱动模块50根据控制信号控制开关阀1的导通或者关闭。

其中，控制信号可以为高电平信号或低电平信号。示例性的，当电压正常时，第一电压信号的电压值大于第二电压信号的电压值，电压比较模块40输出高电平控制信号至高边驱动模块50，高边驱动模块50根据高电平控制信号控制开关阀1导通；当电压异常时，第一电压信号的电压值小于第二电压信号电压值，电压比较模块40输出低电平控制信号至高边驱动模块50，高边驱动模块50根据低电平控制信号控制开关阀1关闭。需要说明的是，对于开关阀在控制信号为高电平信号时开启还是关闭，可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

在本实施例的技术方案中，该开关阀的驱动保护电路的实现过程为：参考图1，供电模块10输出供电电压；分压模块20将供电模块10输出的供电电压输出为稳定的第一电压信号至电压比较模块40，用作电压比较模块40的参考电压；供电采集模块30采集获取供电模块10输出的供电电压并作为第二电压信号输出到电压比较模块40。当第一电压信号的电压值大于第二电压信号的电压值时，说明此时电压正常，电压比较模块40输出高电平控制信号至高边驱动模块50，高边驱动模块50根据高电平控制信号控制开关阀1导通，电路正常工作；当第一电压信号的电压值小于第二电压信号的电压值时，说明此时电压异常，电压比较模块40输出低电平控制信号至高边驱动模块50，高边驱动模块50根据低电平控制信号控制开关阀1关闭，电路不工作，进入保护状态；当第一电压信号的电压值再次大于第二电压信号的电压值时，说明此时电压恢复正常，电压比较模块40输出高电平控制信号至高边驱动模块50，高边驱动模块50根据高电平控制信号控制开关阀1再次导通，电路恢复正常工作。由此可知，该驱动保护电路可根据第一电压信号和第二电压信号判断出电压是否出现异常，并在电压异常时控制开关阀1关闭，在电压恢复正常时控制开关阀1导通恢复电路的正常工作，从而保护开关阀、保护电路，免受损坏，实现对开关阀的驱动控制和保护。

本实施例的技术方案，通过提供一种开关阀的驱动保护电路，该开关阀的驱动保护电路包括供电模块、分压模块、供电采集模块、电压比较模块和高边驱动模块；其中，供电模块与分压模块、供电采集模块和电压比较模块电连接；电压比较模块分别与分压模块和供电采集模块电连接；高边驱动模块分别与电压比较模块和开关阀电连接；分压模块用于根据供电模块输出第一电压信号；供电采集模块用于根据供电模块输出第二电压信号；电压比较模块用于根据第一电压信号和第二电压信号输出控制信号；高边驱动模块用于根据控制信号控制开关阀的导通或者关闭。由此可知，通过该保护电路可以实现：通过设置分压模块、供电采集模块、电压比较模块和高边驱动模块，电压比较模块根据第一电压信号和第二电压信号的比较判断出电压是否出现异常，并在电压异常时控制开关阀关闭，在电压恢复正常时控制开关阀导通以恢复电路的正常工作，从而保护开关阀、保护电路，免受损坏，实现对开关阀的驱动控制和保护。

实施例二

图2是本实用新型实施例二中提供的一种开关阀的驱动保护电路的结构示意图，图3是本实用新型实施例二中提供的一种开关阀的驱动保护电路的原理图。在上述实施例一的基础上，可选地，参考图2和图3，电压比较模块40至少包括比较器B0，比较器B0的第一输入端与分压模块20电连接；比较器B0的第二输入端与供电采集模块30电连接；比较器B0的输出端与高边驱动模块50电连接。

其中，比较器B0的第一输入端为同相端，第二输入端为反相端，分压模块20输出稳定的第一电压信号输入到同相端，用作比较器B0的参考电压；供电采集模块30输出的第二电压信号输入到反相端。当第一电压信号的电压值大于第二电压信号的电压值时，说明此时电压正常，比较器B0的输出端输出高电平信号，高边驱动模块50根据高电平信号控制开关阀1导通；当第一电压信号的电压值小于第二电压信号的电压值时，说明此时电压异常，比较器B0的输出端输出低电平信号，高边驱动模块50根据低电平信号控制开关阀1关闭；当第一电压信号的电压值再次大于第二电压信号的电压值时，说明此时电压恢复正常，比较器B0的输出端输出高电平信号，高边驱动模块50根据高电平信号控制开关阀1导通。

可选地，参考图3，高边驱动模块50至少包括第一晶体管Q1和第二晶体管Q2，第一晶体管Q1的控制端与电压比较模块40电连接，第一晶体管Q1的第一端与第二晶体管Q2的控制端电连接，第一晶体管Q1的第二端接地；第二晶体管Q2的第一端接电源端VCC，第二晶体管Q2的第二端与开关阀1电连接。

其中，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2既可以为三极管，也可以为MOS管。第一晶体管Q1可以为PNP型晶体管，也可以为NPN型晶体管的。同理，第二晶体管Q2可以为PNP型晶体管，也可以为NPN型晶体管的。具体的，第一晶体管Q1为三极管，第二晶体管Q2为开关管。需要说明的是，晶体管的类型可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

具体的，当第一电压信号的电压值大于第二电压信号的电压值时，说明此时电压正常，比较器B0的输出端输出高电平信号，该高电平信号使第一晶体管Q1导通，第一晶体管Q1导通后Q2控制极电平拉低，使得第二晶体管Q2导通，第二晶体管Q2导通使得开关阀1导通通电，电路正常工作；当第一电压信号的电压值小于第二电压信号的电压值时，说明此时电压异常，比较器B0的输出端输出低电平信号，该低电平信号使得，Q1晶体管断开，Q2控制极电平拉高，使得第二晶体管Q2关闭，第二晶体管Q2关闭使得开关阀1断电，电路不工作进入保护状态；当第一电压信号的电压值再次大于第二电压信号的电压值时，说明此时电压恢复正常，比较器B0的输出端输出高电平信号，该高电平信号使第一晶体管Q1导通，第一晶体管Q1导通后使得Q2控制极拉低，使得第二晶体管Q2导通，第二晶体管Q2导通使得开关阀1再次导通通电，电路恢复正常工作。由此，可以实现在电压异常时控制开关阀1关闭，在电压恢复正常时控制开关阀1导通以恢复电路的正常工作，从而保护开关阀、保护电路，免受损坏。

此外，参考图3，高边驱动模块50还包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第四电容C4，其中，第六电阻R6用于分压限流；第七电阻R7、第八电阻R8和第四电容C4起到偏置作用。

可选地，参考图2和图3，该开关阀的驱动保护电路还包括隔离模块60，隔离模块60分别与电压比较模块40和高边驱动模块50电连接。

其中，由于高边驱动模块50也可能会产生异常电压，为了防止异常电压反向灌入到电压比较模块40，在电压比较模块40和高边驱动模块50之间设置隔离模块60，用于控制电压比较模块40和高边驱动模块50单向导通，阻止高边驱动模块50的异常电压反向灌入电压比较模块40，起到保护作用。

可选地，参考图3，隔离模块60包括第一二极管D1，第一二极管D1分别与电压比较模块40和高边驱动模块50电连接。

其中，第一二极管D1为防反二极管，用于控制电压比较模块40和高边驱动模块50的单向导通，阻止高边驱动模块50的异常电压反向灌入电压比较模块40，起到保护作用。

此外，参考图3，隔离模块60还包括第五电阻R5和第三电容C3，第五电阻R5和第三电容C3起到上拉作用。

可选地，参考图3，分压模块20包括第一分压单元和第一电容C1，第一分压单元分别与供电模块10和电压比较模块40电连接，第一电容C1与第一分压单元并联连接。

其中，第一分压单元包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1与供电模块10电连接，第二电阻R2与第一电阻R1串联连接，且二者的串联连接点与比较器B0的同相端电连接，第一电阻R1和第二电阻R2用于将供电模块10输出的供电电压进行分压后输出稳定的第一电压信号并输入到比较器B0的同相端；第一电容C1并联连接在第二电阻R2的两端，用于滤波。

可选地，参考图3，供电采集模块30包括第二分压单元和第二电容C2，第二分压单元分别与供电模块10和电压比较模块40电连接，第二电容C2与第二分压单元并联连接。

其中，第二分压单元包括第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3与供电模块10电连接，第三电阻R3和第四电阻R4串联连接，且二者的串联连接点与比较器B0的反相端电连接，第三电阻R3和第四电阻R4用于采集获取供电模块10输出的供电电压并作为第二电压信号输入到比较器B0的反相端。

其中，第二电容C2并联连接在第四电阻R4的两端，用于滤波。

可选地，参考图2和图3，供电模块10包括电源11、电源处理单元12和稳压单元13，电源处理单元12分别与电源11和稳压单元13电连接，稳压单元13分别与分压模块20和电压比较模块40电连接，电源处理单元12还与供电采集模块30电连接。

其中，电源11可以为可充电锂电池，具体的，电源11为电瓶。电源处理单元12用于将电源11输出的电压进行滤波。稳压单元13用于将电源处理单元12输出的电压进行降压稳压后输出。稳压单元13可以为稳压器。其中，由于在电源11和电源处理单元12之间还设置有其他感性负载，可能会出现电压异常情况，因而电源处理单元12输出的电压信号通常是不稳定的，所以供电采集模块30(即第三电阻R3和第四电阻R4)采集获取的第二电压信号是不稳定的。

其中，电源处理单元12与第三电阻R3电连接，第三电阻R3和第四电阻R4用于采集获取电源处理单元12输出的电压并作为第二电压信号输出到比较器B0的反相端；稳压单元13与第一电阻R1电连接，第一电阻R1和第二电阻R2用于将供电模块10输出的供电电压进行分压后输出稳定的第一电压信号并输入到比较器B0的同相端。

其中，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值大小可以相同也可以不同，第三电阻R3和第四电阻R4的阻值大小可以相同也可以不同，但第一电阻R1、第二电阻R2的阻值与第三电阻R3、第四电阻R4不能相同。需要说明的是，具体的阻值选择与电路实际所需的电压大小有关，可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

可选地，参考图3，该开关阀的驱动保护电路还包括采样电阻R0，采样电阻R0分别与高边驱动模块50和开关阀1电连接。

其中，采样电阻R0用于采集开关阀1的电压。

具体的，当第一电压信号的电压值大于第二电压信号的电压值时，说明此时电压正常，比较器B0的输出端输出高电平信号，高边驱动模块50根据高电平信号控制开关阀1导通，采样电阻R0能够正常采集电压；当第一电压信号的电压值小于第二电压信号的电压值时，说明此时电压异常，比较器B0的输出端输出低电平信号，高边驱动模块50根据低电平信号控制开关阀1关闭，此时采样电阻R0和开关阀1进入受保护状态；当第一电压信号的电压值再次大于第二电压信号的电压值时，说明此时电压恢复正常，比较器B0的输出端输出高电平信号，高边驱动模块50根据高电平信号控制开关阀1导通，采样电阻R0恢复正常采集。

由此，可以实现在电压异常时控制开关阀1关闭，保护开关阀1和其采样电阻R0，在电压恢复正常时控制开关阀1导通以恢复电路的正常工作，恢复采样电阻R0的正常采集，因保护电路的快速响应，使得开关阀1和采样电阻R0，免受损坏，得到保护。

实施例三

本实用新型实施例三中提供了一种开关阀，该开关阀包括本实用新型任意实施例所述的开关阀的驱动保护电路。

其中，该开关阀可以应用于车载高电压，大电流油箱油路中，用于控制油箱油路的开启或者关闭。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种开关阀的驱动保护电路，其特征在于，包括：供电模块、分压模块、供电采集模块、电压比较模块和高边驱动模块；其中，所述供电模块与所述分压模块、所述供电采集模块和所述电压比较模块电连接；所述电压比较模块分别与所述分压模块和所述供电采集模块电连接；所述高边驱动模块分别与所述电压比较模块和所述开关阀电连接；

所述分压模块用于根据所述供电模块输出第一电压信号；所述供电采集模块用于根据所述供电模块输出第二电压信号；

所述电压比较模块用于根据所述第一电压信号和所述第二电压信号输出控制信号；所述高边驱动模块用于根据所述控制信号控制所述开关阀的导通或者关闭。

2.根据权利要求1所述的开关阀的驱动保护电路，其特征在于，所述电压比较模块至少包括比较器，所述比较器的第一输入端与所述分压模块电连接；所述比较器的第二输入端与所述供电采集模块电连接；所述比较器的输出端与所述高边驱动模块电连接。

3.根据权利要求1所述的开关阀的驱动保护电路，其特征在于，所述高边驱动模块至少包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的控制端与所述电压比较模块电连接，所述第一晶体管的第一端与所述第二晶体管的控制端电连接，所述第一晶体管的第二端接地；所述第二晶体管的第一端接电源端，所述第二晶体管的第二端与所述开关阀电连接。

4.根据权利要求1所述的开关阀的驱动保护电路，其特征在于，还包括隔离模块，所述隔离模块分别与所述电压比较模块和所述高边驱动模块电连接。

5.根据权利要求4所述的开关阀的驱动保护电路，其特征在于，所述隔离模块包括第一二极管，所述第一二极管分别与所述电压比较模块和所述高边驱动模块电连接。

6.根据权利要求1所述的开关阀的驱动保护电路，其特征在于，所述分压模块包括第一分压单元和第一电容，所述第一分压单元分别与所述供电模块和所述电压比较模块电连接，所述第一电容与所述第一分压单元并联连接。

7.根据权利要求1所述的开关阀的驱动保护电路，其特征在于，所述供电采集模块包括第二分压单元和第二电容，所述第二分压单元分别与所述供电模块和所述电压比较模块电连接，所述第二电容与所述第二分压单元并联连接。

8.根据权利要求1所述的开关阀的驱动保护电路，其特征在于，所述供电模块包括电源、电源处理单元和稳压单元，所述电源处理单元分别与所述电源和所述稳压单元电连接，所述稳压单元分别与所述分压模块和所述电压比较模块电连接，所述电源处理单元还与所述供电采集模块电连接。

9.根据权利要求1所述的开关阀的驱动保护电路，其特征在于，还包括采样电阻，所述采样电阻分别与所述高边驱动模块和所述开关阀电连接。

10.一种开关阀，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的开关阀的驱动保护电路。

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