[實用新型]基于離散元件的電池系統防浪涌電路

有效

• 申請號: 201420621372.1
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN204131110U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 張云程;奚淡基;周遜偉;黃必亮
• 申請（專利權）人: 杭州矽溪微電子有限公司
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 杭州金道專利代理有限公司 33246
• 代理人: 趙芳

技術領域

本實用新型涉及一種基于離散元件的電池系統防浪涌電路。

背景技術

熱插拔是指在系統帶電的狀態下，將模組、卡或子系統插到系統上而不影響系統的操作，且不影響插入的模組、卡、子系統的運行。

圖1所示為熱插拔過程，其中左邊代表供電系統，一般在供電的輸出端有一個大電容，右邊代表模組，模組的輸入端也有電容。模組插入系統之前，輸入電容沒有被充電，當把模組插入系統時，相當于把兩個端電壓不同的大電容并聯，根據基爾霍夫定律，會有一個很大的瞬間電流向模組輸入電容充電，這個大的瞬時電流很可能造成系統供電電壓不正常，引線長的話會有很大的引線電感，從而引起電壓振蕩，電壓尖峰可能會永久性的損傷模組。在等效RLC值達到一定范圍時，模組輸入端的尖峰電壓會達到兩倍的額定輸入電壓，而模組的最大電壓范圍（輸入電壓范圍設計預留）往往沒有這么大，從而引起對模組的損傷。

傳統的解決方案有很多，比如在供電系統和模組之間串聯熱敏電阻，或者在供電系統兩端并聯壓敏電阻或TVS，這里只介紹其中一種，即串聯一個NTC熱敏電阻，如圖2所示，把熱敏電阻裝置串聯于電子設備的輸入端，起到接插件連接瞬間防浪涌的作用。這樣在更換模組時，不會因浪涌影響系統的工作，提高了可靠性。

對于應用到電池上的產品，因為電池相當于一個很大很大的電容，所以也會出現上述的問題。現有方案也是在電池和模組之間串聯一個NTC熱敏電阻，或者模組輸入端的陶瓷電容換成電解電容，因為陶瓷電容的浪涌電流更大，或者模組輸入端接的是陶瓷電容串聯一個小電阻。

如果電池與模組中間串聯了NTC熱敏電阻，NTC會有一個較大的電阻，而模組工作時如果電流較大，在NTC會有一個較大的損耗，那么會使電池容量使用效率大大降低。串聯熱敏電阻也影響模組的電壓檢測精度，而有些電池系統對電壓檢測精度要求高，比如假設NTC正常工作后電阻30mΩ，模組工作電流為2A，那么在這個NTC熱敏電阻上的壓降就有60mV，對于有些電池系統來說這個采樣誤差的值是不能接受的。還有如果將模組的輸入端換成電解電容，因為有些電池系統是高頻開關變換器，電解電容的高頻濾波效果很差；如果將模組的輸入端改成陶瓷電容串聯一個小電阻，那么會影響濾波效果，開關紋波的吸收能力變差。

發明內容

本實用新型提供了一種提高系統可靠性、大大增加了電池系統效率、方便維修的基于離散元件的電池系統防浪涌電路。

本實用新型采用的技術方案是：

基于離散元件的電池系統防浪涌電路，其連接在模組與電池正極連接的輸入端上，其特征在于：包括連接在模組的輸入端的MOS管，所述MOS管上連接有RC電路，所述RC電路是由電容與第一電阻并聯連接后再與第二電阻串聯連接組成，所述電容和第一電阻與第二電阻的串聯端與所述MOS管的柵極連接，所述電容和第一電阻的另一端與所述MOS管的源極連接并與模組的和電池正極連接的輸入端連接，所述第二電阻的另一端與模組的和電池負極連接的輸入端連接。模組與電池連接時，即上電初期，由RC電路的特性可知?MOS管Vgs的電壓較小，MOS管的漏源極之間的電阻很大，從而限制浪涌電流，通過控制RC電路的取值，可以控制Vgs的電壓上升曲線，可以使得Vgs上升到讓MOS管完全導通需要的時間等于模塊的輸入端電容電壓接近電池電壓時的時間，這樣就可以讓瞬間的浪涌電流限制在一個較低的水平，從而實現了具有防浪涌技術的高效率電池系統，提高系統可靠性、大大增加了電池系統效率、方便維修。

進一步，所述MOS管的柵源極間并聯一穩壓二極管，穩壓二極管的陽極與MOS管的柵極連接，其負極與源極連接。該穩壓二極管在輸入端電壓較高時，可以起到保護MOS管的作用，能讓MOS管的Vgs限制在一定范圍內，不損壞MOS管。

進一步，所述電池是由多節電池串聯形成，所述模組與每節電池正極連接的輸入端均設有防浪涌電路。

進一步，所述第二電阻的另一端與所述模組的和本節電池或其他節電池負極連接的輸入端連接。當一節電池的電壓不夠高時，分壓后的電壓達不到MOS管的開通電壓，就可以將第二電阻的另一端與所述模組與其他節電池負極連接的輸入端連接來提高MOS管的電壓以達到其開通電壓。

本實用新型的有益效果：通過在MOS管上連接RC電路來控制其柵源極之間的電壓，來控制MOS管的導通或關斷，來限制模組與電池連接的浪涌電流，提高系統可靠性、大大增加了電池系統效率、方便維修。

附圖說明

圖1是熱插拔過程示意圖。

圖2是傳統防浪涌技術的結構示意圖。