CN116418328A - 关断控制电路、电池管理***以及电池包 - Google Patents
关断控制电路、电池管理***以及电池包 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116418328A CN116418328A CN202310680171.2A CN202310680171A CN116418328A CN 116418328 A CN116418328 A CN 116418328A CN 202310680171 A CN202310680171 A CN 202310680171A CN 116418328 A CN116418328 A CN 116418328A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- voltage
- module
- source
- drain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
- H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
本发明实施例提供了一种关断控制电路、电池管理***以及电池包。所述关断控制电路包括:检测模块,与开关管的源极连接,所述开关管的漏极连接到电池正极,所述开关管的源极连接到负载或电源正极,所述开关管的栅极用于接收关断控制信号使所述开关管断开,所述检测模块用于检测所述源极与所述负载或所述电源正极断开时产生的电压变动;驱动模块,与所述检测模块连接,用于在所述源极的电压变动满足第一电压下降条件时生成第一驱动信号;下拉模块,与所述驱动模块和所述开关管的栅极连接,用于根据所述第一驱动信号,对所述关断控制信号的电压进行下拉。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电子电路技术领域,尤其涉及一种关断控制电路、电池管理***以及电池包。
背景技术
可以将MOS管作为管理电池充放电的开关管的设置在电源正极侧来执行电池的充放电管理,例如,将MOS管的源极连接到电源正极侧,并且采用专门的栅极驱动电路对MOS管的栅极进行驱动,使MOS管接通或关断。在通过使MOS管的栅极电压降低来关断MOS管时,MOS管的源极与电源正极侧断开,使MOS管的源极电压骤降。
现有的MOS管的关断控制电路难以实现MOS管的栅极电压到源极电压的跟随,由于MOS管存在各种非理想效应和寄生因素,从而在MOS管中产生了较高的关断电流,无法实现可靠关断。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种关断控制电路、电池管理***以及电池包,以至少部分解决上述问题。
根据本发明实施例的第一方面,提供了一种关断控制电路,包括:检测模块,与开关管的源极连接,所述开关管的漏极连接到电池正极,所述开关管的源极连接到负载或电源正极,所述开关管的栅极用于接收关断控制信号使所述开关管断开,所述检测模块用于检测所述源极与所述负载或所述电源正极断开时产生的电压变动;驱动模块,与所述检测模块连接,用于在所述源极的电压变动满足第一电压下降条件时生成第一驱动信号;下拉模块,与所述驱动模块和所述开关管的栅极连接,用于根据所述第一驱动信号,对所述关断控制信号的电压进行下拉。
在本发明的另一实现方式中,所述检测模块包括第一PMOS管,所述第一PMOS管的源极连接到所述开关管的源极,所述第一PMOS管的栅极连接到所述开关管的栅极,所述第一PMOS管的漏极连接到所述驱动模块,用于向所述驱动模块输出所述源极的电压变动。
在本发明的另一实现方式中,所述驱动模块包括触发电路,所述触发电路的输入端连接到所述第一PMOS管的漏极,在所述源极的电压变动满足所述第一电压下降条件时,所述触发电路的输出端输出触发信号,所述触发信号的电压根据所述预设驱动参数进行偏置调节,得到所述第一驱动信号的电压。
在本发明的另一实现方式中,所述驱动模块还包括偏置电路,所述偏置电路的输入端连接到所述触发电路的输出端,用于接收所述触发信号,所述偏置电路的输出端输出所述第一驱动信号,所述偏置电路根据预设驱动参数对所述触发信号的电压进行偏置调节,得到所述第一驱动信号的电压。
在本发明的另一实现方式中,所述偏置电路包括由第二PMOS管和第三PMOS管组成的第一电流镜、第二NMOS管、第二电阻和第三电阻,所述第一电流镜的共用源极连接到偏置电压,所述第二PMOS管的漏极连接到所述第二NMOS管的漏极,所述第二NMOS管的源极连接到所述第二电阻的一端,所述第二电阻的另一端接地,所述第二NMOS管的栅极作为所述偏置电路的输入端。所述第三PMOS管的漏极连接到所述第三电阻的一端,所述第三电阻的另一端接地,所述偏置电路的输出端在所述第三PMOS管的漏极与所述第三电阻之间。
在本发明的另一实现方式中,所述触发电路为反相触发器,所述触发信号的电压与所述第一驱动信号的电压呈正相关变动。所述下拉模块包括第一NMOS管,所述第一NMOS管的漏极连接到所述开关管的栅极,所述第一NMOS管的源极接地,所述第一NMOS管的栅极连接到所述驱动模块,用于接收所述第一驱动信号使所述第一NMOS管接通。
在本发明的另一实现方式中,所述检测模块还包括下拉电路,所述下拉电路的一端连接到所述第一PMOS管的漏极,所述下拉电路的另一端接地,所述驱动模块的一端连接在所述第一PMOS管的漏极与所述下拉电路的一端之间,所述驱动模块的另一端连接到所述下拉模块。
在本发明的另一实现方式中,所述检测模块还包括第一钳位电路,所述第一钳位电路的一端连接到所述下拉电路的一端,所述第一钳位电路的另一端接地。
在本发明的另一实现方式中,所述第一钳位电路包括第六NMOS管以及由第三NMOS管和第四NMOS管组成的第二电流镜,所述第二电流镜的共用源极接地,所述第六NMOS管的栅极与漏极连接,所述第六NMOS管的源极连接到所述第三NMOS管的漏极,所述第四NMOS管的漏极连接到所述驱动模块与所述下拉模块之间。
在本发明的另一实现方式中,所述检测模块还用于检测所述开关管的栅极的电压变动。所述驱动模块还用于在所述栅极的电压变动满足第二电压下降条件时生成第二驱动信号,所述第二驱动信号用于禁止所述下拉模块对所述关断控制信号的电压进行下拉。
在本发明的另一实现方式中,所述检测模块还包括第二钳位电路和第一电阻,所述第二钳位电路和所述第一电阻并联在所述第一PMOS管的栅极与所述开关管的栅极之间。
在本发明的另一实现方式中,所述第二钳位电路包括串联的第四电阻和非线性器件,所述非线性器件在反向导通时,所述第二钳位电路的两端电压小于所述第一PMOS管的栅源电压。
根据本发明实施例的第二方面,提供了一种电池管理***,包括:供电控制单元,设置于电池正极与电源正极之间,或者设置在所述电池正极与负载之间;根据第一方面所述的关断控制电路,与所述供电控制单元中的开关管连接。
根据本发明实施例的第三方面,提供了一种电池包,包括:电芯模组;以及根据第二方面所述的电池管理***。
在根据本发明实施例中,检测模块与开关管的源极连接,开关管的漏极连接到电池正极,开关管的源极连接到负载或电源正极,开关管的栅极用于接收关断控制信号使开关管断开,因此,采用检测模块可靠地检测了源极与负载或电源正极断开时产生的电压变动。此外,驱动模块能够在所检测的源极的电压变动满足第一电压下降条件时生成第一驱动信号,下拉模块进而根据第一驱动信号对关断控制信号的电压进行下拉,从而实现了对开关管的源极电压的跟随。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明的一个实施例的电池包的示意图。
图2为图1实施例的电池包的电池管理***的部分电路结构的示意图。
图3为根据本发明的另一实施例的关断控制电路的示意性框图。
图4为图3的关断控制电路的一个示例的电路图。
图5为图3的关断控制电路的偏置电路的示例性电路图。
图6A-图6B示出了图3实施例的第二钳位电路的示例性电路图。
图7A-图7C示出了图3实施例的第三钳位电路或第四钳位电路的示例性电路图。
图8示出了图3实施例的第一钳位电路的示例性电路图。
图9示出了根据本发明的另一实施例的电池管理***的示意性框图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明实施例保护的范围。
下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。
随着电池技术的发展,诸如磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、三元聚合物锂电池等锂离子电池、铅酸电池、钠离子电池等可以用作储能电池。储能电池在各种场景中得到了比较广泛的应用,并且在涉及无人飞行器、电动工具、电动自行车、电动摩托车、储能***等用电设备中可以作为动力电池。
储能电池可以以电池包的形式为用电设备提供电能,电池管理***(BatteryManagement System,BMS)能够在不同的应用场景中对电池包进行监测,管理电池包的充电和放电,提高了电池包的工作效率和使用寿命。具体而言,电池管理***可以执行诸如电池状态监测、电池状态分析、电池安全保护、能量控制管理和电池信息管理等控制管理。电池管理***可以与电芯模组连接,设置于电池包中,以管理电芯模组的充电和放电,其中,电芯模组包括多个电芯,电芯与电芯之间可以实现串联、并联或混联。
图1为一个示例的电池包的示意图。图1的电池包100包括电芯模组110和电池管理***120。电池管理***120包括供电控制电路130、控制器150和其他功能电路160。供电控制电路130与控制器150和其他功能电路160电连接,用于对控制器150和其他功能电路160进行供电。控制器150所需的电压小于电芯模组110提供的电压,一般而言,供电控制电路130对电芯模组110的B+侧输出的电压进行降压处理,并基于降压处理后的电压对控制器150进行供电。
在一些示例中,其他功能电路160包括但不限于通信电路、外设电路(例如,数字输入输出电路)等,其他功能电路160和控制器150分别为电池管理***中的不同模块。
图2为图1的供电控制电路130的示意图。在一种具体实现方式中,供电控制电路130包括供电控制单元131、驱动电路132以及关断控制电路133。具体地,供电控制单元131至少包括用于充电控制的开关管NM20、以及用于放电控制的开关管NM0,其中,R20连接到在NM20的栅极与源极之间,R23连接在NM0的栅极与源极之间,电阻R21(可选地)连接在驱动电路132与NM20的栅极之间,电阻R22(可选地)连接在驱动电路132与NM0的栅极之间。驱动电路132可以整体用于开关管的NM20以及NM0的开关或者配置成两个独立的驱动模块分别用于开关管的NM20以及NM0的开关,以实现充电控制和放电控制。
关断控制电路133用于开关管NM0的关断控制,由于NM0存在各种非理想效应和寄生因素,从而在NM0中产生了较高的关断电流,无法实现NM0可靠关断,为此,本发明实施例提供了一些列的方案,能够实现对诸如NM0的开关管的栅极电压对源极电压的可靠跟随,实现了诸如NM0的开关管的可靠关断。
下面将结合图3详细描述本发明的一个实施例的关断控制电路。图3的关断控制电路可以是诸如图2的关断控制电路133,但不限于图2关断控制电路133。本实施例的关断控制电路包括检测模块310、驱动模块320和下拉模块330。
检测模块310与开关管的源极连接,开关管的漏极连接到电池正极,开关管的源极连接到负载或电源正极,开关管的栅极用于接收关断控制信号使开关管断开,检测模块用于检测源极与负载或电源正极断开时产生的电压变动。例如,检测模块可以实现为检测源极与负载或电源正极断开时产生的电压变动的任何器件结构。检测模块包括点不限于实现为下文的第一PMOS管。
驱动模块320与检测模块连接,用于在源极的电压变动满足第一电压下降条件时生成第一驱动信号。驱动模块320可以实现为在源极的电压变动满足第一电压下降条件时生成第一驱动信号的任何器件结构。驱动模块320包括但不限于实现为下文的反相触发器。
下拉模块330与驱动模块320和开关管的栅极连接,用于根据第一驱动信号,对关断控制信号的电压进行下拉。下拉模块330可以实现为根据第一驱动信号对关断控制信号的电压进行下拉的任何器件结构。下拉模块330包括但不限于实现为下文的第一NMOS管。
在根据本发明实施例中,检测模块与开关管的源极连接,开关管的漏极连接到电池正极,开关管的源极连接到负载或电源正极,开关管的栅极用于接收关断控制信号使开关管断开,因此,采用检测模块可靠地检测了源极与负载或电源正极断开时产生的电压变动。此外,驱动模块320能够在所检测的源极的电压变动满足第一电压下降条件时生成第一驱动信号,下拉模块330进而根据第一驱动信号对关断控制信号的电压进行下拉,从而实现了对开关管的源极电压的跟随。
下面将结合图4详细描述一个具体示例的关断控制电路。关断控制电路的检测模块310检测模块用于检测源极与负载或电源正极断开时产生的电压变动。作为一个示例,检测模块310可以包括PM0(第一PMOS管的示例),PM0的源极连接到开关管NM0的源极,PM0的栅极连接到NM0的栅极。
进一步地,检测模块310还可以包括电流源I0,相应地,PM0的漏极连接到电流源I0的一端,电流源I0的另一端接地。
不失一般性地,第一PMOS管的源极连接到开关管的源极,第一PMOS管的栅极连接到开关管的栅极,第一PMOS管的漏极连接到驱动模块320,用于向驱动模块320输出源极的电压变动。
进一步参考图4,驱动模块320用于在源极的电压变动满足第一电压下降条件时生成第一驱动信号,作为一个示例,驱动模块320可以包括施密特触发器S1(触发电路的示例),施密特触发器S1的输入端连接到PM0的漏极与电流源I0或下拉电阻与PM0的漏极之间,即,第一PMOS管与下拉电路的一端(下拉电路的另一端可以连接到低压侧或接地)。相应地,驱动模块320的一端连接在第一PMOS管的漏极与下拉电路的一端之间,驱动模块320的另一端连接到下拉模块330。
应理解,这里的电流源I0或下拉电阻的作用是使诸如施密特触发器的触发电路获取到源极的电压变动。然后,触发电路将源极的电压变动对应的触发信号,也就是说,在源极的电压变动满足第一电压下降条件时,将源极的电压变动从模拟域转换到数字域的触发信号。驱动模块320输出的第一驱动信号与触发信号的沿信号状态相同,取决于下拉模块330所需的驱动信号状态,触发信号的电压值可以与第一驱动信号的电压值相同,也可以与第一驱动信号的电压满足一定的数值关系。
不失一般性地,触发电路的输入端连接到第一PMOS管的漏极,在源极的电压变动满足第一电压下降条件时,触发电路的输出端输出触发信号,触发信号的电压根据预设驱动参数进行偏置调节,得到第一驱动信号的电压。
进一步参考图4,取决于下拉模块330所需的驱动信号状态,触发信号的电压值与第一驱动信号的电压满足一定的数值关系,例如,正向关的数量关系。应理解,可以通过偏置电路B1执行上述的数值关系。
不失一般性地,偏置电路的输入端连接到触发电路的输出端,用于接收触发信号,偏置电路的输出端输出第一驱动信号,偏置电路根据预设驱动参数对触发信号的电压进行偏置调节,得到第一驱动信号的电压。
更具体地,偏置电路包括由PM2和PM3组成的第一电流镜、NM2、R2以及R3,第一电流镜的共用源极连接到偏置电压(例如,开关管的漏极B+),PM2的漏极连接到NM2的漏极,NM2的源极连接到R2的一端,R2的另一端接地,NM2的栅极作为偏置电路的输入端接收触发信号FET_CTR。PM3的漏极连接到R3的一端,R3的另一端接地,偏置电路在PM3的漏极与R3之间输出了第一驱动信号FET_G。
具体地,触发信号FET_CTG与第一驱动信号FET_G具有如下关系:
V(FET_G)=(V(FET_CTR)-V(GS,NM2))*K*R3/R2,其中,K=(W/L)PM3/(W/L)PM2;(W/L)PM3为PM3的宽长比,(W/L)PM2为PM2的宽长比;V(GS,NM2)为NM2的栅源电压;V(FET_G)为第一驱动信号或第二驱动信号FET_G的电压;V(FET_CTR)为触发信号FET_CTR的电压。
不失一般性地,偏置电路包括由第二PMOS管(例如,PM2)和第三PMOS管(PM3)组成的第一电流镜、第二NMOS管、第二电阻和第三电阻,第一电流镜的共用源极连接到偏置电压,第二PMOS管的漏极连接到第二NMOS管的漏极,第二NMOS管的源极连接到第二电阻的一端,第二电阻的另一端接地,第二NMOS管的栅极作为偏置电路的输入端。并且,第三PMOS管的漏极连接到第三电阻的一端,第三电阻的另一端接地,偏置电路的输出端在第三PMOS管的漏极与第三电阻之间。
在一些示例中,触发信号的电压值与第一驱动信号的电压满足正相关变动时,触发电路为反相触发器,从而在源极的电压变动为下降时,可以通过反向触发器将其转换为增大的第一驱动信号,下拉模块330可以被配置成第一驱动信号增大到一定阈值,触发对开关管的栅极的下拉。例如,在下拉模块330被配置成第一NMOS管时,上述的阈值可以为NMOS管的栅源电压。
进一步参考图4,第一NMOS管可以实现为NM1,NMZ1的漏极连接到开关管的栅极,NM1的源极接地,NM1的栅极连接到偏置电路的输出端。上述的阈值可以为针对第一NMOS管的栅源电压设定的阈值,在满足上述阈值时,NM1接收第一驱动信号使第一NMOS管接通。
应理解,上述的第一NMOS管的源极能够连接到低压侧(例如,接地),进而采用高于源极电压的栅极电压进行驱动第一NMOS管接通,从而降低了驱动模块320以及关断控制电路的功耗。进一步地,反向触发器将开关管的源极的电压下降变动转换为第一驱动信号的增大,更好地匹配了第一NMOS管的控制机制。
不失一般性地,第一NMOS管的漏极连接到开关管的栅极,第一NMOS管的源极接地,第一NMOS管的栅极连接到驱动模块320,用于接收第一驱动信号使第一NMOS管接通。
上述详细地描述在开关管的源极的电压变动为下降的情况下,关断控制电压的详细电路配置以及关断控制原理,下面将详细描述其他情形下的关断电路控制原理。
具体而言,在检测模块310检测到的开关管的源极的电压变动为上升时,反向触发器输出的触发信号和第一驱动信号为下降(即,正常下降的情况),增大了到达下拉模块330的阈值的可能性,即,增大了禁止下拉模块330下拉的可能性,从而禁止或缓解了开关管的栅极电压跟随源极电压。
然而,在诸如开关管的源极与电池正极断开等情况下,源极的电压变动为抖动或不稳定时,源极的电压下降不应当被判定为正常下降(即,异常下降的情况),这时,反向触发器可以实现为施密特触发器,施密特触发器采用第一电压下降条件指示的第一下降沿阈值和第二电压下降条件指示的第二下降沿阈值形成的滞回机制来对源极的电压变动进行判断,这时第一下降沿阈值低于第二下降沿阈值。即,对于第一电压下降条件而言,源极的电压下降为上述异常下降,但是对于第二电压下降条件而言,源极的电压下降仍然为正常,施密特触发器输出与先前一致的触发信号,即,不会引起施密特触发器的触发操作,从而提高了触发电路的可靠性以及驱动模块320的可靠性,即,输出了更可靠的第一驱动信号。
随着开关管的栅极电压下降,栅极电压小于源极电压超过PM0的栅源电压阈值时,PM0关断,连接到PACK端的源极不能将PACK端的电压变动传递到PM0的漏极,也就是说,源极的电压变动相比于先前的下降状态有极大减弱甚至源极的电压变动为停止下降,这时,源极的电压下降符合第二电压下降条件而不再符合第一电压下降条件,施密特触发器输出的触发信号改变,相应地使偏置电路输出第二驱动信号。
不失一般性地,检测模块还用于检测开关管的栅极的电压变动,驱动模块320还用于在栅极的电压变动满足第二电压下降条件时生成第二驱动信号,第二驱动信号用于禁止下拉模块330对关断控制信号的电压进行下拉。
进一步参考图4,下拉电路还可以包括电容C0用于旁路电流源I0或者下拉电阻的交流信号,提高了下拉电路的可靠性,进而提高了关断控制电路的可靠性。
此外,下拉电路还可以包括第一钳位电路CLAMP1,第一钳位电路CLAMP1的一端连接到下拉电路的一端,第一钳位电路CLAMP1的另一端接地。
进一步参考图8,在第一钳位电路的一个具体实现方式中,第一钳位电路包括NM3(第三NMOS管的示例)和NM4(第四NMOS管的示例)组成的电流镜,NM3的栅极与NM4的栅极连接,NM3的源极和NM4的源极连接到低压侧或接地,至少一个NM6(第六NMOS管的示例)的栅极和漏极连接,在从源极到漏极的方向上具有相对低阻抗,在从漏极到源极的方向上具有相对高阻抗,用于提供稳定的电压降,NM6的串联数量取决于设计的需求,使得至少一个NM6各自提供的稳定电压降之和满足上述需求。
在图8中,NM4的漏极的输出电流为NM3的漏极的输入电流的镜像,NM4的漏极可以连接驱动模块320与下拉模块330之间。
不失一般性地,第一钳位电路包括第六NMOS管以及由第三NMOS管和第四NMOS管组成的第二电流镜,第二电流镜的共用源极接地,第六NMOS管的栅极与漏极连接,第六NMOS管的源极连接到第三NMOS管的漏极,第四NMOS管的漏极连接到驱动模块320与下拉模块330之间。基于上述电路配置,下拉电路与PM0的漏极的电压下降的叠加有可能产生电压降过大的情形,这时通过第一钳位电路会产生漏极到源极方向上的电流,进而拉低了NM1驱动信号的电压,有利于形成关断NM1的第二驱动信号来停止开关管的源极电压的跟随。
进一步参考图4,检测模块310还包括第二钳位电路CLAMP2和第一电阻R1,第二钳位电路CLAMP2和第一电阻R1并联在第一PMOS管的栅极与开关管的栅极之间。
在图6A的示例中,第二钳位电路CLAMP2包括至少一个电阻R4、至少一个PM4(第四PMOS管的示例)和至少一个PM5(第五PMOS管的示例),PM4的栅极和漏极连接,PM5的栅极和源极连接处于体二极管模式,电阻R4的一端作为第二钳位电路的一端,电阻R4的另一端连接到PM4的源极,PM4的漏极连接到PM5的源极,PM5的漏极作为第二钳位电路的另一端。在多个PM4串联的情况下,PM4的漏极与相邻的PM4的源极连接,在多个PM5串联的情况下,PM5的漏极与相邻的PM5的源极连接。
此外,图6B示出了第二钳位电路的另一示例,在图6B中,第二钳位电路包括至少一个电阻R6和至少一个PM6(第六PMOS管的示例),每个PM6的源极与栅极连接处于体二极管模式。在多个PM6串联的情况下,PM6的漏极连接到相邻的PM6的源极。
不失一般性地,第二钳位电路CLAMP2包括串联的第四电阻R4和非线性器件,非线性器件在反向导通时,第二钳位电路的两端电压小于第一PMOS管的栅源电压。由于第四电阻R4有利于产生稳定的电压降,缓解或避免了在NM1接通时对开关管NM0的栅极电压的过度下拉。
进一步参考图4,第一PMOS管的栅极与源极之间可以第三钳位电路,这时,第三钳位电路的一端连接到第一PMOS管的栅极,第三钳位电路的另一端连接到第一PMOS管的源极。
此外,第一NMOS管的栅极与源极之间可以诸如第三钳位电路的第四钳位电路,这时,第四钳位电路的一端连接到第一NMOS管的栅极,第四钳位电路的另一端连接到第一NMOS管的源极。
图7A-图7C示出了第三钳位电路或第四钳位电路的各个示例。在图7A的示例中,第三钳位电路或第四钳位电路包括至少一个PM7(第七PMOS的示例),每个PM7的栅极与漏极连接。在多个PM7串联的情况下,PM7的漏极连接到相邻PM7的源极。PM7的源极连接到高压侧,PM7的漏极连接到低压侧。
在图7B的示例中,第三钳位电路或第四钳位电路包括至少一个NM5(第五NMOS的示例),每个NM5的栅极与漏极连接。在多个NM5串联的情况下,NM5的漏极连接到相邻NM5的源极。NM5的源极连接到低压侧,NM5的漏极连接到高压侧。
在图7C的示例中,第三钳位电路或第四钳位电路包括诸如齐纳二极管的二极管D1,二极管D1的阴极连接到高压侧,二极管D1的阳极连接到低压侧。
图9示出了根据本发明的另一实施例的电池管理***的示意性框图。图9的电池管理***120包括供电控制单元131和关断控制电路133,供电控制单元131设置于电池正极(例如,电芯模组的正极)与电源正极(例如,电池包的正极)之间或电池正极与负载(例如,用电设备)之间。关断控制电路133与供电控制单元中的诸如NM0的开关管连接。
至此,已经对本主题的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作可以按照不同的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序,以实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理可以是有利的。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于***实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (14)
1.一种关断控制电路,其特征在于,包括:
检测模块,与开关管的源极连接,所述开关管的漏极连接到电池正极,所述开关管的源极连接到负载或电源正极,所述开关管的栅极用于接收关断控制信号使所述开关管断开,所述检测模块用于检测所述源极与所述负载或所述电源正极断开时产生的电压变动;
驱动模块,与所述检测模块连接,用于在所述源极的电压变动满足第一电压下降条件时生成第一驱动信号;
下拉模块,与所述驱动模块和所述开关管的栅极连接,用于根据所述第一驱动信号,对所述关断控制信号的电压进行下拉。
2.根据权利要求1所述的关断控制电路,其特征在于,所述检测模块包括第一PMOS管,所述第一PMOS管的源极连接到所述开关管的源极,所述第一PMOS管的栅极连接到所述开关管的栅极,所述第一PMOS管的漏极连接到所述驱动模块,用于向所述驱动模块输出所述源极的电压变动。
3.根据权利要求2所述的关断控制电路,其特征在于,所述驱动模块包括触发电路,所述触发电路的输入端连接到所述第一PMOS管的漏极,在所述源极的电压变动满足所述第一电压下降条件时,所述触发电路的输出端输出触发信号,所述触发信号的电压根据预设驱动参数进行偏置调节,得到所述第一驱动信号的电压。
4.根据权利要求3所述的关断控制电路,其特征在于,所述驱动模块还包括偏置电路,所述偏置电路的输入端连接到所述触发电路的输出端,用于接收所述触发信号,所述偏置电路的输出端输出所述第一驱动信号,所述偏置电路根据所述预设驱动参数对所述触发信号的电压进行偏置调节,得到所述第一驱动信号的电压。
5.根据权利要求4所述的关断控制电路,其特征在于,所述偏置电路包括由第二PMOS管和第三PMOS管组成的第一电流镜、第二NMOS管、第二电阻和第三电阻,所述第一电流镜的共用源极连接到偏置电压,所述第二PMOS管的漏极连接到所述第二NMOS管的漏极,所述第二NMOS管的源极连接到所述第二电阻的一端,所述第二电阻的另一端接地,所述第二NMOS管的栅极作为所述偏置电路的输入端,
所述第三PMOS管的漏极连接到所述第三电阻的一端,所述第三电阻的另一端接地,所述偏置电路的输出端在所述第三PMOS管的漏极与所述第三电阻之间。
6.根据权利要求3所述的关断控制电路,其特征在于,所述触发电路为反相触发器,所述触发信号的电压与所述第一驱动信号的电压呈正相关变动,
所述下拉模块包括第一NMOS管,所述第一NMOS管的漏极连接到所述开关管的栅极,所述第一NMOS管的源极接地,所述第一NMOS管的栅极连接到所述驱动模块,用于接收所述第一驱动信号使所述第一NMOS管接通。
7.根据权利要求2所述的关断控制电路,其特征在于,所述检测模块还包括下拉电路,所述下拉电路的一端连接到所述第一PMOS管的漏极,所述下拉电路的另一端接地,所述驱动模块的一端连接在所述第一PMOS管的漏极与所述下拉电路的一端之间,所述驱动模块的另一端连接到所述下拉模块。
8.根据权利要求2所述的关断控制电路,其特征在于,所述检测模块还包括第一钳位电路,所述第一钳位电路的一端连接到所述下拉电路的一端,所述第一钳位电路的另一端接地。
9.根据权利要求8所述的关断控制电路,其特征在于,所述第一钳位电路包括第六NMOS管以及由第三NMOS管和第四NMOS管组成的第二电流镜,所述第二电流镜的共用源极接地,所述第六NMOS管的栅极与漏极连接,所述第六NMOS管的源极连接到所述第三NMOS管的漏极,所述第四NMOS管的漏极连接到所述驱动模块与所述下拉模块之间。
10.根据权利要求2所述的关断控制电路,其特征在于,所述检测模块还用于检测所述开关管的栅极的电压变动;
所述驱动模块还用于在所述栅极的电压变动满足第二电压下降条件时生成第二驱动信号,所述第二驱动信号用于禁止所述下拉模块对所述关断控制信号的电压进行下拉。
11.根据权利要求2所述的关断控制电路,其特征在于,所述检测模块还包括第二钳位电路和第一电阻,所述第二钳位电路和所述第一电阻并联在所述第一PMOS管的栅极与所述开关管的栅极之间。
12.根据权利要求11所述的关断控制电路,其特征在于,所述第二钳位电路包括串联的第四电阻和非线性器件,所述非线性器件在反向导通时,所述第二钳位电路的两端电压小于所述第一PMOS管的栅源电压。
13.一种电池管理***,其特征在于,包括:
供电控制单元,设置于电池正极与电源正极之间,或者设置在所述电池正极与负载之间;
根据权利要求1-12中任一项所述的关断控制电路,与所述供电控制单元中的开关管连接。
14.一种电池包,其特征在于,包括:
电芯模组;以及
根据权利要求13所述的电池管理***。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310680171.2A CN116418328B (zh) | 2023-06-09 | 2023-06-09 | 关断控制电路、电池管理***以及电池包 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310680171.2A CN116418328B (zh) | 2023-06-09 | 2023-06-09 | 关断控制电路、电池管理***以及电池包 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116418328A true CN116418328A (zh) | 2023-07-11 |
CN116418328B CN116418328B (zh) | 2023-09-19 |
Family
ID=87049560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310680171.2A Active CN116418328B (zh) | 2023-06-09 | 2023-06-09 | 关断控制电路、电池管理***以及电池包 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116418328B (zh) |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7432747B1 (en) * | 2007-04-04 | 2008-10-07 | Etron Technology Inc. | Gate driving circuit |
US20130257380A1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device for battery control and battery pack |
US20140043032A1 (en) * | 2011-04-21 | 2014-02-13 | Renesas Electronics Corporation | Switch circuit, selection circuit, and voltage measurement device |
US10097178B1 (en) * | 2017-06-15 | 2018-10-09 | Sunlite Science & Technology, Inc. | Isolated bidirectional high-voltage analog switch |
WO2019179126A1 (zh) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 电池管理装置及无人机 |
CN112511146A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-03-16 | 上海南芯半导体科技有限公司 | 一种串联背靠背开关管的关断电路与方法 |
CN112701765A (zh) * | 2020-04-10 | 2021-04-23 | 珠海迈巨微电子有限责任公司 | 电池管理芯片及电池管理*** |
CN113708606A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-26 | 珠海智融科技有限公司 | 一种pmos通路开关控制电路 |
CN114362287A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-04-15 | 深圳市创芯微微电子有限公司 | 一种电池0v禁止充电电路及电池保护电路 |
CN114389449A (zh) * | 2020-10-21 | 2022-04-22 | 圣邦微电子(北京)股份有限公司 | 自举式开关变换器及其驱动电路 |
CN115133629A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-09-30 | 深圳市单源半导体有限公司 | 充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路 |
CN115603407A (zh) * | 2022-09-16 | 2023-01-13 | 深圳市单源半导体有限公司(Cn) | 放电控制电路、放电控制方法以及锂电池高边驱动电路 |
CN115684702A (zh) * | 2022-10-20 | 2023-02-03 | 骏盈半导体(上海)有限公司 | 用于自举式开关变换器的压差检测电路和自举式开关变换器 |
CN116191356A (zh) * | 2022-10-28 | 2023-05-30 | 拓尔微电子股份有限公司 | 一种过流保护的电路及方法 |
-
2023
- 2023-06-09 CN CN202310680171.2A patent/CN116418328B/zh active Active
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7432747B1 (en) * | 2007-04-04 | 2008-10-07 | Etron Technology Inc. | Gate driving circuit |
US20140043032A1 (en) * | 2011-04-21 | 2014-02-13 | Renesas Electronics Corporation | Switch circuit, selection circuit, and voltage measurement device |
US20130257380A1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device for battery control and battery pack |
US10097178B1 (en) * | 2017-06-15 | 2018-10-09 | Sunlite Science & Technology, Inc. | Isolated bidirectional high-voltage analog switch |
WO2019179126A1 (zh) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 电池管理装置及无人机 |
CN112701765A (zh) * | 2020-04-10 | 2021-04-23 | 珠海迈巨微电子有限责任公司 | 电池管理芯片及电池管理*** |
CN114389449A (zh) * | 2020-10-21 | 2022-04-22 | 圣邦微电子(北京)股份有限公司 | 自举式开关变换器及其驱动电路 |
CN112511146A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-03-16 | 上海南芯半导体科技有限公司 | 一种串联背靠背开关管的关断电路与方法 |
CN113708606A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-26 | 珠海智融科技有限公司 | 一种pmos通路开关控制电路 |
CN114362287A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-04-15 | 深圳市创芯微微电子有限公司 | 一种电池0v禁止充电电路及电池保护电路 |
CN115133629A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-09-30 | 深圳市单源半导体有限公司 | 充电控制电路、控制方法以及锂电池高边驱动电路 |
CN115603407A (zh) * | 2022-09-16 | 2023-01-13 | 深圳市单源半导体有限公司(Cn) | 放电控制电路、放电控制方法以及锂电池高边驱动电路 |
CN115684702A (zh) * | 2022-10-20 | 2023-02-03 | 骏盈半导体(上海)有限公司 | 用于自举式开关变换器的压差检测电路和自举式开关变换器 |
CN116191356A (zh) * | 2022-10-28 | 2023-05-30 | 拓尔微电子股份有限公司 | 一种过流保护的电路及方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
M. JIANG,K. ZHANG: "A Pre Turn-off Circuit for Synchronous Rectification Controller of Flyback Converter", 《2020 ASIA ENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERING SYMPOSIUM (AEEES)》, pages 436 - 439 * |
李明明 潘文光: "一种用于电池管理***的高压多路选择器", 《电子技术应用》, pages 53 - 56 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116418328B (zh) | 2023-09-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110574217B (zh) | Bms唤醒设备、以及包括该bms唤醒设备的bms和电池组 | |
EP2221937B1 (en) | Built-in charge circuit for secondary battery and secondary battery with the built-in charge circuit | |
JP6614388B1 (ja) | 二次電池保護回路、二次電池保護装置、電池パック及び二次電池保護回路の制御方法 | |
JP5194412B2 (ja) | バックゲート電圧生成回路、4端子バックゲート切り替えfet、該fetを用いた充放電保護回路、該充放電保護回路を組み込んだバッテリーパックおよび該バッテリーパックを用いた電子機器 | |
JP5439800B2 (ja) | 二次電池保護用集積回路装置及びこれを用いた二次電池保護モジュール並びに電池パック | |
TW423194B (en) | Charge and discharge control circuit | |
KR101030885B1 (ko) | 이차전지 | |
EP2190100A2 (en) | Overcurrent protection circuit of a rechargeable battery | |
US5883495A (en) | Bidirectional current control circuit suitable for controlling the charging and discharging of rechargeable battery cells | |
JP4407641B2 (ja) | 2次電池装置 | |
US4409538A (en) | Charge control circuit | |
JP2000102185A (ja) | 二次電池パック | |
KR102209457B1 (ko) | 이차전지 보호 회로 및 전지 팩 | |
CN116418328B (zh) | 关断控制电路、电池管理***以及电池包 | |
JP4130605B2 (ja) | 2次電池の過充電保護装置、電源装置及び2次電池の充電制御方法 | |
WO2009085915A2 (en) | Method and apparatus for bi-contact battery-charger system | |
CN114006433A (zh) | 电池装置 | |
US11929740B2 (en) | Relay control apparatus | |
JP2019198195A (ja) | 車載用リチウムイオンバッテリ制御装置 | |
JP7235987B2 (ja) | 二次電池保護回路及び電池パック | |
CN219477618U (zh) | 一种对电池包输出端通断的纯硬件控制电路 | |
US20230274900A1 (en) | Orientation agnostic battery placement | |
US20220368141A1 (en) | Secondary battery protection circuit, battery pack, battery system, and method for protecting secondary battery | |
KR20170094689A (ko) | 배터리 팩 관리 장치 및 관리 방법 | |
CN117767463A (zh) | 电源管理电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |