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一種開關電路.pdf

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一種 開關電路
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摘要
申請專利號:

CN201110389205.X

申請日:

2011.11.29

公開號:

CN103138315B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權質押合同登記的生效IPC(主分類):H02J 7/00登記號:2018440000033登記生效日:20180129出質人:東莞鉅威動力技術有限公司質權人:東莞銀行股份有限公司松山湖科技支行發明名稱:一種開關電路申請日:20111129授權公告日:20150128|||專利權的轉移號牌文件類型代碼:1602號牌文件序號:101729338574IPC(主分類):H02J 7/00專利號:ZL201110389205X登記生效日:20160225變更事項:專利權人變更前權利人:東莞鉅威新能源有限公司變更后權利人:東莞鉅威動力技術有限公司變更事項:地址變更前權利人:523808 廣東省東莞市松山湖科技產業園區生產力大廈401-403室變更后權利人:523808 廣東省東莞市松山湖高新技術產業開發區工業北路七號力優科技中心1棟3樓B區|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02J 7/00申請日:20111129|||公開
IPC分類號: H02J7/00; H03K17/687 主分類號: H02J7/00
申請人: 東莞鉅威新能源有限公司
發明人: 胡有亮
地址: 523808 廣東省東莞市松山湖科技產業園區生產力大廈401-403室
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專利代理機構: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280 代理人: 何青瓦;李慶波
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201110389205.X

授權公告號:

||||||103138315B||||||

法律狀態公告日:

2018.02.23|||2016.03.16|||2015.01.28|||2013.07.10|||2013.06.05

法律狀態類型:

專利權質押合同登記的生效、變更及注銷|||專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種開關電路,包括:第一N型MOS管,其柵極接收第一電壓控制信號,源極連接第一參考電壓;第一電阻,其第一端連接第一N型MOS管的漏極;第一P型MOS管,其漏極連接第一電阻的第二端,源極連接第二參考電壓;第二P型MOS管,其柵極連接至第一N型MOS管的漏極和第一電阻的第一端之間,源極連接第二參考電壓;第二電阻,其第一端連接第二P型MOS管的漏極;第二N型MOS管,其柵極接收第二電壓控制信號,漏極連接第二電阻的第二端;第三N型MOS管,其柵極和第一P型MOS管的柵極連接至第二電阻的第二端和第二N型MOS管的漏極之間,源極連接第二N型MOS管的源極。通過以上方式,本發明的開關電路可提高開關的響應速度以及降低電量損耗。

權利要求書

權利要求書一種開關電路,其特征在于,包括:
第一N型MOS管,所述第一N型MOS管的柵極接收第一電壓控制信號,所述第一N型MOS管的源極連接第一參考電壓;
第一電阻,所述第一電阻的第一端連接所述第一N型MOS管的漏極;
第一P型MOS管,所述第一P型MOS管的漏極連接所述第一電阻的第二端,所述第一P型MOS管的源極連接第二參考電壓,所述第二參考電壓高于所述第一參考電壓;
第二P型MOS管,所述第二P型MOS管的柵極連接至所述第一N型MOS管的漏極和所述第一電阻的第一端之間,所述第二P型MOS管的源極連接所述第二參考電壓;
第二電阻,所述第二電阻的第一端連接所述第二P型MOS管的漏極;
第二N型MOS管,所述第二N型MOS管的柵極接收第二電壓控制信號,所述第二電壓控制信號與所述第一電壓控制信號互為反相,所述第二N型MOS管的漏極連接所述第二電阻的第二端;
第三N型MOS管,所述第三N型MOS管的柵極和所述第一P型MOS管的柵極連接至所述第二電阻的第二端和所述第二N型MOS管的漏極之間,所述第三N型MOS管的源極連接所述第二N型MOS管的源極。
根據權利要求1所述的開關電路,其特征在于:所述第一P型MOS管、所述第二P型MOS管、所述第一N型MOS以及所述第二N型MOS管的功率均小于所述第三N型MOS型的功率。
根據權利要求1所述的開關電路,其特征在于:所述第一電壓控制信號的高電平小于或等于所述第二參考電壓。
根據權利要求1所述的開關電路,其特征在于:所述第一電壓控制信號的高電平大于所述第一參考電壓。
根據權利要求1所述的開關電路,其特征在于:所述第一參考電壓為地電壓。
根據權利要求1所述的開關電路,其特征在于,所述開關電路進一步包括反相器,所述反相器的輸入端接收源電壓控制信號,所述反相器的輸出端連接所述第一N型MOS管的柵極和所述第二N型MOS管的柵極中的一個,所述第一N型MOS管的柵極和所述第二N型MOS管的柵極中的另一個進一步接收所述源電壓控制信號。

說明書

說明書一種開關電路
技術領域
本發明涉及電池管理領域,特別是涉及一種開關電路。
背景技術
在電池管理系統中,特別是多串大功率電池的管理系統中,電池在放電過程中會出現過放、過流或短路的情況,因此電池放電時的保護尤其重要。例如,在電池放完內部儲存的能量,電池電壓達到一定值后,如果繼續放電就會造成電池過放。電池過放可能導致電池內壓升高,容量衰減,減少電池的壽命。此外,電池短路也是一種非常嚴重的現象,如果電池短路保護不及時,電池將會出現漏液,甚至會引起爆炸的危險。
現有技術中,電池管理系統通常采用功率MOS管(Metal Oxid Semiconductor,場效應晶體管)作為控制開關,進而實現電池放電通路的開啟與關斷。請參見圖1,圖1是現有技術中的一種開關電路的電路結構圖。如圖1所示,該開關電路包括N型MOS管M1以及電阻R1,N型MOS管M1的柵極接收一電壓控制信號CTRL。當信號CTRL為高電平時,N型MOS管M1導通。當信號CTRL為低電平時,N型MOS管M1截止斷開。其中,N型MOS管M1為大功率MOS管。在該開關電路的斷開過程中,N型MOS管M1的柵極和源極之間結電容儲存的電荷通過電阻R1緩慢釋放,導致斷開速度較慢,不能快速斷開電池放電通路,更有可能燒壞大功率開關MOS管。
請參見圖2,圖2是現有技術中的另一種開關電路的電路結構圖。如圖2所示,該開關電路包括N型MOS管Q1、N型MOS管M1以及電阻R1。其中,N型MOS管M1的功率大于N型MOS管Q1的功率。N型MOS管Q1的柵極接收一電壓控制信號CTRL。當信號CTRL為高電平時,N型MOS管Q1導通,N型MOS管M1截止斷開。當信號CTRL為低電平時,N型MOS管Q1截止斷開,N型MOS管M1導通。由于N型MOS管Q1是小功率的MOS管,其柵極和源極的結電容比較小,所以其導通和斷開時間比較短。但是,當N型MOS管M1截止斷開時,N型MOS管Q1導通,導致參考電壓VCC通過電阻R1構成通路,產生電流,因此導致電量損耗,這種問題發生在電池過放保護時尤為嚴重。
因此,需要提供一種開關電路,以解決現有技術開關電路的響應速度慢以及電量損耗問題。
發明內容
本發明主要解決的技術問題是提供一種開關電路,以提高開關電路的響應速度并降低電量損耗。
為解決上述技術問題,本發明采用的一個技術方案是:提供一種開關電路,包括:第一N型MOS管,第一N型MOS管的柵極接收第一電壓控制信號,第一N型MOS管的源極連接第一參考電壓;第一電阻,第一電阻的第一端連接第一N型MOS管的漏極;第一P型MOS管,第一P型MOS管的漏極連接第一電阻的第二端,第一P型MOS管的源極連接第二參考電壓,第二參考電壓高于第一參考電壓;第二P型MOS管,第二P型MOS管的柵極連接至第一N型MOS管的漏極和第一電阻的第一端之間,第二P型MOS管的源極連接第二參考電壓;第二電阻,第二電阻的第一端連接第二P型MOS管的漏極;第二N型MOS管,第二N型MOS管的柵極接收第二電壓控制信號,第二電壓控制信號與第一電壓控制信號互為反相,第二N型MOS管的漏極連接第二電阻的第二端;第三N型MOS管,第三N型MOS管的柵極和第一P型MOS管的柵極連接至第二電阻的第二端和第二N型MOS管的漏極之間,第三N型MOS管的源極連接第二N型MOS管的源極。
根據本發明一優選實施例,第一P型MOS管、第二P型MOS管、第一N型MOS以及第二N型MOS管的功率均小于第三N型MOS型的功率。
根據本發明一優選實施例,第一電壓控制信號的高電平小于或等于第二參考電壓。
根據本發明一優選實施例,第一電壓控制信號的高電平大于第一參考電壓。
根據本發明一優選實施例,第一參考電壓為地電壓。
根據本發明一優選實施例,開關電路進一步包括反相器,反相器的輸入端接收源電壓控制信號,反相器的輸出端連接第一N型MOS管的柵極和第二N型MOS管的柵極中的一個,第一N型MOS管的柵極和第二N型MOS管的柵極中的另一個進一步接收源電壓控制信號。
本發明的有益效果是:區別于現有技術的情況,本發明的開關電路能夠快速響應并有效降低電量損耗。
附圖說明
圖1是現有技術中的一種開關電路的電路結構圖;
圖2是現有技術中的另一種開關電路的電路結構圖;以及
圖3是根據本發明第一實施例的開關電路的電路結構圖。
具體實施方式
請參見圖3,圖3是根據本發明第一實施例的開關電路的電路結構圖。如圖3所示,本發明的開關電路包括:第一N型MOS管Q1、第一電阻R1、第一P型MOS管Q2、第二P型MOS管Q3、第二電阻R2、第二N型MOS管Q4、第三N型MOS管M1以及反相器U1。
在本實施例中,第一N型MOS管Q1的柵極接收第一電壓控制信號CTRL1,第一N型MOS管Q1的源極連接第一參考電壓VCC1,第一N型MOS管Q1的漏極連接第一電阻R1的第一端,第一電阻R1的第二端連接第一P型MOS管Q2的漏極。第一P型MOS管Q2的源極連接第二參考電壓VCC2。在本實施例中,第二參考電壓VCC2高于第一參考電壓VCC1,并且第一參考電壓VCC1優選為地電壓。
第二P型MOS管Q3的源極連接第二參考電壓VCC2,第二P型MOS管Q3的柵極連接至第一N型MOS管Q1的漏極和第一電阻R1的第一端之間。第二電阻R2的第一端連接第二P型MOS管Q3的漏極。第二電阻R2的第二端連接第二N型MOS管Q4的漏極。第二N型MOS管Q4的柵極接收第二電壓控制信號CRTL2。第三N型MOS管M1的柵極和第一P型MOS管Q2的柵極連接至第二N型MOS管Q4的漏極和第二電阻R2的第二端之間。第三N型MOS管M1的源極和第二N型MOS管Q4的源極連接。在優選實施例中,第一N型MOS管Q1、第一P型MOS管Q2、第二P型MOS管Q3以及第二N型MOS管Q4的功率均小于第三N型MOS管M1的功率,并利用第三N型MOS管M1來控制電池放電電路的開啟和斷開。
在本實施例中,第一電壓控制信號CRTL1和第二電壓控制信號CRTL2分別為包括高低電平的脈沖信號且與互為反相。在本實施例中,第一電壓控制信號的高電平大于第一參考電壓VCC1,同時第一電壓控制信號CRTL1的高電平優選小于或等于第二參考電壓VCC2。
在本實施例中,第一電壓控制信號CRTL1與第二電壓控制信號CRTL2之間的互為反相是通過反相器U1實現的。具體來說,反相器U1的輸入端接收源電壓控制信號CTRL,并對源電壓控制信號CTRL進行反相,以輸出第一電壓控制信號CRTL1。第一N型MOS管Q1的柵極連接反相器U1的輸出端,進而接收第一電壓控制信號CRTL1。此外,第二N型MOS管Q4的柵極直接接收源電壓控制信號CTRL,并將源電壓控制信號CTRL作為第二電壓控制信號CRTL2。
值得注意的是,本領域技術人員完全可以通過其他方式來實現第一電壓控制信號CRTL1和第二電壓控制信號CRTL2之間的互為反相。例如,在本發明的其他實施例中,也可將反相器U1的輸出端連接到第二N型MOS管Q4的柵極,反相器U1的輸入端和第一N型MOS管Q1的柵極同時接收源電壓控制信號CTRL。此時,源電壓控制信號CTRL直接作為第一電壓控制信號CRTL1,而源電壓控制信號CTRL的反相結果作為第二電壓控制信號CRTL2。
下面將詳細說明該開關電路的具體控制過程:
在需要正常放電時,源電壓控制信號CTRL為低電平,第二N型MOS管Q4截止斷開,源電壓控制信號CTRL經過反相器U1輸出為高電平,進而控制第一N型MOS管Q1導通,將第一N型MOS管Q1的漏極電壓拉低,進而使得第二P型MOS管Q3導通。此時,由于第二N型MOS管Q4截止斷開,第一P型MOS管Q2的柵極電壓和第三N型MOS管M1的柵極電壓為VCC2,因此第一P型MOS管Q2截止斷開,第三N型MOS管M1導通,進而開啟電池放電電路。
在上述過程中,MOS管Q1、Q2、Q3以及Q4為小功率MOS管,導通和截止的時間很短,使得開關電路的響應速度提高,并且僅當第一N型MOS管Q1導通瞬間,因第一P型MOS管Q2處于導通狀態,在第二參考電壓VCC2和第一參考電壓VCC1之間形成通路,產生電流。當電路穩定后,第一P型MOS管Q2截止斷開,該開關電路不會再產生電量損耗。
在發生過放、過流或短路的情況下,源電壓控制信號CTRL變為高電平,源電壓控制信號CTRL經反相器U1變為低電平,第一N型MOS管Q1截止斷開。第二N型MOS管Q4導通,第三N型MOS管M1的柵極和源極短接,第三N型MOS管M1截止斷開,使得電池放電電路斷開。此時,第一P型MOS管Q2的柵極電壓為低電平,第一P型MOS管Q2導通。由于第一N型MOS管Q1截止斷開,進而使得第二P型MOS管Q3的柵極電壓變為第二參考電壓VCC2,第二P型MOS管Q3截止斷開。
在上述過程中,僅在第二N型MOS管Q4導通瞬間,且第二P型MOS管Q3處于導通狀態,從而使得第二參考電壓VCC2和第二N型MOS管Q4的源極之間形成通路,產生電流。在電路穩定后,第一N型MOS管Q1和第二P型MOS管Q3截止斷開,該開關電路不會再產生電量損耗。
通過上述方式,本發明的開關電路能夠進行快速響應并有效降低電量損耗。
以上所述僅為本發明的實施例,并非因此限制本發明的專利范圍,凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換,或直接或間接運用在其他相關的技術領域,均同理包括在本發明的專利保護范圍內。

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