CN108599285B - 一种直流输出防反灌保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直流输出防反灌保护电路，包括驱动IC模块、用于连接直流充电模块的电路输入端口以及用于连接电池的电路输出端口，电路输入端口和电路输出端口之间串设有功率开关模块，驱动IC模块采样连接电路输入端口和电路输出端口、并控制连接功率开关模块。本发明在直流充电模块和电池之间串设一个功率开关模块，驱动IC模块采集直流充电模块输出电压和电池电压，通过比较两电压的大小来控制功率开关模块导通和断开情况，各个器件反应速度快，控制可靠性高，避免了电池电压的反灌现象，有效保护了充电模块。

Description

一种直流输出防反灌保护电路
技术领域
本发明涉及一种直流输出防反灌保护电路，属于电力电子技术领域。
背景技术
充电机模块对电池进行充电时，电池作为充电的对象，同时也是电源的负载。当充电电源停止输出时，电池会给充电机模块输出侧供电，也就是会有倒灌现象。如果充电机模块没有防反灌保护电路，电池电量不仅白白浪费，过高的反灌电压还可能对充电机模块造成损坏。因此，在充电机模块的直流输出侧提供防反灌保护电路是非常必要的。
公告号为CN203278367U的中国专利文件公开了一种防止电池反接的大功率电池充电装置，通过采用一个继电器开关与电压采集电路等器件相互配合以防止电池充电电流的反灌现象。但是，继电器开关反应迟缓，容易出现粘连的现象，控制可靠性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种直流输出防反灌保护电路，用于解决采用继电器开关防止电池充电电流反灌控制可靠性较差的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种直流输出防反灌保护电路，包括以下方案：
方案一：包括驱动IC模块、用于连接直流充电模块的电路输入端口以及用于连接电池的电路输出端口，所述电路输入端口和电路输出端口之间串设有功率开关模块，所述驱动IC模块采样连接所述电路输入端口和电路输出端口、并控制连接所述功率开关模块。
方案二：在方案一的基础上，所述功率开关模块包括第一功率开关，所述驱动IC模块控制连接所述第一功率开关的控制端。
方案三：在方案二的基础上，所述第一功率开关并联设置有第二功率开关，所述驱动IC模块控制连接所述第二功率开关的控制端。
方案四：在方案三的基础上，每个功率开关的控制端与所述驱动IC模块和电路输入端口之间分别连接有防反二极管支路和电阻支路。
方案五：在方案四的基础上，所述第一功率开关和第二功率开关均为PMOS管，每个PMOS管的漏极和源极均分别连接所述电路输入端口和电路输出端口；所述防反二极管支路中串设有二极管，所述二极管的导通方向为从电路输入端口到驱动IC模块。
方案六：在方案一、二、三、四或五的基础上，所述驱动IC模块包括型号为ISL6144IVZ的集成电路芯片。
本发明的有益效果是：
在直流充电模块和电池之间串设一个功率开关模块，驱动IC模块采集并比较直流充电模块的输出电压以及电池的电压，当直流充电模块的输出电压高于电池的电压时，功率开关模块导通，直流充电模块给电池进行正常充电；当出现直流充电模块突然停止输出等情况时，此时检测到直流充电模块的输出电压低于电池的电压，功率开关模块断开，直流充电模块和电池之间不再构成闭合回路，从而避免电池电压的反灌现象，各个器件反应速度快，控制可靠性高，有效保护了充电模块。
进一步的，PMOS管的漏极和源极分别连接直流充电模块和电池，当PMOS管截止时，来自电池的电压把PMOS管中的寄生二极管反向偏置，不会反灌到直流充电模块。
附图说明
图1是本发明的直流输出防反灌保护电路的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
本发明的直流输出防反灌保护电路的结构示意图如图1所示，包括功率开关模块、驱动IC模块及***分压电路、用于连接直流充电模块的电路输入端口VO1以及用于连接电池的电路输出端口VO，电路输入端口VO1用于连接直流充电模块，电路输出端口VO用于连接待充电电池。其中，功率开关模块串设在电路输入端口VO1和电路输出端口VO之间，驱动IC模块采样连接电路输入端口VO1和电路输出端口VO、并控制连接功率开关模块。
具体的，功率开关模块包括并联连接的第一功率开关Q1和第二功率开关Q2，两个功率开关均为PMOS管，其型号为FDH055N15A。每个PMOS管的漏极和源极均分别连接电路输入端口VO1和电路输出端口VO，驱动IC模块分别通过电阻R3和R5控制连接两个PMOS管的栅极控制端。
在第一功率开关PMOS管Q1的控制端和电路输入端口VO1之间连接有第一电阻支路，该第一电阻支路中串设有电阻R1，在第一功率开关PMOS管Q1的控制端和驱动IC模块之间连接有第一防反二极管支路，该第一防反二极管支路中串设有二极管D1和电阻R4。在第二功率开关PMOS管Q2的控制端和电路输入端口VO1之间连接有第二电阻支路，该第二电阻支路中串设有电阻R2，在第二功率开关PMOS管的控制端和驱动IC模块之间连接有第二防反二极管支路，该第二防反二极管支路中串设有二极管D2和电阻R6。其中，二极管D1和D2的型号为1N5819，其方向均为从电路输入端口VO1到驱动IC模块，即当二极管D1和D2导通时，其电流方向为从电路输入端口VO1到驱动IC模块。
当然，作为其他的实施方式，上述的功率开关模块也可以仅由一个功率开关PMOS管及其相应的电器件构成，或者是由两个以上的并联连接的功率开关PMOS管及其相应的电器件构成。当将多个功率开关PMOS管并联时，可以增大电路的载流能力，提高充电电流。
驱动IC模块包括型号为ISL6144IVZ的集成电路芯片U1，其中U1的引脚GATE作为控制信号输出端，分别通过电阻R3和R5控制连接第一、二功率开关PMOS管的栅极控制端。U1的引脚VIN采样连接电路输入端口VO1，在U1的引脚HVREF和VIN之间连接有电容C1，在U1的引脚VIN和地之间连接有电容C2。U1的引脚COMP通过电阻R7、R8的分压网络来检测电池电压，电阻R7的两端连接有电容C3，U1的引脚
Figure BDA0001540631110000041
通过电阻R9和二极管D3连接+12V电源。在电路输出端口VO和GND之间，还连接有电容C4。
在本实施例中，VO1/VO端的电压为40V～60V，电阻R1、R2的阻值均为10KΩ，R3、R4、R5、R6的阻值均为5.1Ω，R7的阻值为499Ω，R8的阻值为47.5KΩ，R9的阻值为3kΩ，C1的电容值为150nF，C2为100nF/100V，C3的电容值为10nF，C4为100nF/100V。当然，上述各个器件的具体参数并不限定，可以根据应用需要进行适应性调整。
该直流输出防反灌保护电路的工作原理如下：
驱动IC模块U1的引脚VIN采集电路输入端口VO1即直流充电模块的电压，U1的引脚COMP通过R7、R8的分压网络来检测电路输出端口VO即电池的电压，通过比较两个采样电压，当充电模块的电压高于电池电压时，U1的引脚COMP和GATE输出高电平，两个PMOS管Q1和Q2受U1的GATE脚同一个信号控制，有了栅极驱动电压，Q1和Q2导通，直流充电模块正常给电池充电。PMOS管在导通时，漏极和源极两端压降较低，能够有效减小输出电压损失，降低这部分的功耗。另外，因为PMOS管的压降小于其寄生二极管的管压，寄生二极管被旁路。
当驱动IC模块U1检测到充电模块的电压低于电池电压时，U1的引脚COMP和GATE输出低电平，两个PMOS管Q1和Q2导通截止，直流充电模块不再给电池充电。此时由于PMOS管截止，充电模块与电池之间不再构成回路，从而避免电池电压的反灌，起到了对充电模块的保护作用。
在本发明中，PMOS管不是按照常见的标准接法接入电路，因为如果按照PMOS管的标准接法，应该是电路输入端口VO1连接PMOS管的源极，电路输出端口VO连接PMOS管的漏极，这样PMOS管寄生二极管的方向是从电路输出端口VO指向电路输入端口VO1。这样VO端来自电池的电压会通过寄生二极管倒灌至VO1。采用本发明的方案，寄生二极管方向为从电路输入端口VO1到电路输出端口VO，当PMOS管截止时，VO端来自电池的电压把寄生二极管反向偏置，不会反灌至VO1。

Claims (3)

1.一种直流输出防反灌保护电路，其特征在于，包括驱动IC模块、用于连接直流充电模块的电路输入端口以及用于连接电池的电路输出端口，所述电路输入端口和电路输出端口之间串设有功率开关模块，所述驱动IC模块采样连接所述电路输入端口和电路输出端口、并控制连接所述功率开关模块，所述功率开关模块包括第一功率开关，所述驱动IC模块控制连接所述第一功率开关的控制端，所述第一功率开关并联设置有第二功率开关，所述驱动IC模块控制连接所述第二功率开关的控制端，第一功率开关的控制端与所述驱动IC模块和电路输入端口之间分别连接有第一防反二极管支路和第一电阻支路，第一防反二极管支路中串设有二极管D1和电阻R4，所述二极管D1的导通方向为从电路输入端口到驱动IC模块；所述第一电阻支路中串设有电阻R1；第一电阻支路的一端连接电路输入端口，另一端连接第一功率开关的控制端及第一防反二极管支路的一端，第一防反二极管支路的一端连接第一功率开关的控制端及第一电阻支路的另一端，第一防反二极管支路的另一端连接驱动IC模块，第一功率开关的控制端与所述驱动IC模块之间还连接有电阻R3，电阻R3的两端分别连接第一防反二极管支路的两端，使得二极管D1和电阻R4串联后与电阻R3并联；
第二功率开关的控制端与所述驱动IC模块和电路输入端口之间分别连接有第二防反二极管支路和第二电阻支路，第二防反二极管支路中串设有二极管D2和电阻R6，所述二极管D2的导通方向为从电路输入端口到驱动IC模块；所述第二电阻支路中串设有电阻R2；第二电阻支路的一端连接电路输入端口，另一端连接第二功率开关的控制端及第二防反二极管支路的一端，第二防反二极管支路的一端连接第二功率开关的控制端及第二电阻支路的另一端，第二防反二极管支路的另一端连接驱动IC模块，第二功率开关的控制端与所述驱动IC模块之间还连接有电阻R5，电阻R5的两端分别连接第二防反二极管支路的两端，使得二极管D2和电阻R6串联后与电阻R5并联。
2.根据权利要求1所述的直流输出防反灌保护电路，其特征在于，所述第一功率开关和第二功率开关均为PMOS管，每个PMOS管的漏极和源极均分别连接所述电路输入端口和电路输出端口。
3.根据权利要求1或2所述的直流输出防反灌保护电路，其特征在于，所述驱动IC模块包括型号为ISL6144IVZ的集成电路芯片。
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