CN114866081B - 一种用于驱动连接电池组正极的nmos管的驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路，包括：单片机、驱动模块、储能模块、NMOS管供电模块、触发模块、光耦驱动模块及正极NMOS管Q2。单片机输出的PWM信号经驱动模块驱动后输入至储能模块的输入控制端；储能模块为NMOS管供电模块充电；NMOS管供电模块的输出控制端与触发模块的输入端连接，触发模块的输出端与单片机的触发引脚Det连接；NMOS管供电模块为光耦驱动模块供电；单片机在接收到触发模块的触发信号后通过光耦驱动模块驱动正极NMOS管Q2。本发明公开的用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路，采用分立元器件组成电池组正极的NMOS管的驱动电路，实现成本低。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理***技术领域，特别是涉及一种用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路。
背景技术
在电池管理***中，通常将NMOS管放在电池组的负端，用于控制电池组负极的输出。现有技术中，也可以采用PMOS管连接电池组的争端，以控制电池组的正极输出。然而，PMOS管的内阻大，不适合大电流场合的应用。
因此，为了兼顾大电流应用场合，还是需要选择NMOS管连接于电池组的正极。现有技术中，对连接于电池组的正极的NMOS管，需要采用专用芯片来驱动。然而，专用芯片价格昂贵，导致电池管理***的成本居高不下。
因此，设计一种成本低廉的驱动电路用于驱动电池组的正极的NMOS管是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路，采用分立元器件组成电池组正极的NMOS管的驱动电路，实现成本低。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路，包括：单片机、驱动模块、储能模块、NMOS管供电模块、触发模块、光耦驱动模块及正极NMOS管Q2；
所述单片机输出的PWM信号经所述驱动模块驱动后输入至所述储能模块的输入控制端；所述储能模块为所述NMOS管供电模块充电；所述NMOS管供电模块的输出控制端与所述触发模块的输入端连接，所述触发模块的输出端与所述单片机的触发引脚Det连接；所述NMOS管供电模块为所述光耦驱动模块供电；
所述单片机在接收到所述触发模块的触发信号后，输出导通信号到所述光耦驱动模块以导通所述光耦驱动模块；所述光耦驱动模块导通时输出导通控制信号到所述正极NMOS管Q2的G极；所述正极NMOS管Q2的D极与电池组的正极连接，所述正极NMOS管Q2的S极为输出端。
在其中一个实施例中，所述用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路还包括降压模块；所述降压模块将电池组的电压进行降压后为单片机供电。
在其中一个实施例中，所述驱动模块包括：第一电阻R1、第一电容C1及第一稳压二极管ZD1；所述第一电阻R1的一端接单片机的PWM输出引脚，另一端串联所述第一电容C1后接所述第一稳压二极管ZD1的负极；所述第一稳压二极管ZD1的正极接电池组的负极，所述第一稳压二极管ZD1的负极作为输出端与所述储能模块的输入控制端连接。
在其中一个实施例中，所述储能模块包括：第二电阻R2、第一NMOS管Q1及电感L1；
所述第二电阻R2的两端分别与所述第一NMOS管Q1的G极及S极连接；所述第一NMOS管Q1的S极还与电池组的负极连接；
所述电感L1的一端与所述第一NMOS管Q1的D极连接，另一端接所述降压模块的输出端。
在其中一个实施例中，所述NMOS管供电模块包括：二极管D1及第二电容C2；所述二极管D1的正极与所述第一NMOS管Q1的D极连接，负极串联所述第二电容C2后接所述正极NMOS管Q2的S极；所述二极管D1的负极与所述第二电容C2的结点作为输出控制端与所述光耦驱动模块的电源输入端连接，同时还与触发模块的输入端连接。
在其中一个实施例中，所述触发模块包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第二稳压二极管ZD2及第一光电耦合器U1；
所述第三电阻R3的一端与所述NMOS管供电模块的输出控制端连接，另一端与所述第二稳压二极管ZD2的负极连接；所述第二稳压二极管ZD2的正极与所述第一光电耦合器U1的输入端连接，所述第一光电耦合器U1的电源输入端与所述降压模块的输出端连接；所述第一光电耦合器U1的输出端接单片机的触发引脚Det连接；所述第一光电耦合器U1的输出端还串联第四电阻R4后接电池组的负极。
在其中一个实施例中，所述光耦驱动模块包括：第五电阻R5、第六电阻R6及第二光电耦合器U2；所述第五电阻R5的一端接所述单片机的输出控制引脚FET，另一端接所述第二光电耦合器U2的控制输入端；所述第二光电耦合器U2的输出端串联第六电阻R6后与所述正极NMOS管Q2的G极连接。
在其中一个实施例中，所述第二光电耦合器U2为逻辑输出光电耦合器。
在其中一个实施例中，所述第二光电耦合器U2为TLP5772。
在其中一个实施例中，所述降压模块输出电压为5V。
本发明公开的用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路，采用分立元器件组成电池组正极的NMOS管的驱动电路，从而大大降低电池管理***的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路的原理框图；
图2为图1所述的驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路10，包括：单片机100、驱动模块200、储能模块300、NMOS管供电模块400、触发模块500、光耦驱动模块600及正极NMOS管Q2。
单片机100输出的PWM信号经驱动模块200驱动后输入至储能模块300的输入控制端。储能模块300为NMOS管供电模块400充电。NMOS管供电模块400的输出控制端与触发模块500的输入端连接，触发模块500的输出端与单片机100的触发引脚Det连接。NMOS管供电模块400为光耦驱动模块600供电。
单片机100在接收到触发模块500的触发信号后，输出导通信号到光耦驱动模块600以导通光耦驱动模块600。光耦驱动模块600导通时输出导通控制信号到正极NMOS管Q2的G极。正极NMOS管Q2的D极与电池组20的正极连接，正极NMOS管Q2的S极为输出端。
用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路10还包括降压模块700；降压模块700将电池组20的电压进行降压后为单片机100供电。在本实施例中，降压模块700输出电压为5V。降压模块700的具体电路结构为现有技术，故在此处不做赘述。
在本实施例中，驱动模块200包括：第一电阻R1、第一电容C1及第一稳压二极管ZD1。第一电阻R1的一端接单片机的PWM输出引脚，另一端串联第一电容C1后接第一稳压二极管ZD1的负极。第一稳压二极管ZD1的正极接电池组20的负极，第一稳压二极管ZD1的负极作为输出端与储能模块300的输入控制端连接。
在本实施例中，储能模块300包括：第二电阻R2、第一NMOS管Q1及电感L1。第二电阻R2的两端分别与第一NMOS管Q1的G极及S极连接。第一NMOS管Q1的S极还与电池组20的负极连接。电感L1的一端与第一NMOS管Q1的D极连接，另一端接降压模块700的输出端。
在本实施例中，NMOS管供电模块400包括：二极管D1及第二电容C2。二极管D1的正极与第一NMOS管Q1的D极连接，负极串联第二电容C2后接正极NMOS管Q2的S极。二极管D1的负极与第二电容C2的结点作为输出控制端与光耦驱动模块600的电源输入端连接，同时还与触发模块500的输入端连接。
在本实施例中，触发模块500包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第二稳压二极管ZD2及第一光电耦合器U1。第三电阻R3的一端与NMOS管供电模块400的输出控制端连接，另一端与第二稳压二极管ZD2的负极连接。第二稳压二极管ZD2的正极与第一光电耦合器U1的输入端连接，第一光电耦合器U1的电源输入端与降压模块700的输出端连接。第一光电耦合器U1的输出端接单片机100的触发引脚Det连接。第一光电耦合器U1的输出端还串联第四电阻R4后接电池组20的负极。
在本实施例中，光耦驱动模块600包括：第五电阻R5、第六电阻R6及第二光电耦合器U2。第五电阻R5的一端接单片机100的输出控制引脚FET，另一端接第二光电耦合器U2的控制输入端。第二光电耦合器U2的输出端串联第六电阻R6后与正极NMOS管Q2的G极连接。
作为优选的实施方式，第二光电耦合器U2为逻辑输出光电耦合器。在本实施例中，第二光电耦合器U2为TLP5772。
下面对本发明的驱动电路10的工作原理进行说明：
电池组20的电压经过降压模块700降压后得到一个5V电压，降压模块700输出的5V电压分别给整个电池管理***的单片机100供电、给第一光电耦合器U1供电，同时还输出至电感L1为电感L1储能提供电能；
单片机100通过PWM输出引脚输出一个PWM波形；当PWM波形处于高电平时，PWM波形的高电平经过第一电阻R1、第一电容C1后输入高电平到第一NMOS管Q1的G极；此时，第一稳压电阻ZD1对PWM波形进行稳压，从而确保第一NMOS管Q1的G极接收到稳定的高电平；即，当PWM波形处于高电平时，第一NMOS管Q1导通，电感L1开始储能；
当PWM波形处于低电平时，第一电阻R1、第一电容C1及第一稳压电阻ZD1形成泄放回路；此时第一NMOS管Q1的G极为低电平；即，当PWM波形处于低电平时，第一NMOS管Q1截止；此时，电感L1存储的电能通过二极管D1不断给第二电容C2充电；
随着第二电容C2不断充电，二极管D1的负极的电压不断升高；当二极管D1的负极的电压达到第二稳压二极管ZD2的击穿电压时，第二稳压二极管ZD2被击穿；此时第一光电耦合器U1导通，从而第一光电耦合器U1输出高电平触发信号到单片机100的触发引脚Det；单片机100检测到其触发引脚Det接收到高电平触发信号后，停止输出PWM波形，此时第二电容C2的电压不再升高；
当第二电容C2的电压停止升高时，第二电容C2上的电压给第二光电耦合器U2供电；与此同时，单片机100从输出控制引脚FET输出控制信号到第二光电耦合器U2的控制输入端；
当单片机100的输出控制引脚FET输出高电平时，第二光电耦合器U2导通；此时，第二光电耦合器U2输出高电平到正极NMOS管Q2的G极，从而导通正极NMOS管Q2；
当单片机100的输出控制引脚FET输出低电平时，第二光电耦合器U2截止；此时，第二光电耦合器U2输出低电平到正极NMOS管Q2的G极，从而关断正极NMOS管Q2。
本发明的用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路10通过分立元器件组成驱动电路10以驱动连接于电池组20正极的NMOS管，从而大大降低电池管理***的成本。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路，其特征在于，包括：单片机、驱动模块、储能模块、NMOS管供电模块、触发模块、光耦驱动模块、正极NMOS管Q2及降压模块；
所述单片机输出的PWM信号经所述驱动模块驱动后输入至所述储能模块的输入控制端；所述储能模块为所述NMOS管供电模块充电；所述NMOS管供电模块的输出控制端与所述触发模块的输入端连接，所述触发模块的输出端与所述单片机的触发引脚Det连接；所述NMOS管供电模块为所述光耦驱动模块供电；
所述单片机在接收到所述触发模块的触发信号后，输出导通信号到所述光耦驱动模块以导通所述光耦驱动模块；所述光耦驱动模块导通时输出导通控制信号到所述正极NMOS管Q2的G极；所述正极NMOS管Q2的D极与电池组的正极连接，所述正极NMOS管Q2的S极为输出端；
所述降压模块将电池组的电压进行降压后为单片机供电；
所述驱动模块包括：第一电阻R1、第一电容C1及第一稳压二极管ZD1；所述第一电阻R1的一端接单片机的PWM输出引脚，另一端串联所述第一电容C1后接所述第一稳压二极管ZD1的负极；所述第一稳压二极管ZD1的正极接电池组的负极，所述第一稳压二极管ZD1的负极作为输出端与所述储能模块的输入控制端连接；
所述储能模块包括：第二电阻R2、第一NMOS管Q1及电感L1；
所述第二电阻R2的两端分别与所述第一NMOS管Q1的G极及S极连接；所述第一NMOS管Q1的S极还与电池组的负极连接；
所述电感L1的一端与所述第一NMOS管Q1的D极连接，另一端接所述降压模块的输出端；
所述NMOS管供电模块包括：二极管D1及第二电容C2；所述二极管D1的正极与所述第一NMOS管Q1的D极连接，负极串联所述第二电容C2后接所述正极NMOS管Q2的S极；所述二极管D1的负极与所述第二电容C2的结点作为输出控制端与所述光耦驱动模块的电源输入端连接，同时还与触发模块的输入端连接；
所述触发模块包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第二稳压二极管ZD2及第一光电耦合器U1；
所述第三电阻R3的一端与所述NMOS管供电模块的输出控制端连接，另一端与所述第二稳压二极管ZD2的负极连接；所述第二稳压二极管ZD2的正极与所述第一光电耦合器U1的输入端连接，所述第一光电耦合器U1的电源输入端与所述降压模块的输出端连接；所述第一光电耦合器U1的输出端接单片机的触发引脚Det连接；所述第一光电耦合器U1的输出端还串联第四电阻R4后接电池组的负极；
所述光耦驱动模块包括：第五电阻R5、第六电阻R6及第二光电耦合器U2；所述第五电阻R5的一端接所述单片机的输出控制引脚FET，另一端接所述第二光电耦合器U2的控制输入端；所述第二光电耦合器U2的输出端串联第六电阻R6后与所述正极NMOS管Q2的G极连接。
2.根据权利要求1所述的用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路，其特征在于，所述第二光电耦合器U2为逻辑输出光电耦合器。
3.根据权利要求2所述的用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路，其特征在于，所述第二光电耦合器U2为TLP5772。
4.根据权利要求1所述的用于驱动连接电池组正极的NMOS管的驱动电路，其特征在于，所述降压模块输出电压为5V。
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