一種用于電池系統(tǒng)的線性降壓電路的制作方法
【專利摘要】一種用于電池系統(tǒng)的線性降壓電路，包括二極管D1，設(shè)有輸出端VDD1和輸出端VDD2的兩級(jí)降壓電路，二極管D1和兩級(jí)降壓電路之間接入恒流電路，恒流電路包括并聯(lián)后接入二極管D1的電阻R1和電阻R2，電阻R1的另一端與開關(guān)元件S1的輸入端連接，開關(guān)元件S1的控制端電阻R2的另一端連接，開關(guān)元件S1的輸出端與電阻R3連接，電阻R3的另一端接入兩級(jí)降壓電路，在電阻R2與開關(guān)元件S1之間的連接節(jié)點(diǎn)與開關(guān)元件S2的輸入端連接，開關(guān)元件S2的控制端接入電阻R3與開關(guān)元件S1的輸出端之間的連接節(jié)點(diǎn)，開關(guān)元件S2的輸出端接入電阻R3與兩級(jí)降壓電路之間的連接節(jié)點(diǎn)。本實(shí)用新型具有生產(chǎn)成本低，穩(wěn)定高，提高了電池組的電能轉(zhuǎn)化率，節(jié)約電能，使得輸出更加穩(wěn)定，提高產(chǎn)品的品質(zhì)。
【專利說明】 —種用于電池系統(tǒng)的線性降壓電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電池系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電池系統(tǒng)的線性降壓電路。

【背景技術(shù)】
[0002]由于鋰電池具有綠色環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)、具有高功率承受能力、電壓平臺(tái)高、儲(chǔ)能密度大，質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用科技、國防、生活等【技術(shù)領(lǐng)域】。目前，多節(jié)鋰電池組的應(yīng)用日趨廣泛，在很多鋰電池組的應(yīng)用中，都需要為控制線路提供一個(gè)穩(wěn)定的低壓電源，用于控制線路的工作，但在實(shí)施過程中，由于電池組電壓在滿電量與電量用盡時(shí)得電壓相差比較大，因此，對(duì)于降壓線路，因?yàn)檩斎腚妷悍秶拇蠓茸兓?，從而為元件選型，參數(shù)設(shè)計(jì)，成本控制方面帶來很多限制。比如對(duì)于14串的鋰離子電池包，通常其允許工作電壓為35V飛0V之間，對(duì)于普通的降壓芯片或器件，面臨著不小的選型難題，采用逐級(jí)降壓，除了增加成本外，對(duì)于高低壓的性能都會(huì)有差異，從而在設(shè)計(jì)過程中需要進(jìn)行細(xì)致調(diào)試，給設(shè)計(jì)工作帶來不少的工作量。同時(shí)，傳統(tǒng)的降壓線路存在電壓高時(shí)耗電電流大，電壓低時(shí)耗電電流小的缺點(diǎn)，使其在使用過程中電流不一致，電量消耗大等問題，降低了電能的轉(zhuǎn)化率，制約其發(fā)展和推廣應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是一種成本低，電流消耗少且穩(wěn)定性高的用于電池系統(tǒng)的線性降壓電路。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下方案實(shí)現(xiàn):一種用于電池系統(tǒng)的線性降壓電路，包括二極管D1，與二極管D1連接的兩級(jí)降壓電路，兩級(jí)降壓電路上設(shè)有輸出端VDD1和輸出端VDD2，二極管D1和兩級(jí)降壓電路之間接入一恒流電路，所述的恒流電路包括并聯(lián)后接入二極管D1的電阻R1和電阻R2，電阻R1的另一端與開關(guān)元件S1的輸入端連接，開關(guān)元件S1的控制端電阻R2的另一端連接，開關(guān)元件S1的輸出端與電阻R3連接，電阻R3的另一端接入兩級(jí)降壓電路，在電阻R2與開關(guān)元件S1之間的連接節(jié)點(diǎn)與一開關(guān)元件S2的輸入端連接，開關(guān)元件S2的控制端接入電阻R3與開關(guān)元件S1的輸出端之間的連接節(jié)點(diǎn)，開關(guān)元件S2的輸出端接入電阻R3與兩級(jí)降壓電路之間的連接節(jié)點(diǎn)。
[0005]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述的兩級(jí)降壓電路包括一開關(guān)元件S3，開關(guān)元件S3的輸入端與開關(guān)元件S2的輸出端和電阻R3之間的連接節(jié)點(diǎn)連接，在開關(guān)元件S3的輸入端與開關(guān)元件S2的輸出端和電阻R3之間的連接節(jié)點(diǎn)之間接入一穩(wěn)壓二極管Z1，在開關(guān)元件S3的輸入端與穩(wěn)壓二極管之間接入一電容C1，在在開關(guān)元件S3的輸入端與電容C1之間接入一電阻R4，電阻R4的另一端與開關(guān)元件S3的控制端連接后并接入降壓芯片U1的控制端，穩(wěn)壓二極管Z1的另一端、電容C1的另一端以及降壓芯片U1的接地端連接并接入地線GND ；開關(guān)元件S3的輸出端和電容C4之間接入一電容C3，開關(guān)元件S3的輸出端和電容C3之間接入一電阻R5，電阻R5和電阻R6串聯(lián)連接，電阻R6的另一端、電容C3的另一端以及電容C4的另一端連接并接入地線GND ;電阻R5和電阻R6之間的連接節(jié)點(diǎn)與降壓芯片U1的參考端連接；開關(guān)元件S3的控制端與電阻R4之間的連接節(jié)點(diǎn)與一電容C2連接，電容C2的另一端接入電阻R5和電阻R6之間的連接節(jié)點(diǎn)；輸出端VDD1設(shè)置在開關(guān)元件S3的輸入端與開關(guān)元件S2的輸出端和電阻R3之間的連接節(jié)點(diǎn)之間；輸出端VDD2設(shè)置在電容C4與開關(guān)元件S3的輸出端之間連接的連接節(jié)點(diǎn)上。
[0006]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的電容C1和電容C3均為有極性電容。
[0007]作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述的開關(guān)元件S1、開關(guān)元件S2以及開關(guān)元件S3均為NPN型三極管或NPN型場(chǎng)效應(yīng)管。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有生產(chǎn)成本低，穩(wěn)定高，采用恒流電路和二級(jí)降壓電路相結(jié)合的方式，解決了電池組電壓變化范圍大而造成的降壓線路問題，從而使得無論電池組的電壓處于高或低，其耗電電流基本上一致，減少了電池組在使用過程中的電流消耗少，提高了電池組的電能轉(zhuǎn)化率，節(jié)約電能，使的電流穩(wěn)定，提高了電池組的穩(wěn)定性，使得輸出更加穩(wěn)定，提高產(chǎn)品的品質(zhì)，保護(hù)用電設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。
[0011]如圖1所示，一種用于電池系統(tǒng)的線性降壓電路，包括二極管D1，二極管D1的陽極與電池組的正極輸出端VBAT+連接，二極管D1的陰極與兩級(jí)降壓電路1連接。在二極管D1的陰極與二級(jí)降壓電路1之間接入一恒流電路2。該恒流電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、NPN型三極管S1以及NPN型三極管S2 ;電阻R1和電阻R2并聯(lián)連接，電阻R1和電阻R2并聯(lián)后的一端與二極管D1的陰極連接，電阻R1的另一端與NPN型三極管S1的集電極連接，NPN型三極管S1的發(fā)射極與電阻R3連接，NPN型三極管S1的基極與電阻R2的另一端連接；NPN型三極管S1的基極與電阻R2之間的連接節(jié)點(diǎn)與NPN型三極管S2的集電極連接，NPN型三極管S2的基極接入NPN型三極管S1的發(fā)射極與電阻R2之間的連接節(jié)點(diǎn)，NPN型三極管S2的發(fā)射極接入電阻R3與二級(jí)降壓電路1之間的連接節(jié)點(diǎn)。
[0012]二級(jí)降壓電路1包括一 NPN型三極管S3，NPN型三極管S3的集電極接入恒流電路2中的電阻R3和NPN型三極管S2的發(fā)射極之間的連接節(jié)點(diǎn)；NPN型三極管S3的基極與降壓芯片U1的控制端連接，降壓芯片U1的接地端接入地線GND ;NPN型三極管S3的發(fā)射極與電阻C4連接，電阻C4的另一端接入地線GND。NPN型三極管S3的集電極與恒流電路2之間接入一穩(wěn)壓二極管Z1。穩(wěn)壓二極管Z1的陰極接入NPN型三極管S3的集電極與恒流電路2中的電阻R3和NPN型三極管S2的發(fā)射極之間的連接節(jié)點(diǎn)之間；NPN型三極管S3的集電極與穩(wěn)壓二極管Z1的陰極之間接入一有極性電容C1 ;有極性電容C1的正極接入NPN型三極管S3的集電極與穩(wěn)壓二極管Z1的陰極之間；穩(wěn)壓二極管Z1的陽極、有極性電容C1的負(fù)極以及降壓芯片U1的接地端連接，連接后并接入地線GND。NPN型三極管S3的集電極與有極性電容C1的正極之間接入一電阻R4，電阻R4的另一端接入NPN型三極管S3的基極與降壓芯片U1的控制端之間的連接節(jié)點(diǎn)。NPN型三極管S3的發(fā)射極與電容C4之間接入一有極性電容C3，有極性電容C3的正極接入NPN型三極管S3的發(fā)射極與電容C4之間。NPN型三極管S3的發(fā)射極與有極性電容C3的正極之間接入一電阻R5，電阻R5與電阻R6串聯(lián)連接；電容C4的另一端、有極性電容C3的負(fù)極、電阻R6的另一端連接，連接后接入地線GND。電阻R5和電阻R6之間的連接節(jié)點(diǎn)與降壓芯片U1的參考端連接。NPN型三極管S3的基極與降壓芯片U1的控制端之間的連接節(jié)點(diǎn)與一電容C2連接，電容C2的另一端接入電阻R5和電阻R6之間的連接節(jié)點(diǎn)。輸出端VDD1設(shè)置在開關(guān)元件S3的輸入端與開關(guān)元件S2的輸出端和電阻R3之間的連接節(jié)點(diǎn)之間，輸出端VDD1為驅(qū)動(dòng)電源，該驅(qū)動(dòng)電壓可以與Η橋MOS管連接。輸出端VDD2設(shè)置在電容C4與開關(guān)元件S3的輸出端之間連接的連接節(jié)點(diǎn)上，輸出端VDD2為輸出電壓端，該輸出電壓端可以與電頻轉(zhuǎn)換器連接。
[0013]所述的降壓芯片U1可以使用低壓線性穩(wěn)壓器LD0、降壓芯片ΜΗ6303等降壓芯片，
在此不作一一列舉。
[0014]使用時(shí)，二極管D1的電池組的陽極與電池組的正極輸出端VBAT+接通后，電池組的電流經(jīng)過二極管D1、電阻R2、ΝΡΝ型三極管的基極流入發(fā)射極流出、電阻R3后給有極性電容C1充電，此時(shí)ΝΡΝ型三極管S1開啟，電池組的電流從ΝΡΝ型三極管的集電極的流入發(fā)射極流出、電阻R3后以較大的電流給有極性電容C1充電；當(dāng)電路中的電流經(jīng)過電阻R3后，如果在電阻R3上的電壓下降大于ΝΡΝ型三極管S2的開始電壓，此時(shí)ΝΡΝ型三極管S2導(dǎo)通，而ΝΡΝ型三極管S1斷開，經(jīng)過電阻R3上的電流減少，而ΝΡΝ型三極管S2有斷開；如此反復(fù)，則通過電阻R3上的電流近似于一個(gè)恒流源。而輸出端VDD1的驅(qū)動(dòng)電源由恒流源、穩(wěn)壓二極管Ζ1以及有極性電容C1組成，輸出端VDD1的驅(qū)動(dòng)電源的輸出電壓值由穩(wěn)壓二極管Ζ1確定。
[0015]當(dāng)VDD1輸出電壓穩(wěn)定后，在進(jìn)行第二次降壓，經(jīng)過二次降壓后的電流從輸出端VDD2輸出，供與輸出端VDD2連接的電路或元器件使用。該二級(jí)降壓電路由電阻R4、電阻R5、電阻R6、ΝΡΝ型三極管S3、降壓芯片U1、電容C2、有極性電容C3以及電容C4組成。如圖1所示，二級(jí)降壓電路1中的電壓經(jīng)過電阻R5、電阻R6分壓后將輸出端VDD2的電壓反饋到降壓芯片U1的參考端，當(dāng)降壓芯片U1的參考端的電壓低于其門限值(一般為1.2V或2.5V)時(shí)，降壓芯片U1的Uak呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，其中Uak呈現(xiàn)高阻狀態(tài)即為降壓芯片中三極管Q3的基極、電容C2以及降壓芯片U1的控制點(diǎn)三者之間的連接節(jié)點(diǎn)與降壓芯片U1接地端之間處于高電阻狀態(tài)且Uak的參考電壓值一般為2.5V,此時(shí)三極管S1處于導(dǎo)通狀態(tài),從而輸出端VDD2電壓開始上升；反之，降壓芯片U1的Uak導(dǎo)通，其中Uak導(dǎo)通為即為三極管Q3的基極、電容C2以及降壓芯片U1的控制點(diǎn)三者之間的連接節(jié)點(diǎn)與降壓芯片U1接地端之間導(dǎo)通，三極管S1處于斷開狀態(tài)，輸出端VDD2電壓開始下降。這樣通過降壓芯片U1控制三極管S1的導(dǎo)通與斷開，使得輸出端VDD2的輸出電壓保持穩(wěn)定狀態(tài)，從而達(dá)到輸出端VDD2的穩(wěn)壓輸出。附圖1中的電容C2的作用是當(dāng)輸出端VDD1上的電壓波動(dòng)很大時(shí)，通過電容C2直接耦合到降壓芯片U1的參考端，從而防止輸出端VDD1的波動(dòng)影響輸出端VDD2，從而使得輸出端VDD2輸出更穩(wěn)定。
[0016]本實(shí)用新型的開關(guān)元件S1、開關(guān)元件S2以及開關(guān)元件S3除了可以使用NPN型三極管外，還可以使用NPN型場(chǎng)效應(yīng)管代替，其他元器件和連接關(guān)系與上述實(shí)施例相同，在此不做重復(fù)闡述。
[0017]上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的其中具體實(shí)現(xiàn)方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些顯而易見的替換形式均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電池系統(tǒng)的線性降壓電路，包括二極管D1，與二極管Dl連接的兩級(jí)降壓電路(I)，兩級(jí)降壓電路(I)上設(shè)有輸出端VDDI和輸出端VDD2，其特征在于，二極管DI和兩級(jí)降壓電路(I)之間接入一恒流電路(2)，所述的恒流電路(2)包括并聯(lián)后接入二極管Dl的電阻Rl和電阻R2，電阻Rl的另一端與開關(guān)元件SI的輸入端連接，開關(guān)元件SI的控制端電阻R2的另一端連接，開關(guān)元件SI的輸出端與電阻R3連接，電阻R3的另一端接入兩級(jí)降壓電路(I )，在電阻R2與開關(guān)元件SI之間的連接節(jié)點(diǎn)與一開關(guān)元件S2的輸入端連接，開關(guān)元件S2的控制端接入電阻R3與開關(guān)元件SI的輸出端之間的連接節(jié)點(diǎn)，開關(guān)元件S2的輸出端接入電阻R3與兩級(jí)降壓電路(I)之間的連接節(jié)點(diǎn)；所述的兩級(jí)降壓電路(I)包括一開關(guān)元件S3，開關(guān)元件S3的輸入端與開關(guān)元件S2的輸出端和電阻R3之間的連接節(jié)點(diǎn)連接，在開關(guān)元件S3的輸入端與開關(guān)元件S2的輸出端和電阻R3之間的連接節(jié)點(diǎn)之間接入一穩(wěn)壓二極管Z1，在開關(guān)元件S3的輸入端與穩(wěn)壓二極管之間接入一電容Cl，在在開關(guān)元件S3的輸入端與電容Cl之間接入一電阻R4，電阻R4的另一端與開關(guān)元件S3的控制端連接后并接入降壓芯片Ul的控制端，穩(wěn)壓二極管Zl的另一端、電容Cl的另一端以及降壓芯片Ul的接地端連接并接入地線GND ;開關(guān)元件S3的輸出端和電容C4之間接入一電容C3，開關(guān)元件S3的輸出端和電容C3之間接入一電阻R5，電阻R5和電阻R6串聯(lián)連接，電阻R6的另一端、電容C3的另一端以及電容C4的另一端連接并接入地線GND ;電阻R5和電阻R6之間的連接節(jié)點(diǎn)與降壓芯片Ul的參考端連接；開關(guān)元件S3的控制端與電阻R4之間的連接節(jié)點(diǎn)與一電容C2連接，電容C2的另一端接入電阻R5和電阻R6之間的連接節(jié)點(diǎn)；輸出端VDDl設(shè)置在開關(guān)元件S3的輸入端與開關(guān)元件S2的輸出端和電阻R3之間的連接節(jié)點(diǎn)之間；輸出端VDD2設(shè)置在電容C4與開關(guān)元件S3的輸出端之間連接的連接節(jié)點(diǎn)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池系統(tǒng)的線性降壓電路，其特征在于，所述的電容Cl和電容C3均為有極性電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于電池系統(tǒng)的線性降壓電路，其特征在于，所述的開關(guān)元件S1、開關(guān)元件S2以及開關(guān)元件S3均為NPN型三極管或NPN型場(chǎng)效應(yīng)管。
【文檔編號(hào)】H02M3/07GK204119025SQ201420675961
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】劉輝, 徐文賦, 朱立湘, 任素云, 李潤(rùn)朝 申請(qǐng)人:惠州市藍(lán)微電子有限公司