一种电池组输出控制电路及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种电池组输出控制电路及其工作方法。所述输出控制电路包括多个低阻抗场效应管的驱动电路和导通阻抗大的场效应管驱动电路，所述多个低阻抗场效应管的驱动电路之间依次连接，所述多个低阻抗场效应管的驱动电路连接电池组、降压电源电路和导通阻抗大的场效应管驱动电路。本发明专利技术具有低的驱动电流、高的驱动速度、更低的成本、更长的寿命、更小特积的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种电池组输出控制电路及其工作方法
本专利技术涉及电源应用领域，具体是一种电池组输出控制电路及其工作方法。
技术介绍
现有市场上低耐压场效应管的导通阻抗可以达到非常低，甚至可以小到1mΩ，在大电流情况下发热量非常小，但导通阻抗低的场效应管的耐压值较低，在应用于电池组进行输出通断控制时，一般只能适用于60V以下的低电压应用场合，当电压达到300V以上，电流超过50A时，市场上现有的低耐压低导通阻抗的场效应管由于耐压不够而无法使用，需要选用IGBT或三极管或继电器进行控制，而IGBT和三极管由于导通状态下的电压降高，产生的温升很高，比如50A电流情况下就要产生150W的高热量，而继电器的成本很高，继电器动作速度慢，又是机械触点，会有高压拉弧磨损，使用寿命短，驱动电流又需要很大，静态功耗也很大，体积也大，导致在实际应用中有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电池组输出控制电路及其工作方法，以解决现有技术中的问题，使控制电路既可以在关断状态下承受高电压，又可以在导通状态时具有小于10毫欧的阻抗，具有微秒级快速的开启和关断速度，并在导通时的损耗和温升都只有几W至几十W的功率损耗，而且又具有低的驱动电流、高的驱动速度、低的成本、长的寿命、小体积的特点。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电池组输出控制电路，所述输出控制电路包括多个低阻抗场效应管的驱动电路和导通阻抗大的场效应管驱动电路，所述多个低阻抗场效应管的驱动电路之间依次连接，所述多个低阻抗场效应管的驱动电路连接电池组、降压电源电路和导通阻抗大的场效应管驱动电路；低阻抗场效应管的驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、三极管V1和场效应管V2，所述电阻R1为驱动用限流电阻；二极管D1为防止电流倒灌的二极管；二极管D3使驱动场效应管V2导通时场效应管V1处于截止关断状态；电阻R3在输入驱动电路为低电平时能泄放场效应管V2的G极电荷并使场效应管V1基极产生电流；场效应管V1在输入驱动电路为低电平时能使场效应管V2的G极电荷快速泄放而关断场效应管V2；场效应管V2为低导通阻抗的场效应管，在导通时承受大电流；电阻R2为场效应管V2的G极限流电阻；电容C1起缓冲电压场效应管V2的DS极电压突变的作用；稳压二极管D2用于保证场效应管V2的驱动电压小于20V以防止场效应管V2的GS极击穿。进一步的，低阻抗场效应管的驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、三极管V1和场效应管V2，所述电阻R1的一端与输入的驱动电压相连接，所述R1的另一端与二极管D1的正极相连接，所述二极管D1的负极分别与二极管D3的正极、R3电阻的一端和三极管V1的基极相连接，所述二极管D3的负极分别与三极管V1的射极、二极管D2的负极和电阻R2的一端相连接，所述电阻R2的另一端与场效应管V2的G极相连接；所述场效应管V2的D极分别与电容C1的一端和该驱动电路所对应的输出负极相连接；所述场效应管V2的S极分别与二极管D2的正极、三极管V1的集电极、R3电阻的一端和该驱动电路所对应的电源负极相连接。进一步的，所述多个低阻抗场效应管的驱动电路的输入驱动均连接在一起，所述多个低阻抗场效应管的驱动电路电源负极与输出负极串联在一起；第1个低阻抗场效应管的驱动电路的电源负极与电池负极相连接，最后1个低阻抗场效应管的驱动电路的输出负极与总的输出负极相连接。进一步的，所述导通阻抗大的场效应管驱动电路包括电阻R4和电阻R5、二极管D4和二极管D5、高耐压但导通阻抗大的场效应管V3，所述输入的驱动电压与二极管D4的正极相连接，所述二极管D4的负极与电阻R4的一端相连接，所述电阻R4的另一端分别与场效应管V3的G极、二极管D5的负极和电阻R5的一端相连接；所述场效应管V3的S极分别与二极管D3的正极、R5电阻的另一端和电池负极相连接，所述场效应管V3的D极和总输出负极相连接。进一步的，所述场效应管V3为IGBT管。进一步的，每个场效应管驱动电路中均使用稳压二极管。进一步的，所述控制电路由电路负极移到电路正极。一种电池组输出控制电路的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：步骤1：当外部的驱动电平信号是高电平信号时，高电平信号会通过二极管D4、电阻R4加到场效应管V3的G极上，使场效应管V3导通；步骤2：步骤1的高电平信号会通过电阻R1A、二极管D1A和D3A、电阻R2A加到场效应管V2A的G极上，使场效应管V2A导通；步骤3：根据步骤1和步骤2可知，高电平信号会分别使场效应管V2B、场效应管V2C和场效应管V2D导通；步骤4：由于电阻R4的电阻值小于电阻R1A到电阻R1D的阻值，因此高电平的驱动电平信号使场效应管V3导通的驱动速度会比对场效应管V2B、场效应管V2C和场效应管V2D的驱动速度快，使场效应管V3先导通，而场效应管V2B、场效应管V2C和场效应管V2D后导通；步骤5：根据步骤4，在场效应管V3先导通时，负载电流会从场效应管V3流过，由于场效应管V3是高耐压导通阻抗大的场效应管，且导通阻抗较大，此时V3上承受的功率会大；步骤6：当外部驱动的高电平信号失去时，此时场效应管V3的G极上的电荷会通过电阻R5电阻被放电，使场效应管V3的G与场效应管V3的S极电压变为0V，从而使V3变成关断状态；步骤7：而场效应管V2B的G极、场效应管V2C的G极和场效应管V2D的G极电荷会分别通过每个驱动电路中的电阻R2、场效应管V1、电阻R3被放电，而场效应管V2B的G极、场效应管V2C的G极和场效应管V2D的G极电流分别经过三极管V1基极时，会使三极管V1的E极和三极管V1的C极之间导通，使场效应管V2的G极上的电荷被加速泄放，会快速使场效应管V2的G极和场效应管V2的S极电压降低并趋于0V；步骤8：由于场效应管V2A、场效应管V2B、场效应管V2C和场效应管V2D能加速关断电路，因此场效应管V2A、场效应管V2B、场效应管V2C和场效应管V2D的关断速度会快于场效应管V3的关断速度，因此在输出回路关断时，场效应管V2A、场效应管V2B、场效应管V2C和场效应管V2D会先关断，关断时由于场效应管V3还在导通状态，因此场效应管V2A、场效应管V2B、场效应管V2C和场效应管V2D串联后所承受的电压低；步骤9：随着场效应管V3的关断，场效应管V2A、场效应管V2B、场效应管V2C和场效应管V2D串联后承受的电压会升高，达到电源总电压；步骤10：而由于电容C1A、电容C1B、电容C1C和电容C1D为相同容值的电容，并且场效应管V2A、场效应管V2B、场效应管V2C和场效应管V2D是同时先关断的，因此在最终输出电路完全关断时，场效应管V2A、场效应管V2B、场效应管V2C和场效应管V2D上所承受的电压会进行平均分担，均在70V～90V之间，低于100V，小于低导通阻抗低耐压值的场效应管所能承受的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池组输出控制电路，其特征在于，所述输出控制电路包括多个低阻抗场效应管的驱动电路和导通阻抗大的场效应管驱动电路，所述多个低阻抗场效应管的驱动电路之间依次连接，所述多个低阻抗场效应管的驱动电路连接电池组、降压电源电路和导通阻抗大的场效应管驱动电路；/n低阻抗场效应管的驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、三极管V1和场效应管V2，所述电阻R1为驱动用限流电阻；二极管D1为防止电流倒灌的二极管；二极管D3使驱动场效应管V2导通时场效应管V1处于截止关断状态；电阻R3在输入驱动电路为低电平时能泄放场效应管V2的G极电荷并使场效应管V1基极产生电流；场效应管V1在输入驱动电路为低电平时能使场效应管V2的G极电荷快速泄放而关断场效应管V2；场效应管V2为低导通阻抗的场效应管，在导通时承受大电流；电阻R2为场效应管V2的G极限流电阻；电容C1起缓冲电压场效应管V2的DS极电压突变的作用；稳压二极管D2用于保证场效应管V2的驱动电压小于20V以防止场效应管V2的GS极击穿。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池组输出控制电路，其特征在于，所述输出控制电路包括多个低阻抗场效应管的驱动电路和导通阻抗大的场效应管驱动电路，所述多个低阻抗场效应管的驱动电路之间依次连接，所述多个低阻抗场效应管的驱动电路连接电池组、降压电源电路和导通阻抗大的场效应管驱动电路；
低阻抗场效应管的驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、三极管V1和场效应管V2，所述电阻R1为驱动用限流电阻；二极管D1为防止电流倒灌的二极管；二极管D3使驱动场效应管V2导通时场效应管V1处于截止关断状态；电阻R3在输入驱动电路为低电平时能泄放场效应管V2的G极电荷并使场效应管V1基极产生电流；场效应管V1在输入驱动电路为低电平时能使场效应管V2的G极电荷快速泄放而关断场效应管V2；场效应管V2为低导通阻抗的场效应管，在导通时承受大电流；电阻R2为场效应管V2的G极限流电阻；电容C1起缓冲电压场效应管V2的DS极电压突变的作用；稳压二极管D2用于保证场效应管V2的驱动电压小于20V以防止场效应管V2的GS极击穿。


2.根据权利要求1所述的一种电池组输出控制电路，其特征在于，低阻抗场效应管的驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、三极管V1和场效应管V2，所述电阻R1的一端与输入的驱动电压相连接，所述R1的另一端与二极管D1的正极相连接，所述二极管D1的负极分别与二极管D3的正极、R3电阻的一端和三极管V1的基极相连接，所述二极管D3的负极分别与三极管V1的射极、二极管D2的负极和电阻R2的一端相连接，所述电阻R2的另一端与场效应管V2的G极相连接；所述场效应管V2的D极分别与电容C1的一端和该驱动电路所对应的输出负极相连接；所述场效应管V2的S极分别与二极管D2的正极、三极管V1的集电极、R3电阻的一端和该驱动电路所对应的电源负极相连接。


3.根据权利要求1所述的一种电池组输出控制电路，其特征在于，所述多个低阻抗场效应管的驱动电路的输入驱动均连接在一起，所述多个低阻抗场效应管的驱动电路电源负极与输出负极串联在一起；
第1个低阻抗场效应管的驱动电路的电源负极与电池负极相连接，最后1个低阻抗场效应管的驱动电路的输出负极与总的输出负极相连接。


4.根据权利要求1所述的一种电池组输出控制电路，其特征在于，所述导通阻抗大的场效应管驱动电路包括电阻R4和电阻R5、二极管D4和二极管D5、高耐压但导通阻抗大的场效应管V3，所述输入的驱动电压与二极管D4的正极相连接，所述二极管D4的负极与电阻R4的一端相连接，所述电阻R4的另一端分别与场效应管V3的G极、二极管D5的负极和电阻R5的一端相连接；所述场效应管V3的S极分别与二极管D3的正极、R5电阻的另一端和电池负极相连接，所述场效应管V3的D极和总输出负极相连接。


5.根据权利要求4所述的一种电池组输出控制电路，其特征在于，所述场效应管V3为IGBT管。


6.根据权利要求2或4所述的一种电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞峰，
申请(专利权)人：福建飞毛腿动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35