[發明專利]一種電池組輸出控制電路及其工作方法

在審

• 申請號: 202010692258.8
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111799864A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 俞峰
• 申請（專利權）人: 福建飛毛腿動力科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02M1/088;H02M3/158
• 代理公司: 廈門龍格思匯知識產權代理有限公司 35251
• 代理人: 黃慶鵲

1.一種電池組輸出控制電路，其特征在于，所述輸出控制電路包括多個低阻抗場效應管的驅動電路和導通阻抗大的場效應管驅動電路，所述多個低阻抗場效應管的驅動電路之間依次連接，所述多個低阻抗場效應管的驅動電路連接電池組、降壓電源電路和導通阻抗大的場效應管驅動電路；

低阻抗場效應管的驅動電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容C1、二極管D1、二極管D2、二極管D3、三極管V1和場效應管V2，所述電阻R1為驅動用限流電阻；二極管D1為防止電流倒灌的二極管；二極管D3使驅動場效應管V2導通時場效應管V1處于截止關斷狀態；電阻R3在輸入驅動電路為低電平時能泄放場效應管V2的G極電荷并使場效應管V1基極產生電流；場效應管V1在輸入驅動電路為低電平時能使場效應管V2的G極電荷快速泄放而關斷場效應管V2；場效應管V2為低導通阻抗的場效應管，在導通時承受大電流；電阻R2為場效應管V2的G極限流電阻；電容C1起緩沖電壓場效應管V2的DS極電壓突變的作用；穩壓二極管D2用于保證場效應管V2的驅動電壓小于20V以防止場效應管V2的GS極擊穿。

2.根據權利要求1所述的一種電池組輸出控制電路，其特征在于，低阻抗場效應管的驅動電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容C1、二極管D1、二極管D2、二極管D3、三極管V1和場效應管V2，所述電阻R1的一端與輸入的驅動電壓相連接，所述R1的另一端與二極管D1的正極相連接，所述二極管D1的負極分別與二極管D3的正極、R3電阻的一端和三極管V1的基極相連接，所述二極管D3的負極分別與三極管V1的射極、二極管D2的負極和電阻R2的一端相連接，所述電阻R2的另一端與場效應管V2的G極相連接；所述場效應管V2的D極分別與電容C1的一端和該驅動電路所對應的輸出負極相連接；所述場效應管V2的S極分別與二極管D2的正極、三極管V1的集電極、R3電阻的一端和該驅動電路所對應的電源負極相連接。

3.根據權利要求1所述的一種電池組輸出控制電路，其特征在于，所述多個低阻抗場效應管的驅動電路的輸入驅動均連接在一起，所述多個低阻抗場效應管的驅動電路電源負極與輸出負極串聯在一起；

第1個低阻抗場效應管的驅動電路的電源負極與電池負極相連接，最后1個低阻抗場效應管的驅動電路的輸出負極與總的輸出負極相連接。

4.根據權利要求1所述的一種電池組輸出控制電路，其特征在于，所述導通阻抗大的場效應管驅動電路包括電阻R4和電阻R5、二極管D4和二極管D5、高耐壓但導通阻抗大的場效應管V3，所述輸入的驅動電壓與二極管D4的正極相連接，所述二極管D4的負極與電阻R4的一端相連接，所述電阻R4的另一端分別與場效應管V3的G極、二極管D5的負極和電阻R5的一端相連接；所述場效應管V3的S極分別與二極管D3的正極、R5電阻的另一端和電池負極相連接，所述場效應管V3的D極和總輸出負極相連接。

5.根據權利要求4所述的一種電池組輸出控制電路，其特征在于，所述場效應管V3為IGBT管。

6.根據權利要求2或4所述的一種電池組輸出控制電路，其特征在于，每個場效應管驅動電路中均使用穩壓二極管。

7.根據權利要求1所述的一種電池組輸出控制電路，其特征在于，所述控制電路由電路負極移到電路正極。

8.根據權利要求1所述的一種電池組輸出控制電路的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步驟：

步驟1：當外部的驅動電平信號是高電平信號時，高電平信號會通過二極管D4、電阻R4加到場效應管V3的G極上，使場效應管V3導通；

步驟2：步驟1的高電平信號會通過電阻R1A、二極管D1A和D3A、電阻R2A加到場效應管V2A的G極上，使場效應管V2A導通；

步驟3：根據步驟1和步驟2可知，高電平信號會分別使場效應管V2B、場效應管V2C和場效應管V2D導通；

步驟4：由于電阻R4的電阻值小于電阻R1A到電阻R1D的阻值，因此高電平的驅動電平信號使場效應管V3導通的驅動速度會比對場效應管V2B、場效應管V2C和場效應管V2D的驅動速度快，使場效應管V3先導通，而場效應管V2B、場效應管V2C和場效應管V2D后導通；

步驟5：根據步驟4，在場效應管V3先導通時，負載電流會從場效應管V3流過，由于場效應管V3是高耐壓導通阻抗大的場效應管，且導通阻抗較大，此時V3上承受的功率會大；

步驟6：當外部驅動的高電平信號失去時，此時場效應管V3的G極上的電荷會通過電阻R5電阻被放電，使場效應管V3的G與場效應管V3的S極電壓變為0V，從而使V3變成關斷狀態；

步驟7：而場效應管V2B的G極、場效應管V2C的G極和場效應管V2D的G極電荷會分別通過每個驅動電路中的電阻R2、場效應管V1、電阻R3被放電，而場效應管V2B的G極、場效應管V2C的G極和場效應管V2D的G極電流分別經過三極管V1基極時，會使三極管V1的E極和三極管V1的C極之間導通，使場效應管V2的G極上的電荷被加速泄放，會快速使場效應管V2的G極和場效應管V2的S極電壓降低并趨于0V；

步驟8：由于場效應管V2A、場效應管V2B、場效應管V2C和場效應管V2D能加速關斷電路，因此場效應管V2A、場效應管V2B、場效應管V2C和場效應管V2D的關斷速度會快于場效應管V3的關斷速度，因此在輸出回路關斷時，場效應管V2A、場效應管V2B、場效應管V2C和場效應管V2D會先關斷，關斷時由于場效應管V3還在導通狀態，因此場效應管V2A、場效應管V2B、場效應管V2C和場效應管V2D串聯后所承受的電壓低；

步驟9：隨著場效應管V3的關斷，場效應管V2A、場效應管V2B、場效應管V2C和場效應管V2D串聯后承受的電壓會升高，達到電源總電壓；

步驟10：而由于電容C1A、電容C1B、電容C1C和電容C1D為相同容值的電容，并且場效應管V2A、場效應管V2B、場效應管V2C和場效應管V2D是同時先關斷的，因此在最終輸出電路完全關斷時，場效應管V2A、場效應管V2B、場效應管V2C和場效應管V2D上所承受的電壓會進行平均分擔，均在70V～90V之間，低于100V，小于低導通阻抗低耐壓值的場效應管所能承受的電壓。